【正文】 以通過(guò)位置信號(hào)輸出電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用接觸式開(kāi)關(guān)，當(dāng)門到達(dá)一定位置（如開(kāi)啟位置）時(shí)，觸動(dòng)開(kāi)關(guān)而給出觸點(diǎn)信號(hào)。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò)10元即可,用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。電氣時(shí)代，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單控制應(yīng)用比較多。目前，伺服技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化的方向迅速發(fā)展。例如傳統(tǒng)的直流電集合變流電機(jī)各有憂缺點(diǎn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好。為了提高性能．在先進(jìn)的數(shù)控交流伺服系統(tǒng)中，已采用高速數(shù)字信號(hào)處理芯片(Digital Signal Processor簡(jiǎn)稱DSP)，指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒數(shù)百兆以上，且具有適合于矩陣運(yùn)算的指令。完成事故報(bào)警、事故處理、系統(tǒng)診斷及管理等。具有一定的使用和參考價(jià)值。P0口：可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位，能夠用于外部程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。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。天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 第三章 自動(dòng)門系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)第三章 自動(dòng)門系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件整體邏輯設(shè)計(jì) 數(shù)字控制伺服系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)接口、傳感器接口和電機(jī)本體四部分組成。MCS51單片機(jī)在物理結(jié)構(gòu)上有四個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片外程序存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序內(nèi)存ROM的尋址范圍：0000H~ FFFFH容量64KB。程序相當(dāng)于給微處理器處理問(wèn)題的一系列命令。8051片內(nèi)有4kB的程序存儲(chǔ)單元，其地址為0000H—0FFFH,單片機(jī)啟動(dòng)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H,所以系統(tǒng)將從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序?？梢?jiàn)以上的40個(gè)單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應(yīng)后，按中斷的類型，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為8位地址，所以最大可尋址的范圍為256個(gè)單元地址，對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用間接尋址方式，R0、R1和DPTR都可以做為間接尋址寄存器，R0、R1是8位的寄存器，即R0、R1的尋址范圍最大為256個(gè)單元，而DPTR是16位地址指針，尋址范圍就可達(dá)到64KB。P3口是一個(gè)雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，其功能和P1口相同。在外部64k的數(shù)據(jù)空間（存儲(chǔ)類型XDATA）內(nèi)，可以各劃出一個(gè)區(qū)域作為擴(kuò)展I/O地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。表31 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCOND7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制外部中斷控制IT0、IT1：外部中斷0、1觸發(fā)方式選擇位，由軟件設(shè)置。 串行通信控制寄存器SCON。如晶振頻率為12MHz時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為1MHz，每隔1181。表33 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCOND7D6D5D4D3D2D1D0TF0TR0TF1TR1IE1IT1IE0IT0TR0、TR1：T/C0、T/C1啟動(dòng)控制位，需軟件控制。0—定時(shí)器；1—計(jì)數(shù)器?？梢詫?shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制 微處理器有更強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快、精度高、有大容量的存儲(chǔ)單元，因此有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，如優(yōu)化控制等。此次設(shè)計(jì)我采用的方法是由功率場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)組成驅(qū)動(dòng)電路。現(xiàn)在，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都是用電樞控制法。這樣，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端的電壓平均值U0為： U0=(tlUs+0）/（t1+t2）=t1Us/T= a Us (32) 式中，a為占空比，a=tl／T。 前兩種方法由于在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)將會(huì)引于控制脈沖的頻率，且考慮到程序設(shè)計(jì)的方便性問(wèn)題，仍是用的第二種方法。 專用PWM集成電路：從PWM控制投術(shù)出現(xiàn)之日起，就有芯片制造商生產(chǎn)專用的PWM集成電路芯片，這些芯片除了有PWM信號(hào)發(fā)生功能外，還有“死區(qū)”調(diào)節(jié)功能、保護(hù)功能等。H型又可以分為多種控制方式，此設(shè)計(jì)采用受限單極性驅(qū)動(dòng)方式和受限倍頻單極性驅(qū)動(dòng)方式。占空比比仍可按式31計(jì)算。當(dāng)單片機(jī)要求正轉(zhuǎn)時(shí)，該信號(hào)分成3路：第1路接與門Yl的輸入端，使與門Yl的輸出由PWM決定，所以開(kāi)關(guān)管vl柵極受PWM控制。其中以對(duì)射紅外探測(cè)器的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗装惭b、價(jià)格低、上市早，被廣大的消費(fèi)者所接受。這樣不論是有人進(jìn)門或有人出門，都會(huì)有低電平信號(hào)輸入INT0端口，從而使單片機(jī)得到有人的信息，并調(diào)用相應(yīng)程序執(zhí)行相應(yīng)的開(kāi)門動(dòng)作。有紅外發(fā)光二極管從圓盤一側(cè)照射到小孔上，紅外光透過(guò)小孔照射到圓盤那一側(cè)的光敏三極管上，于是光敏二極管發(fā)出脈沖。當(dāng)光信號(hào)照射其基極(受光城口)時(shí)，光敏三極管將導(dǎo)通，從發(fā)射極或集電極輸出放大后的電信號(hào)。根據(jù)RC電路的不同接法(即接成微分電路形式或積分電路形式)又把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分為微分型和積分型兩種。故有暫態(tài)：UO=1。 本程序的設(shè)計(jì)主要由PWM信號(hào)發(fā)生程序、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊程序和檢測(cè)開(kāi)關(guān)程序組成。直至有中斷打斷時(shí)，執(zhí)行清0 。常見(jiàn)的循環(huán)是計(jì)數(shù)循環(huán)，循環(huán)了一定次數(shù)后就結(jié)束循環(huán)。 MOV R0，14H LOOPl：CALL DEL DJNZ R0，LOOPI就實(shí)現(xiàn)了20*=2s的定時(shí)。計(jì)數(shù)器采用的Tl計(jì)數(shù)。 C/T=1時(shí)為計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入引腳TO(P3．4腳)或Tl(P3．5腳)的外部脈沖(負(fù)跳變)計(jì)數(shù)。 JB指令是當(dāng)此引腳為高電平時(shí)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。據(jù)此用戶可以通過(guò)選擇User數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而對(duì)自建元器件進(jìn)行編輯管理。⑵在Keil中輸入?yún)R編程序，并編譯通過(guò)。還有點(diǎn)格式上的錯(cuò)誤就是在十六進(jìn)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(rèn)識(shí)。在必要的時(shí)候可以設(shè)置端口狀態(tài)和斷點(diǎn)，并查看標(biāo)志位和各寄存器的狀態(tài)。這樣可以清晰的知道門處于何位置，應(yīng)調(diào)用何種速度。總之，一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)試過(guò)程是重中之重，光有正確的軟件是不夠的，軟件和硬件相配合能正常工作才是關(guān)鍵。只憑借自己頭腦中的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。例如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，有T型和H型驅(qū)動(dòng)，H橋驅(qū)動(dòng)又分單極性雙極性等等。目前的自動(dòng)門控制系統(tǒng)正向更加智能化的方向發(fā)展, 現(xiàn)階段采用監(jiān)控式完全控制和不完全控制, 隨著控制系統(tǒng)的復(fù)雜性, 涉及領(lǐng)域的廣泛性和國(guó)際間合作性的加大, 這種控制方式也將被進(jìn)一步加強(qiáng), 這樣才會(huì)更加提高它的實(shí)。本設(shè)計(jì)程序以匯編語(yǔ)言語(yǔ)言編寫，易于讀寫、易于調(diào)試和修改，同時(shí)匯編語(yǔ)言用來(lái)編制系統(tǒng)軟件和過(guò)程控制軟件，其目標(biāo)程序占用內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快。當(dāng)然也要開(kāi)動(dòng)自己的腦筋怎樣使系統(tǒng)電路更完美。良好的硬件設(shè)計(jì)為整個(gè)系統(tǒng)的順利開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)，反之則后患無(wú)窮。這樣，不但思路清晰了許多，而且變短了不少。硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是不能完全分開(kāi)的，許多硬件的錯(cuò)誤是通過(guò)對(duì)軟件的調(diào)試而發(fā)現(xiàn)和糾正的。有些錯(cuò)誤是因?yàn)榍贸绦驎r(shí)太快了，記憶符都寫錯(cuò)，一改正錯(cuò)誤提示減少了很多。 整體分析第一步調(diào)試是軟件對(duì)所編程序的調(diào)試，看是否存在語(yǔ)法錯(cuò)誤。另一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實(shí)際器件對(duì)應(yīng)，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。Multisim以庫(kù)的形式管理元器件，經(jīng)菜單Tools/ Database Management打開(kāi)Database Management（數(shù)據(jù)庫(kù)管理）窗口（如下圖所示），對(duì)元器件庫(kù)進(jìn)行管理。這有助于準(zhǔn)確的判斷所應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。該位可由軟件置l或清0。如果計(jì)數(shù)值小于最小值的二倍則代表有障礙物，從而轉(zhuǎn)到開(kāi)門程序執(zhí)行。其中定時(shí)沒(méi)有采用定時(shí)器／計(jì)數(shù)器。即分別賦其一初始值。此程序嚴(yán)格按照自動(dòng)門開(kāi)關(guān)一次的順序來(lái)編寫的，考慮了各階段可能遇到的所有問(wèn)題，因此根據(jù)程序執(zhí)行的控制器可判斷自動(dòng)門是該快速還是慢速。 功能模塊設(shè)計(jì)，但是基于本系統(tǒng)的要求，因?yàn)槿绻捎糜腥诉M(jìn)入INT0中斷服務(wù)程序的話，服服務(wù)程序很不容易判斷自動(dòng)門究竟出于哪一部分，要用哪種速度開(kāi)門。當(dāng)UI2上升到等于G2門的閾值電平VTH時(shí)，UO2突跳為0，電路返回到自然穩(wěn)態(tài)：UO=0。圖37 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當(dāng)觸發(fā)脈沖V1加到輸入端時(shí)，在Rd和Cd組成的微分電路輸出端得到很窄的正、負(fù)脈沖Vd。形成一個(gè)窄的脈沖信號(hào)。從而測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 限位開(kāi)關(guān)分別設(shè)置在開(kāi)門極限位置、關(guān)門極限位置、和一半處的位置。其中發(fā)射器發(fā)射出一定波長(zhǎng)的紅外線，當(dāng)然人眼是看不到的但可以通過(guò)特定的裝置檢測(cè)到，也可以成像。第3路經(jīng)非門Fl連接到與門Y2的輸入端，使與門Y2輸出為0，這樣使開(kāi)關(guān)管Q4截止。在反電動(dòng)勢(shì)的作用下，電流產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但是由于V2處十截止?fàn)顟B(tài)，使耗能制動(dòng)電流通路受到限制，所謂“受限”因此而得名。 圖32 受限單極可逆PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)止轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)關(guān)管Ql受PWM控制信號(hào)的控制，開(kāi)關(guān)管Q2施加高電半使其常開(kāi)；開(kāi)關(guān)管4施加低電平，使它們?nèi)冀刂埂? 單片機(jī)的PWM口：新一代的單片機(jī)增加了許多功能，其中包括PWM功能。 PWM控制信號(hào)的產(chǎn)生方法有四種： 分立電子元件組成的PWM信號(hào)發(fā)生器：這種方法是用分立的邏輯電子元件組成PWM信號(hào)電路。a的變化范同為0≤a≤1。 絕大多數(shù)直流電機(jī)采用開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。長(zhǎng)期以來(lái)直流電機(jī)一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。在系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)時(shí)，可以不斷嘗試選擇最優(yōu)參數(shù)，非常方便。0—T/C的啟停僅受TR0或TR1的控制；1—T/C的啟停受到雙重控制。TF0、TF1：T/C0、T/C1計(jì)數(shù)溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)T/C以計(jì)數(shù)器方式工作時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自外部輸入管腳T0 () 或T1 () ，當(dāng)外部脈沖信號(hào)負(fù)跳變時(shí)計(jì)數(shù)值加1。各中斷源的硬件優(yōu)先級(jí)以及中斷服務(wù)程序入口地址如表7所示。IE0、IE1：外部中斷0、1請(qǐng)求標(biāo)志位。每個(gè)中斷源可程控為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷。P3口的每一位可獨(dú)立地定義為第一功能的輸入輸出和第二功能的輸入輸入。8051單片機(jī)片內(nèi)RAM共有256個(gè)單元(00HFFH),這256個(gè)單元共分為兩部分。因此以上地址單元不能用于存放程序的其他內(nèi)容，只能存放中斷服務(wù)程序。其中一組特殊是0000H—0002H單元，系統(tǒng)復(fù)位后，PC為0000H,單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序，如果程序不是從0000H單元開(kāi)始，則應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，讓CPU直接去執(zhí)行用戶指定的程序。只是程序代碼則存放于程序存儲(chǔ)器中。地址長(zhǎng)度：16位。在這個(gè)系統(tǒng)中，由于反饋控制是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，故可以根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)改變系統(tǒng)的參數(shù)，求得最佳匹配。在感應(yīng)器的選擇方面是很靈活的，在高檔酒店、寫字向中央處理器提出申請(qǐng)樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過(guò)的地方，可以選擇特定區(qū)域有效的感應(yīng)器；在醫(yī)院手術(shù)室門前可以采用壓力感應(yīng)器；而車庫(kù)的門可以采用固定光照感應(yīng)器。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。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。P1口：標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出I/O，P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入。在門的兩側(cè)各有一個(gè)感應(yīng)器，分別感應(yīng)從里面出去和從外面進(jìn)來(lái)的人。 課題研究的意義和目的隨著電子科技的不斷發(fā)展, 各種智能控制系統(tǒng)進(jìn)入人們的生活。用以保證正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，發(fā)生故障后盡可能保持穩(wěn)定，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。工作也比直流電動(dòng)機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。此外電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。這類控制可通過(guò)繼電器，可編程控制器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM（8031 無(wú)）、128 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。它主要是作為控制部分的核心部件。在中控室設(shè)置相應(yīng)的指示燈，就可以顯示自動(dòng)門的狀態(tài)，而集中操作通常指同時(shí)將多個(gè)門打開(kāi)或鎖住，這取決于自動(dòng)門控制器上有無(wú)相應(yīng)的接線端子。但無(wú)論系統(tǒng)怎樣復(fù)雜，最終都是給自動(dòng)門提供開(kāi)門的觸點(diǎn)信號(hào)。 定時(shí)器可以自動(dòng)控制門的狀態(tài)，其原理是將時(shí)鐘與特定的開(kāi)關(guān)電路相連，可預(yù)設(shè)定時(shí)間將自動(dòng)門處于自動(dòng)開(kāi)啟或鎖門狀態(tài)。避免了手的接觸。 開(kāi)門信號(hào) 自動(dòng)門開(kāi)門信號(hào)是觸點(diǎn)信號(hào)，微波雷達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號(hào)源。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生，智能型自動(dòng)門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的地鐵自動(dòng)門，該系統(tǒng)以單片機(jī)為主體，直流電機(jī)、轉(zhuǎn)速測(cè)量為核心，實(shí)現(xiàn)地鐵門的自動(dòng)控制。10題目與生產(chǎn)、科研等實(shí)際問(wèn)題結(jié)合緊密。自動(dòng)門控制系統(tǒng)成為地鐵、超市等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。任務(wù)與進(jìn)度要求— 查閱相關(guān)文獻(xiàn)— 確立多個(gè)方案，選擇最優(yōu)方案— 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— 總結(jié)報(bào)告，撰寫論文，準(zhǔn)備答辯主要參考文獻(xiàn)1 《單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》，馬忠梅等，北京航空航天大學(xué)出版社2 《數(shù)字邏輯電路》，劉常澍，高等教育出版社3 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))》， 華成英、童詩(shī)白，