基于單片機的自動門控系統(tǒng)設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）題目：基于單片機的自動門控系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：李威學(xué) 號：01110121Y29所在系部：機械工程系專業(yè)班級：11gb測控1班指導(dǎo)教師：王正家 講師日 期：2015年5月The automatic door control system design based on MCUByLi weiMay 2015學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用

2、授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)院有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)院保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 1、保密 ，在 年解密后適用本授權(quán)書。 2、不保密 。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日摘 要隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，自動門已經(jīng)在我們的生活中四處可見。自動門既美觀又方便了人們的出入，給了人們更好的人性化享受。同時自動門控系統(tǒng)逐漸向大型化、智能化

3、的方向發(fā)展。本論文著重闡述了以單片機為控制器，傳感器及步進(jìn)電機為核心元件的系統(tǒng)。本設(shè)計是用AT89C52單片機作為控制器，步進(jìn)電機、熱釋電型紅外傳感器、led指示燈、蜂鳴器相結(jié)合的系統(tǒng)。熱釋電紅外傳感器給單片機傳輸檢測信號，通過單片機控制電機驅(qū)動，從而控制電機轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)門的自動開關(guān)。充分發(fā)揮了單片機的性能。其優(yōu)點是硬件可設(shè)計性強，軟件功能強大，整體系統(tǒng)安全可靠，性價比高等，具有一定的實用和參考價值。關(guān)鍵詞: 單片機AT89C52 步進(jìn)電機 紅外線傳感器 Abstract With the high-speed development of modernization, the automati

4、c door is everywhere in our life. Automatic doors are beautiful and convenient for people in and out, gives people a better human. At the same time gradually toward large-scale automatic door control system, intelligent direction. This paper emphatically expounds the with the single chip processor a

5、s the controller, sensor and step motor as the core component of the system. This design is to use AT89C52 single chip microcomputer as the controller, stepping motor, pyroelectric infrared sensor, the led indicator light, buzzer combination system. Pyroelectric infrared sensor to SCM transmission s

6、ignal, driven by single chip microcomputer control motor, so as to control motor rotation, the door can be automatically switch. Give full play to the performance of the single chip microcomputer. Its advantage is hardware design can be strong, powerful software, the overall system safe and reliable

7、, cost-effective higher, has certain practical and reference value.Keywords：Single chip microcomputer AT89C52 Stepper motor Infrared sensor目 錄摘 要IAbstractII1.緒 論11.1本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11.2本課題研究的意義與目的11.3本課題的設(shè)計與要求22.系統(tǒng)總體方案設(shè)計及論證32.1設(shè)計的基本設(shè)計思路32.2系統(tǒng)控制核心的對比及選擇32.3無刷電機和步進(jìn)電機的對比以及選擇42.4傳感器的選擇52.5總體方案論證63.硬件系統(tǒng)設(shè)計

8、73.1單片機介紹73.1.1 AT89C52主要特性73.1.2 AT89C52管腳說明73.1.3引腳具體方案83.2紅外熱釋電模塊HC-SR50193.2.1 HC-SR501特性93.2.2紅外模塊調(diào)整方案103.3步進(jìn)電機103.3.1步進(jìn)電機特點103.3.2驅(qū)動控制系統(tǒng)組成113.3.3步進(jìn)電機運行方案123.4電路設(shè)計框圖及原理124.軟件系統(tǒng)設(shè)計154.1程序設(shè)計思路154.2系統(tǒng)運行流程圖154.3主程序分析174.3.1程序聲明174.3.2子函數(shù)聲明174.3.3單片機引腳聲明174.3.4全局變量174.3.5主函數(shù)實現(xiàn)部分174.3.6中斷函數(shù)21總 結(jié)24參考文獻(xiàn)

9、25致 謝271.緒 論1.1本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢第一臺在世界范圍內(nèi)銷售的自動門控系統(tǒng)是由DOORMX開發(fā)，相比國內(nèi)要早很多。1802年8月德標(biāo)公司成功設(shè)計并開發(fā)出世界第一臺感應(yīng)自動門，并且為自動門能順暢，平靜，安全運行，多樣化地設(shè)計的創(chuàng)新理念努力設(shè)計，生產(chǎn)出了高品質(zhì)和值得依賴的產(chǎn)品，并且有完整的解決方案提供，但價格十分昂貴。目前國內(nèi)自動門控系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模一般不大，自主研發(fā)能力也不夠高，新產(chǎn)品開發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面還無法和進(jìn)口產(chǎn)品競爭。而本身國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)很少，所以要明確一個標(biāo)準(zhǔn)才能體現(xiàn)一個產(chǎn)品的完整嚴(yán)密。近年來出現(xiàn)了很多生產(chǎn)相關(guān)零部件的廠家，使得自動門生產(chǎn)門檻降低、競爭日益激烈。目前國

10、內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略顯粗糙，質(zhì)量參差不齊，整體檔次較低，主要集中在中低端市場。 日后的自動門技術(shù)的發(fā)展方向?qū)牵憾喙δ埽诵曰航窈蟮淖詣娱T控系統(tǒng)還將加入更多新功能，比如用手機遠(yuǎn)程控制；人臉（指紋）識別，增加安全性能等等免維護(hù)：采取多種優(yōu)化措施，減少使用過程中的維護(hù)工作。 多樣化：將會有各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足各類用戶的不同需要。 安全性：隨著用戶安全意識的提高，安全性將是用戶看重的首要指標(biāo)，也將是一項基本要求。1.2本課題研究的意義與目的自動門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商場等，應(yīng)用非常廣泛。自動門除了方便我們出入，還可以節(jié)約空調(diào)用電、

11、防風(fēng)、防塵。隨著我國現(xiàn)代化的快速發(fā)展，各類場所對自動門的需求也越來越大，高端場所為了提升豪華程度也對自動門功能有了更高的要求?，F(xiàn)有的一些自動門功能比較簡單，使用不夠人性化，而且安全系數(shù)不高，所以設(shè)計出一套既安全效率又高的自動門控系統(tǒng)迫在眉睫。大部分自動門都是在門的內(nèi)外兩側(cè)安裝探測器，有人經(jīng)過則探測器響應(yīng)給處理器信號，處理器控制電機運行實現(xiàn)開門，無人的情況下處理器控制關(guān)門。由于自動化程度較高可以實現(xiàn)無人管理，于是在市場上得到了大范圍應(yīng)用。我在這次畢業(yè)設(shè)計中所選擇的就是單片機、紅外模塊與門結(jié)合的產(chǎn)物自動門控系統(tǒng)。1.3本課題的設(shè)計與要求 任何一個控制系統(tǒng)的研發(fā)，首先要明確設(shè)計基本要求，即分析輸入信

12、號、輸出信號及需要完成的控制。紅外線感應(yīng)自動門，即用熱釋電紅外線傳感器來感應(yīng)門前有無人進(jìn)出，并將信號發(fā)送給控制器，由控制器控制電機轉(zhuǎn)動以達(dá)到自動門開閉門的目的。這是最基本的要求，還需要加入其它人性化的功能，例如自動門自動調(diào)速、防夾、指示燈信息等等根據(jù)系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能，設(shè)計中要注意以下幾個問題： 一、智能化設(shè)計 自動門選擇配置智能化控制系統(tǒng)，可手動控制門開關(guān)，調(diào)節(jié)方便。使自動門始終保持在最佳運行狀態(tài)。并具有提示警示功能，在開關(guān)門之前有信號提示。 二、安全性設(shè)計 電機能實現(xiàn)隨時正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，意外情況可以反向開門，避免夾人現(xiàn)象出現(xiàn)。使用優(yōu)良的原器件，保證安全性，延長運行壽命。三、穩(wěn)定性設(shè)計 自動門采用

13、步進(jìn)電機驅(qū)動，相對傳統(tǒng)交流伺服電機來說具有省電、高扭矩、低噪音、不過熱等優(yōu)點。四。具體場合使用設(shè)計 1、安全輔助裝置 如在私人場所加裝指紋（人臉)識別系統(tǒng)，在便捷的基礎(chǔ)上大大增強了安全性。2、備用電源 在大型商場等地方必須做好安全疏散工作，用備用電源可以保證在停電情況下，自動門能發(fā)揮作用。 3、超聲波距離傳感器 在需要的地方，可以通過確定目標(biāo)距離來有效防止門誤開誤關(guān)。本次課題的中心部分就是使用紅外傳感器產(chǎn)生信號，單片機控制步進(jìn)電機的紅外感應(yīng)自動門控系統(tǒng)，關(guān)鍵部分分別為紅外傳感器、步進(jìn)電機、單片機控制芯片、led燈、蜂鳴器等，完成的是一個安全可靠，并且效率兼?zhèn)涞淖詣娱T控系統(tǒng)。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計

14、及論證2.1設(shè)計的基本設(shè)計思路1、 有人來時（進(jìn)門或出門）開門。熱釋電紅外傳感器檢測到人的信號之后，電機將啟動運轉(zhuǎn)通過傳動系統(tǒng)打開門。 2、無人時延遲關(guān)門,開門之后當(dāng)熱釋電紅外模塊沒有檢測到人，將進(jìn)入等待狀態(tài)，若檢測到有人則延遲進(jìn)入等待狀態(tài)。3、關(guān)門中途來人，立即反向開門。準(zhǔn)備關(guān)門時檢測到有人則不關(guān)門等待。4、開關(guān)門之前伴隨提示信號，起警示作用2.2系統(tǒng)控制核心的對比及選擇自動門控制系統(tǒng)是利用電機來帶動自動門機械系統(tǒng)實現(xiàn)開關(guān)門。由于自動門系統(tǒng)工作環(huán)境和對象的特殊性，該系統(tǒng)要求實現(xiàn)開關(guān)門必須快速、平穩(wěn)、沖擊力小并且可靠運行，這樣就要求系統(tǒng)的數(shù)字控制。所以，可以使用的控制芯片有很多種，比如說單片機

15、、PLC、DSP等等。所以這里我對比了單片機和PLC的功能使用。PLC剛引入國內(nèi)時，人們稱之為PC。后來，IBM-PC獲得廣泛應(yīng)用，PC成了個人電腦的代名詞，才改名為為PLC。PLC是智能產(chǎn)品，板級的CPU肯定是不能考慮的，MPU也要好幾塊集成電路構(gòu)成，以Z80 MPU為例，需要Z80MPU、PIO、CTC、SIO、EPROM、SRAM等，把這些電路集成在一塊電路板上，這就是早期的單板計算機。這種方案體積大，不符合現(xiàn)代要求。由此可見，PLC的核心控制器采用單片機是最合適的。由此可得出結(jié)論：微型、小型、中型到大型控制系統(tǒng)都可以由單片機構(gòu)成，PLC只是單片機應(yīng)用的一個特例。單片機系統(tǒng)有一定的互換性

16、，有質(zhì)量保障,正是單片機相對于PLC能獲得廣泛應(yīng)用的原因。最后，從工程的角度，談?wù)凱LC與單片機系統(tǒng)的選用：（1）對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，PLC方案是明智、快捷的選擇，成功率高，可靠性好，但成本較高。（2）對于批量生產(chǎn)，單片機系統(tǒng)成本低、效益高。而且單片機的外圍設(shè)備擴展更容易掌握和控制，并且有高度的兼容性和穩(wěn)定性。故此，針對本次設(shè)計參考工業(yè)量產(chǎn)的自動門標(biāo)準(zhǔn)，并且考慮到資金的緣故，我采用單片機作為系統(tǒng)的核心控制器。AT89C51單片機具備一個完整的計算器所需要的基本組成部分，并且指令系統(tǒng)功能強大，執(zhí)行快。本設(shè)計采用升級的AT89C52單片機作為CPU，相對于AT89C51增加的了數(shù)據(jù)存儲器

17、和程序數(shù)據(jù)存儲器大小，多了一個計時器，在本設(shè)計中引腳、功能使用與51保持一致，而且與單片機開發(fā)板配套節(jié)約了成本。2.3無刷電機和步進(jìn)電機的對比以及選擇這次設(shè)計中最重要的執(zhí)行單元就是電機部分，需要控制好電機來帶動門的開關(guān)。而平開門只是直線運動，更要求電機完成直線運動的穩(wěn)定。這樣，我們選擇電機的時候就必須在多個方面考慮，比如說穩(wěn)定性，高效率，安全性來選擇電機。這里我們分析步進(jìn)電機和無刷電機的對比。步進(jìn)電機是一種可以轉(zhuǎn)動固定角度的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)電機驅(qū)動接收到一個信號時，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度?？刂破骺梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制旋轉(zhuǎn)角度精確定位；同時可以通過控制信號頻率來控制電

18、機轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制速度的目的。步進(jìn)電機利用其角度控制功能以及沒有積累誤差的特點，廣泛應(yīng)用于各種開源控制。直流無刷電動機具有優(yōu)秀的線形機械特性、寬的調(diào)速范圍、大的啟動扭矩、簡單的控制電路等優(yōu)點，長期以來廣泛地應(yīng)用在各種驅(qū)動裝置和伺服系統(tǒng)中。但是，直流電機的電刷以及換向器卻成為阻礙它發(fā)展的障礙。而現(xiàn)在無刷電機的轉(zhuǎn)子是電磁鐵做成的永磁體，這樣結(jié)構(gòu)上正好與普通的直流電機相反，不會出現(xiàn)步進(jìn)電機出現(xiàn)磁性減弱的現(xiàn)象。去掉了電刷這部分換成電子換向器，也是為了讓電機更加穩(wěn)定有效的運行。本次設(shè)計中，考慮到為了更方便的控制門行程，防止開關(guān)門過盈，在這方面步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的，更具優(yōu)勢，能輕松控制

19、門轉(zhuǎn)動固定角度。而且控制電機能瞬間反轉(zhuǎn)需要提供較大的力矩，步進(jìn)電機更能滿足要求。所以選擇步進(jìn)電機。2.4傳感器的選擇 目前自動門行業(yè)運用的傳感器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波傳感器反應(yīng)速度快，可以對物體的移動進(jìn)行反饋，適用于人員通過的場所，微波感應(yīng)器是基于多普勒原理的傳感器，整機關(guān)鍵元件均為進(jìn)口器件，確保了產(chǎn)品可靠性。 微波感應(yīng)器是以10.525GHz頻率發(fā)射、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點： 1.非接觸探測。 2.不受溫度、濕度、噪音。 紅外傳感器反應(yīng)很靈敏，只要處于它的探測范圍內(nèi)，都會有反應(yīng)。根據(jù)不同的功能和性能應(yīng)用在各類不同場合的自動控制系統(tǒng)中，是自動門控系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接

20、影響自動門控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器，在人行道邊上的銀行、商場等經(jīng)常有人路過的地方可以選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。熱釋電紅外傳感器是基于熱釋電效應(yīng)工作的。由探測元件將接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，放大后向外部輸出。一般在探測器的前方裝一個菲涅爾透鏡提高探測器的靈敏度以增大探測距離，它和放大電路相結(jié)合，可將信號放大70分貝以上，可以探測出10-20米范圍內(nèi)人的活動。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)時，因人體與環(huán)境輻射溫度有差別，產(chǎn)生溫度差T，則有信號輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器沒有輸出，所以這種傳感器能方便檢測人體或者動物的活動。熱釋紅外線傳感器內(nèi)部

21、結(jié)構(gòu)與電路如下圖1所示。圖1.熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路傳感器的組成部分有外殼、濾光片、PZT、FET等。其中，濾光片對太陽光和熒光燈光的短波長（約5mm以下）可以濾除。熱釋電元件PZT將波長在8mm-12mm之間的紅外信號的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺谒妮椛湔彰嫱ǔ８采w有特殊的菲涅耳濾光片，只對人體的紅外輻射敏感，明顯減少環(huán)境的干擾熱釋電紅外探頭具有以下優(yōu)點： 價格低廉（選擇的首要原因），自身不發(fā)生輻射、功耗?。▎纹瑱C電路可以輕松驅(qū)動）、隱蔽性好。本次設(shè)計在功能允許的情況下考慮了成本問題故采用熱釋電紅外傳感器。2.5總體方案論證本采用單片機為主控制器，使用熱釋電型紅外線傳感器來檢測人體輻射

22、，其特點是只對人體輻射有感應(yīng)，這樣會明顯減少誤報操作。并且可以通過D/A轉(zhuǎn)換來控制步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動固定角度，更高效率的完成每一次開關(guān)門，而且設(shè)計中更體現(xiàn)了防夾系統(tǒng)，即遇阻檢測系統(tǒng)，更加安全，最后的外圍設(shè)備電子時鐘、蜂鳴器、led燈也是由單片機來控制，更加人性化。這種方案的優(yōu)點是有目共睹的。3.硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1單片機介紹 3.1.1 AT89C52主要特性 單片機是設(shè)計系統(tǒng)中核心部分，也是系統(tǒng)控制的平臺，有著非常好的可操作性和執(zhí)行性。所以本次設(shè)計中單片機部分是重點。AT89C52單片機具備一個完整的計算器所需要的基本組成部分，并且指令系統(tǒng)功能強大，執(zhí)行快。(1) 8031 CPU與MC

23、S-51 兼容(2) 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz(3) 三級程序存儲器保密鎖定 (4)256*8位內(nèi)部RAM(5) 32條可編程I/O線(6) 3個16位定時器/計數(shù)器(7) 6個中斷源(8) 可編程串行通道(9) 低功耗的閑置和掉電模式(10) 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 3.1.2 AT89C52管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線，能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器。 P1口：P1口是單片機中唯一僅有單功能的I/O口，輸出信號鎖存在端口上，又稱為通用靜態(tài)端口。 P2口：和P1口相比多了轉(zhuǎn)換控制部分。 P3口：和P1口相比增加了一個與非門和一個緩沖器，使各端

24、口有兩種功能選擇。可作為AT89C52的一些特殊功能口，描述如下： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：接復(fù)位按鈕。ALE/PROG：在編程期間，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，PSEN：外部程序存儲器的選通信號。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間讀取外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序

25、存儲器。當(dāng)/EA端保持高電平時，此期間讀取內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2控制反向放大器。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。 3.1.3引腳具體方案 XTAL1和XTAL2接外部晶振，作為計時器。 RST為復(fù)位按鈕。 P1.0P1.5口連接步進(jìn)電機驅(qū)動模塊。 P0.1P0.7口分別接入8個發(fā)光二極管作為指示信號。P2.0口接收熱釋電紅外模塊信號。P3.2和P3.3分別接兩個外部按鈕，控制自動門手動開和關(guān)。P3.7口接蜂鳴器電路，負(fù)責(zé)開關(guān)門

26、警示。具體引腳如圖2所示： 圖2.AT89C52管腳接線說明3.2紅外熱釋電模塊HC-SR501 3.2.1 HC-SR501特性 技術(shù)參數(shù)：1.工作電壓：DC5V至20V 2.靜態(tài)功耗：65微安 3.電平輸出：高3.3V，低0V 4.延時時間：可調(diào)(0.3秒18秒)5.封鎖時間：默認(rèn)0.2秒 6.觸發(fā)方式：L不可重復(fù)，H可重復(fù)，默認(rèn)值為H 7.感應(yīng)范圍：小于120度錐角，7米以內(nèi) 8.工作溫度：-15+70度 功能特點： 1. 全自動感應(yīng)：當(dāng)有人進(jìn)入其探測范圍則輸入高電平，人離開后延時輸出低電平。2. 光敏控制(可選）：光敏控制為可選功能,出廠時未安裝光敏電阻。3. 兩種觸發(fā)方式：L不可重復(fù)

27、，H可重復(fù)?？商€選擇，默認(rèn)為H。 A.不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)到紅外信號輸出高電平后，延時然后輸出低電平，期間不探測紅外信號 B.可重復(fù)觸發(fā)方式： 即感應(yīng)到紅外信號輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，繼續(xù)探測紅外信號，如果有人體在其探測范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖健?. 具有感應(yīng)封鎖時間(默認(rèn)設(shè)置：0.2秒)：在封鎖時間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何紅外信號?？蓱?yīng)用于間隔探測產(chǎn)品。也可以有效抑制外界頻繁的干擾。5. 工作電壓范圍寬：默認(rèn)工作電壓DC5V至20V 6.微功耗：靜態(tài)電流65微安，特別適合干電池供電的電器產(chǎn)品。 7.輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對

28、接。 應(yīng)用范圍：作為傳感器它能配合單片機、繼電器實現(xiàn)對各類家用、商用電器的開關(guān)控制，是一種高技術(shù)產(chǎn)品。在 安防產(chǎn)品、人體感應(yīng)玩具、人體感應(yīng)燈具、工業(yè)自動化控制等方面都有應(yīng)用。 3.2.2紅外模塊調(diào)整方案 1.購買的是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊HC-SR501，經(jīng)測試靈敏度太高，故調(diào)整感應(yīng)距離至最低3m，2. 買來的元件采用不可觸發(fā)方式，更改為效果更優(yōu)的可重復(fù)觸發(fā)方式：即探測到人信號后輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其探測范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖健?3.將延遲時間設(shè)為2s，確保單片機每次間歇接收紅外模塊信號都正確，使系統(tǒng)更加安全可靠。3.

29、3步進(jìn)電機 3.3.1步進(jìn)電機特點步進(jìn)電機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移即一個脈沖信號，步進(jìn)電動機就轉(zhuǎn)動一個角度因此作常適合單片機控制。近30年來步進(jìn)電動機的發(fā)展得益于數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展，步進(jìn)電動機的應(yīng)用現(xiàn)階段具有廣闊的前景。步進(jìn)電動機有如下特點:1、 步進(jìn)電機的角位移與輸入信號數(shù)嚴(yán)格成正比，具有良好的跟隨型。由步進(jìn)電動機與驅(qū)動電路組成的開源系統(tǒng)，非常簡單、廉價，又非常可靠。2、 步進(jìn)電動機的動態(tài)響應(yīng)快。易于急停、正反轉(zhuǎn)及變速。3、 速度可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大扭矩，因此，一般可以不用減速器可以直接驅(qū)動負(fù)載。4、 步進(jìn)電動機只能通過

30、脈沖電源供電才能運行。它不能直接使用交流電源和直流電源。5、 步進(jìn)電動機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和負(fù)載采取相應(yīng)的防干擾措施。6、步進(jìn)電動機自身的噪音和振動較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 3.3.2驅(qū)動控制系統(tǒng)組成 步進(jìn)電機必須由環(huán)形脈沖、功率放大器等組成的系統(tǒng)進(jìn)行控制，其方框圖如圖3所示：圖3.電機驅(qū)動系統(tǒng)流程圖步進(jìn)電動機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，在步進(jìn)電動機的單片機控制中，控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本控制作用如下:（1) 反應(yīng)式步進(jìn)電動機控制換相順序步進(jìn)電動機的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動機的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這過程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機工作方式通電換相的正序

31、是A-AB-B-BC-C-CA；反序為A-CA-C-BC-B-AB；共有八個通電狀態(tài)P1口輸出控制信號，0表示繞子通電，表示繞子斷電，則可以用六個字來表示六個通電狀態(tài)。這六個字表示如表1所示：A11006HAB10008HB10109HBC00101HC01103HCA01002H表1.通電狀態(tài)（2）通電狀態(tài) P1.2(C) P1.1(B) P1.0(A) 控制（3) 控制電路如圖4所示：圖4.步進(jìn)電機驅(qū)動電路圖 3.3.3步進(jìn)電機運行方案步進(jìn)電機開關(guān)門過程分為8步，每步正向或者反向轉(zhuǎn)360度，每步完成之后都由單片機檢測紅外模塊信號，然后繼續(xù)控制電機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)一步，達(dá)到安全開關(guān)門的目的。3.

32、4電路設(shè)計框圖及原理 平移式自動門機組由以下部件組成：1.AT89C52：它是自動門的中心處理器，檢測紅外模塊信號發(fā)出相應(yīng)指令，指揮步進(jìn)電機、led指示燈，蜂鳴器等工作。2.熱釋電紅外模塊：負(fù)責(zé)探測外部紅外輻射，當(dāng)人進(jìn)入他的輻射范圍時，它就輸出高電平，由單片機接收。3.步進(jìn)電機：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門轉(zhuǎn)動固定角度。4.led指示燈：多種閃爍方式提示自動門的工作狀態(tài)。 5.蜂鳴器：開關(guān)門之前伴隨響聲，起警示作用6.兩個外部按鈕：控制門手動開和和關(guān)。一次自動化工作流程如下：感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時，熱釋電紅外模塊輸出高電平給單片機，單片機判斷后控制步進(jìn)電機運行開門，開完門之后單片機檢測紅

33、外模塊信號，高電平則延時進(jìn)入等待狀態(tài)，低電平則進(jìn)入3s的等待狀態(tài)，等待狀態(tài)之后是即將關(guān)門的警告狀態(tài)，然后再檢測紅外模塊，高電平則繼續(xù)等待不關(guān)門，低電平則進(jìn)入關(guān)門狀態(tài)伴蜂鳴器響一聲，關(guān)門中途檢測紅外模塊若為高電平則立即反向開門，進(jìn)入開門之后的步驟循環(huán)運行。硬件電路如圖5所示：27圖5.硬件系統(tǒng)電路圖4.軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1程序設(shè)計思路 本設(shè)計按以下思路展開研究：一、智能化設(shè)計 設(shè)置兩個中斷按鈕實現(xiàn)手動開關(guān)門；設(shè)置led指示燈，空閑狀態(tài)、延時進(jìn)入等待狀態(tài)、等待狀態(tài) 、警示狀態(tài) 、門開關(guān)行程均有不同led燈顯示；開關(guān)門前的瞬間均有蜂鳴器提示音。 二、安全性設(shè)計 當(dāng)關(guān)門中途有人出現(xiàn)則反向開門，有人在則保

34、持一直不關(guān)門；步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動分為8步，很好的控制了門行程，防止過盈間隙問題。三、穩(wěn)定性設(shè)計 自動門采用步進(jìn)電機驅(qū)動，相對傳統(tǒng)交流伺服電機來說具有省電、高扭矩、低噪音、不過熱等優(yōu)點。4.2系統(tǒng)運行流程圖 伴隨開門提示音伴隨關(guān)門提示音計數(shù)i延時進(jìn)入等待狀態(tài)等待狀態(tài)0紅外空閑狀態(tài)系統(tǒng)初始化開機紅外10開門（8步）1警示狀態(tài)0紅外1關(guān)門1步i=8i80紅外1反向開門i步 圖6.程序運行流程圖4.3主程序分析 4.3.1.程序聲明#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char 4.3.2子函數(shù)聲明voi

35、d delay(uchar i); /延遲函數(shù)void turnRight(); /開門，一步void turnLeft(); /關(guān)門，一步void init(); /系統(tǒng)初始化函數(shù)void wait(); /等待函數(shù)，等待行人走過void beep(); /喇叭響 4.3.3單片機引腳聲明sbit PH1 = P10;sbit PH2 = P11;sbit I01 = P12;sbit I11 = P13;sbit I02 = P14;sbit I12 = P15;sbit beepPort = P37;sbit out = P20; 4.3.4全局變量uchar ledTable = 0x

36、01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;uchar flag=0;/flag為07之間的數(shù)，包括0,7 4.3.5主函數(shù)實現(xiàn)部分void main()EA = 0;EX0 = 1;IT0 = 0;EX1 = 1;IT1 = 0;init();EA = 1;while(1)EX1 = 0;while(out = 0) /無人，閃爍P0 = 0x01;delay(50);P0 = 0x00;delay(50); EX1 = 1;if(out = 1)delay(1);if(out = 1) /響，開門for(flag =0;flag<8;flag+)if(

37、flag = 0)beep();P0 = ledTableflag; /指示當(dāng)前門的位置turnRight();delay(100); /結(jié)束后flag = 8，最后一次for循環(huán)多加了一個1while(out = 1)P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(100);P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(100);P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(100);/有人，一直閃爍等待wait(); /等待while(out = 1);if(out = 0)/還是沒人，開始關(guān)門delay(2

38、);beep();while(flag>0)&&(out = 0)if(flag = 8)beep(); flag-; /0-7號flag才有用，所以flag先自減再使用P0 = ledTableflag; /指示當(dāng)前門的位置turnLeft(); /每次循環(huán)關(guān)一步，8步關(guān)完delay(100);if(out = 1) /每關(guān)一步后略微等待熱電模塊的數(shù)據(jù)刷新，檢查是否有人beep();for(;flag<8;flag+)/有人，從當(dāng)前門的位置開始逆向開門<注意，是開特定步數(shù)，不是一次直接開8步>P0 = ledTableflag; /指示當(dāng)前門的位置tu

39、rnRight();delay(100);wait();continue; /開門完畢，等待結(jié)束，跳到while循環(huán)起始位置if(flag = 0) /期間一直沒人，關(guān)門完畢。跳出循環(huán)回到程序起始位置break; 4.3.6中斷函數(shù)void int0() interrupt 0 /外部中斷0入口，作為強制開門按鈕uchar i;beep();P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(20);P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(20); /中斷響應(yīng)信號i = flag; /獲取當(dāng)前門的位置，便于逆向開特定步數(shù)的門for(;i&

40、lt;8;i+)P0 = ledTablei;turnRight();delay(100);wait();flag = 8; /開門后，門一定全開8步，所以flag = 8P0 = 0xf0;delay(250);delay(250);P0 = 0x00;/中斷完成信號void int1() interrupt 2 /外部中斷1入口，作為強制關(guān)門按鈕uchar i;beep();P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(20);P0 = 0xff;delay(100);P0 = 0x00;delay(20); /中斷響應(yīng)信號i = flag;for(;i>

41、0;i-)P0 = ledTablei;turnLeft();delay(100);flag = 0;/關(guān)門門后，門一定全關(guān)8步，所以flag = 0P0 = 0xf0;delay(250);delay(250);P0 = 0x00; /中斷完成信號beep();總 結(jié)本次設(shè)計的題目是“基于單片機的自控門控系統(tǒng)設(shè)計”，我很認(rèn)真而且有著從未有過的靜下心來學(xué)習(xí)的態(tài)度，學(xué)習(xí)了很多不是本專業(yè)的知識，受益匪淺，自己動手做出了自動門控系統(tǒng)，在反復(fù)的調(diào)試修改中將一個設(shè)計做好真是很有成就感。至此，我覺得，要做好一件事情必須要先在態(tài)度上認(rèn)真，不放棄，然后才是發(fā)揮自己的能力去認(rèn)真思考、學(xué)習(xí)一些東西，最后完成任務(wù)。

42、通過本次自動門控系統(tǒng)的設(shè)計，我才發(fā)現(xiàn)我所學(xué)的東西太少了，知識面的不牢固，在選擇方案的時候，不確定性太高。設(shè)計的時候查閱過的課本知識、硬件特性很多，深深的感覺到自己知識方面的缺陷，經(jīng)過很長時間努力在畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)到了很多，有很大的收獲。做任何事情都要有好的態(tài)度耐心，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，千萬不能有“差不多”的想法，遇到問題要想辦法通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中也一樣要有這種不放棄的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，在自己身上找問題這樣做起事情來就可以事倍功半。參考文獻(xiàn)1 蔡美琴.MCS51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，20022 潘新民.微型計算機控制技術(shù)M.北京：人民郵電出版社，2006.3 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,19934 王曉明.電動機的單片機控制.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.55 潘建.無刷直流電機控制器MC33035 的原理及應(yīng)用.重慶: 國外電子元器件2003 年第8 期2003 年8 月6 吳玉香. 無刷直流電機在自動門控制中的應(yīng)用.廣州: 微特電機2002 年第4 期.7 譚建成. 電機控制專用集成電路M . 北京: