基于單片機(jī)的智能門控制系統(tǒng)

河南科技學(xué)院新科學(xué)院2014屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 基于單片機(jī)的自動門控制系統(tǒng) 基于單片機(jī)的自動門控制系統(tǒng) 摘 要當(dāng)今社會是一個(gè)智能化、信息化為主的社會。隨著科技的迅速發(fā)展以及社會的不斷進(jìn)步，人們對生活的要求越來越高，也漸漸的學(xué)會了享受生活。人工智能和自動化漸漸的成為主流。對于大型的商場，賓館等一些現(xiàn)代的建筑物來說，自動門成為了主要的設(shè)備。它不僅具有修飾的作用，而且美觀大方具有日常生活中我們接觸到的門的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它還可以自動開閉，方便人們的使用。優(yōu)良的防噪功能可以防止外界的噪音。有的帶有自動報(bào)警功能，更加提高了安全性和可靠性。雖然自動門具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是對于這種新型的產(chǎn)業(yè)，它還有一些需要完善和改進(jìn)的地方。自動門在追求利益最大化的同時(shí)忽略了原材料和它的技術(shù)工藝；在安裝技術(shù)方面沒有經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)，安裝后達(dá)不到美觀，修飾的效果，最主要的是售后沒有保證；有關(guān)自動門產(chǎn)品的制作及銷售的流程還不完善。本次的設(shè)計(jì)主要針對自動門的硬件結(jié)構(gòu)，以51單片機(jī)為核心進(jìn)行控制，外圍鏈接直流電機(jī)、熱釋電紅外傳感器等。 關(guān)鍵詞：自動門；單片機(jī)；控制；熱釋電紅外傳感器 The Automatic Door Control SystemBased On SCM Abstract Along with societys development, the technical progress as well as the people living standards gradual enhancement, automatic valve starts to enter peoples life. It is not only indispensable for hotels, supermarkets, banks and other modern architecture, but also become an important indicator of the level of construction of intelligent. There is beautiful, generous,windbreak, dustproof, lower noise. Meanwhile it is convenient for people to access. And it facilitate the management, enhance the safety. Its usable, he function is complete, the technological advance, causes the people to believe that this is the advance in technology achievement. It lets the humanity understand that Digital Ages development will change humanitys life, will speed up the science and technology the development. Automatic control system is the heart of the design, and the measure of the important indexes, the manufacture level. Also, it gradually toward large-scale, complicated and intelligent direction. This design mainly 8052 takes the control core using the monolithic integrated circuit, direct current system which the electrical machinery, the pyroelectric infrared sensor, the potentiometer unify. Has displayed monolithic integrated circuits performance fully. Its merit hardware circuit is simple, the software function is perfect, the control system is reliable, the performance-to-price ratio higher characteristic, has certain use and the reference value. Keyword：automatic door;SCM;control;PIRS 目錄 1 緒論11.1 自動門發(fā)展歷史11.2 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用11.3 紅外探測技術(shù)的發(fā)展22系統(tǒng)總體方案22.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃22.2器件介紹33硬件設(shè)計(jì)83.1 基本單片機(jī)系統(tǒng)83.2 紅外檢測電路93.3 電動機(jī)電路114控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 主程序設(shè)計(jì)124.2調(diào)試135總結(jié)與展望14參考文獻(xiàn)15致謝16附錄17附錄I 總電路圖17附錄II 程序17 1 1 緒論1.1 自動門發(fā)展歷史根據(jù)人們對門的理解及對自己需求的滿足，漸漸地就有了自動門的出現(xiàn)及自動門的發(fā)展。自動門是一種不需要人親自進(jìn)行開門或關(guān)門的動作，而是通過門上安裝的紅外感應(yīng)系統(tǒng)來感應(yīng)是否有人的到來，然后將信息傳給單片機(jī)，通過單片機(jī)的分析處理，將控制信號輸送給電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)門的開啟和閉合。這種門的出現(xiàn)為人們的生活提供了大大的方便。二十年代后期，自動門開始在美國的超級市場上使用，并漸漸的應(yīng)用到其他建筑物上。世界上第一家自動門品牌多瑪在這個(gè)時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生，并且在1945年開發(fā)出了油壓式和空氣式自動門，并在新建的大樓的正門正式投入使用。電氣是時(shí)代的到來，大大促進(jìn)了自動門的發(fā)展，并有油壓式和空氣式轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)式自動門。到來21世紀(jì)的今天，人們更加注重安全問題，所以門更加突出了安全理念，為了有效地對人流的防范、方便通行和及時(shí)疏散，人們還更加注重建筑藝術(shù)的理念，尤其強(qiáng)調(diào)門與建筑物以及周圍環(huán)境的整體協(xié)調(diào)與和諧。一百五十年前開始對自動門進(jìn)行大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)，大批的生產(chǎn)制造商在門的不斷發(fā)展和完善期間形成規(guī)模。從自動門的初具規(guī)模到現(xiàn)在的大批量生產(chǎn)，門的性能，種類，功能越來越齊全。門在現(xiàn)階段的發(fā)展模式也是朝著智能化的方向發(fā)展，切切實(shí)實(shí)的為滿足人們的需要而蓬勃發(fā)展。1.2 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用單片機(jī)是將CPU，運(yùn)行內(nèi)存（ROM），存儲內(nèi)存（RAM），輸入輸出接口（I/O），時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（timer/counter）以及中斷系統(tǒng)（interrupt system）集成在一塊半導(dǎo)體上的微控制器。單片機(jī)的初級階段以Intel公司的8位MCS-48系列為標(biāo)志形成的，具有體積小，重量輕，價(jià)格低但控制功能齊全的優(yōu)勢。隨著單片機(jī)需求量的增加8位單片機(jī)發(fā)展到功能越來越完善，發(fā)展到極致。在這種情況下單片機(jī)就從八位發(fā)展到十六位，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器集成到了單片機(jī)內(nèi)。單片機(jī)控制功能比較強(qiáng)大，抗干擾性能好，而且體積比較小，重量輕便于攜帶，最吸引人的是價(jià)格便宜，實(shí)惠耐用。51系列的單片機(jī)更為人們所熟知，系統(tǒng)開發(fā)和硬件的設(shè)計(jì)中，51單片機(jī)更受大家的歡迎。拋去價(jià)格低廉這個(gè)原因外，51單片機(jī)的內(nèi)存，尋址范圍的功能也是比較誘人的。它的Flash內(nèi)存最高可達(dá)20K，數(shù)據(jù)存儲器最高到256，ROM和RAM均可尋址到64K，一般情況下都有32個(gè)并行口，一個(gè)串行口，37個(gè)中斷源，工作頻率在24MHz以上。51系列單片機(jī)之間更具兼容性。本文的設(shè)計(jì)采用的是STC89C51RC系列單片機(jī)。STC51單片機(jī)的工作頻率高達(dá)35MHz，編程種類可分為在線編程和在系統(tǒng)編程，可以增加看門狗，性價(jià)比高，具有較好的加密性。這種類型的單片機(jī)有4KB的片內(nèi)Flash存儲器，512KB的片內(nèi)存儲器，兩個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行口，還可以外加看門狗，兼容性強(qiáng)。1.3 紅外探測技術(shù)的發(fā)展紅外探測技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，在軍事、工控、家電都有所體現(xiàn)。紅外探測技術(shù)以紅外光波為載波來傳送測量信號或指令達(dá)到控制的,生活中較為常見的電視機(jī)紅外遙控，自動控制門（紅外感應(yīng)的）家用安全報(bào)警系統(tǒng)。采用紅外光波作為測控光源主要原因是由于紅外接收器件，紅外發(fā)射器件市面上易于獲得。并且的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.88m0.94m易于做后續(xù)處理。落在近紅外波段內(nèi),發(fā)射與接收能夠很好地匹配非常容易實(shí)現(xiàn),可獲得較高的可靠性及傳輸效率。紅外測控系統(tǒng)一般包括發(fā)射、處理以及接收部分。在本設(shè)計(jì)中，紅外線探測器中的熱電元件可以檢測到人體的存在或移動，并把熱電元件熱信號經(jīng)過電路處理轉(zhuǎn)換成電壓信號。然后，對電壓信號采樣濾波處理。當(dāng)處理的信號達(dá)到設(shè)定值便認(rèn)為有輸入，才輸出檢測信號。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)處理電壓信號，不同的頻率來源是由于外輸入所致。輸出不同的值便可判斷是否有預(yù)設(shè)輸入信號。然后實(shí)現(xiàn)所謂的自動控制32系統(tǒng)總體方案本章圍繞總體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，介紹系統(tǒng)框圖、單片機(jī)的內(nèi)部硬件資源和其接口技術(shù)及整個(gè)系統(tǒng)所用到的其它模塊的介紹。2.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃本系統(tǒng)主要由其外圍電路，紅外檢測電路、單片機(jī)（CPU）、電機(jī)控制電路組成。,單片機(jī)的工作方式循環(huán)檢測采樣紅外檢測電路輸出信號，采到設(shè)定的信號，檢測輸出電路，發(fā)出輸出控制信號，電機(jī)控制電路接到指令，控制電機(jī)有相應(yīng)的動作，便完成了自動控制的要求。當(dāng)然自動門是與人有關(guān)的，所以安全是第一位的，一旦采到有人，便程序無條件跳轉(zhuǎn)到打開門的方向，主控電路應(yīng)有備用電池，以防出現(xiàn)斷電。能夠其原理方框圖如2-1所示。圖2-1 原理方框圖2.2器件介紹2.2.1 單片機(jī)單片機(jī)處理模塊部分選用的芯片為89C52RC。選用STC單片機(jī)的原因是：這一款單片機(jī)較為便宜，性能能夠達(dá)到要求并且原有程序有些可以直接使用,硬件改動較少。使產(chǎn)品更輕更小，功耗更低。滿足當(dāng)代的設(shè)計(jì)理念。用STC提供的專用工具，很容易的將2進(jìn)制代碼、16進(jìn)制代碼直接下載進(jìn)STC單片機(jī)。這些代碼執(zhí)行效率較高。圖2-2 89C52RC引腳圖如圖2-2為89C52RC的引腳圖；各引腳功能如表2-1。 管腳管腳編號說明管腳LQFP44PDIP40PLCC44說明P0.0 P0.737-3039-324336P0:P0口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當(dāng)P0口作為輸入/輸出口時(shí)，P0是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口。P0口內(nèi)部無上拉電阻，所以作I/O口必須上拉電阻。當(dāng)P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時(shí)，是低8位地址線A0A7和低八位的數(shù)據(jù)線D0D7，此時(shí)無需上拉電阻。P 1.0/T2401 2P 1.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 0P .0/T240 2T2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入P1. 1/T2EX4123P . 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 1P . /T2EX4 23T2EX定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕捉/重裝方式的觸發(fā)控制P 1.24234標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 2P 1.34345標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 3P 1.44456標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 4P 1.5 167標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 5P 1.6278標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 6P 1.7389標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 7P2.0 P2.7 18-2521 -2824-3Port2: P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口，8位準(zhǔn)雙向口，也可作為高8位地址總線使用(A8 A 5)。P3.0/RxD5 10 11P3.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT30P3.0/RxD5 0 RxD串口1數(shù)據(jù)接收端P3.1 /TxD7 11 3P3.1 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT31P3. /TxD7 3TxD串口1數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT08 12 14P3.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT32P3.2/INT08 2 4INT0外部中斷0,下降沿中斷或低電平中斷P3.3/INT 9 13 15P3.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT33P3.3/INT 9 3 5INT 外部中斷1,下降沿中斷或低電平中斷P3.4/T0 1014 16P3.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT34P3.4/T0 0 4 6T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5/T 11 15 17P3.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT35P3.5/T 5 7T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6/WR 12 16 18P3.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT36P3.6/WR 2 6 8WR#外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖P3.7/RD131719P3.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT37RD#外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖P4.0 1723P4.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT40P4.1 2834P4.1 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT41P4.2/INT3#391 P4.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT42INT3#外部中斷3，下降沿中斷或低電平中斷P4.3/INT2#6 12P4.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT43INT3#外部中斷2，下降沿中斷或低電平中斷P4.4/PSEN#262932P4.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT44PSEN#外部程序存儲器選通信號輸出引腳P4.5/ALE273033P4.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT45ALE地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳P4.6/EA#2931 35P4.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT46EA#內(nèi)外存儲器選引腳RST49 10RST復(fù)位腳XTAL1 15 1921 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振。此引腳也是外部時(shí)鐘源的輸入端。XTAL2 14 1820內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振。此引腳可浮空，此時(shí)XTAL2將XTAL1輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。VCC384044電源正極Gnd 162022電源負(fù)極，接地表2-1 89C52RC引腳功能21 時(shí)鐘電路8STC89C52內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，此放大器的輸入端是RXD引腳和輸出端TXD引腳?？梢杂蓛?nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生或外部時(shí)鐘方式產(chǎn)生供給單片機(jī)運(yùn)行的時(shí)鐘信號。內(nèi)部的時(shí)鐘方式電路如圖2-3(a) 所示，在RXD和TXD引腳上需要外接定時(shí)元件，這樣內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。晶體振蕩頻率一般為6或12MHz，電容值不是一個(gè)固定的數(shù)值可以在530pF之間進(jìn)行選擇，選擇的電容值的大小可對振蕩頻率起微調(diào)的作用。外部的時(shí)鐘方式電路如圖2-3（b）所示，此時(shí)要將RXD接地，TXD接外部振蕩器。外部時(shí)鐘電路對外部振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號無特殊要求，唯一的要求是保證脈沖寬度，一般情況下采用頻率小于等于12MHz的方波信號。外部時(shí)鐘電路或內(nèi)部時(shí)鐘電路產(chǎn)生的時(shí)鐘會經(jīng)過片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率進(jìn)行兩分頻，產(chǎn)生兩相時(shí)鐘：P1和P2，提供給單片機(jī)。 (a)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b)外部方式時(shí)鐘電路圖2-3時(shí)鐘電路2 復(fù)位及復(fù)位電路10 A 復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)必不可少的的初始化操作。主要是對PC進(jìn)行初始化，以便于讓單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。為了防止程序運(yùn)行時(shí)出錯，或者進(jìn)入死鎖狀態(tài)也需要系統(tǒng)除了進(jìn)行的正常初始化之外，也需要對電路進(jìn)行復(fù)位重新啟動，保證正常運(yùn)行。復(fù)位操作對其他寄存器有影響及它們的復(fù)位狀態(tài)如表2-2所示。寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXXBSBUF不定IE0XBPCON0XXX0000BTMOD00H表2-2 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)B 復(fù)位信號及其產(chǎn)生15復(fù)位信號的輸入端（RST引腳），高電平有效，必須保證有效時(shí)間持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上的時(shí)長。例如，使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us。圖2-4將為我們展示復(fù)位信號產(chǎn)生的電路圖2-4復(fù)位信號的電路邏輯圖復(fù)位電路包括片內(nèi)和片外兩部分。首先將外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)輸送到施密特觸發(fā)器內(nèi)部，再通過片內(nèi)復(fù)位電路采樣施密特觸發(fā)器的輸出，這樣就可以得到內(nèi)部所需的復(fù)位信號了。復(fù)位操作包括上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。9上電自動復(fù)位是一種通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的一種復(fù)位方式，電路如圖2-5（a）所示。這時(shí)要求電源在不超過1ms的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，這樣就可以實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位了，此時(shí)接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。按鍵手動復(fù)位又包含電平復(fù)位和脈沖復(fù)位。單片機(jī)開始工作后，開始對電容進(jìn)行充電，這時(shí)電阻兩端開路，系統(tǒng)正常工作；當(dāng)按鍵按下電容開始放電，當(dāng)電容內(nèi)的電量漸漸釋放到最小時(shí)，系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了自動復(fù)位。本文以按鍵電平復(fù)位為主。其電路圖分別如2-5（b），2-5（c）所示： (a)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位 (c)按鍵脈沖復(fù)位圖2-5復(fù)位電路2.2.2熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于硬件要求，在電路中不能直接接入電阻，需要用電壓跟隨器進(jìn)行變換，但此時(shí)必須保證電阻的阻抗值不小于104兆歐。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。經(jīng)上述變換得到的電壓是有極性的，這就意味著我們使用的探測元也有正負(fù)。4人是恒溫動物，正常體溫是37攝氏度，所以人是一個(gè)熱源，會發(fā)出波長為10UM左右的紅外光波，而安裝在門兩側(cè)的紅外感應(yīng)傳感器就可以探測這種紅外光波。紅外感應(yīng)上有一個(gè)菲泥爾濾光片增強(qiáng)可以增強(qiáng)人體發(fā)出的這種紅外光波，以保證紅外能正確感知是否有人的到來，使得后續(xù)的程序順利進(jìn)行。紅外感應(yīng)中所具有的熱釋電元件是有人體輻射的溫度的變化來向外界釋放電荷的，并將這種電荷轉(zhuǎn)換為電信號輸送給電路進(jìn)行檢測。 1D腳 2S腳 3G腳 圖2-6熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-6所示。其中D為電源正極端，G為電源負(fù)極端，S則為信號輸出端。為了消除各種因素包括自身所造成的干擾，需要使用這種類型的傳感器。它的主要原理是利用互補(bǔ)的兩個(gè)或若干個(gè)干擾信號通過彼此之間的疊加抵消來補(bǔ)償傳感器。對于如何將輻射轉(zhuǎn)換為電壓，要解決這個(gè)問題就要使用上面所介紹的菲涅爾透鏡了。紅外傳感器是一種感知熱源的原件，我們通常使用高熱電的材料來進(jìn)行制作，這樣能使它感知到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號供電路使用，并且保證即使是微弱的電信號也能被電路系統(tǒng)感知，這樣才不會出現(xiàn)人來而門不開，人去門也不開的情況。這樣我們制作自動門的意義就不復(fù)存在了。 63硬件設(shè)計(jì)3.1 基本單片機(jī)系統(tǒng)我們大多對單片機(jī)有一定的了解，在制作電路中僅僅只用一個(gè)單片機(jī)芯片就可以實(shí)現(xiàn)許多功能，但單片機(jī)大都以控制為主。本文的設(shè)計(jì)依然延續(xù)這種思想，以單片機(jī)為控制核心，如非必要無需對單片機(jī)進(jìn)行外圍擴(kuò)展。電路圖如圖3-1。 圖3-1 單片機(jī)電路圖3.2 紅外檢測電路 紅外檢測是一種不用接觸人就可以對信號進(jìn)行采集的電路，主要通過紅外傳感器，檢測電路，將微弱的紅外信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴２恍枰t外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動接觸開關(guān)由于敏感元件的輸出電壓極微弱且其阻抗很高, 故在傳感器內(nèi)部設(shè)有場效應(yīng)管及偏置厚膜電阻, 從而構(gòu)成信號放大及阻抗變換電路, 一般熱釋電紅外傳感器自身的接收靈敏度較低, 檢測距離僅2m 左右。當(dāng)有人靠近自動門時(shí),被熱釋電紅外傳感器接收下來, 并將其轉(zhuǎn)換成信號, 經(jīng)檢測放大電路內(nèi)部放大等處理后輸出給單片機(jī)。11其熱電釋紅外檢測電路如圖3-2所示。 圖3-2熱電釋紅外檢測電路3.2.1 放大信號電路我所采用的放大電路是將四個(gè)運(yùn)放集成到一個(gè)電路中的LM324，它采用14腳雙列直插塑料封裝，lm324原理圖如圖3-3所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。13每一組運(yùn)算放大器可用圖3-3（1）所示的符號來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。lm324引腳圖見圖3-3（2）。圖3-3 LM324放大電路當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說反饋電阻趨于無窮大時(shí)(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實(shí)際上是很大,如LM324運(yùn)放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。14圖3-4中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻R1、R1組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R2、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時(shí)加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui U1時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。若選擇U2 U1，則當(dāng)輸入電壓在U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報(bào)警等。圖3-4 內(nèi)部電路圖3.3 電動機(jī)電路電機(jī)電路是由單片機(jī)控制的一個(gè)普通的直流電機(jī)，一般為了促進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動需要接驅(qū)動芯片。本文為了設(shè)計(jì)簡單，采用其他方式代替了電路驅(qū)動芯片。電動機(jī)電路圖如圖3-5所示。 圖3-5 電動機(jī)電路圖4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本文通過優(yōu)先設(shè)計(jì)出硬件結(jié)構(gòu)再用C語言對軟件部分編程。最程序是電機(jī)如何轉(zhuǎn)動以及延遲時(shí)間的多少。4.1 主程序設(shè)計(jì)4.1.1 主程序流程圖 圖4-1主程序流程圖4.1.2 主程序#include sbit L=P10; bit Flag;sbit R=P13; sbit D=P14;/接受傳感器信號 /標(biāo)志位 /正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)/指示燈 /1ms延時(shí)函數(shù)sbit LED=P17;void Delay_1ms(unsigned int DATA)unsigned int x,y;for(x=DATA;x0;x-)void Ld_Display() if(L=1)if(Flag=1)R=0; D=0; R=0; D=1; Delay_1ms(3000); Delay_1ms(4000); R=0; D=0; Delay_1ms(2000); R=1; D=0; Delay_1ms(3000); Delay_1ms(4000); Delay_1ms(700); if(L=1) Flag=1; /顯示L函數(shù) for(y=110;y0;y-);Flag=0;void main() /主函數(shù) L=D=R=0; LED=1; Delay_1ms(6000); Delay_1ms(6000); Delay_1ms(5000); Delay_1ms(5000); L=D=R=0; LED=0; while(1) L=D=R=0; LED=0; Ld_Display(); L=D=R=0; LED=0; /延時(shí),減少傳感器誤差;4.2調(diào)試4.2.1 硬件調(diào)試將電路板焊接完畢后，通過肉眼觀察是否有虛焊，漏焊以及焊點(diǎn)松動的地方，然后檢查導(dǎo)線及元器件有沒有被燙傷，特別是二極管和三極管是否由于高溫而截至或者導(dǎo)通的現(xiàn)象存在。通過與原始電路圖對比觀看是否有二極管或三極管連接反向的情況出現(xiàn)，如有立即改正。還要觀察轉(zhuǎn)印出來的電路板是否能正常工作。4.2.1 軟件調(diào)試在軟件編輯器中用C語言將我們需要的程序編寫出來，通過軟件自帶的調(diào)試仿真系統(tǒng)去除所有的錯誤和警告，反復(fù)修改直至程序編寫無錯誤，無警告。然后把程序下載到我們畫好的電路圖內(nèi)進(jìn)行初步的調(diào)試，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不是我們需要的或是不是對我們有用，如果并不能得到我們預(yù)期的效果，則需要重新對程序進(jìn)行修改，直至結(jié)果令我們滿意。當(dāng)一切準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備完畢之后，就要將程序正式寫入我們焊好的電路板內(nèi)了，接通電源進(jìn)行演示，觀察是不是成功。如果不成功則要進(jìn)一步檢驗(yàn)是程序的問題還是電路板的問題，當(dāng)一切問題解決之后，我們的自動門也就大功告成了。4.2.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問題像虛焊，導(dǎo)線不能正常連接這種問題很難用肉眼觀察出來，需要我們通電實(shí)驗(yàn)之后才能排除這種問題。在軟件編譯的過程中標(biāo)點(diǎn)符號用錯就是一個(gè)錯誤，更不用說語法的問題了。尤其在軟硬結(jié)合的調(diào)試過程，問題更是層出不窮，一個(gè)一個(gè)的問題都無從下手去解決。不過還是堅(jiān)持到最后把各種問題都解決掉了，最后軟件和硬件都能正常工作了，二者結(jié)合后也能得到令人滿意的結(jié)果了。付出的艱辛也收到了成果。5總結(jié)與展望大學(xué)生涯中的最后一個(gè)設(shè)計(jì)就這樣結(jié)束了，雖然艱辛但也有許多的收獲。電路圖的設(shè)計(jì)及畫法，軟件的編程及調(diào)試，以及最后的軟硬結(jié)合，雖然苦但中間也有自己感覺好的一部分。這些都使我學(xué)到了好多，成長了好多。通過查找各種資料以及設(shè)計(jì)中所經(jīng)歷的失敗，我懂得了耐心的重要性,畫電路圖培養(yǎng)了我的細(xì)心，調(diào)試過程挑戰(zhàn)了我的堅(jiān)持能力，打磨了我的性格。這次設(shè)計(jì)帶給我的是對所學(xué)知識的復(fù)習(xí)，是對新知識的拓展.是對遇到各種困難的堅(jiān)持，也是對堅(jiān)持就是勝利這種信仰的肯定。在這期間同學(xué)們相互合作，和老師之間的交流也逐漸增多。這對以后的人生都是有幫助的。要知道問題總會解決的，身邊總會有人幫助你的，老師也并不是那么的遙不可及，我們之間還是有共同話題的。這次經(jīng)歷鍛煉的不僅是自己的耐心還有細(xì)心，執(zhí)著以及對事的態(tài)度，為人處世的方法。我通過采用便宜廉價(jià)的及優(yōu)點(diǎn)于一身的單片機(jī)為主來做本次設(shè)計(jì)的控制中心，外接感知人體的紅外傳感器，控制門轉(zhuǎn)動的直流電機(jī)就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的自動門控制系統(tǒng)。通過本次設(shè)計(jì)我們可以知道科技也不是那么的神秘，自動門也沒有想象中的無法接觸，不然自動門的發(fā)展也不會這么迅速，也就不會那么快的被人們接受。我們需要的就是安全強(qiáng)，可靠性高，并且易于操作。國家經(jīng)濟(jì)的增長也促使了人們生活水平的提高，人們的享受程度也越來越難以滿足，像自動門這種經(jīng)濟(jì)，實(shí)惠，安全，環(huán)保的東西必定會成為主流產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景也會越來越好的。相信以后的門會融入許多現(xiàn)代化的元素在里面，會更受人們的喜愛。 參考文獻(xiàn)1 馬爭、汪亞南. 微計(jì)算機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 高等教育出版社2009.2 林立、張俊亮、曹旭東、劉得軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社，2009. 3 肖俊峰、鄭小琴.一種紅外線自動門單片機(jī)控制系統(tǒng)J.門窗,2008(10).4 吳英才、林華清.熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用J.傳感器技術(shù),2002(7):121-124.5 于洋、葛斌、蘇曉鷺.基于單片機(jī)技術(shù)的自動門智能控制系統(tǒng)J.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2008(4): 15-18.6何希才傳感器及其應(yīng)用實(shí)例 M.徐州：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.7單成祥.傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用