车库门毕业论文.doc

摘 要车库门全自动门控装置，其特征在于设有置于车库内和车库外的主控制器以及安装在车辆内的密码标识器，主控制器由单片机、315M无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管组成，密码标识器由无线发射器和编码器组成。PT2262与PT2272地址和数据状态一模一样，PT2262电源端平时断开，若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，同时无线接收器的输出端接解码器的输入端，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启动电机开启车库门，同时红外对管感应次数计数，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。之后取车时通过输入密码控制电机启动开门。关键词：单片机 无线收发模块 PT2262/PT2272编解码芯片 ABSTRACTThe door drives a garage voluntarily to shut a device , whose characteristic lies in the host controller who has interposing the garage inner and the garage outside , the host controller has monolithic machine , 315 wireless receivers of M , decoders , keyboards , the numerical code is in charge of and infrared pair of tube made up of , password mark the wireless implement reason emitter and the coder. PT2262 and PT2272 address are same as data state , the PT2262 power source holds the disconnection the ordinary time , press down the button circular telegram if having arrived at the garage door quickly, coder PT2262 launches address and the data by wireless go off module , at the same time wireless receiver output end takes over the decoder input end , decoder output end VT receives monolithic machine P3.3 , garage inner monolithic machine opens the garage door if the data is absolutely correct , the at the same time infrared tube is in charge of induced number of times counting face to face , put up garage door back door automation go down, Also can pass the button shield infrared realize hand movement to, laying down the garage door. The garage door can not open up if data-in is incorrect , buzz alarm warning prompts and. The starting controlling an electric motor by importing a password when fetching vehicle afterwards opens the door.Keywords: monolithic wireless transmit-receive module PT2262/PT2272目 录前 言1第一章 设计任务21.1设计并制作一个无线自动门电路（其结构框图如图1-1）21.2基本模块2第二章系统的总体设计32.1单片机32.1.1单片机的说明及应用32.1.2单片机的结构特点32.1.3单片机的引脚配置42.2 44行列式扫描键盘82.2.1键盘工作原理82.2.2键盘工作方式92.3 PT2262/PT2272编码解码芯片92.3.1 PT2262/PT2272编码解码芯片原理92.3.2 PT2262特点及应用112.4 数码管112.5红外对管11第三章 系统软硬件设计123.1主要电路图123.1.1单片机最小系统电路123.1.2键盘电路133.1.3数码管显示电路143.1.4无线发射编解码电路和接受解码电路153.1.5蜂鸣器及继电器电路173.1.6供电系统193.1.7系统硬件总图193.2软件设计流程图20第四章 总结22谢 辞23参考文献24附 录25 前 言随着经济的发展，现在拥有汽车的国人越来越多，对好的车库门的需求也在不断增大，同时外国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。本文是对车库门的机械和控制系统的具体设计说明,运用了单片机对电机控制和红外传感控制的方法，实现了自动车库门的各种功能。并且有利于自动车库门的国产化，降低成本。自动照明设置，车库门打开自动亮灯后自动熄灭，无需遥控器，可自动识别和开启，安全、便捷。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。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。第一章 设计任务1.1设计并制作一个无线自动门电路（其结构框图如图1-1）图11 车库门自动开闭控制系统结构框图车库门全自动门控装置，其特征在于设有置于车库内和车库外的主控制器以及安装在车辆内的密码标识器，主控制器由单片机、315M无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管组成，密码标识器由无线发射器和编码器组成。PT2262与PT2272地址和数据状态一模一样，PT2262电源端平时断开，若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，同时无线接收器的输出端接解码器的输入端，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启动电机开启车库门，同时红外对管感应次数计数，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。之后取车时通过输入密码控制电机启动开门。1.2基本模块1) 单片机最小系统电路部分2) 解码芯片PT2272和315M的无线接收模块3) 编码芯片PT2262和315M的无线发射模块4) 44行列式扫描键盘电路部分5) 数码管显示电路部分6) 继电器显示电路部分第二章 系统的总体设计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。同时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。2.1单片机2.1.1单片机的说明及应用单片机的原名叫Microcontroller，即微型控制器。 顾名思义，单片机有别于通用微型计算机，它是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。其控制功能强，有优异的性能/价格比，有很高的可靠性。因而，单片机的应用范围在不断的扩大，它已经成了生产中和人类生活中不可缺少的工具。单片机的应用体现在多个方面，如在控制过程中的应用、智能仪器中的应用、在机电一体化产品中的应用、在家用电器中的应用以及在计算机网络及通信中的应用等等。本设计主要应用了单片机在控制过程中的应用。过程控制是微型机应用最多、最有效的方面之一，单片机广泛的用于过程控制。它既可以作为主机控制，也可以作为分布式控制系统的前端机，对现场的信息进行实时的测量和控制。单片机可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。如锅炉控制、电机控制、机器人控制、交通信号灯控制、造纸纸浆浓度控制、纸张定量水分及厚薄控制、雷达与导弹控制以及航天导航系统鱼雷制导系统控制等。2.1.2单片机的结构特点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。最后还值得一提的是，MCS-51系列单片机内部有一个功能相对独立的位处理（即布尔处理机），因而其具有较强的位处理功能。2.1.3单片机的引脚配置MCS-51单片机采用40引脚双列直插封装（DIP）形式。对于CHMOS单片机除采用DIP形式外，还采用方形封装工艺。由于受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。图2-1是MCS-51中AT89S52的引脚图图2-1 AT89S52的引脚图在单片机的40条引脚中，有2条用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，控制或其他电源复用引脚RST/ Vpd、ALE、和VPP，32条输入/输出引脚。下面就本系统用到的引脚分别说明这些引脚的名称和功能。1) 主电源引脚Vcc和VssVcc：接+5V电源Vss：接电源地2) 钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，该放大器构成了片内振荡器。在采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，此引脚必须接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡器的频率是晶体振荡频率。若采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬空。3) 信号引脚RST/VpdRST/Vpd:复位/备用电源输入端。单片机上电后，只要在该引脚上输入24个振荡周期（2个机器周期）宽度以上的高电平就会使单片机复位；若在RST与Vcc之间接一个10F的电容，而在RST与Vss之间接一个8.2K的下拉电阻，则可实现单片机上电自动复位。RST/Vpd具有复用功能，在主电源Vcc掉电期间，该引脚可接上+5V备用电源。当Vcc下掉到低于规定的电平，而Vpd在其规定的电压范围内时，Vpd就向片内RAM提供备用电源，以保持片内RAM中的信息不丢失，复电后能继续正常运行。4) 输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2和P3MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0P3，P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。P0.0-P0.7:P0口是一个8位双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和作8位双向数据总线。在EPROM编程时，从P0口输入指令字节；在验证程序时，则输出指令字节（验证时，要外接上拉电阻）。P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。图2-2 P1.0-P1.7内部结构图P1.0-P1.7:P1口是8位准双向I/O端口。在EPROM编程和程序验证时，它输入低8位地址。P1口能驱动4个LSTTL负载。图2-3 P2.0P2.7内部结构图P2.0-P2.7:P2口是一个8位准双向I/O端口。在CPU访问外部存储器时，它输出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证时，它输入高8位地址。P2口可驱动4个LSTTL负载。图2-4 P3.0P3.7内部结构图P3.0-P3.7:P3口是8位准双向I/O端口。它是一个复用功能口。作为第一功能使用时，为普通I/O口，其功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表3-1所示。P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口能驱动4个LSTTL负载。表2-1 P3口各引脚的定义口线 第二功能P3.0 RXD (串行口输入)P3.1 TXD (串行口输出）P3.2 INT0 (外部中断0输入)P3.3 INT1 (外部中断1输入) P3.4 T0 (定时器0的外部输入）P3.5 T1 (定时器1的外部输入）P3.6 WR (外部数据存储器“写”信号输出）P3.7 RD (外部数据存储器“读”信号输出）2.2 44行列式扫描键盘行列式键盘的接法比独立式键盘的接法复杂，编程实现上也会比较复杂。但是，在占用相同的IO端口的情况下，行列式键盘的接法会比独立式接法允许的按键数量多。2.2.1键盘工作原理行列式键盘电路原理如图2-5所示。按键设置在行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。行线通过单片机输出高电平，第一次扫描时置第一条列线为低电平，判断有无键按下，有则获取键值，进行相应的键值处理，无则继续扫描，使第二列为低电平，其它均为高电平，就这样依次判断键盘中有无按键按下。键盘中哪一个键按下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来判断。图2-5 行列式键盘电路原理图2.2.2键盘工作方式键盘的工作方式：编程扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式三种。本设计采用的是编程扫描方式。在键盘扫描子程序中完成下述几个功能： 1) 判断键盘上有无按键按下； 2) 防止键的机械抖动影响； 3) 获取按下键的键号； 4) 按键闭合一次仅进行一次键功能操作。2.3 PT2262/PT2272编码解码芯片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。2.3.1 PT2262/PT2272编码解码芯片原理PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。 编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。编码芯片PT2262引 脚 图：图2-6 PT2262外形图及测试应用图编码芯片PT2262管脚说明：A0-A11:管脚1-8、10-13，地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空）；D0-D5:管脚7-8、10-13，数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉；Vcc:管脚18，电源正端（+）；Vss:管脚9，电源负端（-）；TE:管脚14，编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平时有效；CSC1:管脚16，振荡电阻输入端，与CSC2所接的电阻一起决定振荡的频率；CSC2:管脚15，振荡电阻振荡器输出端；Dout:管脚17编码输出端（正常时为低电平）。 在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长.推荐值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2272/680K 2262/1.2M/2272/200K。 解码电路 PT2272 引脚图：图2-7 PT2272外形图及测试应用图PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改：在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。2.3.2 PT2262特点及应用CMOS工艺制造，低功耗、外部元器件少、RC振荡电阻、工作电压范围宽：2.6-15v数据最多可达6位、地址码最多可达531441种。可以广泛地应用于车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。2.4 数码管数码管是一种应用十分广泛的显示器件，常用于定时控制、仪器仪表中数字显示等场合。它是由多个LED发光二极管排列而成。常用的是由8个LED组成如图一（a）所示的数码管。其中7个led排成8字型，另外一个则是圆点状（小数点）。从结构上看比较简单，正好跟单片机的8个端口相对应。 根据led灯点亮的条件，即端口在高电平时亮还是低电平时亮，数码管又可分为共阴极和共阳极两种类型。要想显示某个数字，则数码管的a、b、c、d、f、g这几个led灯点亮，对应的二进制编码如下由于1个数码管需占用一组I/O口（静态显示），为了节约端口，将所有位数码管的段选线（a、b、c、d、e、f、g、dp）并联在一起，它们的公共端分别接其他的一组端口，要想使某个数码管显示数字，先把该数字的码段发出，然后将相应的接公共端的端口置“1”（共阴型）或置“0”（共阳型）即可，这就是动态显示。2.5红外对管红外对管是红外线发射器与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。红外线发射管在LED封装行业中有三个主要且常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等，它是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时，饱和反向漏电流马上增加，形成光电流，在一定得范围内它随入射光强度的变化而增大。 第三章 系统软硬件设计3.1主要电路图3.1.1单片机最小系统电路 车库门自动关闭系统的设计是在单片机最小系统电路上进行，在这里此模块的作用是控制输出、数据采集处理，系统设计在单片机最小系统上进行构建，可以让整个电路控制变得更加简便，后续编程设计更加方便。单片机最小系统电路图见图3-1所示。图31 单片机最小系统电路仿真图RES/Vpd即复位/备用电源输入端。单片机上电后，当电钮按下时，电容短路，整个回路通路，只要在该引脚上输入24个振荡周期（2个机器周期）宽度以上的高电平就会使单片机复位；若在RST与Vcc之间接一个10F的电容，而在RST与Vss之间接一个10K的下拉电阻，则可实现单片机上电自动复位。RST/Vpd具有复用功能，在主电源Vcc掉电期间，该引脚可接上+5V备用电源。当Vcc下掉到低于规定的电平，而Vpd在其规定的电压范围内时，Vpd就向片内RAM提供备用电源，以保持片内RAM中的信息不丢失，复电后能继续正常运行。主电源引脚Vcc和VssVcc：接+5V电源Vss：接电源地钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，该放大器构成了片内振荡器。在采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，此引脚必须接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2：接外部晶振的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡器的频率是晶体振荡频率。若采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬空。CLOCK:晶振，为单片机提供一个频率为12MHz的时钟周期，它是一个方波。3.1.2键盘电路键盘电路在此起人机操作界面作用，这里采用4X4矩阵键盘电路。键盘工作的方式为编程扫描方式，通过对单片机的P1口的低四位P1.0-P1.3作为进行编程输出，定时输出行扫描高电平脉冲。当键盘上有按键按下时，对应的P1.4-P1.7列输入线就有相应的高电平输入。例如，当按键S1按下时候，列输入端P1.4就能够接受到一个高电平触发信号。键盘电路电路原理图如图32所示。图32 4X4矩阵键盘电路将行线所接的I/O口作为输出端，列线所接的I/O口作为输入端。这样，当没有按键按下时，所有的输入端都是高电平，。设置行线输出低电平，一旦有键按下，则输入线会被拉低，这样通过读取输入线的状态就可以得知是否有按键按下。行扫描法按键识别的过程如下。1）判断键盘中是否有按键按下。将全部行线P1.4P1.7置低电平输出，然后读P1.0P1.3四根输入列线的状态。只要有低电平出现，则说明有键按下，如读到的都是高电平，则表示无键按下。2）判断闭合键所在位置。在确认有键按下后，即可进入确定具体哪个键按下的过程。其思路是：依次将4根行线分别置为低电平，即在某根行线置为低电平时，其余行线为高电平，在确定某根行线置为低电平后，再逐列检查各列线的电平状态，若某列为低电平，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。3.1.3数码管显示电路8位LED数码管显示电路是本系统设计的一个重要人机交流界面，在这里采用共阴极显示，P0口作为数据输入端口至数码管的8段，P2口作为显示电路的位选信号，电路中芯片74LS245作为输出驱动作用，保证P0口输出数据的驱动能力。8位数码显示，初始化时，显示“P”，接着输入最大6位数的密码，当密码输入完后，按下确认键，进行密码比较，然后给出相应的信息。在输入密码过程中，显示器只显示“8.”。当数字输入超过6个时，给出报警信息。在密码输入过程中，若输入错误，可以利用“DEL”键删除刚才输入的错误的数字。用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，只显示“8.”，当密码位数输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则门开，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示，同时发出“叮咚”声；若密码不正确，禁止按键输入3秒，同时发出“嘀、嘀”报警声；若在3秒之内仍有按键按下，则禁止按键输入3秒被重新禁止。图33 数码管显示电路仿真图3.1.4无线发射编解码电路和接受解码电路要让车库门能够自动实现关闭，需要当汽车在进入车库前发射一个车库门打开信号，入库泊好车后发射一个关闭车库门信号。在这里我们选用信号编码芯片PT2262和一个315MHZ发射模块作为构建开闭信号发射电路，用解码芯片PT2272和一个315MHZ接受模块作为信号接受电路。其模块电路原理图如图3-4所示。接收端接受到了一个发射来的信号后，根据编码解码规则进行信息处理后，输入到单片机中进行判断处理。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。本设计中的发射电路的工作电压时5V，收到发射材料和PT2262的输出功率影响，PT2262发射电路的发射距离为150m。在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。 图34 无线发射及编解码电路3.1.5蜂鸣器及继电器电路蜂鸣器及继电器电路如图35所示。由于蜂鸣器和继电器都需要很大的电流才能驱动，因此须在前级接一个三极管，起到电流放大作用。当P3.4为低电平时，三极管Q1导通，蜂鸣器响；为高电平时，Q1截止蜂鸣器不工作。当P3.0为低电平时，三极管Q2导通，继电器吸合，将被控电路导通，直流电机转动，将门打开。当运行需要时将P3.0或P3.4脚置低即可实现蜂鸣器和继电器的功能。之所以选择PNP三极管是因为单片机在复位时P0、P1、P2、P3都会置高，如果用NPN型三极管，在复位时会让三极管导通，必须在程序中进行软件调整，尽管如此还是不能完全避免这种现象，因此选用PNP型三极管9015。 图35 蜂鸣器和继电器电路仿真继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。这里我使用1组2个继电器来实现电机的正反转。当上端继电器接电源正级（+），下端继电器接电源负极（-）时，电机正转，从而车库门打开；反之当上端继电器接电源负极（-），下端继电器接电源正极（+）时，电机实现反转，车库门关闭。3.1.6供电系统图3-6 供电电路图LM7805为三端稳压器件，输出电流为1A，最大压降为2V。7805输出为+5V。由于经过整流桥整流滤波后的直流电压（有负载时）约为交流输入电压有效值的1.2倍，所以系统要求变压器的数据至少为6V，这样才能满足后续电路的需求。但变压器的输出也不宜太大，这样会造成7805过热，导致输出的误差增大。3.1.7系统硬件总图图3-7为车库门自动开闭系统的硬件连接总图，为上述各模块电路的合成效果图。 图37 系统硬件总图3.2软件设计流程图 当汽车在进入车库前发射一个车库门打开信号，编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，若VT高电平为有效，然后开始识别密码输入是否正确，如若正确，则电机正转，车库门打开，灯亮。车辆进去车库内，同时红外对管记数一次。这时候如果按下按钮，则红外对管停止记数，当再次按下按钮时，红外对管才能开始再次记数，如果红外对管的记数为2，则电机反转，车库门关闭。如果这时候不按下按钮，则红外对管自动记数，如果红外对管记数为2，电机反转，车库门关闭。如果密码输入错误，则蜂鸣报警。图38 软件设计流程图第四章 总 结论文题目选定后，我通过看书、网络查阅了很多有关无线自动门设计的资料，通过比较与相关资料的参考，我选择了使用无线编解码芯片PT2262/PT2272完成车库门对小车的唯一识别以及车库门的自动开启功能，对于车库门的自动关闭功能我使用了一对红外对管实现，即车进车库时红外对管不作用，当人出车库时门才放下，当然也可以使用车库门旁边的按键实现车库门的关闭作用，从而屏蔽红外对管的作用，可以使自动车库门更加人性化。刚开始我在PROTUES中仿真时并不能实现红外对管的功能，于是我采用了计数的方法使车进车库时车库门不关，当人从车库中