1、西安工程大學本科畢業設計（論文） 畢業設計（論文）畢業設計（論文）題題 目：目： 智能車庫門控制系統智能車庫門控制系統 學學 院：院： 專業班級：專業班級： 指導教師：指導教師： 職稱：職稱： 學生姓名：學生姓名： 學學 號：號： 西安工程大學本科畢業設計（論文）摘 要 隨著汽車行業和社會經濟的迅速發展，人類對于汽車的依賴性越來越強。當然，越來越多的私家車的出現，就需要涉及車庫門的問題，針對車庫門目前的發展現狀，我們結合了 AT89S51 單片機和 PT2262/PT2272 的無線收發功能，在之前的普通車庫門控制的基礎上，又添加了紅外發射、接收電路以及防盜報警電路等等。從而設計出一種智能車庫

2、門控制系統，此系統具有結構非常簡單、可靠性高、價格低廉等諸多優點。本篇智能車庫門控制系統的門控裝置，它的顯著特征就在車庫內和車庫外設置有主控制器和在車輛內安裝的密碼標識器，主控制器是由單片機、解碼器、315M 無線接收器以及紅外對管組成，密碼標識器又是由編碼器及無線發射器組成。PT2272 及 PT2262 的地址和數據狀態是一模一樣的，而 PT2262 的電源端平時是斷開的，如果快到車庫門的時候按下按鈕通電，則編碼器 PT2262 就會將數據和地址發射出去借助于無線發射模塊，與此同時，無線接收器輸出端和解碼器的輸入端相連接，解碼器輸出端 VT 和單片機相接，如果數據完全準確那么車庫中的單片機

3、就會自動啟動電機打開車庫門，而紅外對管此時感應次數計數，汽車離開車庫門之后門就會自動下降。關鍵詞：單片機，紅外對管，無線接收模塊 PT2272/PT2262ABSTRACTWith the rapid development of the automobile industry and the social economy, the dependence on the automobile is more and more strong. of course, the emergence of more and more private cars, you need to problems i

4、nvolving the garage door, in view of the current development status of the garage door, we combine the AT89S51 and PT2262 / PT2272 wireless transceiver function, prior to the ordinary garage door control based on, and add the infrared emitting and 西安工程大學本科畢業設計（論文）receiving circuit and the anti-theft

5、 alarm circuit and so on. To design a kind of intelligent garage door control system, the structure of this system is very simple, high reliability, low price, and many other advantages.The intelligent garage door control system of gating device. Its obvious characteristic is in the garage, and the

6、garage set main controller and installed in the vehicle code identifier, the main controller is by the microcontroller, decoder, 315m wireless receiver and infrared to pipe and password identification device is composed of encoder and the wireless transmitter. PT2262 and PT2272 address and data stat

7、e is exactly the same, and a power supply terminal of the PT2262 is usually broken, if approaching the garage door when press the button energized, encoder PT2262 will will address data and transmitted by wireless transmitting module. At the same time, wireless receiver output end and the decoder is

8、 connected to the input terminal, decoder output end of VT and MCU is connected, if the data is completely accurate so garage in SCM will automatically starts the motor open the garage door and infrared tube at this point counts of induction, the car left the garage door after door will automaticall

9、y decrease.Key words: SCM, infrared wireless, receiving module PT2272/PT2262西安工程大學本科畢業設計（論文）目目 錄錄第 1 章 緒論 1.1 車庫門研究現狀 .1 1.2 車庫門研究意義 .2第二章 方案論證.42.1 設計任務及基本要求 .42.1.1 系統的基本設計要求 .4 2.1.2 主要功能及技術指標.42.2 結構示意圖 .52.3 硬件的選擇方案 .5 2.2.1 微控制器的選擇方案 .5 2.2.2 傳感器的選擇方案 .6 2.2.3 電機的選擇方案.7 2.2.4 電機驅動方案.7第三章 系統硬件設

10、計.83.1 單片機最小系統電路.83.1.1 AT89S51 主要功能列舉.83.1.2 AT89S51 各引腳功能介紹.9 3.2 無線遙控模塊 PT2262/PT2272 控制電路圖 .12 3.2.1 無線遙控模塊構成 .12 3.2.2 編碼解碼芯片 PT2262/PT2272.14 3.3 直流穩壓電路圖.15 3.4 光耦隔離驅動繼電器.16 3.4.1 光耦的工作原理 .16 3.4.2 光耦的優點.16 3.4.3 光耦的種類.16西安工程大學本科畢業設計（論文） 3.5 紅外發射接收對管.17 3.6 限位開關 .18第四章 系統程序設計 .19 4.2 程序流程圖 .19

11、 4.1 電機正反轉程序.21結論 .23致謝.24參考文獻.25附錄一：車庫門自動控制原理圖.26附錄二：系統源程序 .28西安工程大學本科畢業設計（論文）第 1 章緒論1.1 車庫門研究現狀 從第一輛汽車誕生以來，車庫門的發展就隨之不斷產生和更新。根據公安部門交通局的調查統計顯示，到 2006 年底，我國的汽車已經達到 2420 萬兩，相比于 2005 年，增加了有 279 萬兩，其增長率為 13%。然而汽車逐年的快速增長趨勢，勢必會讓“停車難”這一問題越來越嚴重。就拿長春市的情況來說，截止到 2006 年年底，長春市已經擁有了 150 萬輛機動車輛，其中有 80 萬輛是汽車。但是，目前統

12、計全市的各種停車場停車位總共大約 49 萬個。就這種情況也不能抵擋長春市的機動車輛數量每年在以 7 萬輛的數目驚人的增長。針對當下的汽車發展狀況，停車位的發展現狀以及發展速度已經遠遠不能滿足汽車增加的需求，對于快速發展的中國各大城市，隨著城市經濟的迅速發展及汽車產業的發展，停車難這一問題也日益變得嚴重。據有關資料統計，全國包括 36 個大中型城市的停車位的滿足率低于 20%，那也就預示著，當下，我國城市中基本上是每五輛機動車中只有一個停車位。國內私家車的數量迅速增加，給城市道路交通帶來了嚴重的負擔，各個大城市每天的上下班高峰期堵車已經成為了公路上一道亮麗的風景線。私家車的停放問題也逐漸變成了一

13、個大問題。我國目前大城市中的土地本來就比較緊缺，停車位又少，所以停車位的價格非常的貴，因此，為了解決大城市中的停車難的問題，必要的一個出路就是家用車庫。我們國家的私家車庫的發展歷史雖然已有近幾十年了，但是依然處在初級的水平，還是最原始的簡單使用階段，它的整體設計水平、使用價值和經濟價值還有待我們進一步的提高的完善。所以說，私家車庫設計方案的優化對于社會和人類的發展具有重大的實際意義。西安工程大學本科畢業設計（論文）1.2 車庫門研究意義 隨著科學技術的不斷提高，人類的日常生活和平時的生產活動都追求自動化和智能化，這樣不僅節省了人力資源，并且在一定程度上還提高了生產效率，同時，更進一步促使生產力

14、得到快速發展，使人們的生活更加豐富多彩。近 20 年以來，我國城市的建設速度發展越來越快，城市交通方面的需求量也是只增不減，城市里人口相對比較集中，不管是私家車還是其他機動車輛都滿足不了正常的停放，其中，公交車的需求量特別大，故而，市民們最關注的問題還是車輛停放問題。私家車的數目與日俱增，人們談論的最多的話題當然是車庫了。各個小區里的車庫，原來是沒惹要的被丟棄的，而現在，慢慢的成為了緊缺產品，大家都爭著搶著要，所以價格自然是不斷創新了，買車、買房、買車庫必不可少的。車庫門存在的諸多問題怎么辦？卷閘門特別容易壞、防盜性能低下、噪聲太大、鐵門及其容易生銹、還需要手動開關鐵門，特別的麻煩，平時的話還

15、好，但是如果碰到大熱天或者雨雪天氣，經過這樣一番折騰，都已經筋疲力盡了，哪還有樂趣駕車出去，在這種情況下，智能車庫門就誕生了。一棟房子蓋的再漂亮，沒有一套堅實實用的支架支撐起來，并沒有什么用處。車庫門做的再堅固好看。沒有一個高質量高標準的開門機來輔助他，不但會黯然失色而且還會降低車庫門的使用壽命得不償失。所以，有很多人在選擇車庫門的開門機時就會格外謹慎小心。在十幾年前，遙控車庫門流傳入我國，現在據統計，全國大概有開門機生產廠家 50 多家。我們國家雖然能獨立生產開門機，但是總體上技術還是不夠成熟。伴隨著車庫門市場的不斷發展，進口車庫門由于其高質量且技術先進高端而出現了供不應求的狀態，就像許多大

16、公司，需要提前一兩個星期預定才可以。目前，由于車庫門開門機的啟動情況沒有相關的技術標準來約束鞭策，各大廠家的開門機都是按照他們各自的企業要求進行生產，對于各項技術指標和測量方法都是不一樣的，就像提升力等參數差別太大，就會造成市場上的混亂，給用戶的選擇和維修帶來一定的麻煩，更加不利于該行業的未來發展方向。所以，我們國家現在十分有必要制定一個技術標準，必須明確制定車庫門開門機主要的幾個技術指標和測試方法，合理的引導市場公平有序競爭，促進行業穩西安工程大學本科畢業設計（論文）定的發展。目前車庫門的開門機的發展方向如下：1.多功能和智能化：以后的車庫門開門機還會不斷的提高其智能化程度，比如開關門行程位

17、置的自動檢測，智能適應門體阻力的改變，以此來保持車庫門能有較高的遇障保護靈敏度等等。此外，還可能會增加新的其他功能像和住宅安全防護系統結合在一起使用等。2、免維護：采用盡可能多的措施，盡量減少使用過程中不必要的維護工作。3、多樣化:將會根據客戶群體的不同，設計出各式各樣的不同外形和功能的高質量產品，滿足客戶的不同需求，服務客戶。4、高安全性：客戶對于產品首要關注的問題就是安全性，所以說安全性也是非常重要的而且是最基本的指標要求。西安工程大學本科畢業設計（論文）第二章 方案論證2.1 設計任務及基本要求2.1.1 系統的基本設計要求本次設計要求我們實現智能車庫門的控制系統。具體要求如下所述：1、

18、汽車行駛到車庫門前面，車上面的傳感器接收到特定信號，同時向車庫門發出開門的信號：2、車庫門接收到開門信號之后，車庫門會自動打開，與此同時開門指示燈會變亮；當車庫門完全打開時，開門指示燈自動滅掉，門就會停止運行；3、車入庫之后，車位傳感器自動檢測到車停到正確的位置，而且門口的紅外傳感器檢測到車主離開車庫之后，會給車庫門發出一個關門信號；經過一段時間的延時，車庫門就自動關閉，而在此時，關門指示燈變亮；4、車庫門完全關閉后，關門指示燈滅，門也就停止運行；5、當自動開關門出現故障的時候，可以進行手動操作開關車庫門。2.1.2 主要功能及技術指標1、所使用電源：180-240/50-60Hz2、最大負載

19、：120w3、控制器本身所消耗的功率：5W4、控制方式： 無線遙控：頻率為 315MHz/433MHz,選用編碼加密控制方式 信號轉換的時間:1-0.5S 自動停機：包括有限位停機及 35S5、報警控制: 輸出：控制器的報警探頭可以提供兩個直流電源即 5V 或 12V； 輸入：報警器的輸出是繼電器的接觸點； 報警器的探頭:可以使用光電對射、紅外線熱釋、多普勒雷達探測、聲波震動、電磁感應等等類型。車庫門開關時會自動解除報警功能。探頭所檢測到的距離應不小于 6-7m。西安工程大學本科畢業設計（論文）2.2 結構示意圖圖圖 2-12-1 車庫門自動控制車庫門自動控制2.3 硬件的選擇方案2.2.1

20、微控制器的選擇方案方案一：單片機AT89S51 是美國 ATMEL 公司的產品，功耗低，性能高的 CMOS 8 位單片機。單片機內含有 4K bytes 的系統可編程 Flash 可讀的程序存儲器，該元器件是ATMEL 公司采用他們的高密度和非易失性的存儲技術生產出來的，其兼容了8051 標準指令系統和引腳。Flash 程序存儲器，不但可以在線編程（ISP）而且可以采用傳統方法編程以及存在于單片機中的通用的 8 位微處理器，ATMEL 公司是非常強大的，價格低廉的單片機 AT89S51 可以為我們帶來高性價比的應用環境，也能靈活的應用在各種各樣的控制領域。方案二：PLC利用 PLC 控制車庫門

21、，可以避免大量的電子元器件，同時它的連線也會減少。并且，它的系統一旦出現故障，則維修簡便，維修所花時間較短。PLC 設計采用的是具有一系列可靠性的設計方法來實施的。PLC 的操作也很簡單，其包括程序的輸入和更改兩種操作。程序輸入可以直接連接顯示，可以直接依據所需的地址編碼或者接入點的號來搜索或者程序尋找來實現更改程序的操作， 電源限位開關輸入電機控制電路復位電路報警輸出單片機AT89S51無線接收模塊紅外發射/接收西安工程大學本科畢業設計（論文）最后再進行更改。PLC 所使用的編程語言有很多，如梯形圖、功能表圖、布爾助記符、語言描述編程語言及功能模塊。其多樣性的編程方法使得技術簡便、應用廣泛而

22、且拓展面比較廣。因此，單片機和 PLC 二者的綜合比較來看，還是單片機的性價比相對較高，可以采用在線編程等諸多優點，選用方案一。2.2.2 傳感器的方案選擇方案一：無線通信芯片 MC2833 和 MC3363，芯片 MC2833 內置有可變電抗器、輸入信號放大器、射頻振蕩器和功率放大電路；MC3363 內置有 2 個混頻器、高頻放大器、振蕩器、解調器、中頻限幅放大器、幅度比較器和音頻前置放大電器等電路，要完成短消息通信和語言通信只需要很少的一部分外圍器件，也讓整個系統的穩定性得到提高。方案二：PT2272 和 PT2262 的發射部分組成是由編碼芯片、按鍵、功率放大電路和 315M 調制器等，

23、他是由無線信號來接收電路的解碼芯片來構成的，按鍵狀態的輸出端為 D0，D1，D2，D3，當其中任何一個按鍵按下之后，對應的數據輸出端口就會自動輸出高電平，要想驅動繼電器只需要在這幾個端口上增加一級放大電路就可以，利用三極管來控制負載遙控開關。也能直接與單片機的I/O 引腳相連，數據端口的狀態用單片機來采集，最后再對外部進行控制。因此，二者權衡之下，PT2272/PT2262 比較簡單一些，當做簡單遙控來做更加適合，選用方案二。2.2.3 電機的選擇方案方案一：直流電機利用國際高技術要求制造的減速電機，科技含量非常的高，可以節省很多空間、承受過載力強、耐用可靠、能耗低、功率可達到 95KW 以上

24、、性能好、振動小、減速機的效率一般超過 95%、噪音低、節能高、箱體是剛性鑄鐵，齒輪外表經高頻熱處理，精密加工，保證了定位精度，這些特點綜合組成配置了各類電機，實現了機電一體化，產品的使用特質量特征得了一定的保證。方案二：交流電機西安工程大學本科畢業設計（論文）體積龐大、笨重，移動不方便，消耗大，電費多，一般情況下只能焊接酸性的焊條 422，調節電流不方便，必須用力搖手柄，供電是單相的，所以電網不太平衡，其他設備的工作會受到嚴重影響。故而，綜上的兩個比較，我們選擇方案一。2.2.4 電機驅動方案方案一：光耦合器優點：抗干擾能力強，信號單向傳輸，工作穩定，輸入輸出端整個實現了電氣隔離，無觸點，輸

25、出信號不會影響輸入端的信號，傳輸效率高，使用壽命長。70 年代光耦合器才發展起來的，目前早已經廣泛應用在電平轉換、電氣絕緣、驅動電路、極間耦合、斬波器、開關電路、信號隔離、多諧振蕩器、脈沖放大電路、極間隔離、遠距離數字信號傳輸、數字儀表、固態繼電器（SSR）、脈沖放大、儀器儀表、微機接口及通信設備中。單片機的開關電源里，采用線性光耦合器來組成光耦反饋電路，占空比的改變是要通過調節控制端電流，以此來達到精確穩壓的目的。方案二：在 MOS 的導通壓降之下，其導通電阻較小，驅動電路簡單，柵極的驅動不用電流，消耗小，熱阻特性好，自身帶有保護二極管，大功率并聯適合，但是缺點是價格昂貴，開關速度也不高。

26、方案三：三極管的開關速度比較高，大型三極管的 Ic(集電極)可以設計的非常大，但是缺點就是驅動復雜，損耗太大。所以，綜合比較采用方案一更加合理。 西安工程大學本科畢業設計（論文）第三章 系統硬件設計3.1 單片機最小系統電路單片機 AT89S51 是 ATMEL 公司生產的 8051 相容單芯片，是可電器燒錄清洗的，它內部程序的代碼容量大小為 4KB。3.1.1 AT89S51 的主要功能如下1.一般是控制應用的 8 位芯片；2.芯片內部具有時鐘振蕩器； 3.內部 ROM(程序存儲器)是 4KB； 4.內部 RAM(數據存儲器)是 128B； 5.外部數據存儲器可以擴展到 64KB； 6.外部

27、數據存儲器可以擴展至 64KB； 7.5 個中斷源； 8.具有 32 條雙向輸入線和輸出線，每一條都可以單獨做 I/O 口的控制； 9.獨立的 16 位定時器兩組； 10.全雙工串行通信端口 1 個； 11.8751 和 8752 芯片都具有保密功能；12、單芯片可以提供位邏輯運算指令；西安工程大學本科畢業設計（論文）3.1.2 AT89S51 各引腳功能的介紹圖圖 3-13-1 AT89S51AT89S51 單片機單片機VCC：AT89S51 接+5V,電源正端輸入；VSS：源地端；XTAL1：單芯片系統時鐘反相放大器輸入端；XTAL2：系統時鐘反相放大器輸出端，一般情況下，在設計時，只需要

28、在 XTAL1和 XTAL2 上面接上石英震蕩器就可以動作了，除此之外，還可以在地和兩引腳之間加入一個 20PF 的小電容，這樣可以使系統更加穩定，也能避免因噪聲干擾而死機的情況；RESET：AT89S51 的重置引腳，在高電平下發揮作用，如果要進行重置，就需要將這個引腳的電平改為高電平并且保證兩個機器周期以上的時間，這樣才能保證系統重置的各項動作順利完成，將內部特殊功能寄存器里邊的內容全部設置成已知的狀態，而且從地址 0000H 處開始讀取程序代碼來執行程序；EA/Vpp：EA(External Access),意思是存取外部程序代碼，低電平有效，意思就是當這個引腳接低電平時，系統會讀取外部

29、程序代碼（存儲于外部的西安工程大學本科畢業設計（論文）EPROM）執行程序。ALE/PROG: “Address Latch Enable”的縮寫是“ALE”，意思是地址鎖存器啟用信號。單片機 AT89S51 可以使用此引腳觸發片外的 8 位鎖存器（74LS373）,將 0 端口地址總線（即 A0-A7）鎖入鎖存器，由于 AT89S51 是以全多功的方式輸出地址及數據的。PSEN：“PSEN”是英文“Program Store Enable”縮寫，表示為程序存儲啟用，當 EA=0 時，即 8051 的工作模式設置成為讀取外部程序代碼時，此時就會發送這個信號來獲取程序代碼，一般情況下，這個引腳是

30、接在 EPROM 的 OE 腳上的。PROT0（P0.0-P0.7）：0 端口是一個 8 位的開路基極（Open Drain）雙向輸入輸出端口，一共有 8 位，P0.0 表示第 0 位，P0.1 表示第 1 位，P0.2 表示第 2位，以此類推。PORT2(P2.0-P2.7)：端口 2 的內部具有可以提升電路的雙向的 I/O 口，每個引腳都可以驅動 4 個 LS 的 TTL 負載，如果將端口 2 的輸出設置為高電平，此時這個端口就可以被用作輸入端口。PORT1(P1.0-P1.7)：端口 1 的內部也具有可以提升電路的雙向的 I/O 口，它的輸出緩存器能夠推動 4 個 LS 的 TTL 負載

31、，同樣的，如果將端口 1 的輸出設置成高電平時，這個端口也能被用作輸入端來使用，即由此端口來輸入數據，但是若使用 8052 或者是 8032，P1.0 可以當成定時器 2 的外部脈沖輸入引腳，P1.1也能有 T2EX 的功能，能用做外部中斷的輸入的觸發引腳位。PORT3(P3.0-P3.7)：端口 3 的內部也具有可以提升電路的雙向的 I/O 口，它的輸出緩存器能夠推動 4 個 TTL 負載，同時還具有其他額外的特殊功能，其中包括串行通信、計時計數控制、外部中斷控制及外部的數據存儲器的寫入或者讀取等控制功能。引腳分配如下所示：P3.0：RXD,串行通信輸入。P3.1：TXD,串行通信輸出。P3

32、.2；INT0，外部中斷 0 輸入。P3.3：INT1，外部中斷 1 輸入。P3.4：T0，計時計數器 0 輸入。西安工程大學本科畢業設計（論文）P3.5：T1，計時計數器 1 輸入。P3.6: WR:外部數據存儲器的寫入信號。P3.7：RD,外部數據存儲器的讀取信號。智能車庫門自動關閉系統的設計是基于單片機最小系統上實現的，在此，該模塊是起到控制輸出、數據的采集處理等作用，在單片機最小系統上進行系統設計，這樣能讓電路的控制變得簡單，后面的編程設計也會更加的方便。單片機最小系統如圖 3-2 所示。圖圖 3-2 最小系統電路圖最小系統電路圖3.2 無線遙控模塊 PT2262/PT2272 控制電

33、路圖所謂的無線電遙控，是采用無線電波的形式對被控制對象來進行遠距離的操作控制，在工業控制、家電鄰域以及航空航天鄰域應用都比較廣泛。3.2.1 無線遙控模塊的構成由發射和接收兩個部分組成。發射部分：編碼芯片、按鍵、315M 調制器等西安工程大學本科畢業設計（論文）圖圖 3-33-3 發射模塊發射模塊接收部分： 解碼芯片、無線信號接收電路。圖圖 3-43-4 接收模塊接收模塊按鍵的輸出端狀態為 D0，D1，D2，D3，當任意一個按鍵按下之后，對應的端口就會輸出一個高電平，這幾個端口加一級放大電路就能夠驅動繼電器以及功率三極管，來實現負載遙控開關的控制。當然也能直接連在單片機的 I/O 引腳上面，單

34、片機通過采集數據端口的狀態來對外部進行控制。3.2.2 編解碼芯片 PT2262/PT2272PT2262/PT2272 是一對帶有數據編碼功能和帶有地址的無線遙控收發芯片。發射芯片 PT2262-TR 將編碼器。載波振蕩器以及發射單元集于一身，使得發射電路變得很簡單。接收芯片 PT2272 數據的輸出位依據其后綴的不同而不同，數據輸出有兩種西安工程大學本科畢業設計（論文）方式，“鎖存”和“暫存”，用戶使用起來方便。后綴是“M”的是“暫存型”，后綴是”l“的是”鎖存型“，它幽游白不同的數據輸出分為 0、2、4、6，比如：PT2272-M4 表示的是數據輸出是 4 位的暫存型無線遙控接收芯片。在

35、一般的使用中，我們通常采用 4 位數據碼和 8 位地址碼，此時解碼芯片PT2272 和編碼芯片 PT2262 的 1-8 引腳是地址設定腳，有懸空、接正電源、接地三種狀態可供選擇，其地址編碼不重復度有 38=6561 組，而只有發射端PT2262 與接收端 PT2272 有完全相同的地址編碼，才可以配對使用，生產廠家為了便于對遙控模塊的管理，在出廠時遙控模塊 PT2272 和 PT2262 的八位地址編碼一端都是懸空的，這樣可以便于用戶自己根據需要選擇各種編碼狀態，如果想要改變地址編碼，只需將 PT2272 和 PT2262 的第 1-8 號引腳設置成一樣的就可以，比如給接收機的 PT2272

36、 的 2 號引腳接地，第 3 號引腳接正電源，剩下的引腳都懸空就可以實現配對接收。地址的跳線設置見圖 7，用戶也可以在 PCB 板上直接把地址引腳（即 PCB 板中間 8 個過孔焊盤）和 L（低電平）或者 H（高電平）相連，以此來實現地址額設置。PT2272 和 PT2262 兩個地址設置必須完全一樣。只有當兩個的地址編碼完全一樣時，接收機所對應的輸出端口 D0-D4 大約為 4V的互鎖高電平控制信號，與此同時，VT 端也會輸出有效高頻解碼信號。3.3 直流穩壓電路圖直流穩壓系統的組成包括有濾波器、整流器、高頻濾波器和直流穩壓器等，最常用的直流穩壓電路見圖 1-4。一般情況下，直流穩壓電源用的

37、大多為單橋式整流器，而直流常用電容濾波。電路圖中 C1 是平滑濾波電容，經常用幾百至幾千微伏的電解電容，以此來減小整流橋輸出電壓的脈動。C2 是高頻濾波電容，一般采用 0.01-0.1uF 瓷片電容，用來抑制浪涌尖峰。作為直流穩壓元器件，目前最常用的是三端穩壓器78XX 以及 79XX 系列芯片，此類穩壓管使用方便，結構簡單，負載穩定度是15mV,有輸出短路保護和過電流，可以應用于計算機系統。三端穩壓電源輸出端經常接 C3 和 C4 兩個電容，C3 的作用是負載匹配，多用幾十甚至幾百微安的電西安工程大學本科畢業設計（論文）解電容，C4 的作用主要是抗高頻干擾，經常選用 0.01-0.1uF 的

38、瓷片電容。采取分散獨立供電的方式，可以增加直流電源系統的可靠性。系統的總電源能夠提供的只是非穩壓直流電源，要進行穩壓就得在各功能模塊上接三端集成穩壓器，再配上合適的濾波電容。這樣不但可以使各模塊的供電質量得到提高，而且還能消除由于電源而形成的相互干擾，來提高供電的可靠性。此外，不是所有的計算機系統都用的是類似于圖 3-5 的電源系統，在交流電壓波動范圍較小的情況下，也可以省略交流穩壓管；而在尖峰及浪涌電壓較小的情況下，電源變壓器和隔離變壓器可以合在一起使用。這樣的話可以簡化電源系統結構。圖圖 3-5 直流穩壓系統直流穩壓系統3.43.4 光耦隔離驅動繼電器光耦隔離驅動繼電器OC（耦合器，是英文

39、 Optial Coupler 的縮寫），也被稱之為光電隔離器，簡稱為光耦，該器件在開關電源電路當中最常見。3.4.13.4.1 光耦的工作原理光耦的工作原理光耦傳輸電信號是以光為介質的。對于輸入輸出電信號具有較強的隔離效果，因此，在各種電路當中都能夠見到他的應用。當下，光耦已經變成用途最廣、種類最多的光電元器件之一。光耦一般由光的發射、光的接收以及光的信號放大這三個部分組成。輸入的電信號可以驅動 LED（發光二極管），使 LED西安工程大學本科畢業設計（論文）發出特定波長的光，光探測器接收到光之后就會產生光電流，再將光電流進行放大后輸出。這一系列的步驟就可以達到電-光-電的相互轉化，進而達到

40、輸入、輸出和隔離的效果。因為光耦的輸入輸出之間都是相互隔離的，而且電信號的傳輸的特點都是具有單向性的，所以就具有比較好的抗干擾能力和電絕緣能力。3.4.23.4.2 光耦的優點光耦的優點光偶的優點主要有：信號是單向傳輸，輸入和輸出端完全達到了電器隔離的狀態，輸出信號不會影響輸入端的信號，工作較穩定，抗干擾能力強大，使用壽命長，無接觸點，傳輸效率比較高。光耦是 70 年代發展起來的新型元器件，目前早就十分廣泛的應用在電平轉換、電氣絕緣、驅動電路、極間耦合、斬波器、開關電路、信號隔離、多諧振蕩器、脈沖放大電路、極間隔離、遠距離信號傳輸、數字儀表、SSR(固態繼電器)、儀器儀表、脈沖放大、微機接口以

41、及通信設備中。一般在單片機的開關電源當中，采用線性光耦可以組成光耦反饋電路，要改變占空比只需要調節控制端的電流大小菊科有實現，以此來達到精密穩壓的效果。3.4.33.4.3 光耦的種類光耦的種類光電耦合器可以劃分為線性光耦和非線性光耦這兩類。線性光耦電流的傳輸特性曲線是近似于一條直線的，而且在小信號下性能比較高，可以按照線性特性來隔離控制。通常情況下采用的是 PC817A-C 系列的線性光耦。非線性光耦電流傳輸特性當然也是非線性的，這種光耦只適用于傳輸開關信號，不適合傳輸模擬信號。最常用的非線性光耦是 4N 系列。開關電源里最常用的是線性光耦，倘若使用非線性光耦合器，就可能會造成震蕩波形變壞，

42、更甚至引發寄生震蕩，迫使數十到數百赫茲的低頻振蕩把數千赫茲的振蕩頻率以此調制。這樣產生的后果就會在圖像畫面上造成干擾，例如 VCD、彩電、DC、以及彩顯等。并且，電源的帶負載能力會下降。顯示器，彩電等開關電源維修時光耦合器損壞的話，就必須用線性光耦來替換。最常見西安工程大學本科畢業設計（論文）的線性光耦如下：4 腳的有： PC111 PC817A-C TLP521 等6 腳的有：PC817A-C PC817A-C TLP532 PC817A-CPC714 PC817A-CPS2031 等一般的不適合用于開關電源的有：4N35 4N36 4N25 4N26，主要原因是這四種都屬于非線性光耦合器。

43、圖 3-6 光耦隔離驅動3.53.5 紅外發射接收對管紅外發射接收對管 3.5.1 紅外線傳感器原理： 紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應快等優點。西安工程大學本科畢業設計（論文）紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。光

44、電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發現溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療（見熱像儀）；利用人造衛星上的紅外線傳感器對地球云層進行監視，可實現大范圍的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發動機 的過熱情況等。3.5.2 紅外線特點： 人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，如圖 3-7 所示。 圖 3-7

45、 紅外線光譜圖 由圖可見，紅光的波長范圍為 0.62m0.76m，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線的特點是不干擾其他電器設備工作，也不會影響周邊環境。電路調試簡單，若對發射信號進行編碼，可實現多路紅外遙控功能。3.5.3 紅外線傳感器依動作的分類： (1)將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。 (2)利用半導體遷徙現象吸收能量差之光電效果及利用因 PN 接合之光電動勢效果的量子型。 熱型的現象俗稱為焦熱效應，其中最具代表性者有測輻射熱器西安工程大學本科畢業設計（論文）(Thermal Bolometer)，熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelect

46、ric)元件。熱型及量子型的一般特征如圖 3-7 所示，在此僅就熱型之熱電型紅外線傳感器加以說明。也叫熱釋紅外線傳感器。3.5.4 識別紅外發射管與接收管的三種方法： 人們習慣把紅外線發射管和紅外線接收管稱為紅外對管。紅外對管的外形與普通圓形的發光二極管類似。初接觸紅外對管者，較難區分發射管和接收管。本文介紹三種簡便的識別方法。 根據內部結構識別 紅外對管的內部結構如左圖(a),(b)所示。左圖()是紅外發射管，管芯中央凹陷，類似聚光罩的形狀。左圖（）是紅外接收管，管芯中央的平臺上有紅外感光電極。紅外對管的兩引腳長短，長引腳是正極，和普通發光管相同。 圖 3-8 紅外對管結構圖用三用表測量識別

47、 可用型或其他型號指針式三用表的 電阻擋，測量紅外對管的極間電阻，以判別紅外對管。判據一：在紅外對管的端部不受光線照射的條件下調換表筆測量，發射管的正向電阻小，反向電阻大，且黑表筆接正極（長引腳）時，電阻小的（）是發射管。正反向電阻都很大的是接收管。判據二：黑表筆接負極（短引腳）時電阻大的是發射管，電阻小并且三用表指針隨著光線強弱變化時，指針擺動的是接收管。 注：）黑表筆接正極，紅表筆接負極時測量正向電阻。 西安工程大學本科畢業設計（論文）電阻大是指三用表指針基本不動。 通電試驗方法判別 用一只發光二極管和一只電阻與被測的對管串聯如圖 3-8，圖中電阻起限流作用，阻值取。發光二極管用來顯示被測

48、紅外管的工作狀態。用遙控器（電視機遙控器等）對著被測管按下遙控器的任意鍵，亮時，被測管是紅外接收管。不亮則是紅外發射管。3-9 紅外對管原理圖 3.5.3 紅外發射接收管認識 我們一般見到的紅外遙控系統可以分為兩個部分，一個是發射部分，另一個是接收部分。發射部分的發射元器件是紅外發光二極管，他所發出的是紅外線而不是可見光。 最常用的紅外發光二極管所發出的紅外線波長大約是 940nm，他的外觀和普通的 5mm 發光二極管相似，就是顏色的區別，通常有深藍色、黑色和透明等三種。斷定紅外發光二極管的好壞的方法和判定普通二極管的是一樣的，一只紅外發光二極管的發射功率大概是 100mW。用專用儀器來測定紅

49、外發光二極管的發光效率，但在業余條件下，只能靠平時積累的經驗利用拉鋸法來粗略判斷。 接收電路當中的紅外接收管是一種光敏二極管，需要給紅外接收管加上反向偏壓才能夠使用，才能在正常工作下獲得比較高的靈敏度。紅外接收管通常情況下有方形和圓形兩種。因為紅外發光二極管的發射功率比較小，紅外接收管收的信號太弱，所以為了提高增益，就需要在接收端增加一個放大電路。現在，不論是正式的產品還是業余制作的，大部分都采用的是一體化接收頭，如下面西安工程大學本科畢業設計（論文）圖 3 所示。紅外線一體化接收頭是集紅外接收、放大、比較器輸出以及濾波等的模塊，性能比較可靠、穩定。因此，有了一體化接收頭，人們就不會再制作接收

50、放大電路，如此一來，紅外接收電路不但簡單并且可靠性也會大大提高。圖 3-7 是兩種比較常用的紅外接收頭的外形，都只有三只引腳，電源正極（VDD）、電源負極（GND）以及數據的輸出（OUT).因外形的不同接收頭的引腳排列也是不一樣的。圖 3-10 就是表示因為接收頭的外型不同而造成的引腳的區別。圖 3-10 紅外接收頭當有汽車進入車庫時，紅外就會阻斷，此時計時器自動加 1，車輛停好之后，車主離開車庫時，紅外再一次,阻斷，計數器再次加 1，然而當計數器為 2的時候，車庫門延時一段時間，就會自動落下。同樣的道理，車在出庫的時候，紅外阻斷，計數器加 1，計數器加到 2 的時候，車門繼續延遲一段時間再落

51、下。西安工程大學本科畢業設計（論文）圖 3-11 紅外對管3.63.6 限位開關限位開關 車庫門在上升的時候，下限位的開關是閉合的，等到上升到一定高度的時候，達到上限位開關，此時上限位開關開啟，電機停止轉動，同樣的道理，車庫門下降的時候，上限位開關閉合，下降到觸碰到下限位開關的時候，下限位開關自動打開，電機就停止轉動，這樣就完全實現了開關門的過程。圖 3-9 限位開關第第 4 4 章章 系統程序設計系統程序設計4.14.1 程序流程圖程序流程圖西安工程大學本科畢業設計（論文）圖 4-1 自動車庫門示意圖 開始等待信號，是否接到信號，如果沒有接到信號，紅外檢測有信號，報警，否則繼續等待。如果接到

52、一定高度上限位開關打開，停止。門口紅外感應，計數器加 1，車是否到位，如果到位紅外感應為 1，沒有到位繼續等待，人出來門口紅外繼續感應，計數器加 1，延時，電機反轉，車庫門下降到一定高度，下限位開關打開，電機停轉。西安工程大學本科畢業設計（論文）4.24.2 電機正反轉程序電機正反轉程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit s1=P32; /正轉鍵sbit s2=P33; /反轉鍵uchar table=0 x10,0 x08,0 x04,0 x02; /正轉數組uchar table1=0 x02,0

53、 x04,0 x08,0 x10; /反轉數組void delayus(uint i) /延時函數while(i-);void main()uchar i,flag;while(1) /按鍵掃描if(s1=0)信號，車庫門照明，電機正傳，車庫開門，車庫門上升到 delayus(1000);西安工程大學本科畢業設計（論文）if(s1=0)while(!s1);flag=0;if(s2=0)delayus(1000);if(s2=0)while(!s2);flag=1;if(flag=0) /正轉for(i=0;i4;i+)P0=table1i;delayus(500);if(flag) /反轉f

54、or(i=0;i4;i+)P0=tablei;delayus(500); 西安工程大學本科畢業設計（論文）第第 5 5 章章 結結 論論 從一開始確定這個題目的時候，我就在網上查閱了各種資料，對于智能車庫門控制系統的整體設計思路有了一定的了解，然后接下來就是自我準備階段了，根據設計的要求，來進一步理清思路，查閱大量的相關文獻，為后面做準備。首先我明確了自己這個題目的實現是要靠單片機，還有就是車庫門的開閉是需要電動機的正反轉來控制，加上限位開關還要控制電動機到達一定位置的停止工作，以及這些功能的如何實現等都是汽車進出車庫所必須具備的條件。其次，就是車庫門中的照明燈的設計，這些看似簡單的容易實現的

55、基本功能，但是在實現的時候確是遇到了很多的麻煩。車庫門打開之后，如果車庫內光線太弱的話照明燈也要打開。車完全入庫之后，車庫門自動關閉，這里，我一開始計劃用兩個壓力傳感器在車庫內外各裝一個，當汽車靠近車庫門時，碰到外面的傳感器時自動門沒有任何動作，碰到室內壓力傳感器時門就自動關閉，車出庫是是相反的。但是，研究了好長時間，發現要實現起來，對我來說還是有點難度的，所以基于此我又轉換了個思路，重新確定了另一個可行性方案，就是在自動門下面放置一個壓力傳感器，再加一個定時器，大約 30S 的時間，當汽車靠近車庫門的時候，觸碰到壓力傳感器，此時，計時器開始工作，經過30S 后收到信號，門開始自動打開或關閉。這樣做，也使程序大大的簡化了，很好的避免的兩個傳感器交叉使用帶來的混亂。就在此時，又有新的問題出現，如果說車行駛到門口時突然停住了，定時五秒后門會開始自動關閉，這樣就會出現一個致命的錯誤，同時，我也在網上了解了一下壓力傳感器，其價格也是比較昂貴，所以說想要安裝在私家車庫當中不太實際，費用太高，所以這