紅外感應(yīng)自動移動門設(shè)計與實現(xiàn)-畢業(yè)設(shè)計

1、分類號：TP273 U D C：D10621-408-(2015) 1547-0密 級：公 開 編 號：2011073014紅外感應(yīng)自動移動門設(shè)計與實現(xiàn)論文作者姓名：XXX申請學位專業(yè)：自動化(工業(yè))申請學位類別：工學學士指導教師姓名（職稱）： XXX（講師）論文提交日期：2015年06月06日分類號：TP273U D C：D10621-408-(2015)1547-0密 級：公 開編 號：2011073014成都信息工程學院學位論文紅外感應(yīng)自動移動門設(shè)計與實現(xiàn)論文作者姓名：XXX申請學位專業(yè)：自動化（工業(yè)）申請學位類別：工學學士指導教師姓名（職稱）：XXX（講師）論文提交日期：2015年06

2、月10日紅外感應(yīng)自動移動門設(shè)計與實現(xiàn)摘 要隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活條件的不斷追求，自動門這種高科技產(chǎn)品也因此應(yīng)運而生。自動門在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，但同時人們對自動門的安全性及各方面性能的要求也越來越高。由于單片機系統(tǒng)的適應(yīng)能力強，穩(wěn)定性高，所以本次設(shè)計采用AT89C51單片機作為主控制器。本次設(shè)計是紅外感應(yīng)自動移動門的設(shè)計與實現(xiàn)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，傳給單片機，步進電機作為門動力裝置。通過單片機控制步進電機的轉(zhuǎn)動，使門自動打開，當人進門后又可以使門自動關(guān)閉。本課題主要實現(xiàn)紅外線檢測和基于AT89C51的單片機的

3、控制系統(tǒng),其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。關(guān)鍵詞：自動門 單片機 紅外線傳感器 步進電機Design and implementation of automatic moving door for infrared sensorAbstractWith the continuous development of science and technology, people constantly pursue the living conditions, and the automatic door of this high-tech

4、products came into being.Automatic doors have been widely used in people's daily life, but at the same time, the safety and performance requirements of the automatic doors are also higher and higher.Because of the adaptability of SCM system and high stability, the design uses AT89C51 microcontro

5、ller as the main controller.The design of infrared induction automatic mobile portal design and implementation, using infrared sensors as sensor, the detection of radiation to the human body infrared energy change, the conversion of voltage signal, transmitted to the single chip microcomputer, stepp

6、ing motor as a power device. Control the rotation of the stepper motor through the microcontroller, so that the door automatically opens, when the door can automatically shut the door.This paper is mainly to achieve infrared detection and control system based on AT89C51 single chip microcompute

7、r. Its advantage is that the hardware circuit is simple, the software function is perfect, the control system is reliable, the performance to price ratio higher characteristic, with certain use and reference value.Key words: Automatic Door Single chip microcomputer Infrared sensor Stepper motor 目 錄論

8、文總頁數(shù)：29頁1 引言11.1 課題背景11.2 自動門發(fā)展歷史與現(xiàn)狀11.3 課題研究的意義和目的12 系統(tǒng)方案22.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃22.2 器件介紹32.2.1 單片機32.2.2 人體感應(yīng)模塊62.2.3 ULN2003芯片72.2.4 步進電機92.2.5 液晶顯示113 系統(tǒng)設(shè)計133.1系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計133.2 設(shè)計電路原理圖143.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計144. 調(diào)試154.1 硬件調(diào)試154.1.1 初次調(diào)試154.1.2 系統(tǒng)調(diào)試154.2 軟件調(diào)試164.2.1 液晶顯示程序164.2.2 系統(tǒng)主程序17總結(jié)21參考文獻22致 謝23聲 明24附錄1：程序源代碼251

9、引言隨著科學技術(shù)的不斷提升，社會向高速信息化時代發(fā)展，使人們的生活水平不斷提升，隨之而出的是快速發(fā)展的電子產(chǎn)品，本可以設(shè)計智能自動門也在人們的生活中慢慢的體現(xiàn)出重要性。隨著自動門的技術(shù)、性能越來越成熟各方面也在完善，因此自動門技術(shù)被廣泛應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，提高人們的生活水平。自動門不但能節(jié)約空調(diào)能量、防塵、防噪音等密閉性的好處，還可以給我們帶來人出入方便，使我們的建筑物體現(xiàn)出現(xiàn)代化的標志。1.1 課題背景從古到今門體現(xiàn)的一種安全，而在科學飛速發(fā)展的21世紀著重強調(diào)了有效性:有效的防范疏散、通行，不僅如此還突出了建筑藝術(shù)的理念，強調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)和諧強調(diào)門與建筑藝術(shù)的理念。自動門大

10、多數(shù)在大中小型等公共場所中使用，這樣的目的是為建筑增添了亮麗、時尚的姿態(tài)。自動門從根本上來說應(yīng)該是對門的研究，是人們根據(jù)需要對門的功能的更高一層次的使用。因此對自動門的認識應(yīng)該從人們對門的基本功能的要求開始。門作為建筑物的一部分，從最基本的意義來說，要同時滿足兩種要求及隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行。因此門體本身應(yīng)堅固、封閉。自動門在生活中的普遍應(yīng)用不僅提醒了人們的防護意識，而且從根本上提升了人們的安全理念。但在我國沒有對自動門進行標準化的要求，導致自動門檔次、質(zhì)量各種各樣，因此選擇自動門的時候應(yīng)選擇一個由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動門品牌。千萬不要誤解樣本上全是英語語，資料也是英語或

11、其他外語的商品就是進口商品，其實這是有些不良生產(chǎn)商為盈利而做的違反法律的做法。真正的知名品牌，他們將會做出自己的品牌。自動門機及門內(nèi)外兩側(cè)加紅外線感應(yīng)是自動門平移門最常見的形式之一，當人走近自動門時，紅外線就會感應(yīng)到人的存在，同時給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是快速的在國內(nèi)外建筑市場上得到大眾的認可。1.2 自動門發(fā)展歷史與現(xiàn)狀自動門從理論上理解應(yīng)該是門的理念上的延伸，是將門的功能進一步的完善和不斷提升。自動門的意思是：在人接近門（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過

12、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)。 自動門是在二十世紀年以后開始在建筑物上使用。二十年代后期，由于美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受到了很大的影響，多瑪在當時世界第一的品牌在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，同時新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始浮現(xiàn)在人們的生活中，因為城市建設(shè)的需求，自動門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在持續(xù)增長。最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，因而能源轉(zhuǎn)換率很低使能源十分的浪費，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

13、自動門逐漸成為當前的流行趨勢。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。 門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級形式-自動門發(fā)源地是歐美，這個技術(shù)迅速發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細的自動門家族。1.3 課題研究的意義和目的隨著科技的不斷進步，智能控制系統(tǒng)慢慢進入人們的生活。而本課題設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)成為超市、商場、地鐵等人流密集地方疏導人流、控制人員出入的首要選擇。自動門不僅能實現(xiàn)入門授權(quán)的自動識別和控制，還可以實現(xiàn)防擠壓等功能。自動門

14、可根據(jù)使用的地點、形狀和功能的不同進行分類，可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、自動圓弧門、自動折疊門等多種形式的門，其中自動平移門使用得最廣泛，我們口中最常說的自動門、感應(yīng)門就是自動平移門。自動平移門最常見的結(jié)構(gòu)是由自動門機械驅(qū)動裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線組成，每當人走近自動門時，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關(guān)閉。自動門在通電后可以實現(xiàn)智能控制，同時又能節(jié)約空調(diào)能量、防風、防塵、降低噪音等實用性功能，美觀又實用，同時提升了建筑的美感。2 系統(tǒng)方案2.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃本系統(tǒng)主要由51單片機及其外圍電路、紅外線檢測電路、步進電機、同

15、步傳送帶和自動門主體框架等組成。正常工作時,紅外檢測電路不斷檢測人體信號并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號傳送給單片機，單片機接受到此信號，據(jù)此給步進電機控制信號，電動機轉(zhuǎn)動帶動傳送皮帶運行，傳送皮帶將動力傳給門使其移動。當系統(tǒng)檢測到傳送的信號發(fā)生變化時，系統(tǒng)進入相應(yīng)模式。如門在的控制方關(guān)門過程中檢測到人體信號時，門無條件向兩邊打開。液晶屏則可以顯示當前的工作狀態(tài)和顯示自動移動門狀態(tài)。其原理方框圖如2-1所示。STC89C51單片機直流電機電路單片機外圍電路人體檢測電路電機驅(qū)動電路液晶顯示電路圖2-1 原理方框圖2.2 器件介紹2.2.1 單片機主控制處理系統(tǒng)模塊選用的芯片為STC89C51。選用STC單片

16、機的理由：性能較高但成本低，只需加些外部電路即可工作。產(chǎn)品小巧，輕便,功耗低，用通用的下載軟件即可將2進制代碼、16進制代碼下載進單片機。STC89C51單片機簡介1. 增強型8051單片機：6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓：5.5V - 3.3V (5V單片機) / 3.8V - 2.0V (3V單片機)3. 工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051的 080MHz，實際工作頻率可達48MHz.4. 用戶應(yīng)用程序空間：4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K字節(jié)5. 片上集成1280字節(jié)或512字節(jié)RAM6

17、. 通用I/O口(35/39個)，復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)；P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8. 有EEPROM功能9. 看門狗10.內(nèi)部集成MAX810專用復位電路(HD版本和90C版本才有) ，外部晶體20M以下時，可省外部復位電路。11.共3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用。12.外部

18、中斷4路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒􀇄。13. 通用異步串行口(UART)，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART14. 工作溫度范圍：-40 +85(工業(yè)級) / 0 75(商業(yè)級)15. 封裝：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44STC89C51管腳圖如2-2所示圖2-2 STC89C51管腳圖 引腳介紹：P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)

19、據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復位，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTE邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(ILL)。P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引

20、腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(ILL)。 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX DPTR指令)時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行MOVX RI指令)時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(ILL)。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能。如表2-3P3口第二功能：表2-3 P3口第二功能端口

21、引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時/計數(shù)器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復位端。當晶體在運行時，只要此引腳上出現(xiàn)2個機器周期高電平即可復位，內(nèi)部有擴散電阻連接到Vss，僅需要外接一個電容到Vcc即可實現(xiàn)上電復位。ALE/PROG：地址鎖存使能。在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下，ALE輸出信號恒定為1/6振蕩頻率。并可用作外部時鐘或定時，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時，

22、一個ALE脈沖將被忽略。PSEN：程序儲存使能。讀外部程序儲存。當從外部讀取程序時，PSEN每個機器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時PSEN無效，訪問內(nèi)部程序存儲器時PSEN無效。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH ) 。EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA 端狀態(tài)。如EA端為高電平(接VCC端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VCC 。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)

23、生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。VCC：工作電壓（+5V）輸入端。VDD:接地端。2.2.2 人體感應(yīng)模塊人體紅外感應(yīng)模塊是選用DYP-ME003，這是一種基于紅外線技術(shù)的自動控制產(chǎn)品, 靈敏度高，可靠性強， 能在超低電壓下工作,廣泛應(yīng)用于各種紅外感應(yīng)電器設(shè)備, 尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品。電器參數(shù)如表2-4：表2-4 DYP ME003電氣參數(shù)電氣參數(shù)DYP-ME003 人體感應(yīng)模塊工作電壓范圍DC 4.5-20V靜態(tài)電流<50uA電平輸出高 3.3 V /低 0V觸發(fā)方式H 重復觸發(fā)/L 不可重復觸發(fā)延時時間5S-200S(可調(diào))可制作范圍零點幾秒-幾十分鐘封

24、鎖時間2.5S(默認)可制作范圍零點幾秒-幾十秒電路板外形尺寸32mm*24mm感應(yīng)角度<100 度錐角感應(yīng)距離7 米以內(nèi)工作溫度-15-+70 度感應(yīng)透鏡尺寸直徑:23mm(默認)其功能特點：1. 全自動感應(yīng):人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。2. 光敏控制（可選擇，出廠時未設(shè)）：可設(shè)置光敏控制，白天或光線強時不感應(yīng)。3. 溫度補償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當環(huán)境溫度升高至 3032，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4. 兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a.不可重復觸發(fā)方式:即感應(yīng)到人體后輸出高電平，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從

25、高電平變?yōu)榈碗娖?；b.可重復觸發(fā)方式：即感應(yīng)到人體后輸出高電平，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，將一直保持在高電平輸出，直到人離開感應(yīng)范圍后才延時，然后將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段， 并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。5.具有感應(yīng)封鎖時間(默認設(shè)置:2.5S封鎖時間)：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸 出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。6. 工作電壓范圍寬：默認工作電壓 DC4.5V-20V。7. 微功耗:靜態(tài)電流<50 微安，特別適合干電池供電的自動控制產(chǎn)品。8.輸

26、出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。使用說明:1. 感應(yīng)模塊通電后有一分鐘左右的初始化時間，在此期間模塊會間隔地輸出 0-3 次，一分鐘后進入待機狀態(tài)。2. 應(yīng)盡量避免燈光等干擾源近距離直射模塊表面的透鏡，以免引進干擾信號產(chǎn)生誤動作；使用環(huán)境盡量避免流動的風，風也會對感應(yīng)器造成干擾。3. 感應(yīng)模塊采用雙元探頭，探頭的窗口為長方形，雙元（A 元 B 元）位于較長方向的兩端，當人體從左到右或從右到左走過時,紅外光譜到達雙元的時間、距離有差值，差值越大，感應(yīng)越靈敏，當人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時，雙元檢測不到紅外光譜距離的變化，無差值，因此感應(yīng)不靈敏或不工作；所以安裝感應(yīng)器時

27、應(yīng)使探頭雙元的方向與人體活動最多的方向盡量相平行，保證人體經(jīng)過時先后被探頭雙元所感應(yīng)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個方向感應(yīng)范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按以上要求。2.2.3 ULN2003芯片在大型儀器儀表系統(tǒng)中,經(jīng)常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅(qū)動電壓高且功率較大的器件。ULN2000、ULN2800是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。美國Texas Instruments公司、美國Sprague公司生產(chǎn)的ULN200

28、3A由7組達林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有同時驅(qū)動7組負載的能力,為單片雙極型大功率高速集成電ULN2003A電路主要用于伺服電機;步進電機;電磁閥;可控照明燈等電路。ULN2003A電路的管腳排列如圖2-5所示，其原理和引腳功能圖如圖2-6所示，各引出端的功能符號及說明如表2-7所列，極限參數(shù)如表2-8所列，主要點特性參數(shù)如表2-9所列。 圖2-5ULN2003A管腳圖 圖2-6ULN2003功能框圖 表2-7 ULN2003A引出端功能符號引出端序號符號功能引出端序號符號同意功能11B輸入9COM公共端22B輸入107C輸出33B輸入116C輸出44B輸入125

29、C輸出55B輸入134C輸出66B輸入143C輸出77B輸入152C輸出8E發(fā)射極161C輸出 表2-8 ULN2003A極限參數(shù)表2-9 ULN2003A主要點特性參數(shù)特性符號條件（若無其它規(guī)定,TA=-4085）規(guī)范值單位最小最大直流放大倍數(shù)hEFVCE=2V,Ic350mA1000-集電極-發(fā)射極飽和電壓VCE(sat)IB=500A,IC=350mA-1.6V箝位二極管正向電壓VFIF=350mA,輸入開路-2.0V集電極截止電流ICEXVCE=50VIi=0mA-50AVi=6V-500A箝位二極截止電流IFEXVF=50VTA=25-50AVi=85-100A集電極最大電壓Vamx

30、空載50-V集電極最大電流ImaxVCE=2V500-mA開態(tài)延遲時間tonVCE=5V,16kHz的方波輸入-1.0S關(guān)態(tài)延遲時間toffVCE=5V,16kHz的方波輸入-1.0S2.2.4 步進電機步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，它既可以用作驅(qū)動電動機，也可以用作伺服電動機。

31、步進電機在工業(yè)過程控制中應(yīng)用的很廣泛，特別是應(yīng)用在智能儀表和需要精確定位的場合等地方。此次設(shè)計所用的步進電機為四相步進電機，用單極性直流電源供電。當對步進電機的各相繞組按照一定的順序通電時，步進電機步進就能轉(zhuǎn)動。圖2-10是該四相反應(yīng)式；開始時，接通開關(guān)SB電源，斷開SA、SC、SD，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當接通開關(guān)SC電源，斷開SB、SA、SD時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、

32、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進電機根據(jù)供電的順序不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，轉(zhuǎn)動力矩小。八拍的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。圖2-10 四相步進電機步進示意圖單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2-11： a.單四拍b. 雙四拍c八拍圖2-11單片機驅(qū)動步進電機的驅(qū)動電壓為12V，步進角為7.5度。一圈360度，需要48個脈沖完成。圖2-12 步進電機圖圖2-12中該步進電機有6根引線，排列

33、次序如下：1:紅色、2:紅色、3:橙色、4:棕色、5:黃色、6:黑色。采用51驅(qū)動ULN2003的方法進行驅(qū)動， 如圖2-13圖2-132.2.5 液晶顯示LCD1602主要技術(shù)資料顯示容量：16×2個字符芯片工作電壓：4.55.5V工作電流：2.0 mA (5.0V)模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸：2.95×4.35(WXH)mm引腳說明如表2-14：表2-14 LCD1602引腳說明符號引腳說明編號符號引腳說明VSS電源接地9D2Data I/OVDD電源正極10D3Data I/OVL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/ORS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5D

34、ata I/OR/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/OE使能信號14D7Data I/OD0Data I/O15BLA背光源正極D1Data I/O16BLK背光源負極控制器接口說明：基本操作時序：讀狀態(tài)：輸入：RS=L,RW=H,E=H輸出：D0D7=狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=L,RW=L, D0D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=H,E=H輸入：D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=L, D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸入：無狀態(tài)字說明如表2-15：表2-15 狀態(tài)字說明STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0D7D6D5D

35、4D3D2D1D0注：對控制器每次進行讀寫操作之前都必須進行讀寫檢測，確保STA7為0。STA06:當前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7:讀寫操作使能（1：禁止 0：允許）指令控制如表2-16：表2-16 指令控制指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開/關(guān)控制0000001DCB光標或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符發(fā)生存儲器地址0001字符發(fā)生存儲器地址（AGG）置數(shù)據(jù)存儲器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲器地址（ADD）讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址（AC）寫數(shù)據(jù)到CG

36、RAM或DDRAM10要寫的數(shù)從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位地址00H位置；指令2：光標復位，光標返回到地址00H；指令3：光標和顯示模式設(shè)置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效；指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C:控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B:控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍；指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標；指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時

37、為8位總線，低電平時為4位總線 N:低電平時為單行顯示，高電平時為雙行顯示 F：低電平時為顯示5×7的點陣字符，高電平時顯示5×10的點陣字符；指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置；指令8：DDRAM地址設(shè)置；指令9：讀忙信號和光標地址 BF:忙表示位，高電平表示忙，這時液晶就不能接受命令或數(shù)據(jù)；低電平則表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)；指令11：讀數(shù)據(jù)。3 系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計紅外感應(yīng)自動門的種類很多，此設(shè)計以平移式感應(yīng)自動門作為設(shè)計的重點。平移式感應(yīng)自動門由以下部件組成：主控制器單片機：它是自動門的控制中心，通過其內(nèi)部編寫指令程序的大規(guī)模集成塊，接受信號和發(fā)出命令；

38、同時可以控制和調(diào)節(jié)門扇開啟速度、?？繒r間等參數(shù)。紅外感應(yīng)探測器：采集外部信號，當有人體進入它的工作范圍時，它就給單片機一個高電壓信號。步進電機：給自動門提供開啟與關(guān)閉的動力，控制自動門運行。自動門行進軌道：約束門扇的系統(tǒng)，使其按特定方向行進。同步帶：將電機所產(chǎn)動力牽引自動門走動系統(tǒng)。門扇下部導向系統(tǒng)：是自動門的下部導向與固定裝置，防止自動門在運行過程中出現(xiàn)前后擺動。當自動移動門要完成一次開啟與關(guān)閉，其工作過程程如下：紅外探測器檢測到有人進入時，將高電平信號傳給單片機，單片機通過判斷后通知步進電機運行。步進電機得到指令后做正向運行，將動力傳給同步帶，再通過同步帶將動力傳給移動門使門開啟；門開啟后

39、由單片機作出判斷，如需關(guān)門，通知步進電機作反向運動，使門關(guān)閉。3.2 設(shè)計電路原理圖圖2-173.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計本次軟件設(shè)計是移動門的智能自動開啟和關(guān)閉，開始后先對整個系統(tǒng)進行初始化設(shè)置，然后讓自動門自動開啟和關(guān)閉一次，然后進入待機狀態(tài)，待紅外檢測判斷是否檢測到有人體進入，若檢測到人體則通知控制系統(tǒng)是門扇開啟，門扇開啟后若10s后還沒有檢測到人體則門扇關(guān)閉，若在關(guān)閉過程中檢測到人體則門扇立即結(jié)束關(guān)閉，進入開啟過程。程序框圖如圖3-18。圖3-184. 調(diào)試4.1 硬件調(diào)試4.1.1 初次調(diào)試為了能讓整個系統(tǒng)能在全自動運行前，必須先行檢查1） 電路板在焊接完成后是否所有線路通暢，器件完好；2）

40、 門扇系統(tǒng)是否能手動運行，固定是否牢固。首先通電后觀察電路板是否有異常，一般都是因為線路短路然后各種開關(guān)都已打開，顯示燈不正常亮起之類的，或是線路斷路，該傳送的信號傳送不了，電路無反應(yīng)之類；應(yīng)立即關(guān)閉電源，排除各類故障后重新通電檢測。初步檢測完后輸入信號用萬用表進行數(shù)據(jù)檢測，與原始數(shù)據(jù)進行對比，檢查出有錯誤的地方就進行修改，直到未發(fā)現(xiàn)錯誤為止。通過初步調(diào)試，確認硬件接線合理，電路能夠進行運行。4.1.2 系統(tǒng)調(diào)試在輸入簡單的子程序后，一步步的對整個系統(tǒng)各個模塊進行測試1）液晶顯示是否能正常顯示；2）熱釋紅外電模塊能否檢測出人體并輸出信號給單片機；3）單片機在接收到信號后是否能把接收到的信號進行

41、處理并發(fā)出指令；4）步進電機能否在接受到單片機給定的指令并進行轉(zhuǎn)動。下圖4-19(1)(2)為電機正轉(zhuǎn)門扇開啟時的液晶顯示，4-19(3)(4)為電機反轉(zhuǎn)門扇關(guān)閉時的液晶顯示（1） （2）（3） （4）圖4-194.2 軟件調(diào)試在所有的硬件都檢查完好后，開始編寫子程序進行輸入 4.2.1 液晶顯示程序通上電后，首先先要觀察液晶是否能正常顯示，若液晶不能顯示，那么久不能明確知道系統(tǒng)的其他模塊是否在工作或正常運行，液晶的正常工作才能顯示出其他模塊是否在工作。因此，首先要解決的就是液晶的顯示程序：uchar code table="welcome to you !"/液晶顯示字符

42、uchar code table1="zheng_zhuan"/液晶顯示字符uchar code table2=" fan_zhuan "/液晶顯示字符uchar code table3=" kai_qi "/液晶顯示字符uchar code table4=" guan_bi "/液晶顯示字符uint num;void delay(uint ms) /延時函數(shù)uchar y;for(ms;ms>0;ms-)for(y=110;y>0;y-);void yj1602_write_com(uchar com

43、) /液晶寫地址en=0;delay(1);en=1;delay(1);rs=0;delay(1);P0=com;en=0;delay(1);void yj1602_write_date(uchar date) /液晶寫數(shù)據(jù)en=0;delay(1);en=1;delay(1);rs=1;delay(1);P0=date;en=0;delay(1);void yj1602_init() /液晶初始化yj1602_write_com(0x38);delay(1);yj1602_write_com(0x0c);delay(1);yj1602_write_com(0x06);delay(1);yj1

44、602_write_com(0x01);delay(1);4.2.2 系統(tǒng)主程序當液晶能正常顯示后，對整個系統(tǒng)進行初始化，因為人體檢測模塊檢測到人體后它直接輸出的是一個電壓信號，所以在接受到檢測模塊信號后，檢測模塊與單片機相連接的那個引腳的電平為高，單片機即可以發(fā)出指令令電機轉(zhuǎn)動，電機正轉(zhuǎn)打開門扇后當檢測模塊在設(shè)定的時間內(nèi)沒有檢測到人體后，檢測模塊與電機相連的那個引腳電平為低，然后單片機發(fā)出指令令電機反轉(zhuǎn)，關(guān)閉門扇。void main()uint j,i;bit flag = 2;/開關(guān)標志位，0為關(guān)，1為開TMOD=0x01;/設(shè)置定時器1為16位計時模式TH0=(65536-50000)/

45、256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;/開啟總中斷ET0=1;/開啟定時器中斷0TR0=0;/關(guān)閉定時器0yj1602_init(); /液晶初始化yj1602_write_com(0x80);for(i=0;i<16;i+)if(flag=2)yj1602_write_date(tablei);delay(30000);if(flag=2) for(j=0;j<200;j+)a=1;b=0;c=0;d=0;delay(10);a=0;b=1;c=0;d=0;delay(10);a=0;b=0;c=1;d=0;delay(10);a=0;b=0;c=0;d=

46、1;delay(10);delay(3000);for(j=0;j<200;j+)a=0;b=0;c=0;d=1;delay(10);a=0;b=0;c=1;d=0;delay(10);a=0;b=1;c=0;d=0;delay(10);a=1;b=0;c=0;d=0;delay(10);delay(1000);flag=0;while(1)yj1602_write_com(0xc2);for(i=0;i<11;i+)if(flag=0)yj1602_write_date(table4i);/顯示 關(guān)閉if(flag=1)yj1602_write_date(table3i);/顯示

47、 開啟while(flag=0)/門關(guān)閉 if(k1=0) | gg=1)/檢測到人體信號或者手動開門按鍵按下模擬開門led=0;yj1602_write_com(0xc2);for(j=0;j<11;j+)yj1602_write_date(table1j);for(j=0;j<200;j+)a=1;b=0;c=0;d=0;delay(10);a=0;b=1;c=0;d=0;delay(10);a=0;b=0;c=1;d=0;delay(10);a=0;b=0;c=0;d=1;delay(10);if(e=0)j=400;flag=1;TR0=1;num=0;else led=1

48、;while(flag=1) /門開啟yj1602_write_com(0xc2);for(i=0;i<11;i+)if(flag=0)yj1602_write_date(table4i);/顯示 關(guān)閉if(flag=1)yj1602_write_date(table3i);/顯示 開啟if(gg=1)num=0;led=0;/門開啟檢測到人體信號定時清零else led=1;if(num>=200)|(k2=0)/10S 或者手動關(guān)門按鍵按下執(zhí)行關(guān)門TR0=0;/關(guān)閉定時器yj1602_write_com(0xc2);for(j=0;j<11;j+)yj1602_write

49、_date(table2j);for(j=0;j<200;j+)a=0;b=0;c=0;d=1;delay(10);a=0;b=0;c=1;d=0;delay(10);a=0;b=1;c=0;d=0;delay(10);a=1;b=0;c=0;d=0;delay(10);flag=0;/門關(guān)閉num=0;void time0() interrupt 1 /中斷函數(shù)TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;num+;總 結(jié)此次設(shè)計是一個單片機控制的紅外自動門系統(tǒng)，主要應(yīng)用STC89C51單片機作為主控芯片，紅外熱釋電模塊作為人體檢測器，液晶顯示

50、頻1602，步進電機作為動力，傳送帶作為連接裝置所組裝的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)軟硬件設(shè)計簡易，操作簡單，易于開發(fā)，價格低廉，安全可靠。此次設(shè)計實現(xiàn)了紅外感應(yīng)自動移動門的無需人工干預，全自動運行，能在需要的情況下進行門的自動開啟與關(guān)閉。通過對本課題的設(shè)計，讓我受益頗多。這不僅僅是在對我大學四年來學習的一次檢查，更是讓我懂得要對自己負責。在做本課題設(shè)計的時候遇到的困難更是見證了我在這大學四年來的成長，讓我懂得只有堅持不懈的努力，即使再多的困難都只是對自己意志的考驗，讓我在這畢業(yè)季時能明確知道自己的能力與不足，為我今后走向社會指明了道路。參考文獻1 肖俊峰,鄭小琴.一種紅外線自動門單片機控制系統(tǒng).門窗,20

51、08(10)2 齊行順. 紅外感應(yīng)自動門的理論設(shè)計J.城市建設(shè)理論研究，2012年14期3 李森,陶夢江,趙繼聰. 51單片機的入門及簡單應(yīng)用J.科技與生活，2010年7期4 張同祥,曲波. 步進電機控制器的設(shè)計J.電工電氣，2010年11期5 鄭宇. 步進電機細分控制的單片機實現(xiàn)J.貴州師范大學學報：自然科學版，2012年2期6 成熊. 基于分布式紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的行為識別定位問題的研究D.上海：上海交通大學博士論文，20077 曹超. 高檔自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)D.天津：天津大學碩士論文.20048 段峰. 自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計及其系統(tǒng)軟件開發(fā)D.天津：天津大學碩士論文.2007致 謝本文是在XXX老師的關(guān)心和指導下完成的，她對待問題是能夠從容的分析，把問題一步步的具體化，處理問題時嚴謹?shù)乃季S能力是我所欠缺的，做事有耐心，她的態(tài)度使我受益匪淺，對順利完成本課程設(shè)計起到了極大的作用。同時在我論文的完成過程中，周圍的同學在我遇到問題時候，都能夠積極的給我提供解決困難的方法，使我最終能解決問題，最終對給予本人順利完成論文而提供各種