【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 漏極 D。反之亦然。調(diào)壓控制信號和反饋信號采用比較器作比較放大后送 PWM 控制器，使兩者不會產(chǎn)生沖突，也不會漏掉其中任一控制信號，兩者同時控制開關(guān)脈沖的占空比來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電壓。其系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。 按功能系統(tǒng)可基本劃分為兩大部分，即開關(guān)電源的模擬部分和數(shù)字控制部分。而紅外感應器是對存在的物體進行感應，只要在其感應區(qū)域內(nèi)有物體，紅外感應器就能夠感應到，而無需辨別感應區(qū)域內(nèi)的物體是否是運動的，也就避免了門將人夾到的行為。這其間，感應器不停的對其范圍內(nèi)的空間進行掃描，一旦兩個感應器都無法掃描到其間的人或物品，也就說明人或物品已經(jīng)離開，那么就開始執(zhí)行關(guān)門程序。當人通過門之后，再將門關(guān)閉。 關(guān)鍵詞 ： 單片機 ,自動門 ,直流電機 ,紅外傳感器 ,轉(zhuǎn)速測量 ┊ 吉林師范大學應用工程學院畢業(yè)論文 第 2 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Abstract As it bees more and more automatic and informational nowadays, the application of microcontroller also bees more and more extensively. Progress of with the development of the society, science and technology and gradual improvement of people39。 單片機在控制領(lǐng)域的優(yōu)點：體積小，成本低，運用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便的組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機電一體化。本設(shè)計主要應用單片機 8051 作為控制核心，步進電機、熱釋電型紅外傳感器、電位器相結(jié)合的系統(tǒng)。┊ 吉林師范大學應用工程學院畢業(yè)論文 第 1 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。通過對 “ 控制自動門系統(tǒng) ” 的研究和設(shè)計，精心撰寫了控制自動門系統(tǒng)論文。單片機主要組成部分：中央處理器 CPU（ Central Processing Unit）、隨機存儲器 RAM（ Ramdom Access Memory）、只讀存儲器 ROM(Read Only Memory)、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器以及 I/O（ Input/Output）口電路等部件。系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，但功能強，能有效的對門進行開關(guān)控制。 自動平移門最常見的形式是自動門機及門內(nèi)外兩側(cè)加感應器，當人走近自動門時，感應器感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當有人或物品進入到感應器的掃描范圍內(nèi)，感應器就會做出感應，向中央處理器提出申請，中央處理器轉(zhuǎn)而控制電機進行正轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了開門的過程。這是因為微波感應器只能對其感應區(qū)域內(nèi)運動的物體進行感應，雖說反應速度快，但對于其感應區(qū)域內(nèi)不動的物體不能夠進行感應，便會根據(jù)程序所設(shè)定的步驟進行關(guān)門操作，容易出現(xiàn)門將人夾到的行為。 系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計一種基于 TOP234Y 的電壓可調(diào)數(shù)控開關(guān)電源，利用 PWM 原理控制占空比，采用可逆計數(shù)器計數(shù)并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換放大做控制信號，對輸出電壓進行相對較大范圍的調(diào)節(jié)，由 反饋電路確保電壓的穩(wěn)定性，數(shù)字芯片電源由內(nèi)部電源提供。 基本設(shè)計思路 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括模擬開關(guān)電源、反饋電路、 PWM 及比較器控制和數(shù)字調(diào)壓控制四大模塊。開關(guān)電源反饋采用輸出電壓 的雙向控制。轉(zhuǎn)化后的反饋信號電壓與脈沖調(diào)制器前置的比較器的計數(shù)調(diào)壓控制電壓比較后的電壓偏低，導致占空比的寬度變窄，引起輸出電壓下降 。計數(shù)器輸出的信號為數(shù)字量，故須再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換形成相應的控制電壓，即數(shù)字調(diào)壓控制信號。它的工作原理是利用反饋電流 IC 來調(diào)節(jié)占空比 Dmax，達到穩(wěn)定電壓的目的。實際上，占空比不僅與 IC 有關(guān)，還取決于 IM 值。但在 電壓可調(diào)的開關(guān)電源中，因為輸出電壓本身是要求變化的，所以不能用類似的反饋電路。而為了在調(diào)壓時禁止反饋，反饋輸出后加脈沖控制反饋電路的通斷，當有調(diào)壓脈沖信號存在時，反饋通路中斷，這里由壓控繼電器來實現(xiàn)。電源整體輸出電壓為 5至 40V，步長值設(shè)計為 ，總計數(shù)次數(shù)為 175 次，故須采用八位二進制計數(shù)器。 計數(shù)控制電路 控制按鈕為四鍵，分別用于步加、步減、清零和預置為最大值。 LD 接地，即預置功能在輸出為最低時有效，預置數(shù)據(jù)均接高電平。當計數(shù)到 175時，加無效，當計數(shù)為 0 時，減無效。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖 2 所示。第二路為數(shù)字IC 提供電源。在輸入端和輸出端與地之間要接大濾波電容，在芯片引腳根部還要接小容量電容（ ～ 10uF）到地。縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng) 絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能ＩＣ卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。 ┊ 吉林師范大學應用工程學院畢業(yè)論文 第 14 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 5 章 單片機的工作原理 單片機的基本組成 它由 CPU 、存儲器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定時 / 計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。驗證程序時，要求外接上拉電阻。 P1 能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負載。在對 EPROM 編程和程序驗證時，由它輸 入 高 8 位 地 址 。 P3 能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負載。而式中的計數(shù)值與定時器的工作方式有關(guān)。由 TMOD 的 D6 位和 D2 位選擇，其中 D6 位選擇 T1 的工作方式， D2 位選擇 T0 的工作方式。 3 、模式 2 ： 8 位自動重裝計數(shù)器， THi 的值在計數(shù)中不變， TLi 溢出 時， THi 中的值自動裝入 TLi 中。 串行口工作方式及幀格式 MCS51 單片機串行口可以通過軟件設(shè)置四種工作方式： 方式 0 ：這種工作方式比較特殊，與常見的微型計算機的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。第 9 個數(shù)據(jù)即 D8 位具有特別的用途，可以通過軟件摟控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS51 單片機串行口適用于多機通信。所以方式 3 也適合于多┊ 吉林師范大學應用工程學院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 機通信。步進電動機多用于數(shù)字式計算機的外部設(shè)備，以及打印機、繪圖機和磁盤等裝置。機電式步進電動機由鐵心、線圈、齒輪機構(gòu)等組成。 A 相繞組通電時，轉(zhuǎn)子磁鋼將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場方向 。 反應式步進電動機在定、轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用這兩種齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 步進電機依其構(gòu)造上的差異可分為三大類： 1） 可變磁阻式（ VR 型） 。 永久磁鐵式（ PM 型）： 轉(zhuǎn)子由永久磁鐵構(gòu)成，其磁┊ 吉林師范大學應用工程學院畢業(yè)論文 第 19 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 化方向為輻向磁化，無激磁時有保持轉(zhuǎn)矩。 、 176。 3） 混和式（ HB 型）： 轉(zhuǎn)子由軸向磁化的磁鐵制成，磁極做成復 極的形式，其乃兼采可變磁阻式步進電機及永久磁鐵式步進電機的優(yōu)點，精確度高、轉(zhuǎn)矩大、步進角度小。 （半步級），是非常小的；停止定位精度誤差皆在 177。（步進電機的定位精度是取決于電機本身的機械加工精度） 位置及速度控制：步進電機在輸入脈沖信號時，可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的回轉(zhuǎn)進而得到靈活 的角度控制（位置控制），并可得到與該脈沖信號周波數(shù)（頻率）成比例的回轉(zhuǎn)速度。也因其屬開回路控制，故最適合于短距離、高頻 度、高精度之定位控制的場合下使用。 (2)脫出轉(zhuǎn)矩：又稱最大轉(zhuǎn)矩，為電機于運轉(zhuǎn)時所能帶動的最大負荷。所以欲使步進電機動作的必要系統(tǒng)組成有： ：給予角度（位置移動量）、動作速度及運轉(zhuǎn)方向之脈沖信號的電機驅(qū)動指令。 步進電機的速度、位置控制 速度控制： 步進電機的運轉(zhuǎn)速度會與輸入的脈沖速度成等比例的關(guān)系，所以在脈沖的速度愈快時，步進電機的轉(zhuǎn)速也會跟著加快；脈波速度愈慢時，電機的轉(zhuǎn)速自然也跟著變慢。 /圈，又代表要讓電機轉(zhuǎn)一圈所必須送出的脈沖數(shù)。位置控制： 步進電機不需要位置傳感器（ SENSOR），就可依照輸入的脈沖數(shù)決定移動量，并將負載順利、正確的送達指定位置點上。 ） 輸入脈沖數(shù) 實例：二相全步級角 176。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。依次類推， A、B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 基于 AT89C2051 的步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路 。AT89C2051 選用頻率 22MHz 的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式 2下盡量減小 AT89C2051 對上位機脈沖 信號周期的影響。與續(xù)流二極管串聯(lián)的 200Ω 電阻可減小回路的放電時間常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。 方式 3 為撥碼開關(guān)控制方式：通過 K1~K5 的不同組合，直接控制步進電機。其中 20H 單元的各位為步進電機正轉(zhuǎn)標志位 。這樣，當步進電機換向時，就可以上一次的位置作為起點反向運動，避免了電機換向時產(chǎn)生錯步。 MC33033 的另一個特點是內(nèi)含三個集電極開路的頂部驅(qū)動器和為 MOSFET 驅(qū)動電源而設(shè)計的三個高電流推拉式底部驅(qū)動器，并具有電機過流檢測和保護功能。 /240176。 在通常情況下，控制器在 PWM 頻率為 25kHz 時就能正常工作，電機速度的控制可以通過調(diào)節(jié)誤差放大器的同相輸入電壓來實現(xiàn)，同時它也為 PWM 提供基準和限幅電平。 將邏輯運算電路得出的停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)作為三個輸入信號，其中 ,優(yōu)先級高低順序是停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)(正常情況下三個信號中有且僅有一個有效 )。 下面將具體分析電路是如何實現(xiàn)調(diào)速的