遥控车库门的硬件电路设计与实现(调研报告)

调研报告

一、课题来源及意义

随着经济的发展，现在拥有汽车的国人越来越多。对好的车库门的需求也不断在增大，同时国外先进的车库门不断的占领中国市场，国产的车库门还处于落后状态。本论文主要阐述了对车库门的控制系统的具体说明，在控制系统的设计中运用了单片机对电机控制和红外传感，霍尔传感器等多种控制方法，实现了自动门的各种功能，并且有利于自动车库门的国产化，降低了生产成本。

车库门主要有遥控、感应、电动、手动几种。其中遥控、感应、电动都可统称为自动车库门。手动车库门和自动车库门主要区别是没有电机。自动车库门现在主要分类为：翻板车库门与卷帘车库门，以优泰自动门的车库门举例。车库门打开后自动熄灭，无需遥控器，可自动识别和开启，安全、便捷。

本设计使用编解码芯片PT2262/PT2272以及315MHZ的无线收发模块实现车辆的唯一识别，并且控制单片机自动关和开启车库门以及车库内灯的照明系统，单片机动态扫描键盘，只有在密码输入正确的情况下才能使单片机控制电机启动车库门，否则蜂鸣报警器。单片机在各个技术领域中的迅猛发展，我也想通过自己的能力充分发挥它的效用，在这个设计中，我选用的是51系列单片机，除了学以致用，当然与单片机应用的很多特点分不开：1.可靠性高：因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机。系统软件（如：程序指令、常数、表格）固化在ROM中，不易受病毒的破坏。许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时心疼稳定可靠。2.便于扩展：片内具有计算机正常运行所必须地部件，片外有很多供扩展用的（总线，并行和串行的输入/输出）管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。3.控制功能强：具有丰富的控制指令：如条件分支转移令，I/O口的逻辑操作指令，位处理指令。车库门打开后自动熄灭，无需遥控器，可自动识别和开启，安全、便捷。

二、国内外发展状况

单片机也被称为微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一种微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本。

单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘

作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，价钱也比较低。

目前单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和同学设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的同学设备基本上都视线了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动同学呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话、集群移动通信、无线电对讲机等。尤其用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用于智能化控制的科学家、工程师。

本次毕业设计我用到的单片机是MCS-51系列单片机中的AT89S52，下面通过与通用微机的比较，来简单介绍MCS-51系列单片机的结构特点。

就CPU的结构来说，通用微机的CPU内部有一定数量的通用或专用寄存器，而MCS-51系列单片机则在数据RAM区开辟了一个工作寄存器区。该区共有4组，每组8个寄存器，共计可提供32个工作寄存器，相当于通用微机CPU中的通用寄存器。除此之外，MCS-51系列单片机还颇具特色的21个特殊功能寄存器SFR。要理解MCS-51系列单片机的工作，就必须对特殊功能寄存器SFR的工作有清楚地了解。SFR使具有40条引脚的单片机系统的功能有很大的扩展。由于这些SFR的作用，每个通道在程序控制下，都可有第二功能，从而使得有限的引脚能衍生出更多的功能。而且，利用SFR可完成对定时器、串行口、中断逻辑的控制，这就使得单片机可以把定时/计数器、串行口、中断逻辑等集成在一个芯片上。

MCS-51系列单片机在存储器结构上与通用微机也有不同之处，通用微机中程序存储器和数据存储器时一个地址空间，而单片机把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不同的寻址方式，使用两个不同的地址指针，PC指向程序存储器，DPTR 指向数据存储器。采用这种结构主要是考虑到工业控制的特点。一般工业控制系统中，需要较大的程序存储器空间和较小的随机存储器空间，不同于通用微机需要较大的数据存储器空间。

MCS-51系列单片机在输入输出接口方面的特点是，通道口引线在程序的控制下都可有第二功能，可由用户系统设计者灵活选择。比如数据线和地址线8位分时合用通道0，而地址线高8位与其它信号线也可合用通道2。由于存储器和接口都在片内，就给应用提供了方便，往往只在其引脚处增加驱动器即可简化接口设计工作，提高单片机与外设数据交换的处理速度。同时，功能变换和选择由相应的指令来控制实现，而不是靠硬件上的跳线短接等方法实现。MCS-51系列单片机I/O一线多功能的特点方便了用户，但在组成应用系统时，也应根据其特点分时使用。

MCS-51系列单片机的另一个显著特点是内部有一个全双工串行口，即可同时发送

和接收；有两个物理上独立的接收、发送缓冲器。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入。在程序的控制下，串行口工作与四种工作方式，用户可根据需要，设定为移位寄存器以扩展I/O口和外接同步输入输出设备，或用作异步通信口，以实现双机或多机通信，极为方便的组成分布式控制系统。

三、课题的研究目标、内容、方法及日程安排

这次设计的主要目的就是利用单片机、无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管设计一个置于车库内与车库外主控制器。

这次设计的内容有利用单片机、无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管设计一个置于车库内与车库外主控制器；用无线发射器和编码器组成一个安装车内密码标识器；若车快到了车库门则按下按钮通电，编码器PT2262将地址和数据通过无线发射模块发射，同时无线接受器的输出端接解码器输入端，解码器的输出端VT接单片机的P3.3,若数据完全正确则车库内的单片机开启车库门，否则蜂鸣；红外管对管感应次数计数，出车库门后门自动下降，也可以通过按钮屏蔽红外对管，实现手动放下车库门；取车时通过输入密码控制电机启动开门。

在这次设计中，日程安排如下：

表1 车库门设计日程计划表