单片机的自动车库门的设计
摘 要 本设计为自动门在车库上的使用，针对安全、通用、低功耗等要求，以嵌入式单片机为核心，采用PT2262和PT2272编解码芯片，通过软硬件设计，实现车库的智能开闭门功能。开门方式可以有两种形式，或红外检测汽车自动开门，或人通过遥控器控制门的开关，使用灵活方便，具有广泛的市场前景。
目 录
一、 绪 论 1
(一) 自动车库门用途说明 1
（二）自动车库门的应用 1
二、 系统方案的选择与论述 2
(一) 硬件结构框图 2
(二) 微控制器的选择 2
(一) 无线模块发射接收模块选择 3
(二) 电机的选择方案 3
(三) 电机驱动方案选择 3
(四) 传感器的选择方案 4
三、 硬件设计 4
(一) 单片机最小系统设计 4
(二) PT2262/PT2272模块 5
(三) 直流稳压电路 7
(四) 电机驱动电路 7
(五) 红外发射接收管 8
(六) 限位开关电路 9
(七) 按键电路设计 9
(八) 报警电路 10
四、 软件设计 10
五、 系统仿真设计 11
总结与展望 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 20
附录三 程序 21
绪 论
自动车库门用途说明
自动车库门最终还是通过人来控制，人们一般依靠遥控器对其进行遥控，或者感应器来控制。主要的控制方式有三种：一种是手动控制、或者用传感器比如红外感应控，还有一种是通过远程遥控器的无线遥控等。车库门安全配置主要是有红外线保护装置、遇阻反弹装置和无线遥控系统。车库门目前有三种形式，一种是很常见的卷闸式，一种是翻板式车库门，还有一种是折叠式车库门，不同形式的车库门都各有各的优点；卷帘式车库门节约空间，不重，电机配置也就不需要太高，相对节约成本。一种的车库门滑板式车库门内置
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
扭簧，扭力=门重力，门可以说是处于一个“零重量”状态，用在轨道上面的滑轮进行移动，所以这种门移动阻力小，耗能少，安全耐用，但是成本也不低。最后折叠式可以节约空间，是新产品，据门洞大小进行设计，折叠开门。这种类型的门相对较重，需要配置一个大马力的电机，所以成本也是比较高，但是他牢固耐用，一般用于别墅或私家住宅。本次设计出于成本的考虑，使用卷帘门。
（二）自动车库门的应用
车库门对于有车的人来说很方便，只要按下按钮车库门就能开启。而自动车库门就更加便捷了，当车库门开启了之后，汽车入库了，门就会自动关闭。避免了手动开启车库门忘记关闭造成的安全和经济损失。自动车库门系统也可以使用在车辆比较多的地方，比如停车场，这样可以减少人力成本，提高工作效率。当然，人们也可以通过遥控器或者手机蓝牙控制，使车库门的开启和关闭更加简便。
系统方案的选择与论述
硬件结构框图
通过单片机控制车库门的关闭和开启，主要靠红外感应器实现当车辆入库，自动门关闭。当然，车库门不是随随便便就能开启的，需要遥控端的按键开启。并且设计一个密码系统，保证车库门的安全性。车库主人用键盘输入密码，然后通过编写的安全系统进行动态扫描，密码正确就开门；或者在发射信号的无线发射模块发出信号以后，在无线车库门的旁边的无线接收模块接收到信号之后，车库门开启，反之蜂鸣报警器发出报警。
整个系统流程图1所示
图1 系统流程图
微控制器的选择
方案一：AT89S51具有4个输入输出口，控制端口、内部有容量可以存储程序，无需外接存储器。就像一个电脑主机类似。价格也很实惠，他有强大的功能，可以搭配各种传感器，进行数据的收集处理，从而实现不同的功能。AT89S51单片机学习起来也比较容易，和C语音差不多。
方案二： PLC是由CPU,存储器和输出输入接口组成。可靠性高， 微电子技术是PLC采用的主要的技术，并且没有触点的电子存储器件可以完成很多不一样的开关动作，逻辑编程能够完成很多的工作，所以，很大一部分的继电器也是通过这个编程来实现自己的一些功能的。所以，它能够有很长的使用寿命。而且可增强了他的可靠性，有数据统计，正常使用情况下，PLC控制系统的平均不发生故障时间累计可以达到达4～5万小时。
因为单片机性价比高，AT89C51一块的价格不超过5元，可以在电脑上编程模拟，所以采用方案一。
无线模块发射接收模块选择
方案一:采用MC2833和MC3363。他们是两块无线通信芯片。由多个功率放大器组成，电路设计较为复杂。
方案二: PT2262是一块发射芯片，而PT2272是一块接收芯片。它们都能够带地址，并且能够将数据进行编码的功能。其中，载波振荡器、编码器和发射单元能够被发射芯片PT2262汇集在自己身上，从而让原本比较复杂的发射电路变得非常简单明了，这样一来，我们只需要将对应的功能引脚接在单片机的输入口上面,通过单片机的数据采集,然后外部进行控制。
因为PT2262/2272设计连接简单,所以选择方案二。
电机的选择方案
方案一：齿轮减速电机:属于直流电机，功率可以达到95kw，但是能耗低，这种电机过载能力强，。通过在普通直流电机上面增加一个减速箱，达到电机减速的目的，速度的快慢可以通过减速箱调节，因为根据功率的计算公式P=F*V，功率一定的情况下，速度慢，力矩就大。使用减速电机，可以根据需要自行设计门下落的时间。电机因为噪声小，所以比较节能，而且体积小，可以节省设计空间。
方案二：交流电机: 交流电机相比直流电机，他的体积很大，耗电也多，工作时候声音很响，而且交流电机调速相对复杂，所以选择直流电机。
电机驱动方案选择
方案一：由三极管实现H桥方案，
方案二：由MOS管实现H桥方案
方案三：光耦隔离控制继电器驱动直流电机
选择方案三，采用光耦隔离控制驱动，将单片机系统电路与外接电机电路隔绝开来。所以减少了电机大电流对于单片机电路的影响。因为无机械触点，所以不会出现触电磨损，使用寿命很长。没有运行声音，减少噪音。不会震动和弹跳，具有防震抗摔的性能。体积小，安全可靠。
目 录
一、 绪 论 1
(一) 自动车库门用途说明 1
（二）自动车库门的应用 1
二、 系统方案的选择与论述 2
(一) 硬件结构框图 2
(二) 微控制器的选择 2
(一) 无线模块发射接收模块选择 3
(二) 电机的选择方案 3
(三) 电机驱动方案选择 3
(四) 传感器的选择方案 4
三、 硬件设计 4
(一) 单片机最小系统设计 4
(二) PT2262/PT2272模块 5
(三) 直流稳压电路 7
(四) 电机驱动电路 7
(五) 红外发射接收管 8
(六) 限位开关电路 9
(七) 按键电路设计 9
(八) 报警电路 10
四、 软件设计 10
五、 系统仿真设计 11
总结与展望 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 20
附录三 程序 21
绪 论
自动车库门用途说明
自动车库门最终还是通过人来控制，人们一般依靠遥控器对其进行遥控，或者感应器来控制。主要的控制方式有三种：一种是手动控制、或者用传感器比如红外感应控，还有一种是通过远程遥控器的无线遥控等。车库门安全配置主要是有红外线保护装置、遇阻反弹装置和无线遥控系统。车库门目前有三种形式，一种是很常见的卷闸式，一种是翻板式车库门，还有一种是折叠式车库门，不同形式的车库门都各有各的优点；卷帘式车库门节约空间，不重，电机配置也就不需要太高，相对节约成本。一种的车库门滑板式车库门内置
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
扭簧，扭力=门重力，门可以说是处于一个“零重量”状态，用在轨道上面的滑轮进行移动，所以这种门移动阻力小，耗能少，安全耐用，但是成本也不低。最后折叠式可以节约空间，是新产品，据门洞大小进行设计，折叠开门。这种类型的门相对较重，需要配置一个大马力的电机，所以成本也是比较高，但是他牢固耐用，一般用于别墅或私家住宅。本次设计出于成本的考虑，使用卷帘门。
（二）自动车库门的应用
车库门对于有车的人来说很方便，只要按下按钮车库门就能开启。而自动车库门就更加便捷了，当车库门开启了之后，汽车入库了，门就会自动关闭。避免了手动开启车库门忘记关闭造成的安全和经济损失。自动车库门系统也可以使用在车辆比较多的地方，比如停车场，这样可以减少人力成本，提高工作效率。当然，人们也可以通过遥控器或者手机蓝牙控制，使车库门的开启和关闭更加简便。
系统方案的选择与论述
硬件结构框图
通过单片机控制车库门的关闭和开启，主要靠红外感应器实现当车辆入库，自动门关闭。当然，车库门不是随随便便就能开启的，需要遥控端的按键开启。并且设计一个密码系统，保证车库门的安全性。车库主人用键盘输入密码，然后通过编写的安全系统进行动态扫描，密码正确就开门；或者在发射信号的无线发射模块发出信号以后，在无线车库门的旁边的无线接收模块接收到信号之后，车库门开启，反之蜂鸣报警器发出报警。
整个系统流程图1所示
图1 系统流程图
微控制器的选择
方案一：AT89S51具有4个输入输出口，控制端口、内部有容量可以存储程序，无需外接存储器。就像一个电脑主机类似。价格也很实惠，他有强大的功能，可以搭配各种传感器，进行数据的收集处理，从而实现不同的功能。AT89S51单片机学习起来也比较容易，和C语音差不多。
方案二： PLC是由CPU,存储器和输出输入接口组成。可靠性高， 微电子技术是PLC采用的主要的技术，并且没有触点的电子存储器件可以完成很多不一样的开关动作，逻辑编程能够完成很多的工作，所以，很大一部分的继电器也是通过这个编程来实现自己的一些功能的。所以，它能够有很长的使用寿命。而且可增强了他的可靠性，有数据统计，正常使用情况下，PLC控制系统的平均不发生故障时间累计可以达到达4～5万小时。
因为单片机性价比高，AT89C51一块的价格不超过5元，可以在电脑上编程模拟，所以采用方案一。
无线模块发射接收模块选择
方案一:采用MC2833和MC3363。他们是两块无线通信芯片。由多个功率放大器组成，电路设计较为复杂。
方案二: PT2262是一块发射芯片，而PT2272是一块接收芯片。它们都能够带地址，并且能够将数据进行编码的功能。其中，载波振荡器、编码器和发射单元能够被发射芯片PT2262汇集在自己身上，从而让原本比较复杂的发射电路变得非常简单明了，这样一来，我们只需要将对应的功能引脚接在单片机的输入口上面,通过单片机的数据采集,然后外部进行控制。
因为PT2262/2272设计连接简单,所以选择方案二。
电机的选择方案
方案一：齿轮减速电机:属于直流电机，功率可以达到95kw，但是能耗低，这种电机过载能力强，。通过在普通直流电机上面增加一个减速箱，达到电机减速的目的，速度的快慢可以通过减速箱调节，因为根据功率的计算公式P=F*V，功率一定的情况下，速度慢，力矩就大。使用减速电机，可以根据需要自行设计门下落的时间。电机因为噪声小，所以比较节能，而且体积小，可以节省设计空间。
方案二：交流电机: 交流电机相比直流电机，他的体积很大，耗电也多，工作时候声音很响，而且交流电机调速相对复杂，所以选择直流电机。
电机驱动方案选择
方案一：由三极管实现H桥方案，
方案二：由MOS管实现H桥方案
方案三：光耦隔离控制继电器驱动直流电机
选择方案三，采用光耦隔离控制驱动，将单片机系统电路与外接电机电路隔绝开来。所以减少了电机大电流对于单片机电路的影响。因为无机械触点，所以不会出现触电磨损，使用寿命很长。没有运行声音，减少噪音。不会震动和弹跳，具有防震抗摔的性能。体积小，安全可靠。
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