基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計畢業(yè)設計論文

1、天津大學畢業(yè)設計（論文）基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印

2、刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 天津大學畢業(yè)設計（論文）任務書 題目基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計學生姓名學院名稱信息與通信工程學院專業(yè)班級電子093課題類型實際題目課題意義本課題所設計的智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，實現(xiàn)遠端控制的功能，可對車鎖的開閉進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)停車場的智能化管理。課題內(nèi)容本車位鎖采用了紅外遙控技術和單片機相結(jié)合，車位鎖主要由發(fā)射

3、模塊，接收模塊，控制模塊三部分構(gòu)成。發(fā)射模塊由按鍵、信號產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路以及紅外發(fā)射器組成，其功能是發(fā)射車輛身份信息；接收模塊由紅外接收器、放大電路、解調(diào)整形電路組成，它負責將紅外信號轉(zhuǎn)換成電信號送入單片機；控制電路主要由單片機繼電接觸器、報警電路組成；單片機負責對接收的鍵碼進行識別，并控制車位鎖的開閉。進度要求02-01至02-22 調(diào)研、查閱資料02-23至03-08 學習、研究紅外傳輸原理以及電機控制理論03-09至03-23 研究單片機及紅外通信模塊03-24至04-05 總體方案設計04-06至04-19 各個模塊在系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)方案設計04-20至05-03 硬件設計

4、及調(diào)試05-04至05-17 軟件設計及調(diào)試05-18至06-10 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，撰寫論文并準備答辯主要參考文獻1 魏小龍. msp430系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例m. 北京：北京：航空航天大學出版社，2002.2胡大可.msp430系列單片機c語言程序設計與開發(fā)m.北京：北京航空航天大學出版社，2003.3唐曉泉，李勇，一體化紅外線接收器及其在數(shù)據(jù)通訊中的應用j，電子技術應用，1996，(6)：25-29.起止日期2013.2-2013.6備注院長 教研室主任 指導教師 畢業(yè)設計（論文）開題報告表 2013年 1月 15日姓名丁同學學院信息學院專業(yè)電子信息工程班級電子093題目基于紅外數(shù)據(jù)

5、傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計指導教師張新誠一、 與本課題有關的國內(nèi)外研究情況、課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義：國內(nèi)外研究情況：隨著私家車的大量增多，停車問題日益嚴重。目前小區(qū)的租賃車位多采用機械式車位鎖，需要手動開鎖和上鎖，給司機帶來不便，停車難已經(jīng)成為一個社會普遍問題。智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，可對車鎖進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，如加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)智能停車場管理系統(tǒng)。遙控車位鎖其實是一臺完整的自動化機械設備，必須具備：控制系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，電源。所以遙控車位鎖的發(fā)展方向是：節(jié)能型、智能化、感應化方向發(fā)展。主要內(nèi)容：本車位鎖采用了紅外遙控技術和單片機相結(jié)合，車位鎖主要由發(fā)射

6、模塊，接收模塊，控制模塊三部分構(gòu)成。發(fā)射模塊由按鍵、信號產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路以及紅外發(fā)射器組成，其功能是發(fā)射車輛身份信息；接收模塊由紅外接收器、放大電路、解調(diào)整形電路組成，它負責將紅外信號轉(zhuǎn)換成電信號送入單片機；控制電路主要由單片機繼電接觸器、報警電路組成；單片機負責對接收的鍵碼進行識別，并控制車位鎖的開閉。目的和意義：本課題所設計的智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，實現(xiàn)遠端控制的功能，可對車鎖的開閉進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)停車場的智能化管理。二、進度及預期結(jié)果：起止日期主要內(nèi)容預期結(jié)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調(diào)研、查閱資料學習、研究紅外傳輸原理以及電機控制理論研究單片機及紅外通信模塊總體方案設計各個模塊在系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)方案設計硬件設計及調(diào)試軟件設計及調(diào)試系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，撰寫論文并準備答辯完成完成完成完成完成完成完成完成完成課題的現(xiàn)有條件實驗室提供與本課題相關儀器、設備審查意見指導教師： 年 月 日學院意見主管領導： 年 月 日天津大學畢業(yè)設計（論文）進度檢查記錄 題目基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計學生姓名丁同學學院名稱信息與通信工程學院專業(yè)班級電子093班指導教師姓名張新誠指導教師職稱講師日 期指

8、導 記 錄2013107指導并督促完成開題報告和任務書2013228指導完成設計的總體方案2013306指導完成整體電路的設計2013313指導完成原理圖的protel編輯2013322指導并測試硬件是否合格2013331指導并檢查軟件設計的總體方案2013407指導并檢查程序的編寫2013415指導并幫助調(diào)試程序2013421指導并幫助調(diào)試系統(tǒng)2013430指導論文的撰寫格式和注意事項，要求開始寫論文2013524檢查論文初稿，指出文中錯誤，令其改正2013531檢查修改后的論文2013608檢查修改后的論文，并指導答辯2013615檢查幻燈片，并進一步指導答辯 天津大學本科畢業(yè)設計（論文）

9、評閱表（設計類）畢業(yè)設計題目基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計學生姓名丁同學學生班級電子093班指導教師姓名丁同學評審項目指標滿分評分選題能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標，題目大小、難度適中；學生工作量飽滿，能得到較全面訓練。10題目與生產(chǎn)、科研等實際問題結(jié)合緊密。10課題調(diào)研文獻檢索能獨立查閱文獻以及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務并提出實施方案；有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。15外文應用能正確引用外文文獻，翻譯準確，文字流暢。5設計說明書（論文）設計圖紙（插圖）簡潔、規(guī)范、無差錯，設計欄目齊全合理，能正確使用國家標準單位。15設計說明書（論文）結(jié)構(gòu)嚴謹，表達清楚，文字通順，用語正確

10、，基本無錯別字和病句，書寫格式符合規(guī)范。15能根據(jù)畢業(yè)設計目標進行實驗設計，對數(shù)據(jù)的運算及處理正確無差錯，對實驗結(jié)果的分析準確。20設計具有創(chuàng)新性或?qū)嵱脙r值。10合計100意見及建議：評閱人簽名： 年 月 日天津大學畢業(yè)設計（論文）成績考核表學生姓名丁同學學院名稱信息與通信工程學院專業(yè)班級電子093班題目基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i的設計1畢業(yè)設計（論文）指導教師評語及成績：成績： 指導教師簽字： 年 月 日2畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語及成績：成績：答辯主席（或組長）簽字： 年 月 日3畢業(yè)設計（論文）總成績：a.指導教師給定成績b.評閱教師給定成績c.畢業(yè)答辯成績總成績(a0.5+b0.

11、2+c0.3)摘 要隨著測試技術的不斷發(fā)展，油井、煤礦等工業(yè)現(xiàn)場對壓力傳感器的需求量日益增大，對于傳感器測量精度的要求也越來越高。本文設計并實現(xiàn)了一種具有溫度補償功能的智能壓力傳感器，主要用于對井下、煤礦的溫度及壓力信號進行定時地采集，并對采集到的信號進行處理。為了消除溫度變化對于壓力檢測的影響，本設計運用曲線擬合的方法對采集的壓力信號進行補償，從而更加準確地反映了工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的真實壓力情況。同時，系統(tǒng)將采集到的信號進行存儲，在需要時通過串口將數(shù)據(jù)傳給上位機，便于工作人員查詢一段時間內(nèi)工業(yè)現(xiàn)場的工作狀態(tài)。實驗表明，所設計的智能壓力傳感器, 能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能。壓強測量范圍02.5105 pa

12、，分辨率可達0.001105 pa。本傳感器具有工作穩(wěn)定、低成本、體積小和使用簡單方便等特點，適合于環(huán)境多變的工業(yè)現(xiàn)場，具有廣泛的應用前景。本課題所設計的智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，實現(xiàn)遠端控制的功能，可對車鎖的開閉進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)停車場的智能化管理。關鍵詞：紅外數(shù)據(jù)傳輸；單片機；步進電機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 錄（頁碼尚未對應）第一章 緒 論11.1 課題的背景與意義11.2 相關技術發(fā)展現(xiàn)狀31.3 課題研究目的及特點5第二章 總體設計62.1 需求分析62

17、.2 系統(tǒng)組成及功能描述62.2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)62.2.2 系統(tǒng)功能描述72.3 系統(tǒng)工作過程8第三章 硬件設計93.1 硬件總體設計93.2單片機選型及外圍電路143.2.1 單片機比較143.2.2 單片機電路163.2.3 器件選型173.3 發(fā)送部分電路（模擬手持遙控器）93.3.1 串口信息傳輸功能93.3.2 電源監(jiān)視功能103.3.3 紅外發(fā)送功能103.3.4 電路結(jié)構(gòu)103.4 接收部分電路錯誤！未定義書簽。3.4.1 串口信息傳輸功能錯誤！未定義書簽。3.4.2 電源轉(zhuǎn)換功能錯誤！未定義書簽。3.4.3 紅外接收功能錯誤！未定義書簽。3.4.2 led點陣顯示功能錯誤！

18、未定義書簽。3.4.2 驅(qū)動電機功能（車位鎖的起落）錯誤！未定義書簽。3.5 電源監(jiān)視/轉(zhuǎn)換電路錯誤！未定義書簽。3.4.1 電路功能錯誤！未定義書簽。3.4.2 電路結(jié)構(gòu)錯誤！未定義書簽。3.6 點陣顯示電路錯誤！未定義書簽。3.7.1 電路功能及芯片選型錯誤！未定義書簽。3.7.2 電路結(jié)構(gòu)錯誤！未定義書簽。3.7.3 工作原理錯誤！未定義書簽。3.7 驅(qū)動電機電路錯誤！未定義書簽。3.8.1 電路功能及芯片選型錯誤！未定義書簽。3.8.2 電路連接錯誤！未定義書簽。第四章 軟件設計194.1 軟件總體設計194.1.1 軟件結(jié)構(gòu)194.1.2 軟件初始化194.2 單片機程序錯誤！未定義

19、書簽。4.2.1 單片機功能204.2.4 程序?qū)崿F(xiàn)234.3 發(fā)送模塊程序244.3.1 串口信息傳輸及其程序?qū)崿F(xiàn)錯誤！未定義書簽。4.3.2 電源監(jiān)視及其程序?qū)崿F(xiàn)錯誤！未定義書簽。4.3.3 紅外發(fā)送及其程序?qū)崿F(xiàn)錯誤！未定義書簽。4.6接收模塊程序274.5.1 串口信息傳輸及其程序?qū)崿F(xiàn)264.5.2 電源轉(zhuǎn)換及其程序?qū)崿F(xiàn)264.5.2 紅外接收及其程序?qū)崿F(xiàn)264.5.2 led點陣顯示及其程序?qū)崿F(xiàn)264.5.5 驅(qū)動電機功能（車位鎖的起落）及其程序?qū)崿F(xiàn)264.7 電機模塊程序錯誤！未定義書簽。4.7.1 模塊功能錯誤！未定義書簽。4.7.2 程序?qū)崿F(xiàn)錯誤！未定義書簽。第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實

20、驗285.1 實驗平臺285.1.1 硬件平臺285.1.2 軟件平臺295.2 實驗方案及其驗證305.2.1 紅外發(fā)送/接收調(diào)試方案及驗證305.2.2 點陣顯示調(diào)試方案及驗證315.2.2 電機調(diào)試方案及驗證315.2.3 整機調(diào)試方案及驗證31結(jié) 論35參考文獻36附 錄37謝 辭41 第一章 緒 論1.1 課題的背景與意義小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。特別注意：本模板的題目和文字內(nèi)容僅供參考，各部分均給出部分文章作為參考，閱讀后理解各部分的寫作思路和格式，不要照抄。模板中給出了各部分插圖和圖表的規(guī)范，請按照該規(guī)范寫。寫論文時，可

21、在本模板上直接修改，對各標題可采用復制粘貼方式進行添加，打開視圖的文檔結(jié)構(gòu)圖，便于觀察。寫完正文后，在寫摘要，均無問題后，在插入菜單下拉菜單中選引用-索引和目錄自動生成目錄，生成目錄后，修改目錄字體為小四，宋體。visio畫圖方法：在word需要插入圖處放置光標，選插入下拉菜單中對象，在彈出的對話框中選microsoft visio繪圖。繪圖完畢后，點擊word頁面任何位置，可退出visio繪圖狀態(tài)。圖和圖題必須居中，圖題寫在圖的下面，圖題和下一行正文空一行。圖題為5號字體。表和表題必須居中，表題在表上方，表題和上一行正文空一行。表題為5號字體。據(jù)介紹，國外雖然汽車很多，但并沒有車位鎖這種產(chǎn)品

22、，因為如果車主看到自己的私人車位上停了其他人的車，馬上就可以叫來交警給這車貼上罰單，所以也就沒有必要安裝車位鎖；而在國內(nèi)，別的車停在你的車位上，如果找不到車主的話，就只好讓它停在那里自認倒霉了。為了保障車主的權益，現(xiàn)在大部分的寫字樓和住宅小區(qū)在給車主分配車位時，往往只能在這個私人車位上安裝一個車位鎖。目前市面上的車位鎖基本上以手動車位鎖為主，給司機帶來不便，停車難已經(jīng)成為一個社會普遍問題。遙控將取代手動一些安裝了車位鎖的車主反映，其實裝上車位鎖也挺麻煩的?！半m說每次看到自己的停車位沒有被占領心里挺高興，但是停車場的過道很狹窄，不得不停下車來先開鎖再把車開進去。出車也有同樣的麻煩?！彼麄兿Ｍ麚Q一

23、個能遙控的車位鎖，既不麻煩，又能保障自己有地方停車，目前已經(jīng)在各寫字樓和小區(qū)的停車場鋪開?，F(xiàn)在的車主們，手中除了車鑰匙外，往往還多了一把開車位鎖的鑰匙。有了車主的牢騷，開發(fā)遙控車位鎖的廠商都堅定地相信，遙控車位鎖必將全面取代現(xiàn)有的手動車位鎖。而對于車位鎖的銷售來說，商家也更青睞遙控車位鎖?，F(xiàn)在手動車位鎖已經(jīng)開發(fā)到了第六代，雖說每一代在技術上都有所改進，但是每一代的價格都比上一代更低，從最初的500多元到現(xiàn)在已經(jīng)降到了200元左右，基本上沒有利潤空間了，原因是仿造的廠家太多，時間一長人人都會做這個了。而遙控車位鎖目前一個能賣到1300元左右，而且具備生產(chǎn)能力的廠家很少。預計遙控車位鎖的大量普及應

24、該是在一年以后，在這兩年中，技術水平領先的廠家將會得到更多的利益。技術領先者獲益遙控車位鎖給用戶帶來的方便是手動車位鎖不能比的，但是目前北京生產(chǎn)遙控車位鎖的廠家的技術水平都沒有達到完備的程度，雖然理論上說很簡單，但是在減速系統(tǒng)、密閉性和無線接收能力方面還需要進一步改善。由于現(xiàn)在各家廠商都盯緊這塊市場，研發(fā)力度也在不斷加大，不出幾個月，市面上將會出現(xiàn)完全能在室外使用的遙控車位鎖。遙控車位鎖將不會像手動車位鎖那樣容易仿冒，從供電設施到遙控裝置都將自成一體，技術上的難度將會充分保證開發(fā)者的利益不被侵害。1.2 相關技術發(fā)展現(xiàn)狀在所引用的文字部分進行參考文獻的標示10。常見的紅外通信采用脈寬調(diào)制方式（

25、圖 1）， 該方式抗干擾能力強， 但軟件編制復雜且無法與普遍應用的rs232通信格式兼容.本文介紹一種簡單、適用于智能遙控器的紅外通信方式調(diào)幅載波方式 （圖 2） 車位鎖的發(fā)展以前車位鎖大多為機械手動式，汽車進出停車位時需要下車把車位鎖的撐桿撐起或放下，然后再上鎖，使用非常不便。如果是露天車位又碰到下雨天，那就更麻煩了。手動車位鎖都沒有防撞功能，如果不小心撞到車位鎖，那車子很容易受傷，車位鎖也很容易損壞。 為了解決這個問題，一些廠家經(jīng)過多年研究開發(fā)出了遙控車位鎖，車主不用下車，坐在車內(nèi)用遙控器控制車位鎖的升降，徹底解決了上下車的麻煩。 遙控又有機械型和智能型，現(xiàn)在已發(fā)展到智能型了，之前的廠家主

26、要以機械型的為主，后有廠家開發(fā)出了智能遙控型的車位鎖，使用更方便更人性化。遙控車位鎖的分類 車位鎖按形狀分主要有：“x”型，“k”型，“u”型，“o”型，“”型(也叫“a”型)，d型，口型（也叫方形）。 “x”型： 是垂直升降的遙控車位鎖。特點是升起狀態(tài)支撐腳呈x型，故稱“x”型遙控車位鎖，優(yōu)點是下降狀態(tài)體積比較小，不知道的人以為是一般的路障，使用免維護蓄電池供電，最大的缺點是不防撞。 “k”型：是兩頭上翹的遙控車位鎖，遠看像一個橫放的k字。這種車位鎖結(jié)構(gòu)比較簡單，驅(qū)動較輕，但是明顯有角，容易傷人傷車，且不防撞。 “u”型： 是搖擺式升降的遙控車位鎖，升起狀態(tài)是個大大的u字，這種車位鎖比較大，

27、比較醒目，外型也不錯，使用12v7ah免維護蓄電池供電，具有一般的防水性能，防水高度4cm，一般沖洗停車場等不會有問題，但露天使用不理想。 “o”型：是搖擺式升降的遙控車位鎖，顧名思義升起時像一個o字，面目比較友好，不知道是不是：ok你來吧！的意思，呵呵，開玩笑，不過這個地方可不是迎接客人哦，是拒絕別人的地方，這樣設計應該是防撞的需要，使車子不容易受傷，一般使用6v免維護蓄電池供電，也有防水功能。 “”型：很多人叫“a”型，不過我覺得叫三角形最合適，也是搖擺式升降的遙控車位鎖。說是三角形，但實際上都是圓角，不用擔心車子受傷。這種遙控車位鎖是雙向防撞自動復位的，因工作電流較小，所以使用干電池供電

28、。 d型：具有以上所述功能，用遙控器控制左右搖擺工作各方面性能比較穩(wěn)定， 口型：是目前市場上智能化程度最高的一種，一切的工作程序均由主板控制完成，智能鎖位復位，智能防撞，防水防壓，外觀美觀大方，屬于比較高端的產(chǎn)品，這款以柏凱車位鎖為代表。 車位鎖向智能化發(fā)展 遙控車位鎖其實是一臺完整的的自動化機械設備，必須具備：控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，電源。所以無法避免體積問題和電源使用壽命問題，特別是電源:是遙控車位鎖發(fā)展的瓶頸，因驅(qū)動電流比較大，一般遙控車位鎖都用鉛酸免維護蓄電池供電。車位鎖企業(yè)都非常重視新產(chǎn)品的開發(fā)。應當看到，我國的車位鎖工業(yè)發(fā)展到今天，雖然與國際先進水平尚有差距，但已經(jīng)超越了簡單地照搬吸收

29、的階段。尋求進一步發(fā)展的技術途徑，應當在分析借鑒國外先進產(chǎn)品的同時，從更深的層次上對車位鎖技術發(fā)展的趨勢和產(chǎn)品開發(fā)的走向進行綜合的分析和思考，努力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品。所以遙控車位鎖的最終方向是：節(jié)能型、智能化、感應化方向發(fā)展。1.3 課題研究目的及特點智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，可對車鎖進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，如加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)智能停車場管理系統(tǒng)。遙控車位鎖其實是一臺完整的自動化機械設備，必須具備：控制系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，電源。紅外通信技術是一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)的設備之間連接線纜的替代，這種通信方式具有可靠性高、 保密性好、 設計成本低、連接方便

30、、簡單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?% 目前，已被廣泛應用于遙控遙測、 智能儀表、 計算機終端、 電話機、移動電話、 尋呼機、 工業(yè)設備和醫(yī)療設備等領域 。本課題所設計的智能車位鎖，基于紅外數(shù)據(jù)傳輸原理，實現(xiàn)遠端控制的功能，可對車鎖的開閉進行遙控，不僅可靠性高，而且成本低，加入無線通信功能，有利于實現(xiàn)停車場的智能化管理。小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。注意：不要刪掉每章最后一行，保留回車符，因為回車符后有分節(jié)符第二章 總體設計2.1 需求分析小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new r

31、oman。本系統(tǒng)名為：基于紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苘囄绘i，所以要求系統(tǒng)在能夠準確發(fā)送/接受車位信息的同時，具有智能的特點，不但能夠?qū)b控器電源進行監(jiān)測，還應當能夠通過led點陣顯示相關信息，以及進行對車位鎖的控制。整個系統(tǒng)的具體需求如下：系統(tǒng)總分為兩大部分，發(fā)送端和接收端，發(fā)送端需要實現(xiàn)以下功能：1、信息傳輸功能，本系統(tǒng)應用在停車場等現(xiàn)場，同一位置固定的情況下，所停的車輛可能會發(fā)生變化，要求系統(tǒng)管理員能夠準確地在發(fā)送端以及接收端錄入車輛信息，以維護系統(tǒng)的正常使用。 2、電源監(jiān)視/報警功能，要求系統(tǒng)能夠準確把握電池的電壓范圍，并根據(jù)當前電壓，采用適合的補償算法對壓力值進行軟件補償，消除溫度對壓力采集的

32、影響，達到更高的精確度。3、紅外發(fā)送功能，要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示當前壓力值以供監(jiān)測，并且在壓力值超過某一上限值時實現(xiàn)報警。接收端需要實現(xiàn)以下功能：1、信息傳輸功能，壓力的數(shù)據(jù)量很大，要求系統(tǒng)能夠存儲大量壓力數(shù)據(jù)，并在現(xiàn)場有需要時提供給工作人員相應數(shù)量的壓力數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)分析。2、電源轉(zhuǎn)換功能3、紅外接收功能4、led點陣顯示功能5、驅(qū)動電機功能2.2 系統(tǒng)組成及功能描述2.2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件組成共包括兩大部分，分別為發(fā)送端的：主控模塊（單片機最小系統(tǒng)及其外圍電路），車輛信息傳輸模塊（串口通信），電源監(jiān)視模塊，紅外發(fā)送模塊，以及接收端的：主控模塊（單片機最小系統(tǒng)及其外圍電路），紅外接收模

33、塊，電源轉(zhuǎn)換模塊， led點陣顯示模塊及驅(qū)動電機模塊。系統(tǒng)軟件組成包括溫度補償算法的實現(xiàn)程序及各個功能模塊程序設計，其中功能模塊程序包括五個部分，分別為單片機初始化及控制程序，壓力測量及a/d轉(zhuǎn)換程序，溫度測量程序，數(shù)據(jù)存儲及傳輸程序，led顯示控制程序。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)組成框圖2.2.2 系統(tǒng)功能描述本設計的核心為實現(xiàn)以某一特定的采樣頻率采集當前的壓力值，并根據(jù)補償算法在主控芯片中完成運算得到溫度補償之后的壓力值。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩方面的功能：第一，采集到的壓力值可以通過led顯示出來，當壓力值超過某一上限時會發(fā)生閃爍，用于監(jiān)測員的實時監(jiān)控；第二，采集到的壓力值存入

34、外擴存儲器中以備查看分析，當上位機發(fā)送命令時，單片機可以根據(jù)命令從存儲器中取出相應數(shù)據(jù)傳給上位機。除上位機外供電裝置采用+/-12v及+5v穩(wěn)壓直流電源，通過電源轉(zhuǎn)換將+5v轉(zhuǎn)換為+3v，上位機采用220v交流電供電。系統(tǒng)可實現(xiàn)自動上電復位，在開始工作時可以根據(jù)井下或其他工業(yè)應用現(xiàn)場的振動信號頻率選擇適合的采樣頻率。上位機與主控模塊的數(shù)據(jù)傳遞通過串口實現(xiàn)。采樣頻率可以人工設定。為克服采樣頻率不準確的問題，系統(tǒng)采用定時器方式嚴格設定采樣間隔，即使在大量數(shù)據(jù)傳輸時也可以連續(xù)采樣。每隔一定的時間間隔，存儲器中數(shù)據(jù)會全部傳給上位機進行存儲。2.3 系統(tǒng)工作過程將工作電源開啟后，整個系統(tǒng)自動復位并進入等

35、待狀態(tài)，操作人員根據(jù)井下或其它工業(yè)應用現(xiàn)場的振動信號選擇適合的采樣頻率，用上位機將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，主控模塊開始以此頻率采集壓力值。與此同時主控模塊也以相同的頻率采集當前溫度值，在經(jīng)過溫度補償后，壓力值會顯示在led上，以供監(jiān)測人員監(jiān)控。如果此值超過或低于某一事先規(guī)定的一個范圍，那么led將會出現(xiàn)閃爍，報告壓力出現(xiàn)異常，需要工作人員及時處理。正常情況下，壓力值在一定時間段內(nèi)會出現(xiàn)某種特定的變化趨勢，所以工作人員也可以利用這種方法對一組數(shù)據(jù)進行分析來判斷壓力值是否正常。這一過程可以在系統(tǒng)正常工作后實現(xiàn)。工作人員用上位機將需要的數(shù)據(jù)量發(fā)送給單片機，單片機根據(jù)命令傳送，傳送過程不會中斷采集過程，即不

36、影響采樣間隔。每隔一定時間段存儲器中數(shù)據(jù)會自動傳給上位機進行存儲，存儲芯片中存儲位置重新定位到起始。注意：不要刪掉每章最后一行，保留回車符，因為回車符后有分節(jié)符第三章 硬件設計3.1 硬件總體設計系統(tǒng)的硬件共分為六個部分：壓力傳感器電路，溫度傳感器電路，數(shù)據(jù)傳輸電路，數(shù)據(jù)存儲電路，led顯示電路，單片機及其外圍電路。其方框圖如圖3-1所示：圖3-1 硬件總體方框圖其中主控模塊為單片機，每個子模塊都與單片機有相應接口相連。壓力采集電路（a/d，放大器，單臂電橋）和溫度采集電路（18b20）將采集到的數(shù)據(jù)傳給單片機進行處理，在顯示模塊（hd7279，led）進行顯示，存儲電路（is2lv10246

37、）及數(shù)據(jù)傳輸電路也在單片機的控制下通過max232進行上位機與下位機的數(shù)據(jù)傳輸。3.2 單片機選型及外圍電路3.2.1 單片機比較本系統(tǒng)主控模塊采用8位單片機實現(xiàn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低廉在一些較簡單的控制器中應用很廣。即使到了本世紀，在單片機應用中，仍占有相當?shù)姆蓊~。8位單片機種類繁多，每個系列都有自己的特點。1、51系列2、motorola系列3、pic系列4、msp430系列msp430系列單片機是美國德州儀器公司(ti)近幾年開發(fā)的新一代單片機，該系列是一款16位、具有精簡指令集、超低功耗的全新概念混合型單片機。在眾多單片機系列中，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設和方便靈活

38、的開發(fā)手段，已成為一顆耀眼的新星。3.2.2 單片機電路系統(tǒng)的控制模塊為單片機及其外圍電路，主要實現(xiàn)發(fā)送端的控制即車輛信息傳輸模塊（串口通信），電源監(jiān)視模塊，紅外發(fā)送模塊傳輸，以及實現(xiàn)接收端的控制即：紅外接收模塊，電源轉(zhuǎn)換模塊，led點陣顯示模塊及驅(qū)動電機模塊。單片機與各個模塊的連接方法在下面各節(jié)中詳細介紹，這里不再贅述，其電路如圖3-2所示。圖3-2 單片機模塊1、振蕩電路單片機工作時鐘由外部晶振提供，在xt2in和xt2out兩管腳接8mhz的晶振。另外兩管腳各接一個15pf電容進行濾波。電路如圖3-3所示：圖3-3 振蕩電路2、濾波電路整個工作系統(tǒng)中電源+/-12v及5v由直流電源供給，

39、并且包含濾波功能。3v通過電源轉(zhuǎn)換芯片as1117獲得，其輸入為5v，輸出為3v，電源轉(zhuǎn)換電路連接如圖3-4所示：圖3-5 濾波電路3、單片機開發(fā)工具jtag口線定義jtag口線用于和pc機相連，增加了jtag接口,能實現(xiàn)在線下載,在線調(diào)試功能,從而使整個開發(fā)過程簡單、可靠。其連接方法如圖3-6所示：圖3-6 jtag連接圖4、看門狗電路看門狗定時器是一個計數(shù)器，基本功能是在發(fā)生軟件問題和程序跑飛后使系統(tǒng)重新啟動。看門狗計數(shù)器正常工作時自動計數(shù)，程序流程定期將其復位清零，如果系統(tǒng)在某處卡死或跑飛，該定時器將溢出，并將進入中斷。在定時器中斷中執(zhí)行一些復位操作，使系統(tǒng)恢復正常的工作狀態(tài)，即在程序沒

40、有正常運行期間，如期復位。由于單片機的抗干擾能力有限，在工業(yè)現(xiàn)場的儀器儀表中，常會由于電壓不穩(wěn)、電弧干擾等造成死機。甚至會造成系統(tǒng)遭受干擾而無法重啟。為了保證系統(tǒng)在干擾后能自動恢復正常，看門狗定時器(watchdog timer)的利用是很有價值的。 本系統(tǒng)所選用的msp430系列是具有內(nèi)部wdt的，理論上如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。但在實際使用過程中，發(fā)現(xiàn)看門狗的作用并非萬無一失。因此，可以選用外部的看門狗復位。采用片外看門狗專用芯片tps3823由獨立的分頻振蕩電路提供計數(shù)脈沖。其連接方法如圖3-6所示：3.3 發(fā)送部分電路3.3.1 串口信息傳輸功能1、電路功能實現(xiàn)管理員對車位信息

41、的管理，使單片機的串口和pc機相連，將車位信息錄入到手持遙控器中。2、器件選型單片機串口需要通過一個電壓轉(zhuǎn)換模塊與pc機進行通信，也就是要加電平轉(zhuǎn)換電路,把ttl電平轉(zhuǎn)化為rs232電平, 可選的有sp3223，max3223，在本設計中選用的是sp3223芯片。3、電路結(jié)構(gòu)3.3.2 電源監(jiān)視功能1、電路功能實現(xiàn)管理員對車位信息的管理，使單片機的串口和pc機相連，將車位信息錄入到手持遙控器中。2、器件選型單片機串口需要通過一個電壓轉(zhuǎn)換模塊與pc機進行通信，也就是要加電平轉(zhuǎn)換電路,把ttl電平轉(zhuǎn)化為rs232電平, 可選的有sp3223，max3223，在本設計中選用的是sp3223芯片。3、

42、電路結(jié)構(gòu)3.3.3 紅外發(fā)送功能小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。發(fā)射電路如圖 $所示 ， 圖中 ld2為發(fā)光二極管，波長為940nm，發(fā)光管是硬件中的關鍵器件，對它的選擇尤為重要 ，常見發(fā)光管有兩種封裝形式：扁平封裝和圓形封裝，圓形封裝的發(fā)光管通信視角小， 距離遠； 扁平封裝的發(fā)光管通信視角大， 但發(fā)射距離較近 。本設計可選用圓形封裝, 可方便車主遠距離操作，遙控車位鎖。是 npn型三極管，起放大作用，為發(fā)光管提供較大工作電流，設計電流為100ma/左右，c12為普通電容，它用來增大發(fā)光管峰值電流， 可有效改善發(fā)射距離 。2、傳輸協(xié)議紅外線

43、數(shù)據(jù)通信不同于電視遙控方式，電視遙控每個按鍵發(fā)射數(shù)據(jù)串很短，而儀表紅外通信要完成大容量的數(shù)據(jù)交換，所以通信協(xié)議尤為重要 。 下面介紹一種常用通信協(xié)議的設計方法1。本協(xié)議為主從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。字節(jié)格式設計為每個字節(jié)含 8 位二進制碼，傳輸時加1個起始位、1個停止位， 共 10位， 其傳輸序列如圖 所示 d0 是字節(jié)最低有效位，d7是字節(jié)最高有效位；先傳低位，后傳高位。每發(fā)一組數(shù)據(jù)， 必須先將數(shù)據(jù)按照幀格式： 幀起始符 （68h） 地址域 （表號） 幀起始符 （68h） 控制碼 （命令） 數(shù)據(jù)長度域 （l ） 數(shù)據(jù)域 （data）效驗碼（cs） 結(jié)束符（16h）,打包，然后發(fā)出。其中,效驗碼

44、為效驗碼前面所有數(shù)據(jù)的和。命令中可定義上傳、下傳、是否有后續(xù)等功能。這樣就構(gòu)成一個簡單的紅外通信協(xié)議 。3、電路結(jié)構(gòu) 3.3.4 器件選型小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。注意：不要刪掉每章最后一行，保留回車符，因為回車符后有分節(jié)符。3.4 接收部分電路3.4.1 串口信息傳輸功能1、電路功能此電路主要功能是實現(xiàn)管理員對接收端信息的管理，使單片機的串口和pc機相連，將車位信息錄入到接收端的單片機中。其大致結(jié)構(gòu)，功能和發(fā)送端的串口信息傳輸功能是大致一樣的，以下將不做詳細介紹。經(jīng)過硬件和軟件的設計， 實現(xiàn)了具有紅外接收、 發(fā)射功能電度表的智能遙控

45、器， 但在整個實現(xiàn)過程中必須注意以下兩點：(1) 由于紅外通信基于38khz載波傳送， 所以，波特率應2400 字節(jié) /秒 (2) 在發(fā)送數(shù)據(jù)中， 不應有太多連續(xù)的零出現(xiàn)，若使用環(huán)境中有大片的零出現(xiàn)，則應對數(shù)據(jù)區(qū)加以處理， 提高成功率。2、器件選型3、電路結(jié)構(gòu)3.4.2 電源轉(zhuǎn)換功能能3.4.3 紅外接收功能3.4.4 led點陣顯示功能3.4.5 驅(qū)動電機功能（車位鎖的起落）第四章 軟件設計4.1 軟件總體設計4.1.1 軟件結(jié)構(gòu)小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。圖4-1 主程序流程圖4.1.2 單片機初始化1、 系統(tǒng)時鐘初始化2、 單片機

46、管腳初始化3、 定時器初始化4、 中斷初始化4.2 單片機程序4.2.1 單片機功能小四號字，1.25多倍行距。中文字體為宋體，西文字體為times new roman。4.2.2 程序?qū)崿F(xiàn)溫度對于壓力傳感器的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一是對電阻率的影響，一是由于熱膨脹系數(shù)不同導致的附加應力的影響，而后者為主要影響，前者可以忽略。設已知溫度在t0下的壓力輸出電壓曲線，在t1溫度時由于溫度變化引起的電阻變化為 （4-1）這里2，1分別為試件材料和應變片的線膨脹系數(shù)，r0為t0溫度下的電阻值，根據(jù)公式（3-4）（3-6）可得附加的電壓輸出du0為 （4-2）通過式子可以看出附加的電壓輸出是關于溫度的

47、單調(diào)函數(shù)，因此只要知道當前的環(huán)境溫度，把輸出電壓減去附加電壓輸出就可得到修正到溫度下的電壓輸出，這樣就提高了測量的精度。根據(jù)相關數(shù)據(jù)手冊提供的參數(shù)，t0取15，由公式（4-2）可以計算出在15-35之間du0為0-1.8v，得到不同溫度下的電壓改變理想曲線，數(shù)據(jù)如圖4-3所示：圖4-3 壓力傳感器輸出電壓-溫度關系由圖4-3可得公式： （4-3）所以在理想情況下，可以根據(jù)公式（4-3）和溫度值，得到電壓偏移，然后將測得結(jié)果減去相應電壓偏移即可得到準確電壓值，提高測量準確度。4.2.3 實驗結(jié)果由于公式中的各個固定值會因為制作工藝或其他方面的不同而產(chǎn)生差異，所以如果要正確的得到溫度對傳感器的影響

48、，就要求在不同的溫度下實際測量壓力曲線，通過這些曲線來得到準確的溫度影響。通過查詢相關技術手冊得到分別在15、20、25、30、35的溫度下標定傳感器的壓力曲線，數(shù)據(jù)如表4-1所示：表4-1 不同溫度下的壓力輸出值 單位：v壓強 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其曲線如圖4-4所示，每

49、條直線表示一個溫度下的傳感器性能曲線。圖4-4 不同溫度下的壓力輸出電壓曲線通過圖4-4可以觀察到隨著溫度的不同壓力輸出電壓曲線是不重合的，提取出曲線的斜率和截距，擬合出斜率、截距對應于溫度的關系曲線，得到斜率和截距關于溫度的函數(shù)，利用這個函數(shù)就可以對壓力曲線進行溫度的算法補償。壓力關系曲線的斜率與外界環(huán)境溫度的關系如圖4-5所示：圖4-5 斜率與溫度環(huán)境的關系曲線斜率與溫度的關系表達式為： （4-4）壓力關系曲線的截距與外界環(huán)境溫度的關系如圖4-6所示：圖4-6 截距與溫度環(huán)境的關系曲線截距與溫度的關系表達式為： （4-5） 通過上面的兩個關系式，根據(jù)由溫度傳感器測得的環(huán)境溫度就可以準確的得

50、出在此溫度下的壓力關系曲線。4.2.4 算法實現(xiàn)補償算法函數(shù)名為tempcomp（int pres，int temp），無返回值，包括兩個形參輸入，分別為int pres，int temp，函數(shù)中用到4個宏定義常量，ka，kb，ba和bb，這4個數(shù)都為實型，用到全局變量為顯示緩沖區(qū)disp4。流程圖如圖4-7所示，在定義變量完成后，首先根據(jù)ka，kb，ba，bb四個常量，計算出當前溫度下的斜率和截矩，確定壓力-采樣電壓計算關系式，然后根據(jù)測得的電壓計算出準確的壓力值，并且將壓力值轉(zhuǎn)換為適合顯示的數(shù)據(jù)格式，進行顯示。圖4-7 溫度補償算法流程圖4.3 發(fā)送模塊程序4.3.1 串口信息傳輸及其程序

51、實現(xiàn) 該程序用于對壓力傳感器的輸出模擬電壓進行a/d轉(zhuǎn)換，sar時鐘設定為2.5mhz，無內(nèi)部放大器增益，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換連續(xù)跟蹤。電壓基準使用內(nèi)部基準電壓，為2.4v。數(shù)據(jù)輸入選擇ain2通道。4.3.2 電源監(jiān)視及其程序?qū)崿F(xiàn) 該模塊用到兩個子函數(shù),名稱為void init_adc（void）, int read_analog_inputs（void），整型變量temp_long和pres，pres為函數(shù)返回值。初始化包括adc0控制寄存器（adc0cn），基準電壓控制寄存器（ref0cn），adc0通道選擇寄存器（amx0sl），adc0配置寄存器（adc0cf）。流程圖如圖4-8所示：圖4-8

52、a/d轉(zhuǎn)換流程圖1.1. 如圖4-8所示，首先將a/d模塊初始化，包括相應的a/d配置和時鐘配置，然后啟動a/d轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合顯示的格式進行顯示。4.3.3 紅外發(fā)送及其程序?qū)崿F(xiàn)在單片機系統(tǒng)中，發(fā)射可用一般的i/o 口實現(xiàn)，38khz 載波信號可用軟件產(chǎn)生，圖 4 給出發(fā)射一個字節(jié)的軟件流程（以 430單片機為例） ，圖 3為 38khz 載波信號軟件流程 。發(fā)射規(guī)約：1個起始位， 1個停止位，8個數(shù)據(jù)位， 波特1200 位/秒，低位在先 。程序中延時可用 ,timer1定時器實現(xiàn)，timer1使用時不要打開中斷使能位（具體是什么）,而采用軟件測（具體是什么）標志的辦法達到時間的延時。4.4 接收模塊程序4.4.1串口信息傳輸及其程序?qū)崿F(xiàn)4.4.2電源轉(zhuǎn)換及其程序?qū)崿F(xiàn)4.4.3紅外接收及其程序?qū)崿F(xiàn)因紅外接收模塊已將38khz調(diào)制信號解調(diào)為基帶信號， 完全可用通用串口接收，同行比較熟悉，這里不再贅述。4.4.4led點陣顯示及其程序?qū)崿F(xiàn)4.4.5驅(qū)動電機功能（車位鎖的起落）及其程序?qū)崿F(xiàn)4.5 接收模塊程序4.5.1 模塊功能下位機采集到的數(shù)據(jù)有時需要進行處理，本模塊函數(shù)用于接受上位機通過串口發(fā)送的命令，在單片機中對命令解析后，