基于單片機(jī)的自動(dòng)門設(shè)計(jì)完成

1、菏澤學(xué)院Heze University本科生課程設(shè)計(jì)（論文）題目 基于單片機(jī)的自動(dòng)門設(shè)計(jì) 姓名 董濟(jì)德 學(xué)號(hào) 201117010 院 系 蔣震機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè) 自動(dòng)化專業(yè) 指導(dǎo)教師 侯建華 職稱 副教授 2014年6月 19日菏澤學(xué)院蔣震機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及成績(jī)?cè)u(píng)定設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的自動(dòng)門設(shè)計(jì) 專業(yè) 自動(dòng)化 學(xué)生姓名 董濟(jì)德 學(xué) 號(hào) 201117010 指導(dǎo)教師姓名 侯建華 指導(dǎo)教師職稱 副教授 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（技術(shù)指標(biāo)）與要求 利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體要求如下：  1、有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝

2、在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。  2、無人時(shí)關(guān)門延遲，當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測(cè)到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。  3、關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門二、進(jìn)度安排     查閱相關(guān)文獻(xiàn)      確立多個(gè)方案，選擇最優(yōu)方案   &#

3、160;針對(duì)方案進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)并調(diào)試      針對(duì)方案進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)并調(diào)試 6.26       總結(jié)報(bào)告，撰寫論文成績(jī)?cè)u(píng)定設(shè)計(jì)成績(jī)：指導(dǎo)老師： （簽字） 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords11緒論21.1 課題研究的可行性21.2 課題研究的意義和目的21.3 課題的功能概述2（1）安全輔助裝置2（2）備用電源3（3）輔助光線傳感器31.4 課題研究設(shè)計(jì)思路32 方案論證42.1 電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制42.2 單片機(jī)42. 4系統(tǒng)組成43

4、 主要器件的介紹53.1 紅外傳感器的原理和使用53.2 L293D芯片介紹和典型電路53.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介63.3.1 AT89C51主要特性73.4 穩(wěn)壓模塊83.5 步進(jìn)電機(jī)9步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn):94 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)94.1 設(shè)計(jì)電路的電路圖和原理9系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計(jì)104.2設(shè)計(jì)電路原理圖105 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)115.1系統(tǒng)軟件問題115.3 系統(tǒng)程序流程圖125.4 軟件的匯編程序136 結(jié) 論17致 謝 詞19基于單片機(jī)的自動(dòng)門設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè) 董濟(jì)德 指導(dǎo)教師 侯建華 摘要：本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用8051作為控制核心，直流電機(jī)、紅外傳感器、磁開關(guān)結(jié)合的系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。其

5、優(yōu)點(diǎn)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)，具有一定的使用和參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；自動(dòng)門；直流電機(jī)； 紅外傳感器 ；轉(zhuǎn)速測(cè)量The Design of Infrared Automatic Door Based on SCMAutomation DongJiDeTutor Name:HouJianHuaAbstract：It is uses 8051 as core of controlling, the DC motor, infrared sensor and electromagnetic switch combine together mainly t

6、o design originally. Give full play to the performance of the one-chip computer. Its advantage hardware circuit is simple, the software is with perfect function, the control system is reliable, higher characteristic of the sex price, and it has certain use and reference value.Keywords：Microcontrolle

7、r ；Auto-door  ；DC motor  ；Infrared sensor ；Rotate speed- measure1緒論 1.1 課題研究的可行性現(xiàn)如今自動(dòng)化、信息化程度越來越高，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也就越來越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將

8、改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 通過對(duì)“自動(dòng)門單片機(jī)控制系統(tǒng)”的研究和設(shè)計(jì)，精心撰寫了微機(jī)控制自動(dòng)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 課題研究的意義和目的 經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，高樓聳立的大都市，自動(dòng)門已經(jīng)是隨處可見，在各大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、醫(yī)院、寫字樓等場(chǎng)所，自動(dòng)門更是得到大范圍的普及使用。自動(dòng)門不但能給我們帶來人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音等好處，更令我們的建筑增添了不少高貴典雅的氣息。自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中自動(dòng)平移門使用得最廣泛

9、，我們通常所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。自動(dòng)平移門最常見的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)門機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。1.3 課題的功能概述在自動(dòng)門使用上要根據(jù)安裝的環(huán)境及要求，考慮選擇自動(dòng)門的配置。由于公共場(chǎng)所（像醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等）的自動(dòng)平移門使用頻率非常高，而自動(dòng)門的使用頻率和壽命是有限的。在這種情況下，要使用自動(dòng)門必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關(guān)門延遲時(shí)間等。由于

10、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配合T型齒條同步帶，使門體自低速至高速的運(yùn)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(dòng)穩(wěn)壓。此外在負(fù)載瞬間短路時(shí)還有過壓及過流保護(hù)措施，有效保障自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定耐久和安全。自動(dòng)門在具體場(chǎng)合的使用設(shè)計(jì)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(shí)自動(dòng)門也能工作正常，應(yīng)配置備用電源。（3）輔助光線傳感器在需要的地方，自動(dòng)門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對(duì)射保護(hù)裝置），當(dāng)門打開時(shí)，人站著不動(dòng)，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

11、秒后，門應(yīng)該重新關(guān)閉。綜上所述，自動(dòng)門在很多領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)越性，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動(dòng)門在我國(guó)已經(jīng)迎來了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)門構(gòu)造的技術(shù)參數(shù) 主要的技術(shù)指標(biāo)： 技術(shù)指標(biāo) 單門 雙開門門重量 130kg×1扇 100kg×2扇導(dǎo)軌長(zhǎng)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(shí)間 開門靜止后110秒的范圍內(nèi)(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(dòng)開啟力 3.5公斤以下安全功能 開閉

12、時(shí)遇到障礙物能立即開啟,晚間轉(zhuǎn)換到報(bào)警功能使用環(huán)境 -20+50 主要構(gòu)造部件 部件 特性智能控制器 自動(dòng)檢測(cè)門的重量、寬度，使門保持在最佳運(yùn)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(yùn)行吊架 用于運(yùn)動(dòng)門扇的懸掛，安全可靠鋁槽 高強(qiáng)度設(shè)計(jì)，承重不變型1.4 課題研究設(shè)計(jì)思路（1）有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。（2 ）當(dāng)人離開后，自動(dòng)門將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門，如圖1.1：圖 1-1 紅外門原理圖2 方案論證2.1 電

13、動(dòng)機(jī)調(diào)速控制（1）電動(dòng)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(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 控制電動(dòng)機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)電機(jī)、變頻電機(jī)、調(diào)速電機(jī)、三相異步電動(dòng)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(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；

14、同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)算機(jī)簡(jiǎn)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。MCS-51系列單片機(jī)有3個(gè)基本類型：8031、8051、8751。這里選用的是8051單片機(jī)。2.3 傳感器的分類與選擇根據(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、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的

15、微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(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(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在這里使用的是紅外傳感器。 2. 4系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)以及工程控制方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(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(diǎn)：(1)面對(duì)控制對(duì)象。如傳感信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動(dòng)等。(2)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(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。（4)突出控制功能。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(I/O控制、

16、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(jì)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(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)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)。3 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(cè)量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)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(diǎn)。使用紅外接收頭和發(fā)

17、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(gè)定時(shí)器的快速PWM模式產(chǎn)生38K調(diào)制信號(hào)，通過剩余的四個(gè)施密特觸發(fā)器（有2個(gè)已經(jīng)用在光電編碼部分）緩沖，推動(dòng)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。選用DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)如圖3-1所示：圖 3-1 基于DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、易于集成、控制等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)器人主控電路板，同時(shí)也擴(kuò)展了電源，確保L293D為電機(jī)供電。實(shí)際測(cè)試中，L293D對(duì)

18、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(hào)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(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(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LM293作為本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片。其電路連接圖3-3所示：圖 3-3 LM293電路連接圖3

19、.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，A

20、T89C2051是它的一種精簡(jiǎn)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(jià)廉的方案，外形及引腳排列如圖3-5所示。圖 3-5 AT89C51外形及引腳排列 3.3.1 AT89C51主要特性：* 與MCS-51 兼容* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器* 壽命：1000寫/擦循環(huán)* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年* 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz* 三級(jí)程序存儲(chǔ)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(gè)8位漏級(jí)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(shí)，被定義

21、為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此

22、作為輸入時(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。

23、RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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(chǔ)器的

24、選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)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(gè)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)

25、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。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(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)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?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 LM7805模塊電路圖3-6如下： 圖 3-6 7805電源模塊3.5 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移即結(jié)一個(gè)脈沖信

26、號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展推動(dòng)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣鬧的前景。 3.5.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn):1、 步進(jìn)電動(dòng)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(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非常可靠。同時(shí)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(dòng)機(jī)的動(dòng)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(dòng)負(fù)載。4、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用

27、交流電源和直流電源5、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。6、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大帶慣性負(fù)載的能力較差。 3.5.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)方框圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)電路的電路圖和原理紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖4-1所示。本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路，門行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)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(cè)紅外檢測(cè)電路和門行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生

28、步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(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(shí)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(dòng)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(jì)感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成：（1） 主控制器：它是自動(dòng)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(shí)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(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)

29、入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)。（3） 動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)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(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，步帶轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，自動(dòng)門關(guān)閉。 4.2設(shè)計(jì)電路原理圖圖4-2 電路原理圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)軟件問題它的軟件設(shè)計(jì)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(shí)器的初始化及對(duì)中斷輸入的設(shè)定，然后延時(shí)使傳感器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，等待定時(shí)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

30、對(duì)程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。對(duì)各個(gè)子程序塊所解決的問題要相當(dāng)明確。最后在制作完成硬件電路板后要調(diào)試出設(shè)計(jì)要求的功能。5.2 方案程序設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)擬按以下思路展開研究：（1）根據(jù)該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本功能，設(shè)計(jì)大致應(yīng)該分為信號(hào)采集，信號(hào)處理，信號(hào)控制和信號(hào)響應(yīng)四個(gè)部分。信號(hào)采集接收部分即通過紅外線傳感器檢測(cè)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(hào)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(hào)控制提供準(zhǔn)備。信號(hào)控制部分是通過一預(yù)定控制方式等實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確操作。信號(hào)響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。（2）對(duì)上述四個(gè)部分進(jìn)行分析，得到如下一些基本的結(jié)論：

31、信號(hào)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(hào)處理部分應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選用八位的ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片?？刂撇糠譃榱藢?shí)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(diǎn)陣組成。將上述設(shè)計(jì)思想結(jié)合設(shè)計(jì)要求總結(jié)為：程控自動(dòng)門控制系統(tǒng)通過紅外線傳感器檢測(cè)移動(dòng)物體與門的距離，檢測(cè)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(dòng)門開關(guān)的動(dòng)作控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，再由傳動(dòng)電路帶動(dòng)自動(dòng)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(shí)的送客信息，自動(dòng)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(cè)，根

32、據(jù)所檢測(cè)到的信號(hào)判斷自動(dòng)門上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定門此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測(cè)出門是半開狀態(tài)，門直接轉(zhuǎn)入加速開門的過程。如檢測(cè)出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時(shí)開門過程。如檢測(cè)出門是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測(cè)到有人出人時(shí)，門會(huì)緩慢打開，之后加速運(yùn)行，接著減速運(yùn)行，最后電機(jī)停止運(yùn)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

33、P3.2HERE: SJMP HERE ；程序原地跳轉(zhuǎn)，等待中斷EXT0: ；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(yùn)動(dòng)CALL DELAY ；延時(shí)程序，模擬門的打開時(shí)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(yùn)動(dòng)CALL DELAY ；延時(shí)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(dòng)

34、門的開門程序 MOV 34H,#00H ; MOV 35H,#00H ; 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(shí)鐘源的產(chǎn)生 MOV 2EH,#00H ;秒十位寄存器 MOV 2FH,#00H ;秒個(gè)位寄存器 MOV 2DH,#00H ;分個(gè)位寄存器 MOV 2CH,#00H ;分十位寄存器 MOV 2BH,#01H

35、;時(shí)間暫停寄存器MOV TMOD,#11H ;設(shè)定定時(shí)器0工作方式1 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;賦定時(shí)初值，定時(shí)50ms MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器0 SETB TR1 SETB EA SETB ET0 SETB ET1TIMER_0: PUSH ACC PUSH PSW ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;重新賦定時(shí)初值 ADD_TIME: ;走時(shí) INC 20H MOV A,20H CJNE A,#20,RETI1 ;產(chǎn)生1秒基準(zhǔn)時(shí)鐘 MOV 20H,#00H ;一秒鐘時(shí)

36、間到，清零20H MOV A,2FH ADD A,2BH MOV 2FH,A ;秒個(gè)位寄存器加1 MOV A,2FH CJNE A,#10,RETI1 ;產(chǎn)生10秒基準(zhǔn)時(shí)間 MOV 2FH,#00H ;10秒鐘到 秒個(gè)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(shí)時(shí)間 MOV 2EH,#00H ;1分鐘到 秒十位寄存器清0 INC 2DH ;分個(gè)位寄存器加1 自動(dòng)門的關(guān)門程序 MOV A,2DH CJNE A,#10,RETI1 ;產(chǎn)生10分鐘定時(shí)時(shí)間 MOV 2DH,#00H ;10分鐘到 分個(gè)位寄存器清0 INC 2C

37、H ;分十位寄存器加1 RETI1: POP PSW POP ACC ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(gè)位 MOV A,2CH MOVC A,A+DPTR MOV

38、 P0,A MOV P2,#1H ;位選 LCALL DELAY ;顯示分十位 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(shí) D0: MOV R4,#20 D1: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1 DJNZ R3,D0 RETTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND6 結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作是完成單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器檢測(cè)系統(tǒng)和故障處理系統(tǒng)。通過搜集目前紅自動(dòng)門控制系統(tǒng)的相關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的相關(guān)制作方法，并通過設(shè)計(jì)方案的比較，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)提出了可行方案。在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合單片機(jī)的