基與52單片機(jī)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1.設(shè)計(jì)背景及功能分析.............................................................................................1

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容...........................................................................................1

1.2功能分析.......................................................................................................1

2.設(shè)計(jì)方案遴選.........................................................................................................2

2.1單片機(jī)的選擇...............................................................................................2

2.2傳感器的選擇...............................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................................................................3

3.產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì).........................................................................................................3

3.1系統(tǒng)原理圖...................................................................................................3

3.2控制按鍵電路設(shè)計(jì).......................................................................................4

3.3指示電路設(shè)計(jì)...............................................................................................5

3.4人體感應(yīng)電路和門設(shè)計(jì)...............................................................................6

4.產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì).........................................................................................................9

4.1主程序流程圖...............................................................................................9

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境.....................................................................................10

4.3程序設(shè)計(jì)過程.............................................................................................10

5.產(chǎn)品使用說明.......................................................................................................13

5.1產(chǎn)品裝配圖.................................................................................................13

5.2產(chǎn)品調(diào)試.....................................................................................................13

7參考資料.................................................................................................................16

附錄................................................................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

附錄1元器件清單..........................................................................................17

附錄2電路原理圖..........................................................................................18

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖...........................................................................................19

附錄4作品實(shí)物照..........................................................................................20

附錄5主程序代碼..........................................................................................21

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于52單片機(jī)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

1.產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容

隨著社會(huì)的不斷的發(fā)展，人們?yōu)榱俗非蟀踩煽?、?jié)能、壽命長的技術(shù)，

而自動(dòng)門控制系統(tǒng)技術(shù)就出現(xiàn)在人們的眼前，同時(shí)也慢慢的進(jìn)入家庭，市、行

等現(xiàn)代建筑的所必備之物。它具有防塵和降噪等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)為了方便人們的出

入和管理，也增強(qiáng)了安全。因?yàn)閷?shí)用性強(qiáng)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)，使人們更相

信這是科技進(jìn)步的成果。

于是本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)我就選擇了，基于52單片機(jī)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制

作。

設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

（1）方案的選擇。

（2）硬件電路的設(shè)計(jì)及組成。

（3）成品調(diào)試。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求如下：

（1）人在門的一定范圍內(nèi)，門就會(huì)自動(dòng)打開。

（2）門開門關(guān)都會(huì)一個(gè)燈提示。

（3）每個(gè)部分都有一個(gè)燈會(huì)提示，方便在出現(xiàn)故障時(shí)查出故障。

1.2功能分析

本次設(shè)計(jì)是基于52單片機(jī)自動(dòng)門控制系統(tǒng)，它是由52單片機(jī)為核

心，外接人體感應(yīng)模塊、按鍵及最終要控制的門，幾部分組成；該模塊在

自動(dòng)模式下（默認(rèn)自動(dòng)模式）采用人體感應(yīng)模塊作為感應(yīng)器（檢測人

體），在一定范圍內(nèi)檢測到人時(shí)門就會(huì)自動(dòng)打開，當(dāng)在這范圍內(nèi)未檢測到

人時(shí)門自動(dòng)關(guān)閉；在手動(dòng)模式下，按下開門鍵門就打開，按下關(guān)門鍵門就

關(guān)閉。

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2.設(shè)計(jì)方案遴選

2.1單片機(jī)的選擇

方案一：AT89C52

本芯片是Atmel公司生產(chǎn)（國外）的一塊低壓高性能的8位微控處理器，

內(nèi)部有128字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、4k的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、兩個(gè)16位定時(shí)器

（T0、T1）、32個(gè)雙向I/O口、2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道、2外部中

斷源（共8個(gè)中斷源）；另外還可以選擇低功耗空閑模式和掉電保護(hù)模式，最

高可運(yùn)行頻率至24HZ。

方案二：Stc89C52是由宏晶公司生產(chǎn)（國產(chǎn)）的一塊高性能及低

STC89C52功耗的微控制處理器，內(nèi)部有256字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、8k的數(shù)據(jù)

存儲(chǔ)器、三個(gè)16位的定時(shí)器(T0、T1、T2)、看門狗定時(shí)器、32位I/O口線、

四個(gè)外部中斷、1個(gè)全雙工串行口；該單片機(jī)可降到0HZ的靜態(tài)操作、可選擇

兩種節(jié)電模式（空想模式、掉電保護(hù)）、最高頻率可運(yùn)行到53HZ。

本次設(shè)計(jì)采用方案二，因?yàn)樗俣瓤臁?/p>

2.2傳感器的選擇

方案一：光電傳感器

該傳感器是由光源、光學(xué)通路及光電元件組成，它先把被測的變化轉(zhuǎn)換成

光信號的變化，隨后通過光電元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

方案二：人體感應(yīng)模塊HC-SR501

該模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，采用了HI778探頭設(shè)計(jì)、靈敏

度高、可靠性強(qiáng)、低壓工作模式；該模塊具有全自動(dòng)感應(yīng)、光敏控制、溫度補(bǔ)

償、兩種觸發(fā)方式、具有感應(yīng)封鎖時(shí)間、工作電壓范圍寬、微功耗、輸出高電

平信號等特點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)采用方案二，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確。

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2.3系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖所示如下圖。

STC89C52

圖1系統(tǒng)框圖

3.產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)原理圖

本產(chǎn)品是以STC89C52單片機(jī)為核心，外接人體感應(yīng)模塊、電機(jī)、按鍵、

LED燈組成。該產(chǎn)品有兩種模式對門控制，自動(dòng)模式下，人體感應(yīng)模塊在一定

范圍內(nèi)對人體的檢測，當(dāng)檢測到人體時(shí)門就會(huì)打開，反之關(guān)閉；手動(dòng)模式下，

按關(guān)閉按鍵時(shí)門就關(guān)閉，反之按打開按鍵時(shí)門就打開。

如圖2所示：

3

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圖2系統(tǒng)原理圖

3.2控制按鍵電路設(shè)計(jì)

本次控制按鍵電路設(shè)計(jì)用到了三個(gè)按鍵，分別是S2、S3、S4；S2是控制

模式轉(zhuǎn)換，當(dāng)?shù)谝淮伟聪耂2按鍵時(shí)是自動(dòng)模式控制門，再按一次S2時(shí)是手動(dòng)

控制門；在自動(dòng)模式下，按下S3按鍵是打開門、按下S4按鍵是關(guān)閉門。S1按

鍵是復(fù)位按鍵。

如圖3、圖4所示：

圖3按鍵電路圖

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圖4按鍵實(shí)物圖

3.3指示電路設(shè)計(jì)

本此設(shè)計(jì)的指示電路采用的是發(fā)光二極管，共用到了L1、L2、L3、L4、

L5、L6共六個(gè)發(fā)光二極管，L1-L4指示的信息是控制按鍵，L5L6指示的是有沒

有檢測到人體，如圖5所示：

圖5指示電路原理圖

當(dāng)發(fā)光二極管紅燈亮?xí)r是自動(dòng)模式、黃燈亮?xí)r是手動(dòng)模式（這里要注意這

個(gè)黃燈是與紅燈緊挨著的）、綠燈亮?xí)r是開門（注意該綠的是與藍(lán)燈緊挨著

的）、藍(lán)燈亮?xí)r是關(guān)門、第二個(gè)黃燈亮?xí)r和第二個(gè)綠燈亮?xí)r是有檢測到人體、

反之第二個(gè)黃燈和第二個(gè)綠燈未檢測到人體。

如圖6所示：

圖6指示電路實(shí)物圖

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3.4人體感應(yīng)電路和門設(shè)計(jì)

3.4.1.人體感應(yīng)電路

本次設(shè)計(jì)采用的是人體感應(yīng)模塊HC-SR501，因?yàn)樗褂梅奖?、特點(diǎn)多，使

用了兩個(gè)該模塊。

該模塊具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）全自動(dòng)感應(yīng)人，只要進(jìn)入該模塊的感應(yīng)的范圍內(nèi)則輸出高電平，反

之則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。

（2）光敏控制，就是可以設(shè)置白天或者光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。

（3）溫度補(bǔ)償，就是在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高到30至32攝氏度時(shí)，探測

距離縮短一點(diǎn)，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。

（4）兩種觸發(fā)方式，第一種是不可重復(fù)觸發(fā)方式：就是感應(yīng)輸出高電平

后，

延時(shí)時(shí)間段已一結(jié)束，輸出自動(dòng)從高電平變成低電平。

第二種可重復(fù)觸發(fā)方式：就是感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果還有

人在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，則輸出一直保持高電平，直到人未在其感應(yīng)范圍內(nèi)

時(shí)，則輸出才會(huì)從高電平變成低電平。

（5）具有感應(yīng)封鎖時(shí)間，就是該模塊在每一次感應(yīng)輸出后(高變底)，可

以

緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)模塊不接受任何感應(yīng)信號。

（6）工作電壓范圍寬，默認(rèn)DC4.5V-20V。

（7）微功耗,靜態(tài)電流50ma。

（8）輸出高電平信號

模塊接線如下：

1腳接電源正極、2腳接OUT輸出信號、3腳接地，如圖7所示：

圖7人體感應(yīng)模塊電路圖

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圖8人體感應(yīng)模塊實(shí)物圖

3.4.2.28BYJ48步進(jìn)電機(jī)

本次設(shè)計(jì)用步進(jìn)電機(jī)（28BYJ48）的正反轉(zhuǎn)來代替門的開關(guān)過程。

28BYJ48步進(jìn)電機(jī)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）精度為步進(jìn)角的3%-5%，且不累積。

（2）外表允許的限高溫度。

（3）力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。

（4）低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

28BYJ48具有以下幾個(gè)特征：

（1）要加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號，沒有脈沖信號時(shí)，電機(jī)靜止。

（2）具有瞬間啟動(dòng)和急速停止。

（3）改變脈沖的順序，可以方便改變轉(zhuǎn)動(dòng)的反向。

該步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交直流電源上，必須使用專用的驅(qū)動(dòng)器，它

由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元組成；驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī)直接耦

合，也可以理解成步進(jìn)電機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。

圖9電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)芯片

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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)要求能夠提供較快的電流上升和下降速度，使電流波形盡量

接近矩形，具有供截至期間釋放電流流通的回路，具有較高的功率及效率；本

次設(shè)計(jì)采用了ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；如圖9所示：

圖10電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)物圖

圖11電機(jī)實(shí)物圖

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4.產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序流程圖

圖12主程序流程圖

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境

本次設(shè)計(jì)采用的是keil4軟件編程，該軟件是KeilSoftware公司出品的

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51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，它與匯編語言相比，在C語言功能

上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上更有優(yōu)勢，使開發(fā)者易學(xué)易懂大大提高了工

作效率；它在2009年2月，引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，讓開發(fā)者可以使用

多臺(tái)監(jiān)視器；在2013年3月，其編譯器、調(diào)試工具與RAM器件的完美匹配。

4.3程序設(shè)計(jì)過程

第一步，由與本次設(shè)計(jì)采用的是keil4軟件編程燒入，需要建立一個(gè)可

編程的工程文件。

第二步，觀察本次設(shè)計(jì)，使用了那些模塊和元器件；本次設(shè)計(jì)使用到了人

體感應(yīng)模塊、步進(jìn)電機(jī)、led燈、按鍵。

第三步，設(shè)置使用到的元器件及模塊的變量。

如下所示：

第四步，編寫程序。

voidmain()

{

uchari;

T0_T1_init();//初始化定時(shí)器

a=b=c=d=0;//初始化步進(jìn)電機(jī)控制引腳

delay1m(500);

LED3=1;//默認(rèn)關(guān)門

LED4=0;

while(1)

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{

Key_Detection();//按鍵自檢

if(flag_1==0)//自動(dòng)模式

{

LED1=0;

LED2=1;

if(rt1==1||rt2==1)

{

delay1m(5);

if((rt1==1||rt2==1))

{

tt=0;

TR0=0;

if(i==0&&flag1==1)

{

LED3=0;

LED4=1;

i=1;

if(flag_jiao!=0)

flag_jiao=4096-flag_jiao;

a=b=c=d=0;

flag1=0;

TR1=1;}

}

else

{

flag_k=1;

flag_3s=0;

tt=0;

i=0;

}

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}

else

{

if(TR1==0)

{

TR0=1;

}

}

if(flag_k==1&&flag_3s==1)

{

LED3=1;

LED4=0;

flag_k=0;

flag_3s=0;

TR1=1;

a=b=c=d=0;

flag1=1;

TR1=1;

}

}

else

{

LED1=1;

LED2=0;

}

}

}

第五步，編譯程序、連接線將程序燒入到單片機(jī)內(nèi)。

第六步，插上USB線打開電源開關(guān)，剛上電的時(shí)候需要等幾分鐘，讓這兩

個(gè)人體感應(yīng)傳感器初始化一下，傳感器先別對著人或者用東西遮起來；然后按

一下第一個(gè)按鍵該按鍵是手動(dòng)和自動(dòng)模式切換，同時(shí)觀察LED燈紅燈是否點(diǎn)

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亮，如果亮則是自動(dòng)模式，黃燈亮?xí)r是手動(dòng)模式；在手動(dòng)還是自動(dòng)模式下，開

門時(shí)，傳感器檢測到人體且人體指示燈亮、LED燈綠燈亮同時(shí)步進(jìn)電機(jī)正傳，

關(guān)門時(shí)，傳感器未檢測到人體且人體指示燈不亮、LED燈藍(lán)燈亮同時(shí)步進(jìn)電機(jī)

反轉(zhuǎn)。

5.產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖13產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

1.未連接電源，程序燒入在單片機(jī)內(nèi)實(shí)物圖，如圖14所示：

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圖14未連接電源實(shí)物圖

第一步：連接電源

圖15連接電源實(shí)物圖

第二步：按控制按鍵調(diào)試，因?yàn)槟J(rèn)是自動(dòng)模式，所以第一次按控制按鍵

時(shí)自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模式，且手動(dòng)模式燈亮，在按一次控制按鍵手動(dòng)模式會(huì)

切換到自動(dòng)模式，且自動(dòng)模式燈亮；如下手動(dòng)模式實(shí)物圖所示：

圖16手動(dòng)模式且手動(dòng)燈亮

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第三步，開門和關(guān)門調(diào)試，在手動(dòng)模式下按下開門鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)且開門燈

會(huì)亮，按下關(guān)門鍵，電機(jī)反轉(zhuǎn)且關(guān)門燈亮；在自動(dòng)模式下，當(dāng)人體檢測傳感器

檢測到人時(shí)，人體檢測燈亮、電機(jī)正轉(zhuǎn)且開門燈亮，當(dāng)人體檢測傳感器未檢測

到人時(shí)，人體檢測燈滅、電機(jī)反轉(zhuǎn)且關(guān)門燈亮；如下自動(dòng)模式下人體檢測傳感

器檢測到人體，人體檢測燈亮、電機(jī)正轉(zhuǎn)且開門燈亮。實(shí)物圖：

圖17自動(dòng)模式開門實(shí)物圖

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參考資料

[1]單片機(jī)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].鄭相哲.電子世界,2018(07)

[2]智能窗戶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].白辰驕;趙航毅;劉思蒙;張厲陽.通訊世界,2018(06)

[3]基于單片機(jī)小車自動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].賴義漢;熊益康;蘇繼東;周國雄;龍忠華;劉子鑠.新鄉(xiāng)學(xué)

院學(xué)報(bào),2019(06)

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附錄1元器件清單

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4作品實(shí)物照

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附錄5主程序代碼

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