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露天停车场雨棚控制器设计

2021-05-20 12:49编辑: www.51jrft.com51今日论文网
摘 要本文设计的这款露天停车场雨棚控制器系统能够实现对雨水实时快速检测、自动启闭遮篷等功能,在系统的硬件电路方面配置了STC89C51单片机最小系统电路以及LCD1602液晶显示电路、蜂鸣器报警电路、步进电机拖动电路和雨水传感器电路等。本文的设计思路主要可以分为硬件系统和软件系统两大部分,并且还通过验证环节对课题的设计成果进行了全方位的验证,在硬件系统中以STC89C51单片机作为主控,通过该微处理器芯片实现对周围功能电路的驱动,从而为软件系统提供硬件基础;在软件系统设计方面,通过C语言构建程序代码,烧录到STC89C51单片机芯片后进行程序执行。在最终的验证环节中,对露天停车场雨棚控制器系统的所有功能进行了验证,验证结果表明已经实现了预期设计目标。
目录
一、 引言
(一) 露天停车场雨棚控制器的发展背景
(二) 露天停车场雨棚控制器的国内外发展现状
(三) 本文主要研究内容
二、 方案设计及元器件选择
(一) 露天停车场雨棚控制器的方案设计
(二) STC89C51单片机简介
(三) 雨水传感器简介
(四) 四相步进电机简介
(五) ULN2003驱动芯片简介
(六) LCD1602液晶显示屏简介
三、 系统硬件设计
(一) 最小系统电路设计
(二) 雨水检测电路设计
(三) LCD1602液晶显示电路设计
(四) 蜂鸣器报警电路设计
(五) 遮雨棚拖动电路设计
四、 系统软件设计
(一) 露天停车场雨棚控制器的主程序流程设计
(二) 雨水检测子程序流程设计
(三) 显示屏驱动子程序流程设计
(四) 下雨报警声输出子程序设计
(五) 遮雨棚拖动流程设计
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
引言
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露天停车场雨棚控制器的发展背景
纵观露天停车场雨棚控制器系统的完整发展历程来看,在传感器技术还没有得到普及之前,市面上所有流通的露天停车场雨棚控制器系统的性能普遍简单,能够实现的功能少之又少,由于缺乏相应传感器模块的植入,此时的露天停车场雨棚控制器系统将没有办法直接将系统外部的磁场、压力或者气体浓度等非电量类型的信号进行采集并且呈线性比例的转换成电量信号,只能通过非常复杂的模拟电路进行采集,这就直接导致了当时的露天停车场雨棚控制器系统没有办法高精度的采集非电量信号,因此露天停车场雨棚控制器系统在当时的总体性能较为低下。本课题将要谈论研究的这款露天停车场雨棚控制器系统是一种基于微处理器芯片作为内部核心控制器的智能式控制系统,它的智能化不仅体现在内部采用了高性能的微处理器芯片,还在于采用了许多高性能的传感器模块,与此同时对于LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、小型步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和雨水传感器的植入也大大促进了露天停车场雨棚控制器系统的性能和精度。
在露天停车场雨棚控制器系统的发展过程中,对于数据的高速处理要求不断提升,近些年来快速发展的高性能微处理器芯片研发技术为露天停车场雨棚控制器系统实现质的飞跃提供了硬件基础,最近几年的Zigbee以及物联网技术的出现又为露天停车场雨棚控制器系统的发展提供了一个崭新的方向,过去单一形式的露天停车场雨棚控制器系统可以通过物联网的概念实现物物联网,这样对于露天停车场雨棚控制器系统采集到的数据来说,不再是一种用完即作废的单独数据了,借助Zigbee或者嵌入式以太网等技术,将系统采集到的数据实时快速发送到互联网或者家庭网络中,实现数据的共享或者云备份,这样就能够实现对露天停车场雨棚控制器系统应用场合的综合监控以及远程控制。
露天停车场雨棚控制器的国内外发展现状
随着32位微处理器研发技术和应用技术的不断成熟,越来越多的研发设计师已经掌握了对这种高性能CPU内部寄存器的控制方法,而将这种高端CPU嵌入到露天停车场雨棚控制器系统中是一项提升该系统性能较为行之有效的方法,所以目前市面上越来越多的露天停车场雨棚控制器产品开始采用处理速度更高的微处理器来实现控制。目前露天停车场雨棚控制器系统的国内外的发展水平具有一定的差距,市面上较大比例的高性能产品的核心研发技术掌握在欧美国家的一些企业手中,由于国内要进口这种露天停车场雨棚控制器系统的产品需要较高的成本,所以售价较高,而国内为了赶超这些高性能产品的研发技术,较多企业投入了较多的资金来大力开发露天停车场雨棚控制器系统的高端性能。
本文主要研究内容
本次毕业设计将要实现的是一款能够实现高清晰度液晶显示、产生报警、、电脉冲信号功率放大和雨水感应的单片机控制系统,将采用STC89C51单片机来作为控制器,并设计了LCD1602液晶屏电路、报警信号生成电路、步进电机拖动电路、ULN2003步进电机驱动电路和雨水传感器电路等模块,通过这些电路的构建实现了如下的功能指标:
1、能够实现与STC89C51单片机的快速数据通信,将待显示字符清晰的显示出来;
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制,从而在下雨时产生报警信号;
3、能够实现步进电机驱动电路设计,通过ULN2003芯片的配置,使得四相驱动脉冲得到功率放大,从而实现步进电机对停车雨棚的拖动;
4、能够通过对雨水传感器的电路设计,实现对环境中雨水的强弱进行精确检测并实时将检测结果进行输出,从而使得系统能够准确判断出是否下雨,实现雨棚的灵活启闭。
方案设计及元器件选择
露天停车场雨棚控制器的方案设计
本课题设计的这款采用STC89C51单片机微处理器来作为控制器的露天停车场雨棚控制器系统在方案方面将采用下图中的系统结构框图的架构来实现,在设计方案方面采用了自上而下的设计思路,即将所有要实现的预期功能指标划分成单独的功能模块,通过对各个功能模块的分别设计,最后按照下图中的架构连接关系实现汇总,如下图的架构框图所示,STC89C51单片机最小系统将作为核心部分,其周围的各个功能模块的作用可以描述为:为了实现系统对天气情况的实时检测,配置了雨水传感器模块,该模块输出的高低电平信号表示室外是否在降雨,当输出低电平给STC89C51单片机时表示在降雨,而输出高电平时则表示晴朗。为了实现对停车场遮篷的电动启闭,需要驱动器、步进电机来完成,单片机将控制脉冲输入给驱动器,通过驱动器对控制脉冲进行功率放大后,步进电机将首先转动从而对遮篷进行拖动。

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