基于单片机的汽车入库门控报警系统的设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于单片机的汽车入库门控报警系统的设计院系名称姓名学号专业指导教师2015年4月28日25摘要使用AT89C51作为控制核心，设计采用红外感应，光导找库。它的功能是自动搜索车库，避障，车到达车库门，自动打开车库门，报警等功能。该车主要由两个直流电机控制左右车轮，通过PWM波分别控制电机转速，左转，右转，前进来实现。与采集的各种来自传感器，处理由微控制器的信号，以完成各种功能。光敏三极管光检测，引导车的车库门;通过障碍物检测，信号发射与开门，启动电机，打开车库门，汽车停止，等待车库门完全打开时，则判断轿厢是否DAKU接近开关。报警电路由蜂鸣器报警。本设计使用用于处理和控制

2、每个信号一个芯片上，提高智能车辆的水平，但如果电池光检测用光源，效果可能会更好。关键词：单片机；红外传感器；光敏三极管；接近开关；电机Error! Reference source not found.AbstractIn this design, the controller center of this dolly is based on AT89C51.It uses the infrared sensor to seek the storehouse and the light guidance. Its function has the automatically seek the

3、garage, evades bonds, when the automobile arrived the garage, the garage gate will automatically open and report to the police. so on these function. The automobile mainly controls the wheel by two direct current machines. Separately controls the electrical machinery rotation speed with the PWM wave

4、, and realization the counter of the automobile turn left, turn right and advance. It used each kind of sensor gathering signal, after monolithic integrated circuit processing, completes each kind of function. It used photosensitive triode carries on the examination to the photo source, guides the a

5、utomobile to arrive the garage entrance; Through the examination barrier, launches the gate signal, starts theel ectrical machinery to open the garage gate, the automobile stops the movement, waited for the garage gate completely opens, Again uses the approaching switch judgement automobile whether

6、arrives the storehouse. The alarm circuit reports to the police with the buzzer. Key Words: MCU，Infrared sensor ，Photosensitive triode，approach switch ，capacity control motor目录1 引言41.1 选题背景及研究意义41.2 本设计的主要优点42 汽车入库门控装置的设计方案52.1 总体设计方案选择52.2 各模块方案的选择与论证62.2.1 电机模块的选择与论证62.2.2 电机驱动模块方案的选择与论证62.2.3 避障模

7、块方案的选择与论证72.2.4 光源检测方案的选择与论证72.2.5 电源模块方案的选择与论证83 相关硬件资料介绍93.1 单片机AT89C51简介93.2 单片机AT89C2051简介114 汽车入库门控装置的硬件设计134.1 系统硬件的基本组成部分134.2 主要单元电路的设计144.2.1 小车电机驱动电路144.2.2 拦栅电机控制电路154.2.3 避障模块164.2.4 光源检测模块184.2.5 电源供电模块194.2.6 最小系统205 汽车入库门控装置的软件设计215.1 单片机的选择215.2 软件设计流程框图216 总结22参考文献23致谢241 引言1.1 选题背景

8、及研究意义汽车的开发变得越来越复杂，汽车需求的开发周期越来越短，在新车生产，可能是时间改变设计，汽车零部件的变化已不能满足要求时代，可以被引入到自由编程的微处理器来车的开发具有更大的灵活性。汽车驾驶自动化根据奔驰汽车研究院利用仿真系统的调查结果的发展趋势，85的用户希望汽车行驶的自动巡航功能，80的用户希望汽车具有自动跟踪功能路上，有95的用户希望汽车具有自动开机，自动关机功能，80的用户希望汽车具有自动驾驶的高速公路的功能。比例最高的可见自动停车。这种设计是贮存后采用单片机AT89S52为控制核心，为图书馆的红外传感器，光导，取得了汽车在汽车车库自动搜索，自动车库门，打开车库门，在准确，使用

9、车辆的安装在靠近由单芯片处理的开关信号，并且使车自动停车。该系统可应用于家庭拥有车辆，自动车非常开进车库，这不仅节省了时间，又保证了家用轿车的安全性。电子控制技术和信息技术进入车内，在推动汽车电子技术发展的里程碑作用，电子控制系统已经由本地控制的车辆控制系统，以及信息技术，智能交通控制，网络，信息技术，汽车智能化是当今汽车研究的焦点，已经成为汽车产业发展在不同的国家措施的一个重要标志。这样的设计也意味着更多的有志之士，在安全性，自动存储手，而不是驾驶汽车的大部分基本操作方面，使驾驶员有更多的时间去思考，甚至是自己的修正;另一方面，车辆的控制和轨道下的自动仓库中更准确。1.2本设计的主要优点（1

10、）高效的H型PWM电路，提高电源的利用率。（2）控制电路电源和电动机电源隔离，信号通过光电耦合器传输。（3）红外检测路面，软件纠错，免受路面杂质干扰。（4）优化软件算法，智能化的自动控制，反应迅速。2 汽车入库门控装置的设计方案2.1 总体设计方案选择方案1：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，黑带检测信号，铁片检测信号，各路趋光信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。方案2：用继电器来控制电机的停与转，但是转速不可调。用红外传感器实现寻轨运动，红外传感器发出了红外光，经反射后，接收到不同强度的光线，传感器输出的信号不

11、同，将信号送入A/D转换电路后送入单片机，控制小车的左传、右转。用接近开关检测金属，送单片机处理，判断是否停止。所有采集的信息都是传给单片机处理，再作出相应的判断，完成要求。本方案采用红外避障检测车库的入口需要运行到离车库很近的地方时，才能检测到障碍，降低了智能化程度。图2-1 方案二原理框图方案3：采用单片机AT89S52控制2，直流电机控制汽车运动。利用光源检测电路，检测车库所在地，并对其不断检测，引导汽车到达车库门口，用红外对管检测是否到达车库门口，用步进电机控制卷闸门，汽车进入车库后，通过装在车上的接近开关接收装在车库中的磁性物质经单片机处理后将小车自动停车。这种方案应用面更广，也更接

12、近实用化，智能化。重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作，从而大大提高了运行过程中的实时性，准确性、使得电动车能够轻松的完成整个过程。综合上述三个方案，比较以上三种方案的优缺点，方案3的系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。所以本次设计采用方案3。2.2各模块方案的选择与论证2.2.1电机模块的选择与论证方案1：采用直流电机16控制汽车运动和卷闸门运动，在控制卷闸门运动时，直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无数快速启动、制动和反转。但由

13、于存在机械触点，直流电机容易产生燥声，而且单独使用时不能完成位置控制，需要配以传感器才能控制定位。方案2：采用直流电机控制汽车运动和步进电机控制卷闸门运动，在控制汽车运动时，直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。在控制卷闸门时，步进电机不需通过传感器就可以直接进行精确定位，且可以通过调节脉冲周期，能够以任何速度转动，定矩运动较精确，而且运转速度教慢，刚好达到了预期的要求。因此综合上面两个方案，本设计选择方案2。2.2.2电机驱动模块方案的选择与论证方案1：采

14、用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿命短，可靠性差。方案2：小车行走电路采用两对互补型晶体管8550（PNP）型和8050型（NPN）接成桥式电路。用AT89C51软件编程来控制各晶体管导通，分别对应电机的正转与反转，同时为了达到效果我们将控制电路电源和电动机电源隔离开来，在桥式电路之前加了光电耦合器（U5B TP521-2），该电路的优点是电路简单，通过单片机的软件控制互补型晶体管的导通与截止，方便的调整电动机的运动状态。缺点是当两个输入端都为高电平时，驱动电路的三极管同时导通，容易烧

15、坏晶体管。方案3：（1）车库拦栅控制部分采用集成电路L298N和二极管IN5408组成的电路来作为驱动，其原理如同方案二，同样利用晶体管的导通与截止来驱动电机的转动。L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信，因此对步进机来说，可以非常好的对其驱动。（2）采用驱动步进机专用芯片ULN2003A，该芯片电路简单，容易控制，但驱动力比较大。在本次设计中的小车行走电路，由于继电器对设计中的种种限制，所以采用方案二中的8050和8550组成的桥电路。对车库拦栅控制部分，由于电机能够自如提起放下拦栅（重量比较重），又由于没能找到达林顿管ULN2003A，因此我们采用驱动力比较大的L298N来驱动，因此采用方案3（1）。2.2.3避障模块方案的选择与论证方案1：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。方案2：采用红外线避障，电路中带有集成锁相环路