【正文】 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)。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。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。 GND：接地。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。輸出延遲時(shí)間 Tx 由外部的 R9和 C7 的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào)整， R9/R10 可以用 470 歐姆， C6/C7 可以選。 上圖中， R3 為光敏電阻，用來檢測(cè)環(huán)境照度。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。電源變壓器為 5W/15V， E 為 12V 免維護(hù)蓄電池，供停電使用。在 Ti時(shí)間內(nèi)，任何 V2 的變化 都不能使 Vo 跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平） ,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。 COP3 是一個(gè)條件比較器。 BISS001 管腳圖 ： 圖 3— 4 BISS001 管腳圖 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 9 BISS0001 工作原理 首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器 OP1 組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。 16腳（ OUT1）為第一運(yùn)放的輸出端。⑧腳（ VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接 VDD，若按Ⅴ SS，可使定時(shí)器復(fù)位。①腳（ A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A＝ 1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng) A＝ 0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用 于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見下圖所示。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有 Δ T 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷 Δ Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓 Δ V。因此在應(yīng)用這類傳感器時(shí)，應(yīng)設(shè)法使紅外輻射不斷變化，這樣才能使傳感器不斷有信號(hào)輸出。熱電效湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 果系溫度變化而產(chǎn)生的，這將在稍后說明之，因此只接受因溫度變化之能量(Energy)，而熱電型紅外線傳感器將電壓微分而輸出之。 將釋放出的電荷通過放大器放大后就成了一種控制信號(hào)，利用這一原理制成的紅外傳感器稱為熱釋電紅外傳感器。自發(fā)極化的鐵電體平時(shí)靠捕捉大氣中的浮游電荷保持平衡狀態(tài)。在外加電壓的作用下，這些帶電粒子也要發(fā)生移動(dòng)，帶正電荷的粒子趨向負(fù)極，帶負(fù)電荷的粒子趨向正極。物體向外輻射紅外輻射的能量與物體的溫度和紅外輻射的波長(zhǎng)有關(guān)。 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 5 第 3 章 元件介紹及原理 熱釋紅外傳感器的原理和使用 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。本系統(tǒng)需要通過對(duì)程序的修改，來達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，可能需要反復(fù)的寫入程序，所以選用 8751 單片機(jī)的定時(shí)器配合 P0 口輸出來產(chǎn)生 PWM 調(diào)制波，來控制直流伺服電動(dòng)機(jī)。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特殊用途的單片機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)有 3個(gè)基本類型： 803 805 8751?？煽刂菩院檬侵笇ず孟б院螅芰⒓醋孕型＾D(zhuǎn)；穩(wěn)定性高是指轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下 家，速應(yīng)性強(qiáng)是指反應(yīng)快，靈敏。 信號(hào)控制部分是通過 單片機(jī)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。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。 本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、 紅外線 傳感器為核心的 自動(dòng)門控制 系統(tǒng)。通過單片機(jī)控制交流電機(jī)，使門自動(dòng)打開，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門自動(dòng)關(guān)閉。單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。主要包括了微處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器 (ROM、RAM)、輸入 /輸出口 (1/0 口 )和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件。交流電機(jī)作為門驅(qū)動(dòng)裝置。而本課題是以用來控制自動(dòng)門的操作系統(tǒng)，所以就成本而言選單片機(jī)更佳。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。 信號(hào)處理是將接收部分得到的電壓或電流 的 變化 轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)傳給單片機(jī)控制中心 。 總體結(jié)構(gòu)圖如下圖一： 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 設(shè)計(jì)論證對(duì)比 電機(jī)的選擇 按照在 方案系統(tǒng)中的功用要求， 電機(jī) 需 具備可控性好、穩(wěn)定性高和速應(yīng)性強(qiáng)等基本性能。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測(cè)控制的主角。 8051 在 8031 基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有 4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在 EPROM 中，可以反復(fù)修改程序。 但是本方案 首先要求的是安全，所以選用熱釋紅外線傳感器。 熱釋電效應(yīng)： 自然界的任何物體，只要其溫度高于絕對(duì)零度（－ 273℃），總是不斷地向外發(fā)出紅外輻射，并以光的速度傳播能量。但是任何電介質(zhì)毫無例外地都 是由帶電粒子組成的，即自由電子和原子核組成的。自發(fā)極化的強(qiáng)度與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，極化強(qiáng)度降低。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正負(fù)電荷重心相對(duì)移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，下圖表示了熱釋電效應(yīng)形成的原理。熱電型紅外線傳感器系接受檢知對(duì)象物所發(fā)出的紅外線，因此是被動(dòng)型，由于不是主動(dòng)型，所以并不需要校對(duì)投光器、受光器之光軸等煩瑣的作業(yè)。因此，對(duì)于這類熱釋電紅外傳感器，只有在紅外輻射強(qiáng)度不斷變化，它的內(nèi)部溫度隨之不斷升降的過程中，傳感器才有信號(hào)輸出，而在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號(hào)則為零。熱釋電傳感器利用的正是 熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 Δ T，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能 檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 3— 2 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路 BISS0001 芯片介紹和典型電路 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。 BISS0001 采用 16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。⑤腳（ Ri）和⑥腳 Ci）為鎖定時(shí)間控制器Υ i 的外接元件，鎖定時(shí)間 Ti＝ 24RiCi。14腳（ IN1+）和 15 凈（ IN1）分別為第一運(yùn)放的同相和反相輸入端。2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COPl 和ODP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) vs 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) VO 經(jīng)晶體管 T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載 。 1V 的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。當(dāng) Tx 時(shí)間結(jié)束時(shí)， Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期 Ti。當(dāng) 2 腳輸出控制脈沖后，電子開關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。 HFC9301 為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲為“嘀、嘀”聲。 BISS0001 應(yīng)用線路圖如 35所示 : 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 35 BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖 上圖中，運(yùn)算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由 C3 耦合給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1和 COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Vs 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。圖中 R6 可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選 10K，實(shí)際使用時(shí)可以用 3K，可以提高電路增益改善電路性能。單片機(jī)從七十年代問世以來，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于 各種領(lǐng)域。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。 圖 37 AT89C51外形及引腳排列 AT89C51 管腳說明： VCC：供電電壓。 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。 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。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。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。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)。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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 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（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 。石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)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。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。 菲涅爾透鏡是一種精密的光學(xué)系統(tǒng)，專門是用來與熱釋電紅外傳感器配套使用，其結(jié)構(gòu)如圖 38所示。 菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR 上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。定子上有 6 個(gè)磁極 (大極 )，每 2個(gè)相對(duì)的磁極(N、 S 極 )組成一對(duì)，共有 3 對(duì)。每個(gè)磁極的內(nèi)表面部分布著多個(gè)小齒，它們大小相同，間距相同。在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率 (或者最小磁阻 )的位置 (如下圖 39所示，定子小齒與轉(zhuǎn)子小湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 16 齒對(duì)齊的倫置 )，共處于平衡狀態(tài)。所以。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)的過程也可通過下圖進(jìn)一步說明。 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 310 步進(jìn)電機(jī)工作原理 將 A相斷電。轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)動(dòng)了 1/3 個(gè)齒距角。與 A 相形成對(duì)齒，與 B、 C 兩相形成錯(cuò)齒。 同樣。轉(zhuǎn)子走一步所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，θ N可用下式計(jì)算： NZNtN ??? 2?? 式中 N步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù)。 湖南工業(yè)大學(xué) 2020 屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 18 如于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角要六伯。其中毛三拍連續(xù)通電，有三拍連續(xù)斷電 。通常我們把通電換相這 — 過程稱為 脈沖分配。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。程序設(shè)計(jì)中設(shè)置了一個(gè)外部中斷 0，它保證紅外自動(dòng)門能夠在無人操控情況下自動(dòng)運(yùn)行，主要功能是當(dāng)檢測(cè)到有人出入門時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門的目的。如檢測(cè)出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時(shí)開門過程。在自動(dòng)門關(guān)閉過程中當(dāng)系統(tǒng)接收到由紅外線傳感器電路發(fā)出的有人出入的信號(hào)時(shí)，門會(huì)重新打開。畢業(yè)課題設(shè)計(jì)終于寫完了，打印出來厚厚的一本，真是很有成就感。在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)下，通過各種渠道開始準(zhǔn)備工作 — 通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等。接下來，我開始對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理、分析研究，并制作了課題研究的方案。對(duì)于這個(gè)方面，我應(yīng)該感謝大學(xué)這三年的學(xué)習(xí)生涯，在這期間的歷次挫折與成功，使我真正知道了怎樣進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，怎樣有選擇有目的的學(xué)習(xí)，隨之而來的是自己自學(xué)能力和學(xué)習(xí)效率的提高。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們每個(gè)人都能學(xué)到很多，有很大的收獲。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐富的知識(shí)，更是重要的閱讀，在實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。 學(xué)生簽名：莫琪 日 期：