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1、基于51单片机车库卷帘门自动控制的设计与实现龙岩学院毕业设计 题目：基于51单片机车库卷帘门自动控制的设计与实现 专业： 电子信息工程 学号： 2014041812 作者： 郭志生 指导教师： 王小龙 助教 二0一六年五月二十七日8基于51单片机车库卷帘门自动控制的设计与实现【摘要】为了实现对车库卷帘门的自动控制，设计了一种以AT89S51为控制核心的车库卷帘门自动控制系统。它采用以步进电机驱动芯片为驱动器，还运用低频加密无线遥控技术来控制步进电机的正反转以及制动，并采用三个不同颜色的LED来分别代表其目前状态，再通过LCD液晶屏显示。该系统可在日常生活中的得到推广运用。【关键字】 AT89S
2、51 步进电机 加密无线遥控Design and Realization of automatic control of garage door based on 51 single chip microcomputer【Abstract】In order to achieve garage shutter doors automatic control, to design a AT89S51 as the control center of the garage shutter doors automatic control system. It uses a stepper motor
3、driver chip to drive, but also the use of low-encrypted wireless remote control technology to control the stepper motor reversing and braking, and using three different color LED to represent its current state, and then through the LCD screen display. The system has been promoting the use in daily l
4、ife.【Key Words】 AT89S51 Stepping motor Encrypted wireless remote control目 录第1章 引言11.1 课题研究背景及意义11.1.1 课题研究背景11.1.2 课题研究意义11.2 课题研究内容1第2章 车库卷帘门自动控制系统的总体设计32.1设计思路32.2设计方案及系统硬件框图32.2.1硬件方案32.2.2软件方案32.2.2系统硬件框图4第3章 车库卷帘门自动控制系统的硬件设计53.1 最小系统电路的设计53.1.1 单片机的选择53.1.2 单片机最小系统设计53.2 电源的设计53.3 电机驱动电路63.3.1
5、电机驱动电路芯片的选择63.3.2 电机驱动电路的设计73.3.3 电机驱动电路的工作原理73.4 按键控制电路设计73.5 状态显示电路73.5.2 液晶显示屏的电路设计83.6 无线遥控电路设计93.6.1 无线遥控模块芯片的选择93.6.2 无线遥控模块接收电路设计93.6.3 无线遥控模块发射电路设计9第四章 车库卷帘门自动控制系统的软件设计114.1 系统程序框图114.2 电机控制程序124.3 其它模块的程序设计134.4 延时程序144.5 LCD1602控制程序设计14第五章 车库卷帘门自动控制系统的安装与调试155.1 车库卷帘门自动控制系统的安装155.1.1 电路原理图
6、的绘制155.1.2 电路原理图的绘制155.2 车库卷帘门自动控制系统的调试155.2.1 车库卷帘门自动控制系统实物电路的线路检查155.2.2 程序的下载155.2.3 硬件调试15第六章 总结与展望18致谢19参考文献20附录21附录1：电路原理图22 附录2：源程序23 附录3：实物图29第1章 引言1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题研究背景在高速发展的今天，卷帘门虽在市场的推广日渐普及，但是从总体来看，部分性能还不够完善。在产品的市场定位以及技术的开发上仍然是跟着市场的发展方向为主。卷帘门具有多种功能，在保障安全性能的同时还可以防盗等等。随着汽车业发展迅速，拥有汽车的人也越
7、来越多，对车库卷帘门的要求也相对较高。所以有一个比较完整的智能车库卷帘门的自动控制系统还是相对重要的。1.1.2 课题研究意义在如今的生活和工作时代，节奏不断加快，为了让自己的生活更简单快捷，各种智能控制器逐渐走进了人们的工作和生活，并作为一个重要的角色。基于此，车库自动卷帘门，在商场，地下车库和个体经营户的一些小面积，用途广泛。特别是近年来，随着科技的发展传统的卷帘门已经无法满足客户的需求，因此智能车库卷帘门的出现越来越受到当代人的喜爱。1.2 课题研究内容本次设计以AT89S51单片机为核心系统，通过驱动芯片ULN2003A控制步进电机的正反转以及停止功能来体现车库卷帘门的上升下降以及停止
8、功能，配以加密系统，并利用LCD和LED来更为清晰直观的明白步进电机的工作状态。自动卷帘门结构如图1-1所示:图1-1 自动卷帘门示意图本设计在阅读了大量关于车库卷帘门自动控制文献的基础上，设计了一种基于51单片机的车库卷帘门自动控制的设计。本文的具体结构如下：1.第1章引言主要介绍课题的研究背景及意义。2.第2章提出了设计方案，介绍其基本思路与工作原理。3.第3章介绍本次系统的硬件设计，包括了单片机选择，驱动电路、最小系统的设计，按键控制电路的设计，LCD显示屏的型号选择，加密系统设计等。4.第4章简单介绍了本次车库卷帘门自动控制的软件设计。5.第5章对实际系统的调试以及一系列的硬件和软件的
9、调试。6.第6章主要是本人在本次设计中的总结与未来展望。第2章 车库卷帘门自动控制系统的总体设计2.1设计思路设计一种以AT89S51为控制核心的车库卷帘门自动控制系统。它采用以步进电机驱动芯片为驱动器，还运用低频加密无线遥控技术来控制步进电机的正反转以及制动，并采用三个不同颜色的LED来分别代表其目前状态，再通过LCD液晶屏显示。2.2设计方案及系统硬件框图2.2.1硬件方案随着如今社会的发展进步，科技的发展也越来越迅速，基于51单片机车库卷帘门的自动控制将会越来越趋向于智能化和集合化。怎么把各种仪器集中于一个自动控制系统，让使用者的操作更加简便和让仪器的大小更加集中小型化是智能控制系统中需
10、要克服难关。根据国内机车库卷帘门的自动控制系统使用简单化、智能化化的发展趋向，我主要设计包括电源的设计，按键输入设计，单片机最小系统设计，1602液晶模块，无线传输和无线接收装置，LED液晶设计以及电机驱动的方案。其作用功能如下表2-1：表2-1名称功能按键输入设计控制步进电机运行状态单片机最小系统保证单片机系统的正常工作1602液晶模块通过液晶屏幕显示，将卷帘门的状态准确的显示在液晶屏幕上无线传输和无线接收装置通过无线加密装置，实现加密无线遥控卷帘门LED状态显示用于显示电机转动信息和车库卷帘门的工作状态电机驱动电路驱动电机转动 2.2.2软件方案根据以上的硬件设计思路，在各种模块的要求的基
11、础上，我制作以下的软件模块，其软件模块主要有正反转控制模块，LED显示模块，键盘扫描模块，1602液晶模块，通过proteus来绘制原理图，从而完成设计实现的功能。其实现的功能主要是：通过键盘模块来改变电机的正反转，由led和1602液晶显示来同步步进电机的工作状态。其中各个模块的具体任务如下表2-2：表2-2模块名称功能键盘扫描模块实现对电机的控制，进而控制自动卷帘门LED显示模块实时显示步进电机的运行状况和卷帘门的工作状态正反转控制模块通过调用相序的不同来控制电机正反转1602液晶模块将步进电机的运行状态显示液晶屏幕上2.2.2系统硬件框图车库卷帘门自动控制系统框图如下图2-1所示。车库卷
12、帘门自动控制系统硬件包括驱动电路、最小系统的设计，按键控制电路的设计，LCD显示屏的型号选择。图2-1 车库卷帘门自动控制系统框图.第3章 车库卷帘门自动控制系统的硬件设计3.1 最小系统电路的设计3.1.1 单片机的选择 AT89S51单片机与MCS-51 兼容，拥有4K字节可编程FLASH存储器，使用寿命：1000写/擦循环，数据保留时间长达10年，该芯片全静态工作频率范围0Hz-24MHz1。因此我的设计方案使用的是AT89S51单片机作为控制核心。3.1.2 单片机最小系统设计单片机最小系统设计如下图3-1所示。最小系统设计包括晶振电路设计、复位电路设计以及各引脚连接设计。图3-1 单
13、片机最小系统设计如图3-1所示。在复位电路中，按照复位方式的不同，可以将复位电路分为外部按键复位和上电复位两种。前者是指用户可按照需求，手动将系统恢复到初始状态。后者则是每次系统通电，自动复位。如图3-1所示。时钟是同步单片机系统各个部件工作时序的最小时间单位。时钟电路由12M的晶体振荡器Y1，两个30pF的电容C7和C8组成。STC12C5A60S2内置R/C振荡器时钟，在所需晶振频率较低情况下可无需配置外部晶振电路2。3.2 电源的设计系统采用+5V直流电压供电。具体设计中，选用双USB接口的电源线实现单片机控制系统与电源的连接。电源端可直接与手机移动电源连接。电源电路原理图如图3-2所示
14、。图3-2 电源电路原理图3.3 电机驱动电路3.3.1 电机驱动电路芯片的选择该电路的设计是驱动芯片选择的是ULN2003，因为它连接简单，而且能够通过改变驱动电压来控制力矩的大小，从而控制电机的转动。ULN2003 由7个NPN达林顿管组成，可同时驱动7 组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。其内部示意图如图3-3所示。图3-3 内部示意图其引脚功能说明如下表所示。表3-1 引脚功能说明引出端序号符号功能引出端序号符号功能11B输入9COM公共端2-72B-7B输入10-157C-2C输出8E发射极161C输出3.3.2 电机驱动电路的设计该电路的设计是将驱动芯片ULN2003的四个输入端（引脚1引脚4）分别接单片机的P1.4P1.7并且各自并联一个电阻，电阻的另一端接+5V电源。再将ULN2003的四个输出端（与四个输入端相对应的四个输出端，即引脚13引脚16）
