基于單片機(jī)的自動門控制設(shè)計與實現(xiàn) (電子與信息工程畢業(yè)論文)

1、本 科 畢 業(yè) 論 文論文題目： 基于單片機(jī)的自動門控制設(shè)計與實現(xiàn) 作 者： 專 業(yè)： 電子與信息工程 指導(dǎo)教師： 職稱： 2012年4月 20日目 錄摘 要1abstract2第一章 緒 論31.1課題研究的必要性31.2 智能自動門的理論依據(jù)31.3 課題的設(shè)計要求41.4 課題研究設(shè)計思路6第二章 方案論證72.1 電動機(jī)調(diào)速控制72.2 單片機(jī)72.3 傳感器的分類82. 4系統(tǒng)組成8第三章 主要器件的介紹93.1 紅外傳感器的原理和使用93.2 l293d芯片介紹和典型電路103.3 at89c51單片機(jī)簡介113.3.1 at89c51主要特性123.3.2 at89c51管腳說明

2、：123.4 穩(wěn)壓模塊143.5 步進(jìn)電機(jī)143.5.1步進(jìn)電動機(jī)有如下特點:153.5.2 驅(qū)動控制系統(tǒng)組成15第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計164.1 設(shè)計電路的電框圖和原理164.1.1系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計164.2設(shè)計電路原理圖17第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計185.1系統(tǒng)軟件問題185.2 方案程序設(shè)計思路185.3 系統(tǒng)程序流程圖195.4 軟件的匯編程序 20第六章 調(diào)試266.1 初步檢查266.2 自動化性能測試266.2.1手工操作266.2.2恢復(fù)正常運行模式266.3 維護(hù)27結(jié) 論28致 謝 詞29參考文獻(xiàn)30基于單片機(jī)紅外線自動門控制設(shè)計 摘 要 ：單片機(jī)scm(single chi

3、p microcomputer)，即microcontroller，是把微型計算機(jī)主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機(jī)。主要包括了微處理器(cpu)、存儲器(rom、ram)、輸入/輸出口(1/0口)和定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件。單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。本次設(shè)計是紅外線自動門控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號，傳給單片機(jī)。交流電機(jī)作為門驅(qū)動裝置。通過單片機(jī)控制交流電機(jī)，使門自動打開，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門

4、自動關(guān)閉。本課題主要實現(xiàn)紅外線檢測和基于at89c51的單片機(jī)控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) stc89c52 based on scm infrared automatic control designabstract：single-chip microcomputer) scm (performance chip cluster generator attempts, namely, the microcomputer microcontroller, is the main part in a chip are integrated on the single chip microcomput

5、er. mainly includes microprocessor (cpu), memory (rom, ram), input/output (1/0 mouth) and timer/counters, interrupt system function components. scm since the 1970s, since the advent of its extremely high performance-price ratio, attention by people and attention, it is widely used and fast developme

6、nt. and 51 scm is the most typical and every scm most representative one.this design is infrared automatic control system, using infrared sensors as sensor detects human radiation infrared energy change, transformed into electrical signals, to microcontroller. ac motor as a door drive device. throug

7、h the single-chip microcomputer control ac motor, making the door automatically open, when people can make the door again after the door shut down automatically. this subject mainly realizes infrared detection and based on at89c51 single-chip control system.key words： scm stc89c52第一章 緒 論1.1課題研究的必要性近

8、年來隨著社會的進(jìn)步，人類的發(fā)展,計算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透,單片機(jī)以其體積小、重量輕、價格便宜等特點廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及人們工作和生活各方面,并成為科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要工具。由于單片機(jī)所擁有的諸多特點，人們將其溶入于生活。在我們所處的生活環(huán)境中，充斥著各種各樣與單片機(jī)相結(jié)合而誕生的產(chǎn)物，如交通燈、聲控?zé)?、感?yīng)自動門等。我在這次畢業(yè)設(shè)計中所選擇的，就是單片機(jī)與門結(jié)合的產(chǎn)物，自動門系統(tǒng)。 通過對“紅外線自動門控制系統(tǒng)”的研究和設(shè)計，我精心撰寫了紅外線控制自動門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、傳感器為核心的系統(tǒng)。1.2 智能自動門的理論依據(jù)自動門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，

9、是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。自動門是指：可以將人接近門的動作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實現(xiàn)控制的系統(tǒng)。自動門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用率低很低，然而伴

10、隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動機(jī)的電氣式自動門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如：感應(yīng)自動門(紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng))、刷卡自動門等。自動門機(jī)的基本組成大體上相同，有了以上構(gòu)成，再加上開門信號，就可以配置成一套簡單的自動門系統(tǒng)了。 自動門的系統(tǒng)設(shè)置是指根據(jù)使用要求而配備的，與自動門控制器相連的外圍輔助控制裝置，如開門信號源、門禁系統(tǒng)、安全裝置、集中控制等。必須根據(jù)建筑物的使用特點。通過人員的組成，樓宇自控的系統(tǒng)要求等合理配備輔助控制裝置。 自動門主要有:旋轉(zhuǎn)自動門、弧形自動門、平滑自動門、平開自動門、折疊自動門、重疊自動門、醫(yī)用

11、自動門、卷閘自動門、車庫自動門、特種自動門。1.3 課題的設(shè)計要求一個自動門的設(shè)計還要包括下面三個方面： 一、智能化設(shè)計 自動門選擇配置智能化控制系統(tǒng)，可隨意設(shè)定門扇的運行速度，并可設(shè)定半開狀態(tài)，調(diào)節(jié)方便。使自動門始終保持在最佳運行狀態(tài)。并具有自動矯正功能，即使遇到大風(fēng)等原因引起的運行阻力增大，仍然能夠保持平穩(wěn)的開關(guān)門動作。 二、安全性設(shè)計 具有自動反轉(zhuǎn)安全裝置，當(dāng)碰到障礙物或人體等異常狀況時，門扇自動反轉(zhuǎn)退出，并在下次接近阻力區(qū)域時以安全速度前進(jìn)，避免夾人事件和機(jī)件損毀的現(xiàn)象發(fā)生，提高自動門運行時的安全性，延長自動門壽命。門扇開啟輕巧方便，當(dāng)停電時，老人、兒童等均可開閉自如，開閉力量在3.5

12、公斤以下，方便、安全、可靠。 三、穩(wěn)定性設(shè)計 自動門采用步進(jìn)電機(jī)，具有高效、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不過熱等特性，大大超越傳統(tǒng)交流伺服馬達(dá)。 由于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，配合t型齒條同步帶，使門體自低速至高速的運行中具有卓越的穩(wěn)定性。由于采用高性能的電源輸入，不管電壓波幅多大均可自動穩(wěn)壓。此外在負(fù)載瞬間短路時還有過壓及過流保護(hù)措施，有效保障自動門運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定耐久和安全。自動門在具體場合的使用設(shè)計上，還應(yīng)注意做好以下配置的選用： 1、安全輔助裝置 如在高檔酒店等地方可以選擇安裝防夾人紅外感應(yīng)器，防止停留在門附近的人被門所夾住。 2、備用電源 為保證停電時自動門也能工作正常，應(yīng)配置備用電源。

13、 3、輔助光線傳感器 在需要的地方，自動門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對射保護(hù)裝置），當(dāng)門打開時，人站著不動，用手遮擋輔助光線傳感器，門應(yīng)該保持打開狀態(tài)。當(dāng)手離開后幾秒后，門應(yīng)該重新關(guān)閉。綜上所述，自動門在很多領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)越性，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動門在我國已經(jīng)迎來了快速發(fā)展的黃金時期。 自動門構(gòu)造的技術(shù)參數(shù) 一、 主要的技術(shù)指標(biāo)： 技術(shù)指標(biāo) 單門 雙開門 門重量 130kg1扇 100kg2扇 導(dǎo)軌長度 20005000mm 開門速度 200450mm/秒(可調(diào)) 閉門速度 200450mm/秒(可調(diào)) 慢行速度 3050mm/秒(可調(diào)) 開門時間 開門靜止后110秒的范圍內(nèi)(

14、可調(diào)) 控制器 高速智能電腦處理器控制 馬達(dá) dc24v 40w無刷步進(jìn)電機(jī) 電源電壓 ac220v 50hz 消耗功率 100w 手動開啟力 3.5公斤以下 安全功能 開閉時遇到障礙物能立即開啟,晚間轉(zhuǎn)換到報警功能 使用環(huán)境 -20+50 二、主要構(gòu)造部件 部件特性 智能控制器：自動檢測門的重量、寬度，使門保持在最佳運行狀態(tài)。 步進(jìn)電機(jī)：高效率、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不發(fā)熱。 皮帶：高效同步齒型帶，防止打滑，保證平穩(wěn)運行。 吊架：用于運動門扇的懸掛，安全可靠。1.4 課題研究設(shè)計思路1、有人來時（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時候時，安裝在門上側(cè)的紅外線傳感器信號檢測裝

15、置檢測到有人時，將啟動電動機(jī)帶動傳動鏈開門。2、當(dāng)人離開后，自動門將延遲1秒啟動電動機(jī)帶動傳動鏈關(guān)門。圖 1-1 紅外門原理圖第二章 方案論證2.1 電動機(jī)調(diào)速控制1電動機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動機(jī)調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種 ： 保持輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 控制電動機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 電機(jī)、電動機(jī)、制動電機(jī)、變頻電機(jī)、調(diào)速電機(jī)、三相異步電動機(jī)、高壓電機(jī)、多速電機(jī)、雙速電機(jī)和防爆電機(jī)。2 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動

16、器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.2 單片機(jī)單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mcu表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。intel的z80是最早按照這種思

17、想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 20世紀(jì)80年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計算機(jī)廠家已投入市場的產(chǎn)品就有50多個系列，數(shù)百個品種。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國使用的最多的是inter公司的mcs-51系列單片機(jī)，直到現(xiàn)在mcs-51系列單片機(jī)仍不失為主流系列。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測控制的主角。mcs-51系列單片機(jī)有3個基本類型：8031、8051、8751。這里選用的是8751單片機(jī)。8031內(nèi)部包括一個8位cpu，128個字節(jié)ram，21個特殊功能寄存器，4個8位并行i/o口，1個全雙功串行口，2個16位定時器/

18、計數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需要外擴(kuò)eprom芯片。8051在8031基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有4k rom，作為程序存儲器，是一個程序不超過4k字節(jié)的小系統(tǒng)。rom內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以8051適合用于應(yīng)用在程序已定的產(chǎn)品中。2.3 傳感器的分類 可以用不同的觀點對傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、

19、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 2. 4系統(tǒng)組成 本設(shè)計屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計算的計算機(jī)稱為通用計算機(jī)系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機(jī)稱之為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機(jī)，通用cpu模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動等。(2

20、)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質(zhì)。（4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(i/o控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。第三章 主要器件的介紹3.1 紅外傳感器的原理和使用 利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性

21、質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點。使用紅外接收頭和發(fā)射管配合，利用38k頻率解決靈敏度問題。38k調(diào)制和發(fā)射電路。使用一個定時器的快速pwm模式產(chǎn)生38k調(diào)制信號，通過剩余的四個施密特觸發(fā)器（有2個已經(jīng)用在光電編碼部分）緩沖，推動8050三極管和紅外發(fā)光管來發(fā)射已經(jīng)調(diào)制的紅外線。 圖 3.1 紅外線感應(yīng)器電路圖為使用方便，我們改用成品。 圖3.2 紅外線感應(yīng)模塊 3.2 l293d芯片介紹和典型電路 l293d是一種直流電機(jī)控制器件。該器件具有外圍電路簡單、易于集成、控制

22、等特點。本設(shè)計是在單片機(jī)spce061a的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了兩片l293d構(gòu)成了護(hù)士移動機(jī)器人主控電路板，同時也擴(kuò)展了電源，確保l293d為電機(jī)供電。實際測試中，l293d對電機(jī)的控制效果良好。l293d可接受標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號vss，vss可接457 v電壓。4腳vs接電源電壓，vs電壓范圍vih為2546 v。輸出電流可達(dá)2.5 a，可驅(qū)動電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。l298可驅(qū)動2個電動機(jī)，out1，out2和out3，out4之間可分別接電動機(jī)，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正

23、反轉(zhuǎn)。ena，enb接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。經(jīng)過綜合分析考慮，最終決定使用lm298作為本設(shè)計的驅(qū)動芯片。其電路連接圖如下：圖 3.3 lm298電路連接圖3.3 at89c51單片機(jī)簡介單片機(jī)是把微型計算機(jī)主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機(jī)，即將運算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個不帶外部設(shè)備的微型計算機(jī)，相當(dāng)于一個沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：圖 3.4單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable

24、and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案，外形及引腳排列如圖3-4所示。圖 3.5 at89c51外形及引腳

25、排列3.3.1 at89c51主要特性：* 與mcs-51 兼容* 4k字節(jié)可編程閃爍存儲器* 壽命：1000寫/擦循環(huán)* 數(shù)據(jù)保留時間：10年* 全靜態(tài)工作：0hz-24hz* 三級程序存儲器鎖定* 128*8位內(nèi)部ram* 32可編程i/o線3.3.2 at89c51管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。 p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被

26、拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時

27、，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。在實際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用p3口的第二功能。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間

28、，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期

29、間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.4 穩(wěn)壓模塊 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負(fù)電壓輸出的79系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，

30、to- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的to-92封裝。 用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6v，7909表示輸出電壓為負(fù)9v。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 電路圖如下： 圖 3.6 7805電源模塊3.5 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移即結(jié)一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來

31、數(shù)字技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展推動廠步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用開辟了廣鬧的前景。3.5.1步進(jìn)電動機(jī)有如下特點:1、 步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價，又非?？煽?。同時它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。2、 步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快。易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。3、 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。4、 步進(jìn)電動機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和直流電源5、 步進(jìn)電動機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象必須對控

32、制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。6、步進(jìn)電動機(jī)自身的噪音和振動較大帶慣性負(fù)載的能力較差。3.5.2 驅(qū)動控制系統(tǒng)組成使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如3-7所示：圖 3.7 驅(qū)動控制系統(tǒng)方框圖第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 設(shè)計電路的電框圖和原理紅外自動門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。本系統(tǒng)主要由at89c51單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測電路，門行程檢測電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測電路、故障顯示電路、控制方式切換電路等七部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測紅外檢測電路和門行程檢測電路輸出信號，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號，電動機(jī)帶動門運行，當(dāng)系統(tǒng)檢測到控制方式發(fā)生改變時，系

33、統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時門無條件朝相反方向打開，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。圖 4.1 紅外線自動門控制系統(tǒng)硬件框圖4.1.1系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計感應(yīng)自動門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動門機(jī)作為設(shè)計的重點。首先，平移式自動門機(jī)組由以下部件組成：（1） 主控制器：它是自動門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。（2） 感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進(jìn)入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號。（3） 動力馬達(dá)：提供開門

34、與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運行。當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運行。馬達(dá)得到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，步帶轉(zhuǎn)動一段時間后，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，自動門關(guān)閉。 4.2設(shè)計電路原理圖圖4-2 電路原理圖第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1系統(tǒng)軟件問題它的軟件設(shè)計主要包括主程序和中斷處理兩大部分：主程序要完成io口，定時器的初始化及對中斷輸入的設(shè)定，然后延時使傳感器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時器的中斷；中斷處理程序根據(jù)具體情況需要有相應(yīng)的子程序。要對程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。對各個子程序塊所解決的問題要相當(dāng)明確。

35、最后在制作完成硬件電路板后要調(diào)試出設(shè)計要求的功能。5.2 方案程序設(shè)計思路本設(shè)計擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設(shè)計要實現(xiàn)的基本功能，設(shè)計大致應(yīng)該分為信號采集，信號處理，信號控制和信號響應(yīng)四個部分。信號采集接收部分即通過紅外線傳感器檢測人與門的距離，并將這種變化量轉(zhuǎn)化成電壓或電流等模擬量的變化。信號處理部分是將接收部分得到的電壓或電流等變化進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，為后一部分信號控制提供準(zhǔn)備。信號控制部分是通過一預(yù)定控制方式等實現(xiàn)對設(shè)計要求的準(zhǔn)確操作。信號響應(yīng)是實現(xiàn)控制部分的要求。（2）對上述四個部分進(jìn)行分析，得到如下一些基本的結(jié)論：信號接收部分為了能準(zhǔn)確采集到人與門的距離應(yīng)選用紅外線傳感器。信號處理

36、部分應(yīng)該根據(jù)實際情況選用八位的adc0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。控制部分為了實現(xiàn)精確控制，采用單片機(jī)較為合適。顯示部分可以考慮采用lcd顯示器和喇叭加led點陣組成。將上述設(shè)計思想結(jié)合設(shè)計要求總結(jié)為：程控自動門控制系統(tǒng)通過紅外線傳感器檢測移動物體與門的距離，檢測結(jié)果送入adc0809模/數(shù)芯片中進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換；再通過單片機(jī)作出自動門開關(guān)的動作控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，再由傳動電路帶動自動門的開關(guān)，并通過lcd液晶屏顯示歡迎信息以及客人離開時的送客信息，自動門還可以通過按鍵控制開關(guān)。在開門過程中首先進(jìn)行門狀態(tài)檢測，根據(jù)所檢測到的信號判斷自動門上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測結(jié)果確定門此刻應(yīng)

37、運行方式，如檢測出門是半開狀態(tài)，門直接轉(zhuǎn)入加速開門的過程。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時開門過程。如檢測出門是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測到有人出人時，門會緩慢打開，之后加速運行，接著減速運行，最后電機(jī)停止運轉(zhuǎn)，門由于慣性緩慢關(guān)閉。5.3 系統(tǒng)程序流程圖圖5.1 總程序流程圖5.4 軟件的匯編程序org 0000hljmp main ；主程序跳轉(zhuǎn)org 0003h ；外部中斷0的入口地址為03hljmp ext0 ；外部中斷0跳轉(zhuǎn)org 0030hmain: ；主程序setb ea ；開總中斷setb ex0 ；開外部中斷setb p3.2here: sjmp here ；程序原地跳轉(zhuǎn)，等待中斷ex

38、t0: ；外部中斷0子程序setb p1.0 ；將p1.0置高clr p1.2 ；將1.2 置低，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，模擬門的開運動call delay ；延時程序，模擬門的打開時間clr p1.0 ；將p1.0置低setb p1.2 ；將p1.2置高，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，模擬門得關(guān)運動call delay ；延時程序clr p1.0 ；將p1.0置低clr p1.2 ；將p1.2置低，智能門的一次開關(guān)過程結(jié)束reti mov 30h,#00h ; mov 31h,#00h ; mov 32h,#00h ; mov 63h,#00h ; 自動門的開門程序 mov 34h,#00h ; mov 35h,#00h

39、 ; mov 40h,#00h ; mov 41h,#00h ; mov 42h,#00h mov 43h,#40h ; mov 44h,#40h ; mov 45h,#00h ; setb 09h ; setb 08h ; setb 0ah ; setb 0bh ; mov 20h,#00h ;用于控制秒基準(zhǔn)時鐘源的產(chǎn)生 mov 2eh,#00h ;秒十位寄存器 mov 2fh,#00h ;秒個位寄存器 mov 2dh,#00h ;分個位寄存器 mov 2ch,#00h ;分十位寄存器 mov 2bh,#01h ;時間暫停寄存器mov tmod,#11h ;設(shè)定定時器0工作方式1 mov t

40、h0,#3ch mov tl0,#0b0h ;賦定時初值，定時50ms mov th1,#3ch mov tl1,#0b0h setb tr0 ;啟動定時器0 setb tr1 setb ea setb et0 setb et1timer_0: push acc push psw ;保護(hù)現(xiàn)場 mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h ;重新賦定時初值 add_time: ;走時 inc 20h mov a,20h cjne a,#20,reti1 ;產(chǎn)生1秒基準(zhǔn)時鐘 mov 20h,#00h ;一秒鐘時間到，清零20h mov a,2fh add a,2bh mov 2fh,a ;

41、秒個位寄存器加1 mov a,2fh cjne a,#10,reti1 ;產(chǎn)生10秒基準(zhǔn)時間 mov 2fh,#00h ;10秒鐘到 秒個位寄存器清0 inc 2eh ;秒十位寄存器加1 mov a,2eh cjne a,#6,reti1 ;產(chǎn)生1分鐘定時時間 mov 2eh,#00h ;1分鐘到 秒十位寄存器清0 inc 2dh ;分個位寄存器加1 自動門的關(guān)門程序 mov a,2dh cjne a,#10,reti1 ;產(chǎn)生10分鐘定時時間 mov 2dh,#00h ;10分鐘到 分個位寄存器清0 inc 2ch ;分十位寄存器加1 reti1: pop psw pop acc ;恢復(fù)現(xiàn)場

42、reti ;中斷返回disp: mov dptr,#table mov a,2fh movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#5h ;位選 lcall delay ;顯示秒個位 mov a,2eh movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#4h ;位選 lcall delay ;顯示秒十位 mov a,2dh movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#2h ;位選 lcall delay ;顯示分個位 mov a,2ch movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#1h ;位選 lcall delay ;顯示分十位

43、mov a,#40h mov p0,a mov p2,#3h ;位選 lcall delay ;顯示- retscores: disp1: mov dptr,#table mov a,30h movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#2h lcall delay ; mov a,31h movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#1h lcall delay ; mov a,32h movc a,a+dptr mov r7,#150 djnz r7,$ retdelay_10: mov r3,#20 ; 10ms 延時 d0: mov r4,#20 d1:

44、 mov r5,#248 djnz r5,$ djnz r4,d1 djnz r3,d0 rettable: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhend第六章 調(diào)試6.1 初步檢查1）大門的結(jié)構(gòu)必須適合于自動控制 特別要注意滾輪的直徑必須與需要控制的大門重量相匹配其尺寸和重量符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范之規(guī)定。2) 確保大門在滑動過程中不發(fā)生傾斜 。3) 確保大門活動平穩(wěn) 準(zhǔn)確 在整個移動過程中不出現(xiàn)任何不正常的摩擦現(xiàn)象。4) 確保地面條件穩(wěn)固 避免固定基座的膨脹螺絲發(fā)生搖晃。5) 認(rèn)真檢查上方導(dǎo)軌和行程限位的機(jī)械擋塊是否安裝到位。6.2 自動化性能測試安裝

45、完成以后對門控系統(tǒng)以及與其相連的種輔助件特別是各種安全裝置 要進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的功能測試 注意要將 用戶指導(dǎo)材料交給客戶并向他們解釋正確操作和使用傳動馬達(dá)的方法 。6.2.1手工操作如果由于門控系統(tǒng)發(fā)生故障而必須人工移動大門時請使用下列釋放裝置：1) 用一枚硬幣打開防護(hù)門2) 從門內(nèi)取出廠方提供的鑰匙 插入釋放系順時針旋轉(zhuǎn) 直到碰上機(jī)械檔塊轉(zhuǎn)不動為3) 手工打開或關(guān)閉大門6.2.2恢復(fù)正常運行模式1） 人工將大門推回關(guān)閉位置 2） 逆時針旋轉(zhuǎn)釋放鑰匙3） 拔去釋放鑰匙 放回原處 關(guān)閉防護(hù)門 4） 移動大門 直至碰上釋放網(wǎng)格6.3 維護(hù)下列工作至少每六個月進(jìn)行一次1） 檢查防撞裝置是否調(diào)整到位 2） 檢查釋放系統(tǒng)的是否有效結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計完成的主要工作是完成單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器檢測系統(tǒng)和故障處理系統(tǒng)。通過搜集目前紅自動門控制系統(tǒng)的相關(guān)資料，了解國內(nèi)外自動門控制系統(tǒng)的相關(guān)制作方法，并通過設(shè)計方案的比較，針對設(shè)計任