【正文】 ........ 28 結(jié) 論 ....................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 29 1 第 1章 緒 論 選題的背景 自動(dòng)門發(fā)展歷史 自動(dòng)門 從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。 自動(dòng)門 是指：可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟 ,在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。二十年代后期，美國(guó)的超級(jí)市場(chǎng)的開放， 自動(dòng)門 開始被使用，受此影響，世界第一 自動(dòng)門 品牌多瑪在 1945年開發(fā)出油壓式、空氣式 自動(dòng)門 ，新建大樓的正門也開始使用了。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)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(dòng)機(jī)的電氣式 自動(dòng)門 逐漸成為主流。 21 世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。門的高級(jí)形式 自動(dòng)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(xì)的 自動(dòng)門 家族。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機(jī) 、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及 程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。 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 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(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了 80C51 的許多特性。80C51 單片機(jī)已成為 單片機(jī)發(fā)展的主流。 紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展 紅外探測(cè) 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(shí)驗(yàn)的測(cè)控系統(tǒng)也在教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用。之所以采用紅外光波作為測(cè)控光源 ,是由于紅外發(fā)射器件與 紅外接收器件的發(fā)光與受光峰值波長(zhǎng)一般為 ,落在近紅外波段內(nèi) ,而且二者的光譜恰好重和能夠很好地匹配 ,可獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。在 本設(shè)計(jì)中， 紅外線探測(cè)器中 的 熱電元件檢測(cè)人體的存在或移動(dòng)，并把熱電元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。于是，只有當(dāng)通過(guò)波形分析檢測(cè)到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)，才輸出檢測(cè)信號(hào)。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 有人 來(lái)時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。 無(wú)人時(shí)關(guān)門延遲 ,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門 1m的范圍內(nèi)，將延遲 1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門 1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。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。檢測(cè)人進(jìn)出的傳感器采用紅外傳感器。 圖 21 自動(dòng)門系統(tǒng)整體框圖 主要元器件介紹 單片機(jī) 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(chǔ)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(méi)有顯示器，沒(méi)有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。單片機(jī)從七十年代問(wèn)世以來(lái)，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash 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)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)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(jiǎn)版本。 外形及引腳排列如圖 22所示。 GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1時(shí) ，被定義為高阻輸入。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。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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。 — RXD：串行輸入口 — TXD：串行輸出口 — /INT0：外部中斷 0 — /INT1：外部中斷 1 — 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(chǔ)器 — /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。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)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈 、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。 圖 23 BISS0001管腳圖 表 21 BISS0001 管腳說(shuō)明 6 BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻 R9和電容 C6來(lái)決定。電源變壓器為 5W/15V， E為 12V免維護(hù)蓄電池，供停電使用。 SCR采用 1A的單向可控硅。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。若為“一對(duì)多”或“多對(duì)一”報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)先將主機(jī)“一”（可以是發(fā)射機(jī)，也可以是接收引腳 名稱 I/O 功能說(shuō)明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無(wú) VS的上跳變時(shí)， Vo 保持低電平狀態(tài)。通常接 VDD，當(dāng)接“ 0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。 BISS0001 應(yīng)用線路圖如圖 25所示。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。人體發(fā)射的 10UM 左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。 8 1—— D 腳 2—— S 腳 3—— G 腳 圖 26 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 26 是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)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。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。為了對(duì)某一波長(zhǎng)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。 9 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 基本單片機(jī)系統(tǒng) 8051 單片機(jī)最早由 Intel公司推出， 作為系統(tǒng)的控制器，單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法，并且具有功耗低，體積小，技術(shù)成熟，成本低廉。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 。在本設(shè)計(jì)中需要完成的控制比較簡(jiǎn)單，以單片機(jī)片內(nèi)的基本硬件資源完全可以實(shí)現(xiàn)， 因此不需擴(kuò)展。 圖 31 單片機(jī)電路圖 紅外檢測(cè)電路 紅外檢測(cè)電路主要由熱釋電紅外傳感器和檢測(cè)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(cè)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(hào)輸出。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門時(shí)，被熱釋電紅外傳感器接收下來(lái)，并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)放大電路內(nèi)部放大 （約 500倍）后使繼電器產(chǎn)生吸合，從而輸出開關(guān)量 輸出給單片機(jī)。 圖 32 熱電釋紅外檢測(cè)電路 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即 接收 一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 及選型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)： (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。 11 同時(shí)，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)。 (3)速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。 (4)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。 (5)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。