【正文】 。單片機具有通訊接口，用單片機進行接口的控制與管理，單片機與主機可 單片機 步進電機驅(qū)動器uln20xx 步進 電動機 負載 限位開關(guān) 正轉(zhuǎn)限位開關(guān)判定 反轉(zhuǎn)限位開關(guān)判定 位 置 給 定 3 并行 工作，大大地提高了系統(tǒng)的運行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。圖 21，是自動門系統(tǒng)整體框圖?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下圖 11： 人體 信號 光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾透鏡） 熱釋電紅外 線傳感器 信號 處理 自動門 控制電路 圖 11 設(shè)計總結(jié)構(gòu) 2 第 2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要元器件 設(shè)計整體框圖 及總電路圖 本設(shè)計主 要應(yīng)用單片機程序?qū)Σ竭M伺服電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)進行控制，從而對門進行開、關(guān)的控制。當(dāng)人走到離門不遠的時候時，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，將啟動電動機帶動傳動鏈開門。然后，對電壓信號進行波形分析。紅外 探測 技術(shù)利用紅外光波 (又稱紅外線 )作為載波來傳送測量信號或者控制指令 ,例如紅外遙控電視開關(guān)、紅外報警器、自動玻璃門等。這樣， 80C51 就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 80C51 系列。 單片機的發(fā)展及 89C51 系列的運用 擔(dān)任本設(shè)計處理部分的是 89C52 單片機（ 89C51 系列） .目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如：感應(yīng) 自動門 (紅外感應(yīng) ， 微波感應(yīng) ， 觸摸感應(yīng) ， 腳踏感應(yīng) )、刷卡 自動門 等。 自動門 開始在建筑物上使用，是在二十世紀年以后。 自動門 是指：可以將人接近門的動作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟 ,在人離開后再將門自動關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實現(xiàn)控制的系統(tǒng)。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進行電動機的速度控制很難，只好進行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動機的電氣式 自動門 逐漸成為主流。門的高級形式 自動門 起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊 全、功能完善、造工精細的 自動門 家族。 在單片機家族中， 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 1 多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、 AMD、華邦等，這些公司都在保持與 80C51 單片機兼容的基礎(chǔ)上改善了 80C51 的許多特性。 紅外探測技術(shù)的發(fā)展 紅外探測 技術(shù)在軍事技術(shù)、工業(yè)控制、安全保衛(wèi)、家用電器以及人們的日常生活等諸多領(lǐng)域中都有著非常廣泛的應(yīng)用 ,而一些教學(xué)實驗的測控系統(tǒng)也在教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用。在 本設(shè)計中， 紅外線探測器中 的 熱電元件檢測人體的存在或移動，并把熱電元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 設(shè)計的主要內(nèi)容 有人 來時（進門或出門）開門。當(dāng)啟動電動機帶動傳動鏈關(guān)門時，感應(yīng)探頭突然檢測到在離門 1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動機關(guān)門，啟動電動機帶動傳動鏈開門。檢測人進出的傳感器采用紅外傳感器。單片機從七十年代問世以來，在二十多年的時間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100次。 外形及引腳排列如圖 22所示。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1時 ，被定義為高阻輸入。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。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。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。它能自動快速開啟各類白熾燈 、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 圖 23 BISS0001管腳圖 表 21 BISS0001 管腳說明 6 BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰ｋ娫醋儔浩鳛?5W/15V， E為 12V免維護蓄電池，供停電使用。電路的調(diào)試主要是主機與各分機之間的統(tǒng)調(diào)。 2 VO O 控制信號輸出端。通常接 VDD，當(dāng)接“ 0”時可使定時器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠遠高于熱電偶，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。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。人體發(fā)射的 10UM 左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。而且我們也比較熟悉這款芯片，因此采用 8051 構(gòu)成系統(tǒng)控制部分 。 圖 31 單片機電路圖 紅外檢測電路 紅外檢測電路主要由熱釋電紅外傳感器和檢測放大電路組成，核心元件是熱釋電紅外傳感器，它能以非接觸形式檢測人體輻射出的紅外線能量變化，并將此變化轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出。 圖 32 熱電釋紅外檢測電路 步進電機 步進電動機是純粹的數(shù)字控制電動機：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即 接收 一個脈沖信號，步進電動機就轉(zhuǎn)動一個角度。 11 同時，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)。 (4)步進電動機只能通過脈沖電源供電才能遠行。 步進電動機的選型： （ 1） 步進電機轉(zhuǎn)矩的選擇 步進電機的保持轉(zhuǎn)矩，近似于傳統(tǒng)電機所稱的“功率”。大致說來，扭力在 以下，選擇 2 3 3 42(電機的機身直徑或方度，單位： mm)。因為，電機的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。反之，要求低速大力矩的情況下，就要選擇電感在十幾或幾十 mH,電阻也要大一些為好。如果需要直接啟動達到高速運轉(zhuǎn)，最好選擇反應(yīng)式或永磁電機。相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。 12 驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成 使用、控制步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)， 因此 ，選用 ULN20xx 作為步進電機的驅(qū)動器。其基本控制作用如下 : 反應(yīng)式步進電動機控制換相順序：步進電動機的通電換相順序嚴格安照步進電動機的工作方式進行。 T1 是一個高頻開關(guān)管。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高， 當(dāng)超過給定電壓 Uc 的值時，比較器輸出低電平，使與門輸出低電平、 Tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時，比較器輸出高 電乎，與門也輸出高電平， T1 又導(dǎo)通，電源又開始向繞組供電。 生活中的檢測防范裝置有許多種，其中對射紅外探測器的應(yīng)用最為廣泛，它由發(fā)射器和接收器兩部分組成。接收管的光線被阻擋時輸山高電平信號。此開關(guān)是這樣種器件：半有磁鐵在其附近時，磁開關(guān)就被吸為關(guān)閉狀態(tài)，輸出高電平，相反輸出低電平。主程序主要是完成系統(tǒng)進行初始化、中斷設(shè)置等功能。 開關(guān) 1 K2 BIT 。 復(fù)位完成 OPEN BIT 。 加速電機信號 STATE BIT 00H 。 高速開門 CLR CLOSE SETB OPEN Z5: SETB X1 CLR X2 CLR X3 CLR X4 ACALL DELAY3 SETB X2 ACALL DELAY3 CLR X1 ACALL DELAY3 SETB X3 20 ACALL DELAY3 CLR X2 ACALL DELAY3 SETB X4 ACALL DELAY3 CLR X3 ACALL DELAY3 JB K2,Z5 JMP LOOP1 LOP9: JMP LOOP9 LOP7: JMP LP7 LOOP1: CLR DJ 。 低速運 JB K3,Z3 CLR OPEN 。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時開門過程。在自動門關(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時，門會重新打開。門在開啟過程中，分別經(jīng)過慢速、加速、減速和停止四個過程，門的關(guān)閉過程則與上述過程相反。但是剛開始進行調(diào)試時一下子出來了 500 多 處錯誤。還有點格式上的錯誤就是在十六進制立即數(shù)的 A、 B、 C、 D、 E、 F 前必須加上 0，不然系統(tǒng)不認識。 第二步是將程序利用匯編軟件 Keil 對已經(jīng)調(diào)試好的程序進行匯編在線調(diào)試，變成可執(zhí)行的目標代碼裝入。在必要的時候可以設(shè)置端口狀態(tài)和斷點，并查看標志位和各寄存器的狀態(tài)。后來經(jīng)過程序的改進，解決了此困難。這樣可以清晰的知道門處于何位置，應(yīng)調(diào)用何種速度。 設(shè)計硬件之前，要首先收集好有關(guān)的基礎(chǔ)性資料，應(yīng)備有良好的應(yīng)用類參考書和專業(yè)類參考書。只憑借自己頭腦中的知識是遠遠不夠的。有自動門，自然會用到電動機，每種電機都有不同的特性和功能，你就要進行選擇了。 為了使微機控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運行，有效地實現(xiàn)電機各個控制環(huán)節(jié)的實時控制和管理，除了要設(shè)計合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件