基于單片機(jī)的智能電子遙控車位鎖設(shè)計(jì)

付瑞玲，張具琴，蔣晨光

（1.黃河科技學(xué)院 河南 鄭州450063；2.鄭州司科計(jì)算機(jī)科技有限公司 河南 鄭州450000）

基于單片機(jī)的智能電子遙控車位鎖設(shè)計(jì)

付瑞玲1，張具琴1，蔣晨光2

（1.黃河科技學(xué)院 河南 鄭州450063；2.鄭州司科計(jì)算機(jī)科技有限公司 河南 鄭州450000）

針對(duì)車位鎖的特點(diǎn)需求，本文采用紅外發(fā)射/接收模塊PT2262/PT2272作為信號(hào)發(fā)射/接收，通過(guò)反相器74LS04處理信號(hào)后送給單片機(jī)，單片機(jī)控制H橋來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)了能夠智能控制車鎖升降的電子遙控車位鎖。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，表明了該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

51單片機(jī)；PT2262/PT2272；74LS04；H橋

隨著生活水平的提高，汽車已經(jīng)成了屢見(jiàn)不鮮的代步工具，越來(lái)越多的人擁有自己車。但是，如何停車是如今面臨的一個(gè)極大難題。在這種情況下，如何有效的保護(hù)自己的車位，不讓自己的車無(wú)處可停，智能電子車位鎖是一個(gè)很好的選擇。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)AT89S52做為整個(gè)車位鎖系統(tǒng)的控制芯片，通過(guò)接收紅外接收模塊的信號(hào)，然后通過(guò)控制H橋驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)車位鎖的智能上鎖和解鎖[1-3]。

本次車位鎖的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能：

1）按下按鈕“B”時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3S，然后停止。

2）按下按鈕“D”時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3S，然后停止。

3）按下按鈕時(shí)，會(huì)有蜂鳴器提示音。

1.2 整體設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的車位鎖除了單片機(jī)之外，還主要由3大部分組成，包括信號(hào)發(fā)射的發(fā)射模塊，信號(hào)接收處理的接收模塊，以及控制H橋驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、控制蜂鳴器的控制模塊。其系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

車位鎖在通電之后，保持在待機(jī)狀態(tài)，用戶按下控制按鈕“B”，紅外發(fā)射模塊發(fā)射上鎖信號(hào)，單片機(jī)調(diào)用上鎖子程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)啟動(dòng)電機(jī)控制，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，3S之后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；用戶按下控制按鈕“D”，紅外發(fā)射模塊發(fā)射解鎖信號(hào)，單片機(jī)調(diào)用解鎖子程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)啟動(dòng)電機(jī)控制，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，3S之后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；并且，單片機(jī)在接收上鎖/解鎖信號(hào)時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出“滴”的一聲報(bào)警信號(hào)，以提示用戶信號(hào)已發(fā)出，更方便的使用車位鎖。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 紅外發(fā)射/接收模塊

2.1.1 基于PT2262的發(fā)射模塊

文中所采用的發(fā)射模塊是外形小巧、美觀的PT2262。PT2262根據(jù)功能的需要共設(shè)置A、B、C、D4個(gè)按鍵。PT2262編碼IC、高頻調(diào)制和功率放大電路組成了信號(hào)發(fā)射器[4-6]。該發(fā)射器的工作電壓為12V，頻率為315MHz，電流為13mA，編碼類型為固定碼（板上焊盤(pán)跳接設(shè)置）。

2.1.2 基于PT2272的無(wú)線解碼模塊

接收頭和PT2272組成了解碼接收模塊[7-8]。接收到的信號(hào)通過(guò)接收頭傳輸給 PT2272的 14引腳（DIN），然后信號(hào)通過(guò)PT2272解碼。解碼模塊的工作電壓為DC5V，工作頻率為315 MHz，工作電流為5mA，編碼類型為固定碼（板上焊盤(pán)跳接設(shè)置）。

2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用簡(jiǎn)單的H橋式電路[9-10]，它由4個(gè)三極管與一個(gè)直流電機(jī)組成。使用H橋式電路能夠?qū)﹄姍C(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等各種操作進(jìn)行控制。H橋式電路的原理是，當(dāng)橋的對(duì)角上的一對(duì)三極管都導(dǎo)通時(shí)，電流才會(huì)流過(guò)電機(jī)，才能使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于不同對(duì)角的三極管導(dǎo)通，從而使流過(guò)電機(jī)的電流方向也不同，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向也不同。當(dāng)電流從三極管Q1流向Q4時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)，需要將三極管Q1、Q4導(dǎo)通，Q2、Q3截止。當(dāng)電流從三極管Q3流向Q2時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)，需要將三極管Q3、Q2導(dǎo)通，Q1、Q4截止。本次設(shè)計(jì)中使用的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示，它由4個(gè)NPN型的三級(jí)管與兩個(gè)PNP型的三極管，以及4個(gè)電阻和4個(gè)單向?qū)ǖ亩O管組成，能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制。

2.3 電源模塊

本次設(shè)計(jì)中使用7805穩(wěn)壓電源模塊，保證電路有穩(wěn)定的+5 V電壓。其引腳功能從左至右依次是輸入、接地、輸出。平常我們使用的穩(wěn)壓電路如圖3所示，它能夠輸出穩(wěn)定的+5 V電壓。它由一個(gè)220 V～12 V的變壓器、一個(gè)整流橋、一個(gè)7805穩(wěn)壓塊、兩個(gè)濾波電容組成。先通過(guò)變壓器把220 V的電壓轉(zhuǎn)換為12 V的交流電，然后通過(guò)整流橋變?yōu)?2 V的直流電，再經(jīng)過(guò)7805進(jìn)行降壓，就能得到+5V的直流電。需要注意的是，當(dāng)輸出電流較大時(shí)，7805應(yīng)當(dāng)加上散熱板，防止被燒壞[11-12]。

圖2 H橋式驅(qū)動(dòng)電路圖

圖3 7805穩(wěn)壓電路圖

2.4 整體電路圖

本次設(shè)計(jì)的整體電路圖如圖4所示，其中包括了，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)H橋模塊，以及蜂鳴器報(bào)警模塊。由于電路仿真軟件中沒(méi)有紅外發(fā)射接收模塊，所以用三個(gè)點(diǎn)觸式按鍵接地來(lái)代替信號(hào)的觸發(fā)[13]。

3 軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的智能電子遙控車位鎖的智能性的核心部分是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以軟件部分也是很重要的。本次設(shè)計(jì)使用常用的編程軟件KeilC51進(jìn)行程序的編程，以及對(duì)程序進(jìn)行編譯、修改，編寫(xiě)的程序可以直接用Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真[14-15]。

3.1 主程序設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)采用調(diào)用模式，先把整個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的功能的程序主框架寫(xiě)出來(lái)，然后調(diào)用到那個(gè)子程序，就把相應(yīng)的子程序添加上，最后對(duì)程序進(jìn)行編譯、修改，再通過(guò)主程序的調(diào)用把各部分的功能合在一起，完成整個(gè)程序的設(shè)計(jì)。

3.2 部分子程序設(shè)計(jì)

車位鎖的上鎖流程圖和解鎖流程圖相似[1]，如圖6所示。當(dāng)有上鎖信號(hào)時(shí)，電機(jī)就會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3S的時(shí)間，然后就自動(dòng)停止；當(dāng)有解鎖信號(hào)時(shí)，電機(jī)就會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3 s的時(shí)間，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。車位鎖的上鎖跟解鎖的原理是相同的，所以車位鎖的上鎖子程序和解鎖子程序可以相互調(diào)用。

圖4 整體電路圖

圖5 主程序框圖

圖6 車位鎖上鎖/解鎖子程序框圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)使用便宜、實(shí)用的單片機(jī)作為控制芯片，再加上PT2262發(fā)射和PT2272接收模塊，以及簡(jiǎn)單的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，完成了車位鎖的設(shè)計(jì)。本智能電子遙控車位鎖使用起來(lái)安全、可靠、方便，很好的解決了車位被占的問(wèn)題。

[1]凌云，柴政.智能車位鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].人工智能及識(shí)別技術(shù)，2009（3）:91-92.

[2]王英姿.汽車智能車位鎖設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7（12）:3020-3022.

[3]周銀海.遙控車位鎖的設(shè)計(jì)與模擬實(shí)現(xiàn)[J].信息科技，2011（11）:190-192.

[4]陳玉平，牟應(yīng)華.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社，2008.

[5]程繼興，山磊.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)傳媒大學(xué)出版社，2013.

[6]張愛(ài)全.紅外線遙控的基本原理和應(yīng)用范圍[J].山西電子技術(shù)，2003，6（12）.40-41.

[7]劉宜，胡學(xué)龍，顧慶明.基于PT2262/PT2272的機(jī)器人遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2007（9）：13-15.

[8]裴彥純.基于單片機(jī)系統(tǒng)的紅外遙控器應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，4（17）:15-17.

[9]陳明德，魏（王美）琪.直流電動(dòng)機(jī)的f（I，M，n）特性研究[J].微特電機(jī)，1981（1）：22-24.

[10]周雅莉.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的微機(jī)控制[J].電工技術(shù)雜志，2000（7）:33-35.

[11]王增福，李昶，魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源[M].電子工業(yè)出版社，2004.

[12]吳顯鼎.模擬電子技術(shù)[M].天津:南開(kāi)大學(xué)出版社，2010.

[13]古輝.一種停車位傳感控制器設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013，3（22）:85-90.

[14]張王為青，程國(guó)鋼.KeilCX51單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2007.

[15]朱清慧，張鳳蕊.PROTEUS教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008.

Design of intelligent electronic remote control parking lock based on MCU

FU Rui-ling1，ZHANG Ju-qin1，JIANG Chen-guang2
（1.Huanghe S&T College，Zhengzhou 450063，China；2.Zhengzhou Computer Science and Technology Co.，Ltd.，Zhengzhou 450000，China）

According to the requirements of the parking lock characteristics，This paper introduces an intelligent electronic parking lock controller based on PT2262/PT2267，74LS04 and MCU.The main use an infrared transmitter/receiver module PT2262/PT2272 as the signal transmission/reception，through the inverter 74LS04 processed signal to the microcontroller，microprocessor controlled H-bridge to control the motor forward/reverse，in order to control parking lock gear plate movements.The experiment and application show that this test system has good performance，and achieve the design requirement.

51 Single Chip Microcomputer；PT2262/PT2272；74LS04；H Bridge

TN21

：A

：1674－6236（2017）01-0182-03

2016-01-12稿件編號(hào)：201601085

鄭州市光電信息技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室（114PYFZX505）

付瑞玲（1986—），女，河南滑縣人，碩士，講師。研究方向：自動(dòng)控制。