基于单片机的超低功耗智能车位锁设计

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1、摘 要智能低功耗遥控车位锁是一个可以通过低功耗遥控器控制的机械装置，它是用来阻止其他人占用自己的停车位，可以让自己的车随意停放。现在大部分人采用的车位锁多数为机械式的。每当汽车在停车位停车时，人们都要下车把车位锁的起降杆升起，随后把它锁起来，这样对于我们而言很费事，使用很不方便。尤其是在下雨的时候，人们使用的时候就非常困难了。虽然目前市场上存在一些可低功耗遥控的车位锁，可是它们拥有一个问题，是它们的智能化水平比较低，基本只是起到控制起降杆的升降。我设计了一个系统，该系统以51单片机为核心，经过软件与硬件的配合，电子与机械部分重新结合，从而选择与之合适的传感器，以此达到车位锁的全方位的可智能控制

2、。采用以Keil-C为核心的开发工具，根据要求，做出对应的设计。关键词： 车位锁；无线低功耗遥控；单片机；传感器ABSTRACTIntelligent low power remote control parking lock is a mechanical device that can be controlled by low power remote control. It is used to prevent other people from occupying their own parking spaces and can park their own cars at will.

3、Most of the parking locks used now are mechanical. Whenever the car stops in the parking lot, people want to get off and lift the parking lock lever, and then lock it up, so its very difficult for us, and its inconvenient to use. Especially when it rains, its very difficult for people to use it. Alt

4、hough there are some low power consumption remote control parking locks on the market, they have a problem, which is that their intelligence level is relatively low, basically just to control the take-off and landing rod lifting.I designed a system, this system uses 51 microcontroller as the core, t

5、hrough the cooperation of software and hardware, electronic and mechanical parts to combine, so as to choose the appropriate sensors and, in order to achieve the full range of parking lock intelligent control. Using Keil-C as the core of the development tools, according to the requirements, make the

6、 corresponding design.Keywords: Parking lock; Wireless low-power remote control; MCU; sensorKeywords目 录摘 要I目 录III第1章 绪论11.1 选题的背景11.2 课题的当前形式11.3 当前车位锁的发展情况21.4 论文探究的内容3第2章 智能低功耗遥控车位锁的设计方案42.1 车位锁的设计方案42.2 车位锁的硬件部分52.2.1 单片机的选择52.2.2车辆在位传感器的选择62.2.3 位置传感器的选择9本章小结10第3章 系统硬件电路设计113.1整体构成113.2 单片机系统123

7、.4 车辆在位传感器143.5电机控制电路153.6显示电路的设计15第4章 软件的设计及实现174.1主程序的设计174.2部分子程序194.2.1起降杆升起子程序及框图194.2.2定时器0中断子程序21致谢24参考文献25附录126II第1章 绪论1.1 选题的背景随着中国经济的快速发展，我国人民平均收入得到进一步的上升，有了更多的金钱去消费，而汽车正是人们最重要的消费之一，现在基本十之六七的家庭都有了私家车，因此导致车辆数量的迅速增长，而且这种现象也越发的严重。根据中国汽车工业协会的调查，2014年中国汽车销量超过2300万辆，创全球历史新高，连续六年蝉联全球第一。我国汽车产销总体呈平

8、稳增长态势。2014年汽车产销分别完成2372.29万辆和2349.19万辆，比去年分别增长7.3%和6.9%，总体呈现平稳增长态势，产销增速比之去年分别下降7.5和7个百分点。车辆为人们外出提供方便的同时，也让停车的问题成了困难。机动车的停车问题是现代化城市建设和发展中的一个难题。城区停车场的规划、建设和管理成为当前的大民生。目前，合肥市已经启动公共停车场规划选址，计划建设公共停车场151处、2.16万个泊位。截止目前，合肥市道路总里程约5228公里。随着城市大建设的深入推进，道路总里程还在不断增长。截止6月底，全市机动车保有量已达113万辆，113万辆，其中市区车保有量有70多万，并以年均

9、20%以上、日均450余量的速度递增。全市激动车驾驶人共计142万人，其中，市区机动车驾驶人76万人，日均新增驾驶人4730人。随着人们出行的增加，主城区停车难、停车乱问题日益显现，因此解决停车问题成为当务之急。怎样防止别人抢占自己的泊位，这是让我们很烦躁的事情，可是车位锁的诞生就轻易的把停车难的困难解决了。1.2 课题的当前形式目前人们停车主要使用的锁基本上是机械锁，而这类锁在汽车停车或开始时，要车主人工的移动它的升降杆，这样很费事，而低功耗遥控锁的诞生就改变了这一现象，它可以让人们在停车或启动车辆时，在车内就可以控制锁的升降，可以为人们带来很大的方便。随着科技的发展，单片机的使用越来越频繁

10、。微型计算机具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等一系列优点，因此一问世就显示出强大的生命力，被广泛用于国防、工业生产和商业管理等领域，特别是近年来微处理器（MPU）的高速发展，使其渗透到人类生活的各个领域，给人类世界带来了难以估量的深刻变革。1基于单片机的智能低功耗遥控车位锁以单片机为核心组成单片机的最节约系统，通过软硬件相结合，电子与机械相配合，实现车位锁的全面智能化控制。智能车位锁具有如下优点：第一、 为车主提供车位被占解决方案，从而使车主快乐停车、安全停车的基本愿望得以实现。第二、 在车内低功耗遥控操作，节省了时间，方便实用。第三、 对于新开发的楼盘，可提高楼盘档次，可以帮助地产商把

11、利润最大化，也有利于开发商卖车位，增加用户满意度，让用户买车位更有信心。第四、 可提高物业公司的管理效率用，并降低了管理成本，减少人员的雇用，提高用户满意度。第五、 可很好的解决银行、饭店、企事业单位等停车场的专用车位乱停乱放问题，并降低管理成本，减少人员雇用。1.3 当前车位锁的发展情况低功耗遥控车位锁其实是一台完整的的自动化机械设备。必须具备：控制系统，驱动系统，电源。所以无法避免体积问题和电源使用寿命问题。特别是电源乃低功耗遥控车位锁发展的瓶颈，因驱动电流比较大，一般低功耗遥控车位锁都用铅酸免维护蓄电池供电，而大家都知道电瓶存在自放电问题，就算不用刚充满的电瓶只能放3个月就必须再充电，不

12、然很快就会报废。但要从车位锁内取出电瓶抱到楼上充一个晚上，再拿下来放到车位锁内，相信很多车主是不愿意干的事。所以低功耗遥控车位锁的最终方向是：降低功耗，降低待机电流，使用干电池供电，如果能做到一年以上只换一次电池，用户普遍都会接受了。但车位锁很普遍的现象是蓄电池使用周期只有几十天、有的甚至是十几天，这么高的充电频率，无疑就增加了用户的麻烦。所以蓄电池使用时间达到一年以上的车位锁具有迫切的市场需求。车位锁研发技术突飞猛进，但是蓄电池充一次电能够使用一年以上，而以兼具防水防震功能的低功耗遥控车位锁少之又少，电子科技广开研发思路，其精湛的技术就是少数具有研发能力企业中的佼佼者。其蓄电池打破了频繁充电

13、的束缚，使用一年仅需充一次电，其原理就是低功耗遥控车位锁的低能耗，最大待机电流0.6mA，运动时的电流2A左右，大大节省了用电量。另一方面，车位锁安放在停车场或者露天场所，那么就要求车位锁的防水防震防撞功能要强，抗外力的指数要高，以上说的几种车位锁的形状，都不能够全方位的防撞。低功耗遥控车位锁采用独特的防撞技术，无论从任何角度施力都不会对机体造成伤害，真正做到360防撞；并采用骨架油封和O型圈进行密封，防水防尘，保护机身内部零件不被腐蚀，有效防止了线路短路，就这两项技术就大大提高了车位锁的使用寿命。现在车位锁有以下分类：1、使用功能上分为：手动车位锁、低功耗遥控车位锁。2、结构形状上分为：O型

14、车位锁、K型车位锁、T型车位锁、X型车位锁、A型（也称三角形）D型，U型，F型。方形车位锁，飞机型，八角型，L型，柱形等，这些都是市面上常见车位锁造型。31.4 论文探究的内容本文在认知低功耗遥控锁的现况之下，将软件和硬件，电子与机械的结合，并且关注车主的当前要求，切合当前的社会环境，从而设计了这一论文。本文的思路如下：第1章: 了解当前车位锁的现况、分类和未来发展方向，最后如何解决车位锁所面临的难题。第2章：根据单片机的功耗能力方面对车位锁的相关描述，然后对于单片机的使用，传感器的使用，相关电路的电路分析和原理。第3章：对车位锁的低功耗遥控电路分析，达到环环相扣的设计电路，实现低消耗，从而完

15、成整个电路及其他器件的设计。第4章：是对本文的总结，和根据本文的研究成果对未来的无限遐想。第5章：对车位锁的相关软件的设计，详细的说明了相关软件的使用说明，其中包括主程序和子程序。第2章 智能低功耗遥控车位锁的设计方案2.1 车位锁的设计方案本文中所设计的车位锁，目的是构成最低能耗的系统，它的主要组成部分是STC89C52单片机，具有保护电路。本次设计的目的：1、当按下低功耗遥控器的升起键时，车位锁的接收电路接收信号并比较编码是否一致，若一致则唤醒单片机电路并把升起信号送给单片机。单片机收到信号后检测车辆在为信号和升降杆位置信号，若两信号都符合条件，单片机发出升起起降杆指令，然后电机运转升起起

16、降杆，当起降杆位置传感器感应到起降杆到位后，发送信号给单片机。单片机发出指令停止电机运转，这时单片机进入计时状态，三分钟后若没有接收到其它指令，则单片机发出指令切断除低功耗遥控接收电路外的所有电源供给，进入车位锁等待节能状态。2、当按下低功耗遥控器的下降键时，车位锁的接收电路接收信号并比较编码是否一致，若一致则唤醒单片机电路并把下降信号送给单片机，单片机收到信号后检测升降杆位置信号。若信号符合条件，单片机发出下降起降杆指令，然后电机运转降下起降杆，当起降杆位置传感器感应到起降杆到位后，发送信号给单片机,单片机发出指令停止电机运转，这时单片机进入计时状态，五分钟后若没有接收到其它指令，单片机就检

17、测车辆在位信号和升降杆位置信号，若两信号显示车位没车，则单片机发出升起起降杆指令，升起起降杆，这时单片机再次进入计时状态，三分钟后若没有接收到其它指令，则单片机发出指令切断除低功耗遥控接收电路外的所有电源供给，进入车位锁等待节能状态。在单片机被唤醒时，单片机通过中断检测工作电流和电压，若电流过大，单片机停止电机动作并发出警告信号，同时单片机进入计时状态，三分钟后若没有接收到其它指令，则单片机发出指令切断除低功耗遥控接收电路外的所有电源供给，进入车位锁等待节能状态；若电压过低，则发出警告信号但不停正常工作。2.2 车位锁的硬件部分2.2.1 单片机的选择单片机就是在一个芯片上集成了运算器、控制器

18、、存储器和各种输入/输出接口等计算机的主要部件，得到一个单芯片的微型计算机。它虽然只有一个芯片，但在组成和功能上己经具有了计算机系统的特点，因此称之为单片微型计算机，称单片机。单片机具有体积小、成本低、功耗低、可靠性好、适用范围宽等特点特别适合在智能低功耗遥控车位锁中使用。本文选用由我国南通国芯微电子有限公司生产的STC89C52AD系列单片机中的 STC89C52。STC89C52AD系列单片机有如下功能特点：1、STC89C52AD系列单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051系列单片机。指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM,

19、8路高速8位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。2、工作电压：STC89C52AD系列工作电压：6.0V - 3.5V (5V单片机)。STC12LE2052AD 系列工作电压：3.6V-2.2V (3V 单片机)。3、工作晶振频率范围：035MHz,运行速度是传统单片机的812倍。4、用户应用程序空间有1K、2K、3K、4K、5K字节等可选择。5、单片机内部集成了256字节的片上RAM。6、通用I/O口有15个，在复位后为准双向口的弱上拉模式，既为普通8051传统I/O口模式。I/O 口可设置成四种模式:准双向口的弱上拉、强推挽、强上拉模式，单纯输入口的高阻或开漏模式。单个I/O 口驱动能

20、力可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。7、TC12C2052AD系列单片机无需专用编程器，无需专用仿真器。单片机通过串口(P3.0/P3.1)可直接下载用户程序，且速度很快，几秒钟就可完成写入任务。8、工业级芯片工作温度范围为-40+85C，本文选用此类芯片。9、本文选用SOP-20封装的20脚贴片封装芯片体积约为10mm13rnm。 STC89C52AD单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC89C52AD

21、系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块。STC89C52AD系列单片机的封装及各管脚功能如图所示：图2 - 1 单片机引脚图2.2.2车辆在位传感器的选择车辆在位传感器是用来检测车辆是否停在车位上的传感器，以防车辆停在车位上时，由于误操作使车位锁升起而卡在车底,造成不必要的麻烦和损失。经过阅读相关资料和亲自实践，通过比较决定选用压力传感器作为本文的车辆在位传感器。电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的原件。由电阻应变片和测量电路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻应变片和半导体应变片，本设计采用的是电阻应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状

22、，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线珊上面有覆盖层，起保护作用。电阻应变片也有误差，产生的因素很多，所以在测量时我们一定要注意。其中的温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是：A:电阻丝温度系数引起的。B：电阻丝与被测原件对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的办法是在被粘贴的基片上采用适当及温度系数的自动补偿，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主要由结构设计决定，通过线性补偿，也可以得到改善。滞后和蠕变

23、是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械形变时，它的电阻值相应发生变化。设有一根电阻丝，如图所示。它在未受力时的原始电阻值为式中 :电阻丝的电阻率；电阻丝的长度；电阻丝的面积。电阻丝在外力的作用下，将引起电阻变化，且有令电阻丝的轴向效应为，由材料力学可知，为电阻丝材料的泊松系数，经整理可得通常把单位应变所引起的电阻相对变化称作电阻线的灵敏系数，其表达式为从上式可以明显看出，电阻丝灵敏系数由两部分组成：表示受力后由材料的几何尺寸变化引起的；表示由材料电阻变化所引起的

24、。对于金属材料，项的阻值要比小得多，可以忽略，故=。大量实验证明，在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即=1.73.6。上式可写成。应变式传感器常用的测量电路有单臂电桥、差动半桥和差动全桥，其中差动全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，并可消除温度误差等共模干扰。一般在测量中都使用4片应变片组成差动全桥，本设计所采用的传感器就是全桥测量电路。其电路图如图2-2所示。桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线位输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可用灵敏检流计来

25、测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡。 全桥测量电路中，将受力性质相同的两片应变片接入电桥对边。其输出灵敏度比半桥提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到了改善。 图2-2 全桥测量电路2.2.3 位置传感器的选择位置传感器是用来感应起降杆位置的传感器，当起降杆升起到指定位置时，位置传感器会感应到并将信号送给单片机，单片机停止电机运转，起降杆停止升起。当起降杆下降到指定位置时，位置传感器会感应到并将信号送给单片机，单片机停止电机运转，起降杆停止下降。由于霍尔集成开关传感器

26、具有使用寿命长，无触点磨损、无火花干扰、无转换抖动、工作频率高、温度特性好、能适应恶劣环境等优点而被选为本文的位置传感器。霍尔开关集成传感器是一种磁敏传感器，它利用霍尔效应原理吧敏感元件与电路集成一起，它能感知到与磁信息有关的物理量，并通过电路并以开关形式输出，因此称为霍尔开关集成传感器。霍尔效应是一种磁电效应，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年终研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应，霍尔元件在磁场的作用下，产生霍尔电压。霍尔开关集成传感器以硅为材料，利用硅平面工艺制造。硅材料制作霍尔元件是不

27、够理想的，但在霍尔开关集成传感器上，由于N型硅的外延层材料很薄，可提高霍尔电压，可提高传感器的灵敏度。图2-3为霍尔开关集成传感器实物图。图2-3 霍尔集成开关传感器图2-4是霍尔开关集成传感器的内部结构框图。它主要由稳压电路、霍尔传感器、放大器、整形电路、输出电路等部分组成。稳压电路的作用是使传感器在大的电源电压范围内工作，开路输出可使传感器与各种逻辑电路接口。图2-4 霍尔开关内部框图霍尔开关集成传感器的工作过程是这样的：当有磁场作用在传感器上时，就会产生霍尔效应，霍尔元件产生霍尔电压，霍尔电压经过放大后，进入施密特整形电路。这时当放大后的霍尔电压大于开启阈值时，施密特触发器翻转，输出高电

28、平，开路三极管导通，这种状态为开状态。当磁场减弱时，霍尔电压减小，该电压经放大后也低于施密特触发器的开关阈值，施密特触发器再次翻转，这时输出的是低电平，三极管处于截止状态，霍尔开关处于关状态。图2-5为霍尔开关集成传感器的外形及其典型应用电路。图2-5 霍尔开关集成传感器的外形及其典型应用电路本章小结本章根据单片机的功耗能力方面对车位锁的相关描述，然后对于单片机的使用，传感器的使用，相关电路的电路分析和原理进行了详细的描述。第3章 系统硬件电路设计3.1整体构成智能低功耗遥控车位锁以STC89C52单片机为核心，由遥发射接收电路、电机起降控制电路、电源控制电路、位置传感器电路、车辆在位传感器电

29、路、通信电路和时钟电路等部分组成。图2.2为智能低功耗遥控车位锁的硬件电路原理框报警 电机控制 电源控制 按键 单 片 机 车辆 在位传感器LCD屏幕 红外通信 时钟 图3-1 系统框图基于单片机的智能低功耗遥控车位锁整机的工作过程如下：车位锁在待机状态下，除低功耗遥控系统外，包括单片机在内的所有电路都处在断电状态，当低功耗遥控发射器发出起降信号后，低功耗遥控接收电路把低功耗遥控信号同时送给电源控制电路和单片机端口，电源控制电路收到信号后接通电源给单片机供电，单片机开始工作并判断收到的信号是升起还是下降信号。若是低功耗遥控升起信号,单片机调用升起子程序：首先通过车辆在位传感器系统判断车辆是否在

30、位，若在位，再通过位置传感器判断起降杆是否在升起位置，若不在，单片机启动电机控制部分，电机动作升起起降杆。在起降杆升起过程中，单片机扫描过流保护信号、低功耗遥控器起降信号和位置传感器信号若是低功耗遥控下降信号，单片机调用下降子程序：首先通过位置传感器判断起降打是否在落下位置，若不在，单片机启动电机控制部分，电机动作下降起降杆。在起降杆下降过程，单片机同样扫描过流保护信号、低功耗遥控器起降信号和位置传感器信号，当扫描到位置传感器信号显示到达升起位置,单片机停止电机运转，结束起降杆下降动作。在起降杆停止升起或下降动作后，单片机会进入计时程序，计时结束，然后单片机再次检测检测位置传感器和车辆在位传感

31、器，若起降杆在升起位置，单片机发出指令给除低功耗遥控电路外的部分断电，进入待机状态。若单片机在降下位置并车辆不再位，则单片机调用升起子程序升起起降杆，但此时不是进入计时状态,而是切断除低功耗遥控电路外的电源，进入待机状态。3.2 单片机系统车位锁采用图3-2所示的STC89C52AD系列单片机的最小应用系统的时钟电路和上电复位电路。XI选用6MHz无源晶振。STC89C52AD系列单片机虽然指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。这是因为STC89C52AD是本时钟/机器周期单片机，而传统的51系列单片机是时钟周期12分频后作为机器周期的。图3-2 单片机最小系统电路图3.3 遥控发

32、射与接收电路的设计以实现超低功耗3.3.1 遥控发射电路遥控发射电路原理如图3-3所示。图3-3 遥控发射电路原理图遥控发射电路采用315MHz声表面谐振器稳频，它用树脂封装，频率稳定性较好，免调试。此处若选用普通的LC振荡电路，在温度变化较大或者遭受到剧烈振动时已调好的频点就会发射漂移，因此LC振荡器的频率稳定度较差，不适合用在此处。此遥控发射电路具有较低的功耗和较宽的工作电压范围，但当工作电压为12V时能发挥其最大效率，此时发射电流约为58mA，且能达到电路的最大发射功率，当工作电压为3V是，虽然发射电流较小，约为2mA，但发射功率也较小，不适合进行中远距离的遥控。当工作电压大于12V时，

33、发射电流会增大，但发射功率不会明显提高。因此本文选用12叠层电池作为遥控电路的电源。此遥控发射电路用调幅方式调制以降低功耗，当没有数据信号输入时，发射管处于截止状态，此时电流降为零。数据信号与遥控发射电路之间采用47K电阻而不能采用电容耦合，否则遥控发射电路由于没有偏置电路而不能正常工作。此发射电路对输入数据信号的电平和脉冲宽度都有一定的要求，否则会影响调制效果，出现发射距离变近、遥控失灵等情况。输入信号电平当接近电源电压时电路的调制效果最好。同时发射电路对输入信号的脉冲宽度也有严格的要求，脉冲高电平宽度应控制在0.081ms之间，脉冲低电平宽度应控制在10ms之内。遥控发射电路对过宽的调制信

34、号易出现调制效率下降、收发距离变近的现象。当脉冲高电平的宽度高于1ms时发射效率会下降，当脉冲低电平的宽度大于10ms时，会出现零电平干扰而引起不能解码。此发射电路的发射距离与可靠性不仅跟电源电压、调制信号的电平与脉冲宽度有关，还与接收电路的灵敏度、外部环境、无线长度等有关。遥控发射电路发射天线长度可在025cm之间，也可以不用天线发射，但发射效率会下降。3.3.2 遥控接收电路遥控接收电路的设计是智能车位锁能否实现其设计目标的关键所在。车位锁在待机状态下，唯有遥控接收电路处于正常工作状态，因此遥控接收电路的功耗问题是关键所在，不但要求电路具有超低功耗又能够保证其稳定性和灵敏度。美国Micre

35、l半导体公司最新推出的MICRF002是应用与无线遥控方面的单片无线接收扫频芯片，其高频信号接收功能全部集成于片内，以达到最少的外围器件和最低的成本，并获得最可靠的接收效果。最为关键的是MICRF002的超低功耗，在5V电压时，315M接收频率时的工作电流仅为260A。MICRF002可以提供两种基本的工作模式，固定模式和扫频模式。在固定工作状态下，MICRF002如同传统的超外差式接收机一样，片内产生固定频率的本振信号，你需要做的仅仅是外接一只石英晶振或输入外部时钟信号。和传统的超外差式接收器类似，需要发射机的发射频率特别精确稳定，所以通常都需要石英晶振和声表面滤波SAW。在扫频模式工作状态

36、下，MICRF002以高于基带数据传输的扫频频率对内部本振进行扫描，相当于更有效的扩宽了RF接收的带宽，性能完全等同于传统超再生接收器，因此可以用廉价的外围器件和免调谐的LC发射机在这种工作模式下，外部参考石英晶振也可以用低成本的陶瓷振荡器代替。本文采用MICRF002的固定模式设计电路。图3-4是遥控接收电路的原理图。图3-4 遥控接收原理图遥控AM信号由4脚输入MICRF002，数字信号由10脚输出，由解码电路进行解码。由于发射频率为315MHz，所以参考频率ft选为4.8970MHz。Sel0和sel1都为0，解码带宽为625Hz。W为唤醒信号，用来唤醒其他电路。3.4 车辆在位传感器车

37、辆在位传感器是用来检测车辆是否停在车位上的传感器，以防车辆停在车位上时，由于误操作使车位锁升起而卡在车底,造成不必要的麻烦和损失。经过阅读相关资料和亲自实践，通过比较决定选用压力传感器作为本文的车辆在位传感器。电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的原件。由电阻应变片和测量电路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻应变片和半导体应变片，本设计采用的是电阻应变片，其模块接线图如下:图3-5 桥式应变片接线图3.5电机控制电路 电机控制电路由单片机控制起降杆电机的正转与反转。ULN2003是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。经常在以下电路中

38、使用，作为显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动、伺服电机、步进电机驱动等电路中。ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003的封装采用DIP16或SOP16。ULN2003可以驱动7个继电器,具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿对管还可并联使用以达到更

39、高的输出电流能力。其电路图如下图所示： 图3-6 2003电机驱动电路图3.6显示电路的设计LCD1602已很普遍了，具体介绍我就不多说了，市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。其接线图如下图所示：图3-7 1602显示屏的接线图本章小结本章根据所选器件，对遥控车位锁的硬件设计部分做了详细的阐述，包括遥控时钟电路、电源管理电路、发

40、射模块和遥控接收模块，行程和执行电路等。各种模块相互协作共同完成了遥控车位锁的硬件框架，确保了其准确性与可行性。第4章 软件的设计及实现 基于单片机的超低功耗智能低功耗遥控车位锁的智能性是由软件来实现的，因此软件是车位锁控制系统的重要环节之一。 本文使用Keil C-51对车位锁的控制程序进行编程。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件幵发系统。与汇编相比，C语言在功能、结构性、可读性、可维护性上有明显优势，易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整幵发方案，通过一个集成开发环境(u vis

41、ion)将这些部分组合在一起。C-5与ASM-51相比，C-5I有如下优势：1、寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理。2、程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化。3、提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力。4、由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植。4.1主程序的设计 车位锁的软件结构釆用模块化设计。首先编写的是软件主程序，然后依据主程序的要求对各功能子程序分别进行编写和调试，然后通过主程序把各模块连接起来，对主程序进行调试,，最后构成整个系统的软件。 图4-1 车位锁主程序设计图 图4-2车位锁主程序设计图续4.2部分子程

42、序4.2.1起降杆升起子程序及框图 图4-3起降机升起子程序 图4-4起降机升起子程序续 起降杆的升起子程序和下降子程序可以相互调用。在起降打升起过程中，若检测到下降信号，则结束升起动作，进入到下降子程序；同样在起降杆下降过程中，若检测到上升信号，则结束下降动作，进入到上升子程序。4.2.2定时器0中断子程序 STC89C52AD系列单片机的定时器有两种计数速率：一种是12T模式，每12个时钟加1，与传统8051单片机相同。另外一种是1T模式，每个时钟加1，速度是传统8051单片机的12倍。TO的速率由特殊功能寄存器AUXR中的T0xl2决定，如果T0xl2=0，TO则工作在12T模式，如果T

43、0xl2=1，TO则工作在IT模式。T0xl2的复位值为0，本文采用T0xl2的复位值0，即传统8051单片机的12T模式。 本文设定定时器0工作于方式1，即16位定时器，系统主频为2MHz，初值为0，中断一次所用的时间为：65536x1/2x12=393216=0.4s，一分钟需要的中断次数约为150次，两分钟需要的中断次数约为300次。本章小结本章基于硬件电路设计，完成了软件的设计与程序编写，着重介绍了主程序、上升动作模块、超声波测距模块、中断处理与解码模块的设计。硬件和软件设计的完成为后续的测试和调试做好了准备。第5章 系统调试5.1 系统硬件电路调试搭建的硬件电路，需要经过认真的检查后

44、才能加电调试，调试步骤如下：1. 认真检查电路原理图，发现设计错误并纠正；2. 根据电路原理图焊接实物；3. 用万用表测试电路的焊接情况，检查是否存在错接、短路、断路等情况；4. 电路通电，先用万用表测量电源电路和复位电路是否正确，尤其各电压测试点电压值是否正确；5. 以上都正确后，才能下载软件程序，进行软件测试。5.2 系统软件功能测试实验目的：为了测试车位锁为使用者提供自动开闭锁、报警、应答和车载模块的指示等整体功能，以及车位锁与车载模块的协调工作的稳定性。实验步骤：1. 电路通电，通过调试接口分别为车位锁和车载模块下载测试程序；2. 车位锁安放不动，车载模块由远及近向车位锁靠近；3. 车

45、位锁安放不动，车载模块由近及远驶离车位锁；4. 在闭锁状态下，强行按下车位锁锁架，强制开锁；5. 分别使用电量充足的蓄电池、电量一般的蓄电池和电量严重不足的蓄电池为车位锁系统供电。实验结果：1. 当车载模块驶进车位锁30米范围内时，车位锁在5秒内完成开锁动作。在车位锁开锁过程中车载模块的绿色LED指示灯处于闪烁状态之中，提醒车主车位锁正在执行开锁过程；车位锁开锁完成后，车载模块绿色LED变为常亮，常亮时间1分钟，以指示车主车位锁开锁动作完成，可以停车，之后处于节能目的的指示灯将熄灭；整个过程红色LED灯都未点亮，代表车位锁电池电量处于健康状态；2. 当车载模块驶离车位锁30米范围内时，绿色和红

46、色LED均未点亮，同时车位锁在5秒时间内完成了闭锁动作；3. 车辆驶离后，强行按倒车位锁锁架时，车位锁发出鸣响，以警告占用者，并车位锁自动恢复闭锁状态；本章小结本章对锁设计的超低功耗智能车位锁的硬件电路正确性和软件功能进行了测试和调试，从测试结果看出车位锁功能良好，完成设计中要求各项功能，达到了设计目标。结论 伴随着国家经济的繁荣，人民生活水平的节节攀升，私家车也急剧增长，与之不协调的是车位却无法满足需求。车辆的乱停乱放给拥有固定车位的车主带来很大的烦心事。社会的需求就是科技前进的动力，车位锁在此背景下发展起来了，。鉴于各种需求的增长，早期简单的手动机械车位锁已满足不了用户的需求，逐渐失去竞争

47、力。遥控车位锁的出现极大的提高了车位锁的技术含量。但是功耗问题仍然不断困扰着人们，功能的尽善尽美也是人们追求的一个目标。本文在现有研究成果的基础上结合实际应用中出现的需求，提出一种新的车位锁设计方案，有效提高了遥控车位锁的性能。主要研究内容如下：1.设计了遥控车位锁方案，提高了可靠性，采用低功耗器件，并利用休眠特点，采用间歇式工作方式，使电路在有遥控信号时能保持正常工作在平常又有休眠特性，有效延长了电池的使用时间。采用射频遥控方案，客服了红外遥控的无法绕开障碍物的问题。2.引入超声波测距技术，检测上方是否有障碍物，防止误撞造成不必要的损失，同时也可在车辆开走后通过检测上方是否有障碍物而自动上锁

48、。并且为增加保险措施，开启了过载检测报警指示功能，方便车主使用。未来的车位锁将更加靠近智能化，与单片机技术智能化科技结合的越来越紧密。 致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的

49、写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正。参考文献1沈建华.MSP430超低功耗单片机原理与应用（第二版）M北京：清华大学出版社， 20132 娄家星.基于单片机的超低功耗智能低功耗遥控车位锁的设计与实现D.硕士学位论文.山东，山东大学,2012.3 侯殿友著单片机C语言程序设计M,人民邮电出版社，20104 宋春荣等著通用集成电路速查手册M,山东科学技术出版社，20015 肖景和等编著实用低功耗遥控电路M,人民邮电出版社，20026 黄继昌等编著传感器工作

50、原理及应用实例M,人民邮电出版社，,20017 于永权等编著单片机应用系统的功率接口技术M，北京航空航天大学出版社，20018 戴佳等编著51单片机C语言应用程序精讲实例(第二版)M，电子工业出版社， 20089 吴玉月车辆低功耗遥控技术研究(硕士学位论文)D,安徽农业大学，200610 王凤华翻板式低功耗遥控车库门系统的研究(硕士学位论文)D，山东理工大学，200611 薛永前基于跳码技术的无线密码锁设计与实现(硕士学位论文)D，华东师范大学，200912 王英姿汽车智能车位锁设计C，科学技术与工程，200713 杨庆基于PT2262/2272的输液报警系统D，山西电子技术，200714 张

51、桓基于Modbus协议的单片机与触摸屏通讯系统设计D，河北理工大学学报，201015 孙宗智基于无线及电力载波技术的分布式智能灯光控制系统(硕士学位论文)D，山东建筑大学，201016 Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier EffectJ ，200917 George Lee.Design of ring oscillator based voltage controlled oscillator. Pro

52、ject Final ReportR，2010附录1 译文本部分需要实现压力传感器的温度补偿及其压力值的显示及报警，所以需要分模块进行调试，依次分别为LED显示及闪烁的调试，压力传感器调试，温度传感器调试，补偿算法的调试，然后进行综合的调试。压力的采集需要以某一精确的采样频率进行，所以本设计还应用到定时器，以此来限定其采样间隔。因此，在上述综合调试完成后，要进行定时器的调试，并将压力值的采样放在中断程序中，验证其可行性。首先验证LED显示及闪烁功能，编写C程序使4个LED灯都能够正确的现实0-9十个数，并且发送命令使每个灯都能以规定的频率闪烁。接着调试压力传感器，编写程序读取相应管脚的AD值即

53、未经过补偿的压力值，将其在LED显示。验证在15没有压力输入时显示是否为零，如果不为零则调整调零电阻，使其为零。然后用手按应变片观察显示数据是否随着用力的不断增大而增大。然后调试温度传感器，编写程序读取当前的温度值并在LED上显示，将显示值与实验室中水银温度计值相比较，验证其准确性，然后用手给传感器加温，验证LED显示值是否增加。上述过程完成后，按照标定数据，编写程序实现温度补偿算法，并将补偿后的压力值显示。在应变片上放一重物，将应变片置于阳光下10-20分钟，然后移开至阴凉处并用风扇吹，此过程中观察显示输出值是否变化，如有较大的差异，则重新测量标定数据，再次试验此过程。采样间隔即定时器的调试

54、可以用示波器来测量，首先编写定时器程序，在定时器中断服务程序中加入某一IO口高低电平跳变的指令，观察示波器中波形如果周期相同则说明定时器工作正常。调试完成后还要将温度补偿程序加入到中断服务程序当中，用同样的方法验证其采样周期的正确性。根据公式（3-3）（3-6）（3-8）可得到压强与输出电压之间的一个正比关系，基准电压采用2.4V，AD采样为12位，计算可得压强最大值为2.5105 Pa，其分辨率理论上可达0.001105 Pa。附录2 英文参考资料This part needs to show the realization of temperature compensation and p

55、ressure value of the sensor and alarm module, so need to debug, respectively LED flashing display and debugging, debugging pressure sensor, temperature sensor testing, debugging compensation algorithm, then debug comprehensive. The acquisition of pressure needs to be carried out at a certain samplin

56、g frequency, so the design is also applied to a timer to limit its sampling interval. Therefore, after the completion of the comprehensive debugging, the timer should be debugged and the sampling of the pressure value is placed in the interrupt program to verify its feasibility.First, verify the LED

57、 display and scintillation function, write C program, make 4 LED lights can be correctly 0-9 ten numbers, and send commands to make each lamp flash at the prescribed frequency.Then the pressure sensor is debugged, and the program reads the AD value of the corresponding pin, that is, the value of the

58、 pressure that is not compensated, and displays it in LED. It is verified that if there is no pressure input at 15 C, whether it is zero or zero, if it is not zero, adjust the zero resistance and make it zero. Then the data were observed with the strain gauge to show whether the data increased with

59、the increase of the force.Then debug the temperature sensor, compile the program to read the current temperature value and display it on LED, compare the display value with the mercury thermometer value in the laboratory, verify its accuracy, and then use hand to the sensor to heat up to verify whet

60、her the LED display value is increased.After the process is completed, according to the calibration data, the program is compiled to realize the temperature compensation algorithm, and the compensated pressure value is displayed. Put a heavy object on the strain gauge, strain it into the sunlight fo

61、r 10-20 minutes, then move it to the cool place and blow it with the fan. During this process, we observe whether the output value is changed. If there is a big difference, we will re measure the calibration data and test the process again.The sampling interval, that is, the debugging of timer, can

62、be measured by oscilloscope. First, the timer program is written. In the timer interrupt service program, a IO level high and low level jump instruction is added to observe the waveform in the oscillograph. If the period is the same, it indicates that the timer works normally. After the debugging is

63、 completed, the temperature compensation program should be added to the interrupt service program, and the same method is used to verify the correctness of the sampling period.According to formula (3-3) (3-6) (3-8), a proportional relation between pressure and output voltage can be obtained. The reference voltage is sampled at 2.4V