基于红外数据传输的智能车位锁的设计毕业设计论文

1、天津大学毕业设计（论文）基于红外数据传输的智能车位锁的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印

2、刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 天津大学毕业设计（论文）任务书 题目基于红外数据传输的智能车位锁的设计学生姓名学院名称信息与通信工程学院专业班级电子093课题类型实际题目课题意义本课题所设计的智能车位锁，基于红外数据传输原理，实现远端控制的功能，可对车锁的开闭进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，加入无线通信功能，有利于实现停车场的智能化管理。课题内容本车位锁采用了红外遥控技术和单片机相结合，车位锁主要由发射

3、模块，接收模块，控制模块三部分构成。发射模块由按键、信号产生电路、调制电路、驱动电路以及红外发射器组成，其功能是发射车辆身份信息；接收模块由红外接收器、放大电路、解调整形电路组成，它负责将红外信号转换成电信号送入单片机；控制电路主要由单片机继电接触器、报警电路组成；单片机负责对接收的键码进行识别，并控制车位锁的开闭。进度要求02-01至02-22 调研、查阅资料02-23至03-08 学习、研究红外传输原理以及电机控制理论03-09至03-23 研究单片机及红外通信模块03-24至04-05 总体方案设计04-06至04-19 各个模块在系统中的具体实现方案设计04-20至05-03 硬件设计

4、及调试05-04至05-17 软件设计及调试05-18至06-10 系统联调，撰写论文并准备答辩主要参考文献1 魏小龙. msp430系列单片机接口技术及系统设计实例m. 北京：北京：航空航天大学出版社，2002.2胡大可.msp430系列单片机c语言程序设计与开发m.北京：北京航空航天大学出版社，2003.3唐晓泉，李勇，一体化红外线接收器及其在数据通讯中的应用j，电子技术应用，1996，(6)：25-29.起止日期2013.2-2013.6备注院长 教研室主任 指导教师 毕业设计（论文）开题报告表 2013年 1月 15日姓名丁同学学院信息学院专业电子信息工程班级电子093题目基于红外数据

5、传输的智能车位锁的设计指导教师张新诚一、 与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：国内外研究情况：随着私家车的大量增多，停车问题日益严重。目前小区的租赁车位多采用机械式车位锁，需要手动开锁和上锁，给司机带来不便，停车难已经成为一个社会普遍问题。智能车位锁，基于红外数据传输原理，可对车锁进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，如加入无线通信功能，有利于实现智能停车场管理系统。遥控车位锁其实是一台完整的自动化机械设备，必须具备：控制系统，传动系统，电源。所以遥控车位锁的发展方向是：节能型、智能化、感应化方向发展。主要内容：本车位锁采用了红外遥控技术和单片机相结合，车位锁主要由发射

6、模块，接收模块，控制模块三部分构成。发射模块由按键、信号产生电路、调制电路、驱动电路以及红外发射器组成，其功能是发射车辆身份信息；接收模块由红外接收器、放大电路、解调整形电路组成，它负责将红外信号转换成电信号送入单片机；控制电路主要由单片机继电接触器、报警电路组成；单片机负责对接收的键码进行识别，并控制车位锁的开闭。目的和意义：本课题所设计的智能车位锁，基于红外数据传输原理，实现远端控制的功能，可对车锁的开闭进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，加入无线通信功能，有利于实现停车场的智能化管理。二、进度及预期结果：起止日期主要内容预期结果02-0至02-2202-2至03-0803-0至03-23

7、03-2至04-0504-0至04-1904-2至05-0305-0至05-1705-1至06-10调研、查阅资料学习、研究红外传输原理以及电机控制理论研究单片机及红外通信模块总体方案设计各个模块在系统中的具体实现方案设计硬件设计及调试软件设计及调试系统联调，撰写论文并准备答辩完成完成完成完成完成完成完成完成完成课题的现有条件实验室提供与本课题相关仪器、设备审查意见指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日天津大学毕业设计（论文）进度检查记录 题目基于红外数据传输的智能车位锁的设计学生姓名丁同学学院名称信息与通信工程学院专业班级电子093班指导教师姓名张新诚指导教师职称讲师日 期指

8、导 记 录2013107指导并督促完成开题报告和任务书2013228指导完成设计的总体方案2013306指导完成整体电路的设计2013313指导完成原理图的protel编辑2013322指导并测试硬件是否合格2013331指导并检查软件设计的总体方案2013407指导并检查程序的编写2013415指导并帮助调试程序2013421指导并帮助调试系统2013430指导论文的撰写格式和注意事项，要求开始写论文2013524检查论文初稿，指出文中错误，令其改正2013531检查修改后的论文2013608检查修改后的论文，并指导答辩2013615检查幻灯片，并进一步指导答辩 天津大学本科毕业设计（论文）

9、评阅表（设计类）毕业设计题目基于红外数据传输的智能车位锁的设计学生姓名丁同学学生班级电子093班指导教师姓名丁同学评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研文献检索能独立查阅文献以及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。15外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。5设计说明书（论文）设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位。15设计说明书（论文）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确

10、，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。15能根据毕业设计目标进行实验设计，对数据的运算及处理正确无差错，对实验结果的分析准确。20设计具有创新性或实用价值。10合计100意见及建议：评阅人签名： 年 月 日天津大学毕业设计（论文）成绩考核表学生姓名丁同学学院名称信息与通信工程学院专业班级电子093班题目基于红外数据传输的智能车位锁的设计1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：成绩： 指导教师签字： 年 月 日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：成绩：答辩主席（或组长）签字： 年 月 日3毕业设计（论文）总成绩：a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a0.5+b0.

11、2+c0.3)摘 要随着测试技术的不断发展，油井、煤矿等工业现场对压力传感器的需求量日益增大，对于传感器测量精度的要求也越来越高。本文设计并实现了一种具有温度补偿功能的智能压力传感器，主要用于对井下、煤矿的温度及压力信号进行定时地采集，并对采集到的信号进行处理。为了消除温度变化对于压力检测的影响，本设计运用曲线拟合的方法对采集的压力信号进行补偿，从而更加准确地反映了工业生产现场的真实压力情况。同时，系统将采集到的信号进行存储，在需要时通过串口将数据传给上位机，便于工作人员查询一段时间内工业现场的工作状态。实验表明，所设计的智能压力传感器, 能够实现所要求的功能。压强测量范围02.5105 pa

12、，分辨率可达0.001105 pa。本传感器具有工作稳定、低成本、体积小和使用简单方便等特点，适合于环境多变的工业现场，具有广泛的应用前景。本课题所设计的智能车位锁，基于红外数据传输原理，实现远端控制的功能，可对车锁的开闭进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，加入无线通信功能，有利于实现停车场的智能化管理。关键词：红外数据传输；单片机；步进电机abstractwith the development of testing technology, the demand of pressure sensors in mine and the accuracy requirements are inc

13、reasing day by day. this paper describes an intelligent pressure sensor with temperature compensation, which is mainly used in periodic acquisition of the temperature and pressure information and data processing in mine location. in order to reduce the influence in pressure sensor testing due to tem

14、perature variations, the system compensate the collected pressure information by curve fitting, indicating the real pressure condition precisely in a mine. meanwhile the system can save the collected data, and the useful data is transported to the upper computer by the serial port when needed, which

15、 is convenient for checking the situation of working place in some time. the experiments show that the intelligent pressure sensor described in this paper can achieve required function. the testing range of pressure is 02.5105 pa and the resolution is 0.001105 pa. the sensor has many advantages, suc

16、h as working steady, low-cost, small size and convenience. it is suitable for the complicated industrial environment and could be widely used in the future.keywords：compensating temperature, pressure sensor, curve fitting 目 录（页码尚未对应）第一章 绪 论11.1 课题的背景与意义11.2 相关技术发展现状31.3 课题研究目的及特点5第二章 总体设计62.1 需求分析62

17、.2 系统组成及功能描述62.2.1 系统组成结构62.2.2 系统功能描述72.3 系统工作过程8第三章 硬件设计93.1 硬件总体设计93.2单片机选型及外围电路143.2.1 单片机比较143.2.2 单片机电路163.2.3 器件选型173.3 发送部分电路（模拟手持遥控器）93.3.1 串口信息传输功能93.3.2 电源监视功能103.3.3 红外发送功能103.3.4 电路结构103.4 接收部分电路错误！未定义书签。3.4.1 串口信息传输功能错误！未定义书签。3.4.2 电源转换功能错误！未定义书签。3.4.3 红外接收功能错误！未定义书签。3.4.2 led点阵显示功能错误！

18、未定义书签。3.4.2 驱动电机功能（车位锁的起落）错误！未定义书签。3.5 电源监视/转换电路错误！未定义书签。3.4.1 电路功能错误！未定义书签。3.4.2 电路结构错误！未定义书签。3.6 点阵显示电路错误！未定义书签。3.7.1 电路功能及芯片选型错误！未定义书签。3.7.2 电路结构错误！未定义书签。3.7.3 工作原理错误！未定义书签。3.7 驱动电机电路错误！未定义书签。3.8.1 电路功能及芯片选型错误！未定义书签。3.8.2 电路连接错误！未定义书签。第四章 软件设计194.1 软件总体设计194.1.1 软件结构194.1.2 软件初始化194.2 单片机程序错误！未定义

19、书签。4.2.1 单片机功能204.2.4 程序实现234.3 发送模块程序244.3.1 串口信息传输及其程序实现错误！未定义书签。4.3.2 电源监视及其程序实现错误！未定义书签。4.3.3 红外发送及其程序实现错误！未定义书签。4.6接收模块程序274.5.1 串口信息传输及其程序实现264.5.2 电源转换及其程序实现264.5.2 红外接收及其程序实现264.5.2 led点阵显示及其程序实现264.5.5 驱动电机功能（车位锁的起落）及其程序实现264.7 电机模块程序错误！未定义书签。4.7.1 模块功能错误！未定义书签。4.7.2 程序实现错误！未定义书签。第五章 系统调试与实

20、验285.1 实验平台285.1.1 硬件平台285.1.2 软件平台295.2 实验方案及其验证305.2.1 红外发送/接收调试方案及验证305.2.2 点阵显示调试方案及验证315.2.2 电机调试方案及验证315.2.3 整机调试方案及验证31结 论35参考文献36附 录37谢 辞41 第一章 绪 论1.1 课题的背景与意义小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。特别注意：本模板的题目和文字内容仅供参考，各部分均给出部分文章作为参考，阅读后理解各部分的写作思路和格式，不要照抄。模板中给出了各部分插图和图表的规范，请按照该规范写。写论文时，可

21、在本模板上直接修改，对各标题可采用复制粘贴方式进行添加，打开视图的文档结构图，便于观察。写完正文后，在写摘要，均无问题后，在插入菜单下拉菜单中选引用-索引和目录自动生成目录，生成目录后，修改目录字体为小四，宋体。visio画图方法：在word需要插入图处放置光标，选插入下拉菜单中对象，在弹出的对话框中选microsoft visio绘图。绘图完毕后，点击word页面任何位置，可退出visio绘图状态。图和图题必须居中，图题写在图的下面，图题和下一行正文空一行。图题为5号字体。表和表题必须居中，表题在表上方，表题和上一行正文空一行。表题为5号字体。据介绍，国外虽然汽车很多，但并没有车位锁这种产品

22、，因为如果车主看到自己的私人车位上停了其他人的车，马上就可以叫来交警给这车贴上罚单，所以也就没有必要安装车位锁；而在国内，别的车停在你的车位上，如果找不到车主的话，就只好让它停在那里自认倒霉了。为了保障车主的权益，现在大部分的写字楼和住宅小区在给车主分配车位时，往往只能在这个私人车位上安装一个车位锁。目前市面上的车位锁基本上以手动车位锁为主，给司机带来不便，停车难已经成为一个社会普遍问题。遥控将取代手动一些安装了车位锁的车主反映，其实装上车位锁也挺麻烦的。“虽说每次看到自己的停车位没有被占领心里挺高兴，但是停车场的过道很狭窄，不得不停下车来先开锁再把车开进去。出车也有同样的麻烦。”他们希望换一

23、个能遥控的车位锁，既不麻烦，又能保障自己有地方停车，目前已经在各写字楼和小区的停车场铺开。现在的车主们，手中除了车钥匙外，往往还多了一把开车位锁的钥匙。有了车主的牢骚，开发遥控车位锁的厂商都坚定地相信，遥控车位锁必将全面取代现有的手动车位锁。而对于车位锁的销售来说，商家也更青睐遥控车位锁。现在手动车位锁已经开发到了第六代，虽说每一代在技术上都有所改进，但是每一代的价格都比上一代更低，从最初的500多元到现在已经降到了200元左右，基本上没有利润空间了，原因是仿造的厂家太多，时间一长人人都会做这个了。而遥控车位锁目前一个能卖到1300元左右，而且具备生产能力的厂家很少。预计遥控车位锁的大量普及应

24、该是在一年以后，在这两年中，技术水平领先的厂家将会得到更多的利益。技术领先者获益遥控车位锁给用户带来的方便是手动车位锁不能比的，但是目前北京生产遥控车位锁的厂家的技术水平都没有达到完备的程度，虽然理论上说很简单，但是在减速系统、密闭性和无线接收能力方面还需要进一步改善。由于现在各家厂商都盯紧这块市场，研发力度也在不断加大，不出几个月，市面上将会出现完全能在室外使用的遥控车位锁。遥控车位锁将不会像手动车位锁那样容易仿冒，从供电设施到遥控装置都将自成一体，技术上的难度将会充分保证开发者的利益不被侵害。1.2 相关技术发展现状在所引用的文字部分进行参考文献的标示10。常见的红外通信采用脉宽调制方式（

25、图 1）， 该方式抗干扰能力强， 但软件编制复杂且无法与普遍应用的rs232通信格式兼容.本文介绍一种简单、适用于智能遥控器的红外通信方式调幅载波方式 （图 2） 车位锁的发展以前车位锁大多为机械手动式，汽车进出停车位时需要下车把车位锁的撑杆撑起或放下，然后再上锁，使用非常不便。如果是露天车位又碰到下雨天，那就更麻烦了。手动车位锁都没有防撞功能，如果不小心撞到车位锁，那车子很容易受伤，车位锁也很容易损坏。 为了解决这个问题，一些厂家经过多年研究开发出了遥控车位锁，车主不用下车，坐在车内用遥控器控制车位锁的升降，彻底解决了上下车的麻烦。 遥控又有机械型和智能型，现在已发展到智能型了，之前的厂家主

26、要以机械型的为主，后有厂家开发出了智能遥控型的车位锁，使用更方便更人性化。遥控车位锁的分类 车位锁按形状分主要有：“x”型，“k”型，“u”型，“o”型，“”型(也叫“a”型)，d型，口型（也叫方形）。 “x”型： 是垂直升降的遥控车位锁。特点是升起状态支撑脚呈x型，故称“x”型遥控车位锁，优点是下降状态体积比较小，不知道的人以为是一般的路障，使用免维护蓄电池供电，最大的缺点是不防撞。 “k”型：是两头上翘的遥控车位锁，远看像一个横放的k字。这种车位锁结构比较简单，驱动较轻，但是明显有角，容易伤人伤车，且不防撞。 “u”型： 是摇摆式升降的遥控车位锁，升起状态是个大大的u字，这种车位锁比较大，

27、比较醒目，外型也不错，使用12v7ah免维护蓄电池供电，具有一般的防水性能，防水高度4cm，一般冲洗停车场等不会有问题，但露天使用不理想。 “o”型：是摇摆式升降的遥控车位锁，顾名思义升起时像一个o字，面目比较友好，不知道是不是：ok你来吧！的意思，呵呵，开玩笑，不过这个地方可不是迎接客人哦，是拒绝别人的地方，这样设计应该是防撞的需要，使车子不容易受伤，一般使用6v免维护蓄电池供电，也有防水功能。 “”型：很多人叫“a”型，不过我觉得叫三角形最合适，也是摇摆式升降的遥控车位锁。说是三角形，但实际上都是圆角，不用担心车子受伤。这种遥控车位锁是双向防撞自动复位的，因工作电流较小，所以使用干电池供电

28、。 d型：具有以上所述功能，用遥控器控制左右摇摆工作各方面性能比较稳定， 口型：是目前市场上智能化程度最高的一种，一切的工作程序均由主板控制完成，智能锁位复位，智能防撞，防水防压，外观美观大方，属于比较高端的产品，这款以柏凯车位锁为代表。 车位锁向智能化发展 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:是遥控车位锁发展的瓶颈，因驱动电流比较大，一般遥控车位锁都用铅酸免维护蓄电池供电。车位锁企业都非常重视新产品的开发。应当看到，我国的车位锁工业发展到今天，虽然与国际先进水平尚有差距，但已经超越了简单地照搬吸收

29、的阶段。寻求进一步发展的技术途径，应当在分析借鉴国外先进产品的同时，从更深的层次上对车位锁技术发展的趋势和产品开发的走向进行综合的分析和思考，努力开发具有自主知识产权的新产品。所以遥控车位锁的最终方向是：节能型、智能化、感应化方向发展。1.3 课题研究目的及特点智能车位锁，基于红外数据传输原理，可对车锁进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，如加入无线通信功能，有利于实现智能停车场管理系统。遥控车位锁其实是一台完整的自动化机械设备，必须具备：控制系统，传动系统，电源。红外通信技术是一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代，这种通信方式具有可靠性高、 保密性好、 设计成本低、连接方便

30、、简单易用和结构紧凑的特点，在电子产品中具有广阔的发展潜力 % 目前，已被广泛应用于遥控遥测、 智能仪表、 计算机终端、 电话机、移动电话、 寻呼机、 工业设备和医疗设备等领域 。本课题所设计的智能车位锁，基于红外数据传输原理，实现远端控制的功能，可对车锁的开闭进行遥控，不仅可靠性高，而且成本低，加入无线通信功能，有利于实现停车场的智能化管理。小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。注意：不要删掉每章最后一行，保留回车符，因为回车符后有分节符第二章 总体设计2.1 需求分析小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new r

31、oman。本系统名为：基于红外数据传输的智能车位锁，所以要求系统在能够准确发送/接受车位信息的同时，具有智能的特点，不但能够对遥控器电源进行监测，还应当能够通过led点阵显示相关信息，以及进行对车位锁的控制。整个系统的具体需求如下：系统总分为两大部分，发送端和接收端，发送端需要实现以下功能：1、信息传输功能，本系统应用在停车场等现场，同一位置固定的情况下，所停的车辆可能会发生变化，要求系统管理员能够准确地在发送端以及接收端录入车辆信息，以维护系统的正常使用。 2、电源监视/报警功能，要求系统能够准确把握电池的电压范围，并根据当前电压，采用适合的补偿算法对压力值进行软件补偿，消除温度对压力采集的

32、影响，达到更高的精确度。3、红外发送功能，要求系统能够实时显示当前压力值以供监测，并且在压力值超过某一上限值时实现报警。接收端需要实现以下功能：1、信息传输功能，压力的数据量很大，要求系统能够存储大量压力数据，并在现场有需要时提供给工作人员相应数量的压力数据，用于数据分析。2、电源转换功能3、红外接收功能4、led点阵显示功能5、驱动电机功能2.2 系统组成及功能描述2.2.1 系统组成结构系统硬件组成共包括两大部分，分别为发送端的：主控模块（单片机最小系统及其外围电路），车辆信息传输模块（串口通信），电源监视模块，红外发送模块，以及接收端的：主控模块（单片机最小系统及其外围电路），红外接收模

33、块，电源转换模块， led点阵显示模块及驱动电机模块。系统软件组成包括温度补偿算法的实现程序及各个功能模块程序设计，其中功能模块程序包括五个部分，分别为单片机初始化及控制程序，压力测量及a/d转换程序，温度测量程序，数据存储及传输程序，led显示控制程序。系统结构框图如图2-1所示。图2-1 系统组成框图2.2.2 系统功能描述本设计的核心为实现以某一特定的采样频率采集当前的压力值，并根据补偿算法在主控芯片中完成运算得到温度补偿之后的压力值。整个系统可以实现两方面的功能：第一，采集到的压力值可以通过led显示出来，当压力值超过某一上限时会发生闪烁，用于监测员的实时监控；第二，采集到的压力值存入

34、外扩存储器中以备查看分析，当上位机发送命令时，单片机可以根据命令从存储器中取出相应数据传给上位机。除上位机外供电装置采用+/-12v及+5v稳压直流电源，通过电源转换将+5v转换为+3v，上位机采用220v交流电供电。系统可实现自动上电复位，在开始工作时可以根据井下或其他工业应用现场的振动信号频率选择适合的采样频率。上位机与主控模块的数据传递通过串口实现。采样频率可以人工设定。为克服采样频率不准确的问题，系统采用定时器方式严格设定采样间隔，即使在大量数据传输时也可以连续采样。每隔一定的时间间隔，存储器中数据会全部传给上位机进行存储。2.3 系统工作过程将工作电源开启后，整个系统自动复位并进入等

35、待状态，操作人员根据井下或其它工业应用现场的振动信号选择适合的采样频率，用上位机将数据发送给单片机，主控模块开始以此频率采集压力值。与此同时主控模块也以相同的频率采集当前温度值，在经过温度补偿后，压力值会显示在led上，以供监测人员监控。如果此值超过或低于某一事先规定的一个范围，那么led将会出现闪烁，报告压力出现异常，需要工作人员及时处理。正常情况下，压力值在一定时间段内会出现某种特定的变化趋势，所以工作人员也可以利用这种方法对一组数据进行分析来判断压力值是否正常。这一过程可以在系统正常工作后实现。工作人员用上位机将需要的数据量发送给单片机，单片机根据命令传送，传送过程不会中断采集过程，即不

36、影响采样间隔。每隔一定时间段存储器中数据会自动传给上位机进行存储，存储芯片中存储位置重新定位到起始。注意：不要删掉每章最后一行，保留回车符，因为回车符后有分节符第三章 硬件设计3.1 硬件总体设计系统的硬件共分为六个部分：压力传感器电路，温度传感器电路，数据传输电路，数据存储电路，led显示电路，单片机及其外围电路。其方框图如图3-1所示：图3-1 硬件总体方框图其中主控模块为单片机，每个子模块都与单片机有相应接口相连。压力采集电路（a/d，放大器，单臂电桥）和温度采集电路（18b20）将采集到的数据传给单片机进行处理，在显示模块（hd7279，led）进行显示，存储电路（is2lv10246

37、）及数据传输电路也在单片机的控制下通过max232进行上位机与下位机的数据传输。3.2 单片机选型及外围电路3.2.1 单片机比较本系统主控模块采用8位单片机实现，其内部结构简单，体积小，成本低廉在一些较简单的控制器中应用很广。即使到了本世纪，在单片机应用中，仍占有相当的份额。8位单片机种类繁多，每个系列都有自己的特点。1、51系列2、motorola系列3、pic系列4、msp430系列msp430系列单片机是美国德州仪器公司(ti)近几年开发的新一代单片机，该系列是一款16位、具有精简指令集、超低功耗的全新概念混合型单片机。在众多单片机系列中，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活

38、的开发手段，已成为一颗耀眼的新星。3.2.2 单片机电路系统的控制模块为单片机及其外围电路，主要实现发送端的控制即车辆信息传输模块（串口通信），电源监视模块，红外发送模块传输，以及实现接收端的控制即：红外接收模块，电源转换模块，led点阵显示模块及驱动电机模块。单片机与各个模块的连接方法在下面各节中详细介绍，这里不再赘述，其电路如图3-2所示。图3-2 单片机模块1、振荡电路单片机工作时钟由外部晶振提供，在xt2in和xt2out两管脚接8mhz的晶振。另外两管脚各接一个15pf电容进行滤波。电路如图3-3所示：图3-3 振荡电路2、滤波电路整个工作系统中电源+/-12v及5v由直流电源供给，

39、并且包含滤波功能。3v通过电源转换芯片as1117获得，其输入为5v，输出为3v，电源转换电路连接如图3-4所示：图3-5 滤波电路3、单片机开发工具jtag口线定义jtag口线用于和pc机相连，增加了jtag接口,能实现在线下载,在线调试功能,从而使整个开发过程简单、可靠。其连接方法如图3-6所示：图3-6 jtag连接图4、看门狗电路看门狗定时器是一个计数器，基本功能是在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动。看门狗计数器正常工作时自动计数，程序流程定期将其复位清零，如果系统在某处卡死或跑飞，该定时器将溢出，并将进入中断。在定时器中断中执行一些复位操作，使系统恢复正常的工作状态，即在程序没

40、有正常运行期间，如期复位。由于单片机的抗干扰能力有限，在工业现场的仪器仪表中，常会由于电压不稳、电弧干扰等造成死机。甚至会造成系统遭受干扰而无法重启。为了保证系统在干扰后能自动恢复正常，看门狗定时器(watchdog timer)的利用是很有价值的。 本系统所选用的msp430系列是具有内部wdt的，理论上如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。但在实际使用过程中，发现看门狗的作用并非万无一失。因此，可以选用外部的看门狗复位。采用片外看门狗专用芯片tps3823由独立的分频振荡电路提供计数脉冲。其连接方法如图3-6所示：3.3 发送部分电路3.3.1 串口信息传输功能1、电路功能实现管理员对车位信息

41、的管理，使单片机的串口和pc机相连，将车位信息录入到手持遥控器中。2、器件选型单片机串口需要通过一个电压转换模块与pc机进行通信，也就是要加电平转换电路,把ttl电平转化为rs232电平, 可选的有sp3223，max3223，在本设计中选用的是sp3223芯片。3、电路结构3.3.2 电源监视功能1、电路功能实现管理员对车位信息的管理，使单片机的串口和pc机相连，将车位信息录入到手持遥控器中。2、器件选型单片机串口需要通过一个电压转换模块与pc机进行通信，也就是要加电平转换电路,把ttl电平转化为rs232电平, 可选的有sp3223，max3223，在本设计中选用的是sp3223芯片。3、

42、电路结构3.3.3 红外发送功能小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。发射电路如图 $所示 ， 图中 ld2为发光二极管，波长为940nm，发光管是硬件中的关键器件，对它的选择尤为重要 ，常见发光管有两种封装形式：扁平封装和圆形封装，圆形封装的发光管通信视角小， 距离远； 扁平封装的发光管通信视角大， 但发射距离较近 。本设计可选用圆形封装, 可方便车主远距离操作，遥控车位锁。是 npn型三极管，起放大作用，为发光管提供较大工作电流，设计电流为100ma/左右，c12为普通电容，它用来增大发光管峰值电流， 可有效改善发射距离 。2、传输协议红外线

43、数据通信不同于电视遥控方式，电视遥控每个按键发射数据串很短，而仪表红外通信要完成大容量的数据交换，所以通信协议尤为重要 。 下面介绍一种常用通信协议的设计方法1。本协议为主从结构的半双工通信方式。字节格式设计为每个字节含 8 位二进制码，传输时加1个起始位、1个停止位， 共 10位， 其传输序列如图 所示 d0 是字节最低有效位，d7是字节最高有效位；先传低位，后传高位。每发一组数据， 必须先将数据按照帧格式： 帧起始符 （68h） 地址域 （表号） 帧起始符 （68h） 控制码 （命令） 数据长度域 （l ） 数据域 （data）效验码（cs） 结束符（16h）,打包，然后发出。其中,效验码

44、为效验码前面所有数据的和。命令中可定义上传、下传、是否有后续等功能。这样就构成一个简单的红外通信协议 。3、电路结构 3.3.4 器件选型小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。注意：不要删掉每章最后一行，保留回车符，因为回车符后有分节符。3.4 接收部分电路3.4.1 串口信息传输功能1、电路功能此电路主要功能是实现管理员对接收端信息的管理，使单片机的串口和pc机相连，将车位信息录入到接收端的单片机中。其大致结构，功能和发送端的串口信息传输功能是大致一样的，以下将不做详细介绍。经过硬件和软件的设计， 实现了具有红外接收、 发射功能电度表的智能遥控

45、器， 但在整个实现过程中必须注意以下两点：(1) 由于红外通信基于38khz载波传送， 所以，波特率应2400 字节 /秒 (2) 在发送数据中， 不应有太多连续的零出现，若使用环境中有大片的零出现，则应对数据区加以处理， 提高成功率。2、器件选型3、电路结构3.4.2 电源转换功能能3.4.3 红外接收功能3.4.4 led点阵显示功能3.4.5 驱动电机功能（车位锁的起落）第四章 软件设计4.1 软件总体设计4.1.1 软件结构小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。图4-1 主程序流程图4.1.2 单片机初始化1、 系统时钟初始化2、 单片机

46、管脚初始化3、 定时器初始化4、 中断初始化4.2 单片机程序4.2.1 单片机功能小四号字，1.25多倍行距。中文字体为宋体，西文字体为times new roman。4.2.2 程序实现温度对于压力传感器的影响主要体现在两个方面：一是对电阻率的影响，一是由于热膨胀系数不同导致的附加应力的影响，而后者为主要影响，前者可以忽略。设已知温度在t0下的压力输出电压曲线，在t1温度时由于温度变化引起的电阻变化为 （4-1）这里2，1分别为试件材料和应变片的线膨胀系数，r0为t0温度下的电阻值，根据公式（3-4）（3-6）可得附加的电压输出du0为 （4-2）通过式子可以看出附加的电压输出是关于温度的

47、单调函数，因此只要知道当前的环境温度，把输出电压减去附加电压输出就可得到修正到温度下的电压输出，这样就提高了测量的精度。根据相关数据手册提供的参数，t0取15，由公式（4-2）可以计算出在15-35之间du0为0-1.8v，得到不同温度下的电压改变理想曲线，数据如图4-3所示：图4-3 压力传感器输出电压-温度关系由图4-3可得公式： （4-3）所以在理想情况下，可以根据公式（4-3）和温度值，得到电压偏移，然后将测得结果减去相应电压偏移即可得到准确电压值，提高测量准确度。4.2.3 实验结果由于公式中的各个固定值会因为制作工艺或其他方面的不同而产生差异，所以如果要正确的得到温度对传感器的影响

48、，就要求在不同的温度下实际测量压力曲线，通过这些曲线来得到准确的温度影响。通过查询相关技术手册得到分别在15、20、25、30、35的温度下标定传感器的压力曲线，数据如表4-1所示：表4-1 不同温度下的压力输出值 单位：v压强 p/105 pa152025303500.3230.761.1581.6232.0280.50.430.8111.2211.682.19610.4450.8811.2861.7582.2551.50.5070.931.341.832.39920.5630.9851.421.8932.3662.50.5921.0521.4851.9472.387其曲线如图4-4所示，每

49、条直线表示一个温度下的传感器性能曲线。图4-4 不同温度下的压力输出电压曲线通过图4-4可以观察到随着温度的不同压力输出电压曲线是不重合的，提取出曲线的斜率和截距，拟合出斜率、截距对应于温度的关系曲线，得到斜率和截距关于温度的函数，利用这个函数就可以对压力曲线进行温度的算法补偿。压力关系曲线的斜率与外界环境温度的关系如图4-5所示：图4-5 斜率与温度环境的关系曲线斜率与温度的关系表达式为： （4-4）压力关系曲线的截距与外界环境温度的关系如图4-6所示：图4-6 截距与温度环境的关系曲线截距与温度的关系表达式为： （4-5） 通过上面的两个关系式，根据由温度传感器测得的环境温度就可以准确的得

50、出在此温度下的压力关系曲线。4.2.4 算法实现补偿算法函数名为tempcomp（int pres，int temp），无返回值，包括两个形参输入，分别为int pres，int temp，函数中用到4个宏定义常量，ka，kb，ba和bb，这4个数都为实型，用到全局变量为显示缓冲区disp4。流程图如图4-7所示，在定义变量完成后，首先根据ka，kb，ba，bb四个常量，计算出当前温度下的斜率和截矩，确定压力-采样电压计算关系式，然后根据测得的电压计算出准确的压力值，并且将压力值转换为适合显示的数据格式，进行显示。图4-7 温度补偿算法流程图4.3 发送模块程序4.3.1 串口信息传输及其程序

51、实现 该程序用于对压力传感器的输出模拟电压进行a/d转换，sar时钟设定为2.5mhz，无内部放大器增益，数据转换连续跟踪。电压基准使用内部基准电压，为2.4v。数据输入选择ain2通道。4.3.2 电源监视及其程序实现 该模块用到两个子函数,名称为void init_adc（void）, int read_analog_inputs（void），整型变量temp_long和pres，pres为函数返回值。初始化包括adc0控制寄存器（adc0cn），基准电压控制寄存器（ref0cn），adc0通道选择寄存器（amx0sl），adc0配置寄存器（adc0cf）。流程图如图4-8所示：图4-8

52、a/d转换流程图1.1. 如图4-8所示，首先将a/d模块初始化，包括相应的a/d配置和时钟配置，然后启动a/d转换，等待转换完成，转换完成后将数据转换为适合显示的格式进行显示。4.3.3 红外发送及其程序实现在单片机系统中，发射可用一般的i/o 口实现，38khz 载波信号可用软件产生，图 4 给出发射一个字节的软件流程（以 430单片机为例） ，图 3为 38khz 载波信号软件流程 。发射规约：1个起始位， 1个停止位，8个数据位， 波特1200 位/秒，低位在先 。程序中延时可用 ,timer1定时器实现，timer1使用时不要打开中断使能位（具体是什么）,而采用软件测（具体是什么）标志的办法达到时间的延时。4.4 接收模块程序4.4.1串口信息传输及其程序实现4.4.2电源转换及其程序实现4.4.3红外接收及其程序实现因红外接收模块已将38khz调制信号解调为基带信号， 完全可用通用串口接收，同行比较熟悉，这里不再赘述。4.4.4led点阵显示及其程序实现4.4.5驱动电机功能（车位锁的起落）及其程序实现4.5 接收模块程序4.5.1 模块功能下位机采集到的数据有时需要进行处理，本模块函数用于接受上位机通过串口发送的命令，在单片机中对命令解析后，