《自动升降车库门文档2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动升降车库门文档2.doc（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 单片机课程设计报告系 部： 机电工程系班级组别： 机电六班（五）组组 长： 熊训成 员： 徐凡 付延松设计题目： 自动升降车库门的设计指导教师： 龙芬老师设计日期： 2012.12.172012.12.20 实例一 自动升降车库门的设计 自动车库门简介 自动车库门从理论上讲应该是车库门的概念的延伸，自动车库门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。自动门是指可以将人或车接近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号的控制单元通过驱动系统将门开启,在人或车离开后再将门自动关闭并对开启和关闭的过程实现控制的系统。 随着经济的发展和人们生活水平的提高自动门的应用也越来越广泛。它现在为许多宾馆、超市、百货
2、大楼等现代建筑所必备，不仅可以美化出入口环境而且具有节能、防尘、隔音等功能，同时也是建筑物智能化的重要指标。自动车库门的设计实质就是在适当的时候控制电机的正转和反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件电动机、超声波开关、光电开关、限位开关。一 目的学会通过51系列单片机控制电机。利用主控芯片80C51来控制车库门的开启和和关闭。二 设计要求与内容1设计内容：设计一自动升降车门库，当入库时，车库门打开（电机正转），当出库时，车库门关闭（电机反转）。利用组态软件,搭建适应的模型、编写相应的控制程序实现对自动车库的控制。 2设计要求： （1）车行驶至门前，车传感器接收特定的信号，并向车库门发开门信
3、号。 （2）经延时一段时间，车库自动开门，此时开门指示灯亮。 （3）车库门全部打开时，开门指示灯灭，门停止运作。 （4）车进入车库内，车位传感器感测到车停到停车位置，向车库门发关门信号。 （5）经延时一段时间，车库自动关门，此时关门指示灯亮。 （6）车库门全部关闭时，关门指示灯灭，门停止运作。 3设计思路 搭建好车库模拟模块，车库门设置为利用组态画面的坐标，当车行驶到某一坐标值时，车停止运动，此时车库门开始开门，当门上移到某一坐标时，门停止运动，而此时车开始驶入车库内。当车完全进入出库后，车停止，车库门开始下移即关门。4项目原理：系统采用80C51单片机。自动门的控制按钮信号通过单片机并行接口
4、P3输入到单片机内进行数据处理在通过并行口P1输出控制自动门的动作当执行车库门前进5S指令后自动门开始前进直到接触到前进限位开关时车库门停止前进。当执行车库门后退指令5S后车库门向后运动到接触后限位开关是停止其控制电路简单、实用、可靠性好3 单片机的选择： 本次设计我用到的单片机是MCS-51系列单片机中的AT80C51。 四，相关知识1 PWM基本原理PWM时通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电业调整方法。PWM可以应用在许多的方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控个制的调整系统中，按一固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变
5、一个周期内接通和断开时间的长短。通过改变直流电机电驱上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图8-1所示，在脉冲作用下，当电机通过时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律改变通、断电的时间，即可控制电机转速。 设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/T=t1/（t1+t2），则电机的平均速度为 Vd=VmaxD式中： Vd-电机的平均速度： Vmax-电机全球通电时的速度（最大）；D=t1/T=t1/（t1+t2）-占空比。由上式可见，当改变占空比D=t1/T=t1/（t1+t2）时，就可以得到不同
6、的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格来讲，平均速度Vd与占空比D=t1/T/t1/（t1+t2）并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似看成线性关系。一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法改变占空比的值，但是前两种方法在调速是改变了控制脉宽的周期，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时将会引起振荡，因此常采用定频调宽法改变占空比的值，从而改变直流电动机电驱两端电压。定频调宽法的频率一般在800-1000HZ比较合适。2.实现方法 PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；一种是硬件的方法。硬件方法的实现已有很多文章介绍。 51系列典型产品8051具有两个定时
7、器t0和t1。通过控制定时器初值，从而可以实现从AT89C51的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。由于PWM信号的软件的核心是单片机内部的定时器，而不同的单片机定时器具有不同的特点，即使是同一台单片机由于选用的晶振不同，选择的定时器工作方式不同，其定时器的定时初值与定时时间的关系也不同。因此，首先必须明确定时器的定时初值与定时时间的关系。如果单片机的时钟频率为f，定时器/计时器为n位，则定时器初值与定时时间的关系为 t1=（2n-n0）N/f式中：t1-定时时间； n- 定时器的位置； n0-定时器的计数初值； N-单片机一个机器周期需要时钟数，8051需要12个时钟； f-单片机晶振频率。
8、 N随着机型的不同而不同。在应用中，应根据具体的机型给出相应的值。这样，可以通过设不同的定时初值t1，从而改变占空比D，进而达到控制电机转速的目的。 根据占空比D=t1/T=t1/（t1+t2），需要两个定时器，一个用来控制高电平时间，另一个控制低电平时间，但这样的话比较浪费单片机的定时器的资源。为此这里介绍一种可以利用一个定时器来分别控制高电平和低电平持续的时间来调整占空比D。3.PWM PWM实际上是在单片机的某个引脚输出一系列的矩型波、其周期一般是固定的；而其高电频、低电频所占用的时间、是可以受控调整的。高电平与周期占用的时间之比、称为占空比、其值为0-1之间。PWM的应用很广，简单地说
9、，他可以控制灯光的亮度、可以控制直流电机的转速，甚至还可以输出语音信号。新型的单片机，往往都含有硬件的PWM模块，编写程序就很简单；而老式的MCS-51系列，就不具备这个条件，其实在没有PWM硬件的单片机上实现PWM，也并不难只需一个定时器，令其工作在中断方式即可。四，硬件选择1. 步进电动机：采用交流驱动，按正负方向介入电源，电动机正传（门上升），反之，电动机反转（门下降）。如下图为电动机图1 图1：电动机2. L293D步进电动机驱动芯片 L293D采用16脚pip封装，其内部集成双极型H桥电路，H桥电路的输入量可以用来设置马达转动方向，从而控制电机的运转。 L293DD电动机驱动芯片2按
10、键电路：通过下图2所示的按键电路我们可以控制电机的正传和反转.电机的转速.和电机的关断，操作方便简单。 图2：按键电路3. 系统工作原理图 键盘控制模块 单片机最小系统步进电动机驱动模块车库门升降停止模块5. 总结 拿到这个课题时，我第一次读过去，脑袋里就留下了大概的设计要求。就是电动机正反转控制自动门的打开与关闭，还有就是限制开关控制自动门电动机的到位停止。这就是汽车进出车库必须的要求。还有就是室照明灯的要求。这些都是一些简单的控制。看一下就可以想象出来车的进出情况。但是到了真正编写程序的时候，发现并不是那么的容易。车库门电子锁打开，如果光线差的话照明等也打开。然后车进入车库，门自动关闭。到
11、了这一环节，我开始是考虑用两个压力传感器。但反复修改后我也想到了另一个方案，这期间多亏了小组的默契，我们互相探讨想出了目前的这一套方案，我们采用了传感器课上所学的来解决了这个问题。用超声波和光电开关控制自动门的关闭，结果可行并且能达到控制的要求。附录一.自动升降门的设计程序#include#include#include#define uchar unsigned char#define unit unsigned intsbit in1=p10;sbit in2=p11;sbit in2=p12;sbit sheng=p13;sbit jiang=p14;sbit shengting=p15
12、;sbit jiangting=p16;void delay(unit k) unit i,j;for(i=k;i0;i-)for(i=100;j0;j-);void key() if(sheng=0) delay(20); if(sheng=0) en1=1; in1=0; in2=1; while(shengting=1); en1=0; in1=0; in2=1; while(sheng=0) if(jiang=0) delay(20); if(jiang=0) en1=1; in1=1; in2=0; while(jiangting=1); en1=0; in1=1; in2=0; while(jiang=0); void main() while(1) key(); 附录二，系统电路图15