【正文】 總體規(guī)劃 ................................................ 7 單片機(jī)介紹 .................................................. 8 熱釋電紅外傳感器 ........................................... 11 步進(jìn)電機(jī) ................................................... 13 故障檢測及顯示 ............................................. 14 門行程檢測 ................................................. 14 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................... 15 設(shè)計(jì)電路的電框圖和原理 ..................................... 15 系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計(jì) ....................................... 15 設(shè)計(jì)電路原理圖 ............................................. 16 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................... 16 系統(tǒng)主程序流程圖 ........................................... 17 開門子程序流程圖 ........................................... 18 開門中斷程序流程圖 ......................................... 19 T1 中斷服務(wù)程序流程圖 ...................................... 20 程序源代碼 ................................................. 21 4 調(diào)試與檢測 ...................................................... 26 調(diào)試 ....................................................... 26 門行程檢測及故障檢測 ....................................... 26 結(jié)論 .............................................................. 26 參考文獻(xiàn) .......................................................... 27 致謝 .............................................................. 29 淮南師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 1 基于單片機(jī)的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生：付民（指導(dǎo)教師：王千春） （淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院） 摘 要 ： 在當(dāng) 今社會隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對生活水平的要求越來越高，在 這種大趨勢下，自動門的應(yīng)用也越來越廣泛，在很多現(xiàn)代建筑中都能看 到它的身影，如銀行，賓館、超市等。 單片機(jī) SCM(Single Chip Microputer)， 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)。本課題的另一個(gè)特點(diǎn)是使用復(fù)雜可編 程邏輯器件（ CPLD）控制電機(jī)的驅(qū)動，縮短了開發(fā)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的 靈活性和可靠性，降低了成本。AT89C51。 3 鑒于以上這種情況我們設(shè)計(jì)了一款性能優(yōu)良、價(jià)格適中的自動門控制系統(tǒng)， 要求具有多種操作模式，能夠根據(jù)用戶需求進(jìn)行各種參數(shù)的調(diào)節(jié)且操作方便，此 外，系統(tǒng)需要具有很強(qiáng)的自我保護(hù)和故障診斷功能，使其性能穩(wěn)定可靠，降低故 障率，減少運(yùn)營成本 ]1[ 。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在 1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。 自動門機(jī)的基本組成大體上相同，有了以上構(gòu)成，再加上開門信號，就可以配置成一套簡單的自動門系統(tǒng)了。 單片機(jī)的發(fā)展及 89C51 系列的運(yùn)用 擔(dān)任本設(shè)計(jì)處理部分的是 89c52 單片機(jī)（ 89C51 系列） .目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。在單片機(jī)家族中， 80C51 系列是其中的佼佼者，加之 Intel 公司將其MCS –51 系列中的 80C51 內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、 Atmel、 AMD、華邦等，這些公司都在保持與 80C51 單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了 80C51 的許多特性。 STC89C51RC 系列單片機(jī)是宏晶科技出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器可選，HD 版本和 90C 版本內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路。 自動平移門最常見的結(jié)構(gòu)形式是自動門機(jī)械驅(qū)動裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)人走近自動門時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。自動平移門 5 控制系統(tǒng)成為學(xué)校、公司等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。 二、安全性設(shè)計(jì) 具有自動反轉(zhuǎn)安全裝置，當(dāng)碰到障 礙物或人體等異常狀況時(shí)，門扇自動反轉(zhuǎn)退出，并在下次接近阻力區(qū)域時(shí)以安全速度前進(jìn)，避免夾人事件和機(jī)件損毀的現(xiàn)象發(fā)生，提高自動門運(yùn)行時(shí)的安全性，延長自動門壽命。由于采用高性能的電源 輸入，不管電壓波幅多大均可自動穩(wěn)壓。 輔助光線傳感器 在需要的地方，自動門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對射保護(hù)裝置），當(dāng)門打開時(shí)，人站著不動，用手遮擋輔助光線 傳感器，門應(yīng)該保持打開狀態(tài)。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號檢 測裝置檢測到有人時(shí)，將啟動電動機(jī)帶動傳動鏈開門。 遇到故障和安全問題時(shí)，能緊急制動和報(bào)警，防止事故發(fā)生。如門在的控制方關(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 。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。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 是它的一種精簡版本。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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。 —RXD：串行輸入口 —TXD：串行輸出口 —/INT0：外部中斷 0 —/INT1：外部中斷 1 11 —T0：記時(shí)器 0外部輸入 —T1：記時(shí)器 1外部輸入 —/WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 —/RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 P3口同時(shí)為閃 爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效的 /PSEN 信號。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 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。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 該電阻阻抗高達(dá)104Ｍ Ω，故引入的Ｎ溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10UM 左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10UM 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。使用時(shí) D 端接電源正極， G 端接電源負(fù)極， S 端為信號輸出。 制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0． 2～ 20μm。近30 年來．?dāng)?shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展．推動廠步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。 (2)步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快。 (4)步進(jìn)電動機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方 向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。每一個(gè)脈沖信號對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個(gè)步距角）。），八拍（ AABBBCCCDDDAA。檢測電路首先將檢測到的信號轉(zhuǎn)換成電壓，然后經(jīng) ADC0809轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，單片機(jī)定期讀取數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，即馬上采取相應(yīng)的緊急措施，向系統(tǒng)發(fā)出故障信號，系統(tǒng)停止工作，向故障顯示電路發(fā)出指令，發(fā)出報(bào)警信號并顯示故障類型。門運(yùn)行到極限位置時(shí)，限位開關(guān)動作，單片機(jī)根據(jù)接收到響應(yīng)的信號，改變電機(jī)運(yùn)行速度。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。 基于單片機(jī)的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 （ 3） 動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。主程序主要是完成系統(tǒng)進(jìn)行初始化、中斷設(shè)置等功能。 3．確保大門活動平穩(wěn) 準(zhǔn)確 在整個(gè)移動過程中不出現(xiàn)任何不正常的摩擦現(xiàn)象。它們分別代表開門極限、行程極限 行程極限 關(guān)門極限。 檢測電路首先將檢測到的信號轉(zhuǎn)換成電壓，然后經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部的戶以轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，單片機(jī)定期 讀取數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，即馬上采取相應(yīng)的緊急措施，向系統(tǒng)發(fā)出故障信號，系統(tǒng)停止工作，向故障顯示電路發(fā)出指令，發(fā)出報(bào)警信號并顯示故障類型。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了單片機(jī) 的控制原理、傳感器使用方法、 PCB 板的制作，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。在設(shè)計(jì)中，要充分了解所用芯片的使用條件及輸入輸出的特性，這樣才能避免因使用錯(cuò)誤而多走彎路。當(dāng)然也要開動自己的腦筋怎樣使系統(tǒng)電路更完美。 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。 首 先感謝的是 我的導(dǎo)師王千春老師 。 同時(shí)， 感謝來此參加我畢業(yè)答辯的各位老師，感謝你們的指導(dǎo)教育，感謝你們在答辯時(shí)對我的論文給予的詳盡細(xì)致的審閱， 衷心的感謝各位老師，謝謝你們無私的幫