基于單片機的自動門控制系統(tǒng)課程設計副本

1、齊魯工業(yè)大學課程設計2015 年 1 月 15 日齊魯工業(yè)大學課程傳感器課程設計題目自動門控制系統(tǒng)設計院系電氣學院專業(yè)班級測控 2012 級 1 班學生姓名魏濤學生學號201202051018指導教師孫凱課程設計任務書課程：單片機的控制系統(tǒng)課程設計題目：自動門控制系統(tǒng)設計專業(yè)：測控技術與儀器姓名：魏濤學號：201202051018主要內容：主要內容：利用51板實現自動門控制系統(tǒng)設計。具體要求如下：1、有人來時（進門或出門）開門。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門上側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。2、無人時關門延遲，當熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門1

2、m的范圍內，將延遲1秒啟動電動機帶動傳動鏈關門。3、關門中途來人，立即開門。當啟動電動機帶動傳動鏈關門時，感應探頭突然檢測到在離門1m的范圍內有人，則立即停止電動機關門，啟動電動機帶動傳動鏈開門?；疽螅夯疽螅?、熟悉MCS單片機系統(tǒng)的基本構成和工作原理。2、了解自動門系統(tǒng)的原理及控制方法。3、掌握 MCS-51系列單片機I/O、定時器等操作方法。4、掌握單片機的一般編程技巧。參考資料：參考資料：1、張毅剛單片機原理及應用M北京：高等教育出版社，2010.2、蔡美琴MCS-51 系列單片機系統(tǒng)及其應用M北京：高等教育出版社，2004.完成期限2015-1-15指導教師孫凱專業(yè)負責人魏濤2

3、015 年 1 月 15 日目 錄第 1 章 緒 論.41.1 自動門發(fā)展歷史.41.2 單片機的發(fā)展及 89C51 系列的運用.41.3 紅外探測技術的發(fā)展.51.4 設計的主要內容.5第 2 章 系統(tǒng)結構及主要元器件.62.1 設計整體框圖及總電路圖.62.2 主要元器件介紹.7第 3 章 硬件設計.143.1 基本單片機系統(tǒng).143.2 紅外檢測電路.143.3步進電機. 153.4 檢測模塊.17第 4 章 軟件設計.194.1系統(tǒng)軟件結構.194.2各部分程序流程設計.194.3 門行程檢測及故障檢測.27結 論.27參考文獻.28第 1 章 緒 論1.1 自動門發(fā)展歷史自動門從理論

4、上理解應該是門的概念的延伸， 是門的功能根據人的需要所進行的發(fā)展和完善。自動門是指：可以將人接近門的動作（或將某種入門授權）識別為開門信號的控制單元，通過驅動系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動關閉，并對開啟和關閉的過程實現控制的系統(tǒng)。自動門開始在建筑物上使用，是在二十世紀年以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在 1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。到了 1962 年，電氣式己開始出現，之后伴隨著城市的建設，自動門技術的領域每年都在增加。當初，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

5、制，轉換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術發(fā)展，現在電氣控制技術已經成熟，直接控制電動機的電氣式自動門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如：感應自動門(紅外感應，微波感應，觸摸感應，腳踏感應)、刷卡自動門等。21 世紀的今天，門更加突出了安全理念，強調了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時還突出了建筑藝術的理念，強調門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調、和諧。門大規(guī)模專業(yè)化生產始于 150 年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現出大批獨具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級形式-自動門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經形成了種類齊全、功能完善、造工精細的自動門家族。1.2 單片機的發(fā)展

6、及 89C51 系列的運用擔任本設計處理部分的是 89C52 單片機（89C51 系列）.目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，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、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。隨著半導體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，80C51 系列是其中的佼佼者，

7、加之 Intel 公司將其MCS 51 系列中的 80C51 內核使用權以專利互換或出售形式轉讓給全世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51 單片機兼容的基礎上改善了 80C51 的許多特性。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，現統(tǒng)稱為 80C51 系列。80C51單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家認為，雖然世界上的 MCU 品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51 可能最終形成事實上的標準 MCU 芯片。1.3 紅外探測技術的發(fā)展紅外探測技術在軍事技術、工業(yè)控制、安全

8、保衛(wèi)、家用電器以及人們的日常生活等諸多領域中都有著非常廣泛的應用,而一些教學實驗的測控系統(tǒng)也在教學中發(fā)揮了很大的作用。紅外探測技術利用紅外光波(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、紅外報警器、自動玻璃門等。之所以采用紅外光波作為測控光源,是由于紅外發(fā)射器件與紅外接收器件的發(fā)光與受光峰值波長一般為 0.88m-0.94m,落在近紅外波段內,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。紅外測控系統(tǒng)一般包括發(fā)射、接收以及處理部分。在本設計中，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換成電壓信號。然后，對電壓

9、信號進行波形分析。于是，只有當通過波形分析檢測到由人體產生的波形時，才輸出檢測信號。例如，在兩個不同的頻率范圍內放大電壓信號，且將被放大的信號用于鑒別由人體引起的信號。1.4 設計的主要內容1、有人來時（進門或出門）開門。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門上側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。2、無人時關門延遲,當熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門1m 的范圍內，將延遲1秒啟動電動機帶動傳動鏈關門。3、關門中途來人，立即開門。當啟動電動機帶動傳動鏈關門時，感應探頭突然檢測到在離門1m 的范圍內有人，則立即停止電動機關門，啟動電動機帶動傳動鏈開門?？傮w結構圖

10、如下圖1-1：人體信號光學系統(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 1-1 設計總結構第2章 系統(tǒng)結構及主要元器件2.1 設計整體框圖及總電路圖本設計主要應用單片機程序對步進伺服電機的正轉、反轉進行控制，從而對門進行開、關的控制。在門的兩側各有一個感應器，分別感應從里面出去和從外面進來的人。感應探測器探測到有人靠近時，將脈沖信號傳給主控器單片機，主控器判斷后通知電機運行，同時監(jiān)控電機的轉數，以便通知電機在一定時候加力和進入慢行運行。檢測人進出的傳感器采用紅外傳感器。圖 2-1，是自動門系統(tǒng)整體框圖。圖 2-2，是總電路圖。單片機PWM 功率接口電動機負載傳感器接口電流反饋正

11、/負位置反饋脈絕對零位圖 2-1自動門系統(tǒng)整體框圖位 置給 定圖 2-2 總電路圖2.2 主要元主要元器件介紹器件介紹2.2.1 單片機單片機是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機，即將運算器，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芯片上，故可以把單片機看成是一個不帶外部設備的微型計算機，相當于一個沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機。由于單片計算機具有體積小，重量輕，耗電少，功能強和價格低等特點，又由于數據大多是在芯片內傳送處理，所以運行速度快，抗干擾能力強。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，并已廣泛應用于各種領域。

12、單片機具有通訊接口，用單片機進行接口的控制與管理，單片機與主機可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運行速度，所以在網絡通訊領域也得到了越來越多的應用。AT89C51是一種帶4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlashProgrammable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓， 高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。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。 單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將

13、多功能8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖2-3所示。圖圖2-3AT89C51外形及引腳圖外形及引腳圖圖2-3AT89C51外形及引腳圖AT89C51引腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當P1口的管腳第一次寫1時， 被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0口

14、作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的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，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的

15、雙向 I/O 口，可接收輸出4個 TTL門電流。當 P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。在實際應用中，大多數情況下都使用 P3口的第二功能。P3.0 RXD：串行輸入口P3.1 TXD：串行輸出口P3.2 /INT0：外部中斷0P3.3 /INT1：外部中斷1P3.4 T0：記時器0外部輸入P3.5 T1：記時器1外部輸入P3.6 /WR：外部數據存儲器P3.7 /RD：外部數據存儲器P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于

16、鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。此時，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效

17、的/PSEN 信號將不出現。EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA 將內部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（VPP） 。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。2.2.2BISS0001 芯片介紹和典型電路BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器

18、和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。 它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、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)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進行匹配。它的內部是由運算放大器、電壓比較器、 與門電路、 狀態(tài)控制器、 定時控制器、 鎖定時間控制器和禁止電路等組成。BISS0001 采用 16 腳標準型塑料封裝結構，如圖 2-4 所示，管腳說明如表 2-1。圖 2-4BISS0001管腳圖表 2-1BISS0001 管腳說明BISS000

19、1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成的數模混合專用集成電路。 當熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測信號，然后由14腳輸入BISS0001,經地內部電路處理，由2腳輸出探測信號（正向脈沖信號） 。輸出脈沖信號的寬度由外接電阻R9和電容C6來決定。當 2腳輸出控制脈沖后，電子開關被接通，數字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。電源變壓器為5W/15V，E為12V免維護蓄電池，供停電使用。S1為鎖控電源開關，可根據需要安裝在適當處所，用來接通工作電源，無必要時可取消設置。SCR采用1A的單向可控硅。HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲

20、為“嘀、嘀”聲。電路的調試主要是主機與各分機之間的統(tǒng)調。將發(fā)射電路和接收電路組裝好后，先將發(fā)射機中C10的調至適當位置后固定不動，接著調整接收機中的C1，使接收機能收到發(fā)射機發(fā)出的信號。若為“一對引腳名稱I/O功能說明1AI可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。當A為“1”時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸。2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。 在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時間Tx的調節(jié)端4RC1-輸出延遲時間Tx的調節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時間Ti的調節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時間Ti的調節(jié)端7V

21、SS-工作電源負端8VRFI參考電壓及復位輸入端。通常接VDD，當接“0”時可使定時器復位9VCI觸發(fā)禁止端。當VcVR時允許觸發(fā)10IB-運算放大器偏置電流設置端11VDD-工作電源正端122OUTO第二級運算放大器的輸出端132IN-I第二級運算放大器的反相輸入端141IN+I第一級運算放大器的同相輸入端151IN-I第一級運算放大器的反相輸入端161OUTO第一級運算放大器的輸出端多”或“多對一”報警系統(tǒng)，應先將主機“一” （可以是發(fā)射機，也可以是接收機 ）調好固定，然后調整各分機，使其與主機統(tǒng)調。BISS0001 應用線路圖如圖2-5所示。圖 2-5BISS0001的熱釋電紅外開關應用

22、電路圖熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。 不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數遠遠高于熱電偶， 其內部的熱電元由高熱電系數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。為了抑制因自身溫度變化而產生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式， 因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 并將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管的目的在于完成阻抗變換。 由于熱電元輸出的是電荷信號， 并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉換為電壓形式 該電阻阻抗高達104，故

23、引入的溝道結型場效應管應接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10UM 左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10UM 左右的紅外線而進行工作的。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源上。 紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體

24、紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經檢測處理后就能產生信號。1D 腳2S 腳3G 腳圖 2-6 熱釋電紅外傳感器內部結構圖 2-6 是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。 使用時 D 端接電源正極，G 端接電源負極，S 端為信號輸出。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。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射， 熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一

25、種廣譜材料， 它的探測波長范圍為0.220m。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。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。第 3 章 硬件設計3.1 基本單片機系統(tǒng)8051 單片機最早由 Intel 公司推出， 作為系統(tǒng)的控制器， 單片機算術運算功能強， 軟件編程靈活， 自由度大， 可用軟件編程實現各種算法， 并且具有功耗低，體積小，技術成熟，成本低廉。在各個領域應用廣泛。而且我們也比較熟悉這款芯片，因此采用 8051 構成系統(tǒng)控制部分。這是自動門系統(tǒng)的控制核心， 一般情況下以單片機片內的基本硬件資源

26、為主，有必要時再擴展部分外部器件。在本設計中需要完成的控制比較簡單，以單片機片內的基本硬件資源完全可以實現， 因此不需擴展。其單片機電路圖如圖3-1。圖 3-1 單片機電路圖3.2 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，并將此變化轉化為電壓信號輸出。 不需要紅外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動接觸開關由于敏感元件的輸出電壓極微弱且其阻抗很高， 故在傳感器內部設有場效應管及偏置厚膜電阻，從而構成信號放大及阻抗變換電路， 一般熱釋電紅外傳感器自身的接收靈敏度較低， 檢測距離僅 2m 左右。當有人靠

27、近自動門時，被熱釋電紅外傳感器接收下來，并將其轉換成信號，經檢測放大電路內部放大等處理后輸出給單片機。其熱電釋紅外檢測電路如圖 3-2 所示。圖3-2 熱電釋紅外檢測電路3.3 步進電機步進電動機是純粹的數字控制電動機：它將電脈沖信號轉變成角位移，即接收一個脈沖信號，步進電動機就轉動一個角度。因此作常適合于單片機控制，近30 年來，數字技術、計算機技術和水磁材料的迅速發(fā)展推動步進電動機的發(fā)展，為步進電動機的應用開辟了廣闊的前景。步進電動機的特點(1)步進電動機的角位移與輸入脈沖數嚴格成正比具有良好的跟隨型。以由步進電動機與驅動電路組成的開環(huán)數控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價，又非?？煽?。同時，它也可以

28、與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數控系統(tǒng)。(2)步進電動機的動態(tài)響應快，易于起停、正反轉及變速。(3)速度可在相當寬的范圍內平滑調節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅動負載。(4)步進電動機只能通過脈沖電源供電才能遠行。它不能直接使用交流電源和步進電源。(5)步進電動機存在振蕩和失步現象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應的措施。(6)步進電動機自身的噪音和振動較大，帶慣性負載的能力較差。驅動控制系統(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)，其方框圖如圖 3-3 所示。步進電動機的驅動電路根據控制信號工作。在步進電動機的單片機控制中，控制信號由單片

29、機產生。其基本控制作用如下:反應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。通常我們把通電換相這過程稱為脈沖分配。三相六拍步 進 電 機 工 作 方 式 通 電 換 相 的 正 序 是 A-AB-B-BC-C-CA ； 反 序 為A-CA-C-BC-B-AB；共有八個通電狀態(tài)。斬波驅動斬波恒流驅動的原理如圖 3-4 所示。T1 是一個高頻開關管。T2 開關管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動機繞組的電流經這個電阻到地，所以這個電阻是電流取樣電阻。比較器的一端接給定電壓 Uo，另一端接取樣電阻上的壓降，當取樣電壓為 0 時，比較器輸出高電平。圖 3-4 斬波恒

30、流驅動電路原理圖當控制脈沖 Ui 為低電平時T1 和 T2 兩個開關管均截止；當 U1 為高電平時，T1 和 T2 兩個開關管均導通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高，當超過給定電壓 Uc 的值時，比較器輸出低電平，使與門輸出低電平、Tl 截信號分配脈沖信號負載步進電機功率放大圖 3-3 驅動控制系統(tǒng)止，電源被切斷；當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 又導通，電源又開始向繞組供電。這樣反復循環(huán)，直到 Ui為低電平。3.4 檢測模塊檢測有無人進出采用對射主動紅外探測器。限位開關則由磁開關來實現。生活中的檢測防范裝置有許多種，其中對射紅

31、外探測器的應用最為廣泛，它由發(fā)射器和接收器兩部分組成。其中發(fā)射器發(fā)射出一定波長的紅外線，平時狀態(tài)下由接收器接收，但如果發(fā)射器所發(fā)射的紅外線被物體擋住，就會發(fā)出報警信號。設計在自動門的門內門外一定高度處各設置一個對射探測器。并由導向管套住發(fā)射管和接收管，確保所發(fā)出的光線是一束，而且不宜受其他光線的干擾。接收管的光線被阻擋時輸山高電平信號。兩接收器的輸出端接到一個或門上，再經過一個非門接到 INT0 引腳。這樣不論是有人進門或有人出門，都會有低電平信號輸入 INT0 端口，從而使單片機得到有人的信息，并調用相應程序執(zhí)行相應的開門動作。限位開關分別設置在開門極限位置、關門極限位置、和一半處的位置。此

32、開關是這樣種器件：半有磁鐵在其附近時，磁開關就被吸為關閉狀態(tài)，輸出高電平，相反輸出低電平。將兩小塊磁鐵分別置于門的右上角位置，則當自動門移到限位開關處時，此開關就會被吸合，發(fā)出高電平信號，分別輸出給 P0.4、P0.5、P0.6 這三個引腳，單片機經過查詢這三個引腳來判斷到那個限位開關， 再執(zhí)行變速或停止的相應動作。限位開關的安裝方法如圖 3-5 所示，整體電路如圖 3-6 所示。圖 3-5 檢測有無人進出及限位開關模塊圖 3-6整體電路圖第 4 章 軟件設計4.1 系統(tǒng)軟件結構整個系統(tǒng)軟件主要由主程序、開門子程序、關門子程序、T0 中斷服務程序、T1 中斷服務程序、外部中斷服務子程序組成。主

33、程序主要是完成系統(tǒng)進行初始化、中斷設置等功能。程序設計中設置了一個外部中斷 0，它保證紅外自動門能夠在無人操控情況下自動運行，主要功能是當檢測到有人出入門時，啟動電機，從而實現自動開關門的目的。4.2 各部分程序流程設計4.2.1 系統(tǒng)主程序圖 4-1 系統(tǒng)主程序流程圖中斷優(yōu)先級設定時器 T0、T1 的開 定 時開中斷開外部中斷開始開定時器 T0N系統(tǒng)終止Y手動方式系統(tǒng)故障關外部中斷 1YN主程序源代碼：MOVR4，AINCR1CLRR5，ASUBBA，R4XCHA，R4DECR1SJMPLP2JB00H，ROLESPEED0BITP1.0；門行程行狀 1SPEED1BITP1.1；門行程行狀

34、 2SPEED2BITP1.2；門行程行狀 3SPEED3BITP1.3；門行程行狀 4KEYDOOROPENBITP1.4；手動門開按鈕KEYDOORCLOSEBITP1.5；手動門關按鈕MODEBITP1.6；手動/自動切換DOOROPENBITP3.0；門開驅動信號DOORCLOSEBITP3.1；門關驅動信號SIGNALBITP3.2；紅外線傳感器信號A0809E0CBITP3.3；A/D 轉換結束信號HSPEEDBITP3.4；電機速度變換DOORSTATEBIT00H；門狀態(tài)RERRORBIT01H；系統(tǒng)故障ORG0000HAJMPSTARTORG0003HAJMPINT0ORG0

35、00BHAJMPT0ORG001BHAJMPT1ORG0050HSTART:CLRDOOROPEN； 關電機驅動CLRDOORCLOSEMOVTMOD,#11H； 定時器工作方式MOVTLO,#OFOH；置定時器常數,MOVTH0,#08DHMOVTL1,#0E0HMOVTH1,#0B1HMOVTCON,#50HMOVIP,#08H； 優(yōu)先級設置MOVIE,#80H； 開中斷LOOP:ACALLSYSERROR； 調用系統(tǒng)故障子程序JBRERROR,WAIT； 有故障等待處理MOVA,P2ANLA,#OFHJNZWAIT； 無按鍵等待JBMODE,AUTO； 運行方式判斷CLREXOSETBE

36、TOSJMPLOOPAUTO:SETBETOSJMPLOOPWAIT:SJMP$； 等待4.2.2 開門子程序圖 4-2 開門子程序流程圖開門子程序：DOOR_OPEN:JBDOORSTATE,LOOP3 ； 門已開退出CLRHSPEEDCLRDOORCLOSESETRDOOROPEN； 低速啟動JNPSPEED1,$SETBHSPEED； 高速開門JNBSPEED2,$返回開始電機減速門狀態(tài)檢測電機停止停止減速電機加速加速NNNCLRHSPEED； 低速運行JNBSPEED3,$CLRDOOROPEN； 停機SETBDOORSTATE； 保存門狀態(tài)LOOP3：RET關門子程序:DOOR_CL

37、OSE:JNBDOORSTATE, LOOP4； 門已關退出CLRHSPEEDCLRDOOROPENSETBDOORCLOSE；低速啟動JBSPEED2,$CLRHSPEED；高速關門JBSPEED0,$CLRDOORCLOSE；停機CLRDOORSTATELOOP4:RET4.2.3 開門中斷程序圖 4-3 開門中斷程序流程圖外部中斷服務子程序：Y中斷返回請按鍵操作開門否YNN加速裝載 T0 常數開中斷關門子程序開門子程序關 T0 中斷ORG0300HINT：MOVTLO，#11HMOVTHO，#OFCHCPLP1RETIINT0：CLREX0LOOP8：ACALLSYSERROR；故障檢查

38、JBRERROR，LOOP6；有故障返回JBDOORSTATE，LOOP6；門已開返回ACALLDOOR_OPEN；開門LOOP7：ACALLDELAY10S；等待10sACALLSYSERROR；故障檢查JBRERROR，LOOP6；無故障繼續(xù)JNBSIGNAL，LOOP7；有人等待CLRHSPEEDSETBDOORCLOSE；無人啟動電機，低速關門JNBSIGNAL，LOOP8；有人來打開門JBSPEED2，$SETBHSPEED；無人快速關門JNBSIGNAL，LOOP8；有人來打開門JBSPEED1，$CLRHSPEED；無人速度降低JBSPEED0，$LOOP6: CLRDOORCL

39、OSE；停機CLRDOORSTATE；門狀態(tài)保存SETBEX1RET4.2.4 中斷服務程序圖 4-4T1 中斷服務程序流程圖T1 中斷服務程序：ORG000HAJMPMAINORG0003HAJMPSERVEMAIN:ORLP1,#0FFH關 T1 中斷NYY采樣結束轉換結束通道號加 1數據指針加 1數據存放開 T1 中斷指向 0809 地址N啟動下一通道中斷返回SETB1T0；選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEX0；允許 INTO 中斷SETBA；CPU 開中斷AJMP$；等待中斷T1：CLRET1MOVR1，#03HMOVRO，#20HMOVDPTR，#ADDR0809；0809 地址MOVR2

40、，#00HLOOP5：MOVA，R2；通道號MOVXDPTR,A；啟動 A/D 轉換JBA0809EOC,$；轉換是否結束MOVXA,DPTR；讀轉換結果MOVR0,A；數據保存INCR0INCR2；下一通道DJNZR1,LOOP5；三個通道是否完成MOVTL1,#0E0H；重裝定時常數MOVTH1,#0B1HSETBET1RETI在開門過程中首先進行門狀態(tài)檢測， 根據所檢測到的信號判斷自動門上停機所處位置。根據檢測結果確定門此刻應運行方式，如檢測出門是半開狀態(tài)，門直接轉入加速開門的過程。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉入延時開門過程。如檢測出門是全關狀態(tài)，那么在檢測到有人出人時，門會緩慢打開，之后

41、加速運行，接著減速運行，最后電機停止運轉，門由于慣性緩慢關閉。自動門開門后暫停一段時間，然后關門。關門是開門的一個反過程，它經過慢速運行、加速運行、減速運行、 慣性運動直至停止這幾個過程。在自動門關閉過程中當系統(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。與開門情況不同的是當在關門過程中檢測到故障信號時門會朝反方向運動，將門打開，這樣可以排除因自動門遇到障礙物或人身體而產生故障信號使整個系統(tǒng)停止工作的可能。為了運行過程可靠，在以不同速度運行過程中，對運行時間做了安全設置，當在開門狀態(tài)下檢測到運行時間超過安全時問或系統(tǒng)出現故障時，程序轉人故障處理程序。4.3 門行程檢測及故障檢測門行程檢測電路通過檢測門行程開關的閉合情況來發(fā)送不同的信號， 使電機改變轉速，進而控制門運行的速度以提高運作效率，為了保護門不受到損害和保證門運行效率，在門行程檢測電路中設置了四個行程開關。它們分別代表開門極限、行程極限 1