【文章內(nèi)容簡介】 穩(wěn)運(yùn)行。 吊架：用于運(yùn)動門扇的 懸掛，安全可靠。 畢 業(yè) 論 文 6 課題研究設(shè)計(jì)思路 有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的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。 當(dāng)人離開后，自動門將延遲 1秒啟動電動機(jī)帶動傳動鏈關(guān)門。 圖 11 紅外門原理圖 畢 業(yè) 論 文 7 第二章 方案論證 電動機(jī)調(diào)速控制 1 電動機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的 角度 看，調(diào)速大致可分兩種 ： ① 保持 輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量 消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ② 控制電動機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速 。 電機(jī)、電動機(jī)、制動電機(jī)、 變頻電機(jī) 、調(diào)速電機(jī)、三相異步電動機(jī)、 高壓電機(jī) 、多速電機(jī)、 雙速電機(jī) 和防爆電機(jī)。 2 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的 ；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 單片機(jī) 單片微型計(jì)算 機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制 器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由 芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 20 世紀(jì) 80 年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì) 算機(jī)廠家已投 入市場的產(chǎn)品就有 50 多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國使用的最多的是 INTER 公司的 MCS51 系列單片機(jī)，直到現(xiàn)在MCS51 系列單片機(jī)仍不失為主流系列。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測控制的主角。 MCS51 系列單片機(jī)有 3 個(gè)基本類型： 803 805 8751。這里選用的是 8751 單片機(jī)。 8031內(nèi)部包括一個(gè) 8 位 CPU， 128 個(gè)字節(jié) RAM， 21 個(gè)特殊功能寄存器， 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口， 1 個(gè)全雙功串行口， 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需要外擴(kuò) EPROM 芯片。 畢 業(yè) 論 文 8 8051 在 8031 基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有 4K ROM，作為程序存儲器，是一個(gè)程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。 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)。所以 8051 適合用于應(yīng)用在程序已定的產(chǎn)品中。 傳感器的分類 可以用不同的觀點(diǎn)對傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng) )；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為 物理傳感器 和 化學(xué)傳感 器 二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效 應(yīng)，諸如 壓電效應(yīng)，磁致伸縮 現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 2. 4 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た貞?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般 分為四種 :工控機(jī)，通用 CPU 模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作 ,伺服驅(qū)動等。 (2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。 （ 4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng) (I/O 控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等 )。 單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能 滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 畢 業(yè) 論 文 9 第三章 主要器件的介紹 紅外傳感器的原理和使用 利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。 使用紅外接收頭和發(fā)射管配合，利用 38k 頻率解決靈敏度問題。 38K 調(diào)制和發(fā) 射電路。使用一個(gè)定時(shí)器的快速 PWM 模式產(chǎn)生 38K 調(diào)制信號，通過剩余的四個(gè)施密特觸發(fā)器（有 2個(gè)已經(jīng)用在光電編碼部分）緩沖，推動 8050 三極管和紅外發(fā)光管來發(fā)射已經(jīng)調(diào)制的紅外線。 圖 紅外線感應(yīng)器電路圖 為使用方便，我們改用成品。 畢 業(yè) 論 文 10 圖 紅外線感應(yīng)模塊 L293D 芯片介紹和典型電路 L293D 是一種直流電機(jī)控制器件。該器件具有外圍電路簡單、易于集成、控制等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是在單片機(jī) SPCE061A 的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了兩片 L293D 構(gòu)成了護(hù)士移 動機(jī)器人主控電路板，同時(shí)也擴(kuò)展了電源，確保 L293D 為電機(jī)供電。實(shí)際測試中， L293D 對電機(jī)的控制效果良好。 L293D 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 電壓。 4腳 VS 接電源電壓，VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。輸出電流可達(dá) A，可驅(qū)動電感性負(fù)載。 1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 L298可驅(qū)動 2個(gè)電動機(jī)，OUT1， OUT2和 OUT3， OUT4之間可分別接電動機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機(jī)。 5， 7，10， 12腳接輸入控制 電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 EnA， EnB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。 經(jīng)過綜合分析考慮，最終決定使用 LM298 作為本設(shè)計(jì)的驅(qū)動芯片。其電路連接圖如下： 圖 LM298 電路連接圖 畢 業(yè) 論 文 11 AT89C51 單片機(jī)簡介 單片機(jī)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)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖 33所示： 圖 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。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， AT89C2051是它的一種精簡版本。 AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案， 外形及引腳排列如圖 34所示。 畢 業(yè) 論 文 12 圖 AT89C51外形及引腳排列 AT89C51 主要特性 ： * 與 MCS51 兼容 * 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 * 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) * 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 * 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz * 三級程序存儲器鎖定 * 128*8位內(nèi)部 RAM * 32可編程 I/O 線 AT89C51 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 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。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地畢 業(yè) 論 文 13 址的第八位。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。 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。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 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。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 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。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。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。 在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用 P3口的第二功能。 RST：復(fù)位輸入。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)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地