畢設(shè)--基于單片機(jī)的感應(yīng)自動(dòng)門控制器的設(shè)計(jì)

1、華北理工大學(xué)輕工學(xué)院QINGGONG COLLEGE, NORTH CHINA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說說明明書書設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的感應(yīng)自動(dòng)門控制器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的感應(yīng)自動(dòng)門控制器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 部：信息科學(xué)與技術(shù)部部：信息科學(xué)與技術(shù)部指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2015 年 06 月 09 日摘 要-I-摘 要現(xiàn)如今自動(dòng)化、信息化程度越來(lái)越高，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于

2、生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志著自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。本論文著重研究設(shè)計(jì)了以 89C52 單片機(jī)為主體，熱釋電型紅外線傳感器，直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等為核心的自動(dòng)門控制系統(tǒng)。它充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的使用和參考價(jià)值。關(guān)鍵詞 自動(dòng)門；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；熱釋電型紅外線傳感器Abstract-II-AbstractNowadays a

3、utomation, informationization level is higher and higher, MCU application field is becoming more and more widely, become an indispensable part of peoples life. With the development of the society, the progress of science and technology and the improving of peoples living standard, all kinds of conve

4、nience in life start into the automatic control system of peoples lives, with the single chip processor as the core of the automatic door system is one of them. Also marks the automatic controlled field became a member of the digital age. Its practicability is strong, the function is all ready, tech

5、nology advanced, make people believe its the result of scientific and technological progress. It is more to understand people, the development of the digital era will change human life, will speed up the development of science and technology. This paper focuses on the design with 89C52 as the main b

6、ody, pyroelectric infrared sensor, dc stepper motor as the core of automatic door control system, etc. It give full play to the performance of the microcontroller, the advantages of hardware circuit is simple, software function is perfect, reliable control system, the characteristics of high cost pe

7、rformance, has certain use and reference value.Keywords automatic door; single chip microcomputer; stepping motor;pyroelectric infrared sensor 目 錄-III-目 錄摘 要.IAbstract.II第 1 章 緒論.11.1 課題背景.11.2 自動(dòng)門在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r.11.3 課題研究的意義和目的.21.4 主要研究?jī)?nèi)容.21.5 本章小結(jié).3第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案.42.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃.42.2 器件介紹.42.2.1 89C52 單片機(jī).

8、42.2.2 熱釋電型紅外線傳感器.82.2.3 步進(jìn)電機(jī).9第 3 章 硬件設(shè)計(jì).113.1 基本單片機(jī)系統(tǒng).113.2 熱釋電紅外檢測(cè)電路.123.4 控制電路.13第 4 章 軟件設(shè)計(jì).144.1 整體順序流程圖.144.2 功能模塊程序.154.2.1 定義變量及主程序.154.2.2 驅(qū)動(dòng)子程序.164.2.3 延時(shí)程序.204.2.4 掃描程序.204.2.5 中斷程序.22第 5 章 仿真及調(diào)試.235.1 仿真軟件介紹.235.2 軟件調(diào)試.245.3 硬件調(diào)試.24結(jié) 論.27參考文獻(xiàn).28謝 辭.29目 錄-IV-附錄一 電路圖.30附錄二 單片機(jī)程序.31 第 1 章 緒

9、論-1-第 1 章 緒論隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)門逐漸進(jìn)入我們的日常生活，成為許多賓館、超市等現(xiàn)代建筑的必備之物。它具有美觀大方、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音等優(yōu)點(diǎn)。1.1 課題背景21 世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效的防范通行、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。自動(dòng)門廣泛應(yīng)用于大中型公共場(chǎng)所，為這些建筑增添了亮麗、時(shí)尚的姿態(tài)。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門的功能的提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人們對(duì)門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離

10、外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念1。由于中國(guó)沒有相關(guān)的自動(dòng)門國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊，因此最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌。不要認(rèn)為樣本上全是外國(guó)語(yǔ)，資料也是外國(guó)語(yǔ)的商品就是進(jìn)口商品，其實(shí)這樣是違反國(guó)家規(guī)定的。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。自動(dòng)門平移門最常見的形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，既方便又提

11、高了建筑的檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。1.2 自動(dòng)門在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r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)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 自動(dòng)門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。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)門品牌多瑪華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-2-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。1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之

12、后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。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2。例如：各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門，如：感應(yīng)自動(dòng)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(dòng)門等。 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(dú)具規(guī)模的專業(yè)

13、制造商。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3。1.3 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。自動(dòng)門控制系統(tǒng)成為商場(chǎng)、超市等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。自動(dòng)門能實(shí)現(xiàn)入門授權(quán)的自動(dòng)識(shí)別控制和防擠壓等功能。為了使商場(chǎng)自動(dòng)門能夠更好的為商場(chǎng)服務(wù)，得到一種電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高的商場(chǎng)自動(dòng)門系統(tǒng)，本文研究一種平移式自動(dòng)門控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了入門授權(quán)的識(shí)別控制和防擠壓等功能。該系統(tǒng)以 80C52作為控制核心，步進(jìn)電機(jī)、紅外傳感器相結(jié)合的系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能，具有一定的

14、使用和參考價(jià)值。1.4 主要研究?jī)?nèi)容本文著重研究設(shè)計(jì)了以 89C52 單片機(jī)為主體，熱釋電型紅外線傳感器，直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等為核心的自動(dòng)門控制系統(tǒng)。單片機(jī)以及自動(dòng)控制相關(guān)知識(shí)。通過去圖書館查閱材料，閱讀文獻(xiàn)，利用網(wǎng)絡(luò)參考網(wǎng)絡(luò)上的論文，并在此基礎(chǔ)上利用單片機(jī)完成某商場(chǎng)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行自動(dòng)門系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) ，根據(jù)功能要求和控制要求設(shè)計(jì)出了整體框圖，然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件系統(tǒng)，選出了單片機(jī)型號(hào)，步進(jìn)電機(jī)，紅外檢測(cè)電路，還有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，根據(jù)要求設(shè)計(jì)了整體流程圖，和功能模塊設(shè)計(jì)，最后利用軟件對(duì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真與分析。最終完成了基于單片機(jī)的商場(chǎng)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)要求具有如下功能

15、：開門和關(guān)門控制應(yīng)有手第 1 章 緒論-3-動(dòng)和自動(dòng)方式；緊急停止；自動(dòng)門在開門位置停留 3 秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程。1.5 本章小結(jié)本章主要分析了自動(dòng)門的發(fā)展歷史及當(dāng)前現(xiàn)狀，總結(jié)了研究自動(dòng)門的目的及其意義，指出了本文研究設(shè)計(jì)的一些思路和基本架構(gòu)。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-4-第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本章圍繞系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，介紹系統(tǒng)組成框圖、主控芯片單片機(jī)的內(nèi)部硬件資源及其接口技術(shù)、整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)所用到的其它 IC 的介紹。2.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃本系統(tǒng)主要由單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路、直流步進(jìn)電機(jī)控制電路等組成。正常工作時(shí)，單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生直流電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)

16、機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)式。如門在控制關(guān)門過程中遇到人時(shí)門無(wú)條件朝相反方向打開。其原理方框圖如 2.1 所示。圖 2.1 原理方框圖2.2 器件介紹本系統(tǒng)主要包括 89C52 單片機(jī)、熱釋電型紅外傳感器、直流步進(jìn)電機(jī)等三大主要器件。2.2.1 89C52 單片機(jī)單片機(jī)處理模塊部分選用的芯片為 89C52RC，屬于 89C51RC 系列。選用STC 單片機(jī)的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用，硬件無(wú)需改動(dòng)。使產(chǎn)品更小，更輕，功耗更低4。用 STC 提供的專用工具可很容易的將 2 進(jìn)制代碼、16 進(jìn)制代碼下載進(jìn) STC 相關(guān)的單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)

17、單片機(jī)紅外檢測(cè)電路直流電機(jī)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案-5- 如圖 2.2 為 89C52RC 的引腳圖；各引腳功能如表 2-1。 圖 2.2 89C52RC 引腳圖表 2-1 89C52RC 引腳功能管腳編號(hào)管腳LQFP44PDIP40 PLCC44說明P0.0 P0.737-3039-324336P0:P0口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當(dāng)P0口作為輸入/輸出口時(shí)，P0是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口，上電復(fù)位后處于開漏模式。P0口內(nèi)部無(wú)上拉電阻，所以作I/O口必須外接10K-4.7K的上拉電阻。當(dāng)P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時(shí)，是低8位地址線A0A7，數(shù)據(jù)線的

18、D0D7，此時(shí)無(wú)需外接上拉電阻。P 1.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 0P 1.0/T2401 2T2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入P . 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 1P1. 1/T2EX4123T2EX定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕捉/重裝方式的觸發(fā)控制P 1.24234標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 2P 1.34345標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 3P 1.44456標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 4P 1.5 167標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 5P 1.6278標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 6P 1.7389標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 7P2.0 P2.7 18-2521 -2824-3Port2: P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口

19、，也可作為高8位地址總線使用(A8 A 5)。當(dāng)P2口作為輸入/輸出口時(shí)，P2是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口。P3.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT30P3.0/RxD5 10 11RXD串口1數(shù)據(jù)接收端P3.1 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT31P3.1 /TXD7 11 3TXD串口1數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT32P3.2/INT08 12 14INT0外部中斷0,下降沿中斷或低電平中斷P3.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT33P3.3/INT 9 13 15INT 外部中斷1,下降沿中斷或低電平中斷P3.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT34P3.4/T0 1014 16T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5標(biāo)準(zhǔn)I/O

20、口 PORT35P3.5/T 11 15 17T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入續(xù)表 2-1 89C52RC 引腳功能華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-6-P3.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT36P3.6/WR 12 16 18WR#外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖P3.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT37P3.7/RD131719RD#外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖P4.0 1723P4.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT40P4.1 2834P4.1 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT41P4.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT42P4.2/INT3#391 INT3#外部中斷3，下降沿中斷或低電平中斷P4.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT43P4.3/INT2#6 12INT

21、3#外部中斷2，下降沿中斷或低電平中斷P4.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT44P4.4/PSEN#262932PSEN#外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出引腳P4.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT45P4.5/ALE273033ALE地址鎖存允許信號(hào)輸出引腳/編程脈沖輸入引腳P4.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT46P4.6/EA#2931 35EA#內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇引腳RST49 10RST復(fù)位腳XTAL1 15 1921 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端。XTAL2 14 1820內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源

22、時(shí)，此引腳可浮空，此時(shí)XTAL2實(shí)際將XTAL1輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。VCC384044電源正極GND 162022電源負(fù)極，接地1 時(shí)鐘電路STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端5。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 2.3(a)所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 1.212MHz 之間選擇，電容值在530pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖 2.

23、3(b)所示，RXD 接地，TXD 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。(a)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b)外部方式時(shí)鐘電路圖 2.3 時(shí)鐘電路2 復(fù)位及復(fù)位電路第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案-7-A 復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除 PC 之外，復(fù)位操作還

24、對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表2-2 所示。表 2-2 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00HB 復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的

25、電路邏輯如圖2.4 所示。圖 2.4 復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-8-復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 2.5(a)所示。這樣，只要電源 VCC 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 VC

26、C 電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 2.5(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其電路如圖 2.5(c)所示。 (a)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位 (c)按鍵脈沖復(fù)位圖 2.5 復(fù)位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖 2.5（b）上電復(fù)位方式。2.2.2 熱釋電型紅外線傳感器熱釋電型紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制

27、由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出6。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70 分貝以上，這樣就可以測(cè)出 20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)” ，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)” ，這樣就使接收到的紅

28、外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案-9-人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 910um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的 10um 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的 10um 左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度

29、發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生信號(hào)7。1D 腳 2S 腳 3G 腳圖 2.6 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2.6 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。使用時(shí) D 端接電源正極，G 端接電源負(fù)極，S 端為信號(hào)輸出。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。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)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(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)8。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材

30、料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為 0.220m。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。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門外。2.2.3 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，即結(jié)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9。因此作常適合于單片機(jī)控制，近 30 年來(lái)，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展推動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-10-展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。特點(diǎn)：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。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與

31、驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽俊Ｍ瑫r(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)。(2) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。(3) 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。(4) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和步進(jìn)電源。(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。(6) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框

32、圖如圖 2.7 所示。圖 2.7 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本控制作用如下：反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制換相順序：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這過程稱為脈沖分配。三相六步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是 A-AB-B-BC-C-CA；反序 A-CA-C-BC-B-AB；共有八個(gè)通電狀態(tài)10。信號(hào)分配脈沖信號(hào)負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大第 3 章 硬件設(shè)計(jì)-11-第 3 章 硬件設(shè)計(jì)感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成：（

33、1） 主控制器（單片機(jī)）：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。（2） 紅外感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)。（3） 步進(jìn)馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：紅外感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知電機(jī)運(yùn)行。電機(jī)得到一定運(yùn)行信號(hào)后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，步帶轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，自動(dòng)門關(guān)閉。3.1 基本單片機(jī)系統(tǒng)這

34、是自動(dòng)門系統(tǒng)的控制核心， 一般情況下以單片機(jī)片內(nèi)的基本硬件資源為主，有必要時(shí)再擴(kuò)展部分外部器件。圖 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖在本設(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華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-12-可以實(shí)現(xiàn)，因此不需擴(kuò)展。其單片機(jī)電路圖如圖 3.1 所示。3.2 熱釋電紅外檢測(cè)電路這是自動(dòng)門系統(tǒng)的檢測(cè)核心。電路圖如 3.2 所示。電路采用熱釋電紅外傳感器及 BISS0001 組成的檢測(cè)系統(tǒng)。在圖 3.2 中，采用紅外傳感器進(jìn)行接收人體紅外信號(hào)，接收到的信號(hào)在經(jīng)過 R7、C5 進(jìn)行隔交（去除交流干擾） 、限幅，整流輸入到 BISS0001 的 14 管腳，經(jīng) 14，15 管腳一

35、級(jí)放大后由 16 口輸出。輸出信號(hào)由電阻 R11 和電容 C6 進(jìn)行耦合，然后由 13 管腳輸入，二級(jí)放大，由 12管腳輸出。再經(jīng)雙向鑒幅，狀態(tài)控制器，從 2 端口輸出。經(jīng)過處理后由 2 管腳輸出。8，11 管腳接電源，7 管腳接地。10 管腳為運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端，外接較大的電阻。3，4 管腳為延遲端口，由 Rl6，C10 來(lái)完成延時(shí)。輸出延遲時(shí)間 Tx 由外部的 R15 和 C11 的大小調(diào)整，值為 Tx24576xR15C11；5、6 管腳為封鎖端口，由 R15，C11 組成，觸發(fā)封鎖時(shí)問 Ti 由外部的 Rl6 和 C10 的大小調(diào)整，值為 T124xR16C10。9 端口為觸發(fā)禁

36、止端。當(dāng) VcVR 時(shí)允許觸發(fā)，R9 為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R9 的電阻值會(huì)降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。1 管腳為可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。SWI 是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng) SW1 與上端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1 與下端連通時(shí)，芯片則處下不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖 3.2 熱釋電紅外檢測(cè)電路 3.3 步進(jìn)電機(jī)電路第 3 章 硬件設(shè)計(jì)-13-這是自動(dòng)門系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行核心。電路采用五線四相步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A 組成。在圖 3.3 中，采用 ULN2003A 作為驅(qū)動(dòng)芯片從而組成驅(qū)動(dòng)電路，并

37、以此來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電路輸出部分連接四個(gè) LED 燈來(lái)顯示四相的運(yùn)行情況，以便直觀的看出電路的輸出是否出現(xiàn)問題，是否有缺相漏相的情況，從而更加容易做出調(diào)整。電路圖如圖 3.3 所示。圖 3.3 步進(jìn)電機(jī)電路3.4 控制電路這是自動(dòng)門系統(tǒng)的人工控制核心。包括手動(dòng)操作與自動(dòng)執(zhí)行的切換開關(guān)S1，以及手動(dòng)操作時(shí)的正轉(zhuǎn)開門開關(guān) S2 和反轉(zhuǎn)關(guān)門開關(guān) S3。電路圖如圖 3.4所示。圖 3.4 人工控制電路華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-14-第 4 章 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)面向硬件，選用 C 語(yǔ)言編程。最主要部分是單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(包括正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn))和時(shí)間的延遲。本設(shè)計(jì)考慮實(shí)際生活中的應(yīng)用，需要有安全性和

38、可靠性。根據(jù)實(shí)際生活中對(duì)自動(dòng)門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能：1.為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。當(dāng)信號(hào)采集裝置檢測(cè)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門口且門未關(guān)閉，單片機(jī)動(dòng)作輸出信號(hào)開控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)開門或者關(guān)門。2.當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí)，可閉合緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。4.1 整體順序流程圖工作流程圖如圖 4.1 所示。開始初始化信息采集電機(jī)正傳 開門延時(shí)控制電機(jī)反轉(zhuǎn) 關(guān)門有人中途有人無(wú)人無(wú)人圖 4.1 主程序流程圖第 4 章 軟件設(shè)計(jì)-15-4.2 功能模塊程序4.2.1 定義變量及主程序#includesbit L=P10;/接受

39、傳感器信號(hào)sbit S=P11;/手動(dòng)、自動(dòng)切換sbit K=P12;/開門sbit G=P13;/關(guān)門bit Flag; /運(yùn)行標(biāo)志位bit Flag1; /中斷標(biāo)志位bit R;/正轉(zhuǎn)bit D;/反轉(zhuǎn)bit K1;/存儲(chǔ)開門信號(hào)bit G1;/存儲(chǔ)關(guān)門信號(hào)sbit LED=P16; /指示燈unsigned long beats = 0;void main() /主函數(shù) TMOD=0 x01;TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;L=R=D=S=K=K1=G=G1=0; LED=1;Delay_1ms(2000); /延時(shí),減少傳感器誤差

40、;L=R=D=S=K=K1=G=G1=0; LED=0;P2 |= 0 x0F;L=1;Flag=Flag1=0;ET0=1; TR0=1;while(1) K1=K; G1=G;華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-16-LED=0;Scan(); LED=0;4.2.2 驅(qū)動(dòng)子程序正轉(zhuǎn)子程序正轉(zhuǎn)子程序void qudong1(unsigned long angle)/正轉(zhuǎn)程序 快速-慢速 unsigned char buf; unsigned char step = 0; unsigned char code RUN28 = 0 x09,0 x01,0 x03,0 x02,0 x06,0 x04,0 x0

41、c,0 x08 ; /步進(jìn)電機(jī)節(jié)拍對(duì)應(yīng) 正轉(zhuǎn) beats = (angle * 4076) / 360; /計(jì)算需要的節(jié)拍數(shù)，4096 拍對(duì)應(yīng)一圈 while (beats-) if(beats509&S=1) buf = P2 & 0 xF0; /用 buf 暫存 P1 口的高 4 位，而低 4 位清零 buf |= RUN2step; /buf 低 4 位改為相應(yīng)的節(jié)拍代碼值 P2 = buf; /修改后完畢后的值送回到 P1 口 step+; /步進(jìn)節(jié)拍遞增 step &= 0 x07; /用“與”方式實(shí)現(xiàn)到 8 歸零 delay(150); /延時(shí) 2ms，即 2ms 執(zhí)行一拍if(b

42、eats509&S=1) buf = P2 & 0 xF0; /用 buf 暫存 P1 口的高 4 位，而低 4 位清零 buf |= RUN1step; /buf 低 4 位改為相應(yīng)的節(jié)拍代碼值 P2 = buf; /修改后完畢后的值送回到 P1 口 step+; /步進(jìn)節(jié)拍遞增 step &= 0 x07; /用“與”方式實(shí)現(xiàn)到 8 歸零 delay(150); /延時(shí) 2ms，即 2ms 執(zhí)行一拍 if(beats=509&S=1) buf = P2 & 0 xF0; /用 buf 暫存 P1 口的高 4 位，而低 4 位清零 buf |= RUN1step; /buf 低 4 位改為相

43、應(yīng)的節(jié)拍代碼值 P2 = buf; /修改后完畢后的值送回到 P1 口 step+; /步進(jìn)節(jié)拍遞增 step &= 0 x07; /用“與”方式實(shí)現(xiàn)到 8 歸零 beat=beats; delay(250); /延時(shí) 2ms，即 2ms 執(zhí)行一拍 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-18- P2 |= 0 x0F; /關(guān)閉電機(jī)所有的相 中斷反轉(zhuǎn)程序中斷反轉(zhuǎn)程序void qudong3(unsigned long angle) /半正轉(zhuǎn)程序 快速-慢速 unsigned char buf; unsigned char step = 0; unsigned char code RUN28 = 0 x09,0

44、x01,0 x03,0 x02,0 x06,0 x04,0 x0c,0 x08 ; /步進(jìn)電機(jī)節(jié)拍對(duì)應(yīng) 正轉(zhuǎn) while (beats509&S=1) buf = P2 & 0 xF0; /用 buf 暫存 P1 口的高 4 位，而低 4 位清零 buf |= RUN2step; /buf 低 4 位改為相應(yīng)的節(jié)拍代碼值 P2 = buf; /修改后完畢后的值送回到 P1 口 step+; /步進(jìn)節(jié)拍遞增 step &= 0 x07; /用“與”方式實(shí)現(xiàn)到 8 歸零 delay(150); /延時(shí) 2ms，即 2ms 執(zhí)行一拍if(beats0;x-)for(y=110;y0;y-);4.2.

45、4 掃描程序void Scan() /掃描 L 函數(shù) /自動(dòng)if(S=1&L=1&Flag=0&R=0&D=0)Delay_1ms(700);if(L=1&Flag=0)Flag=1;R=1;D=0; while(S=1&Flag=1)if(L=1&R=1&D=0)第 4 章 軟件設(shè)計(jì)-21- LED=1; qudong1(270) ; /開門 LED=0; Delay_1ms(3000); R=0; D=1;if(L=0&R=0&D=1) LED=1; EA=1; qudong2(270) ; /關(guān)門 EA=0; if(Flag1=1) R=0; D=0; Flag1=0; Flag=0;

46、LED=0; if(S=0) /手動(dòng)R=0;D=0; Flag1=0;Flag=0;while(K1=1) LED=1;qudong4(1) ;華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-22-K1=K;while(G1=1)LED=1;qudong5(1) ;G1=G; LED=0;4.2.5 中斷程序void T0_time() interrupt 1 TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;if(L=1&D=1&Flag1=1)Delay_1ms(10);if(L=1) qudong3( beats); beats=0; LED=0; Delay_1ms(300

47、0); Flag1=0; 第 5 章 仿真及調(diào)試-23-第 5 章 仿真及調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，一般都包括如下幾個(gè)過程：首先設(shè)計(jì)硬件電路，并在 Altium Designer 09 上仿真，仿真好了就完成硬件組裝工作，然后進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和硬件調(diào)試階段。5.1 仿真軟件介紹Altium Designer 09Altium Designer 09 是 protel dxp 的升級(jí)版，支持 windows7、windows Vista。Altium Designer 09 的發(fā)布延續(xù)了連續(xù)不斷的新特性和新技術(shù)的應(yīng)用過程。這必將幫助用戶更輕松地創(chuàng)建下一代電子設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們將令 Altiu

48、m Designer 更符合電子設(shè)計(jì)師的要求。Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。Altium Designer 在單一設(shè)計(jì)環(huán)境中集成板級(jí)和 FPGA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于 FPGA 和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及 PCB 版圖設(shè)計(jì)、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能,使得 Altium Designer 成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案：一個(gè)既滿足當(dāng)前，也滿足未來(lái)開發(fā)需求的解決方案。Altium Designer 的板級(jí)設(shè)計(jì)功能可完全定義并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的物理元素。強(qiáng)大的規(guī)則驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、版圖和編輯環(huán)境可在直觀高效的環(huán)境中完

49、全控制設(shè)計(jì)中的各個(gè)方面。在 AltiumDesigner09 中畫出電路的原理圖。接著根據(jù)原理圖進(jìn)行實(shí)物的制作。在制作的過程中，事先根據(jù)元件的大小排版布局，以單片機(jī)為中心，從簡(jiǎn)單.線路少的元件開始著手，圍繞單片機(jī)把所有元件焊接完畢.最后，焊接完畢之后需要檢查調(diào)試。Keil C51Keil C51 是支持 8051 微控制器體系結(jié)構(gòu)的 Keil 開發(fā)工具，適合每個(gè)階段的開發(fā)人員，不管是專業(yè)的應(yīng)用工程師，還是剛學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)的學(xué)生。Keil C51 目前由 ARM 國(guó)內(nèi)授權(quán)代理商提供技術(shù)支持和銷售等相關(guān)服務(wù)。產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 Keil C 編譯器、宏匯編器、調(diào)試器、實(shí)時(shí)內(nèi)核、單板計(jì)算機(jī)和仿真器，支持

50、所有的 251 系列微控制器，幫助你如期完成項(xiàng)目進(jìn)度。Keil C51 開發(fā)工具旨在解決嵌入式軟件開發(fā)商面臨的復(fù)雜問題。當(dāng)你開始一個(gè)新項(xiàng)目，只需簡(jiǎn)單的從設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)選擇使用的設(shè)備，uVision IDE 將設(shè)置好所有的編譯器、匯編器、鏈接器和存儲(chǔ)器選項(xiàng)。華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-24-包含大量的例程，幫助你著手使用最流行的嵌入式 8051 設(shè)備。 Keil uVision 調(diào)試器準(zhǔn)確地模擬 8051 設(shè)備的片上外圍設(shè)備（IC、CAN、UART、SPI、中斷、I/O 端口、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器和 PWM模塊） 。模擬幫助你了解硬件配置，避免在安裝問題上浪費(fèi)時(shí)間。 此外，使用模擬器你可以在沒有

51、目標(biāo)設(shè)備的情況下編寫和測(cè)試應(yīng)用程序。當(dāng)你準(zhǔn)備在目標(biāo)硬件上測(cè)試軟件應(yīng)用時(shí)，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者 FlashMON51 目標(biāo)監(jiān)視器、ISD51 In-System 調(diào)試器、ULINK USB-JTAG 適配器在目標(biāo)系統(tǒng)上下載并測(cè)試程序代碼。 5.2 軟件調(diào)試首先，并不是把編好的程序直接燒進(jìn)單片機(jī)，而先用 Keil C51 編譯器進(jìn)行調(diào)試。在使用 Keil C51 編譯器時(shí),對(duì)工程成功地進(jìn)行編譯（匯編） 、連接以后，在主菜單中打開“調(diào)試”欄，點(diǎn)擊“開始/停止調(diào)試模式” ，即可進(jìn)入軟件模擬仿真調(diào)試狀態(tài)，Keil C51 內(nèi)建了一個(gè)仿真 CPU 用來(lái)模擬執(zhí)行程序，該仿真

52、CPU功能非常強(qiáng)大，可以在沒有硬件和仿真器的情況下進(jìn)行程序的調(diào)試，但是在時(shí)序上，軟件模擬仿真是達(dá)不到硬件的時(shí)序的。進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后， “調(diào)試”欄菜單項(xiàng)中原來(lái)不能用的命令現(xiàn)在已經(jīng)可以使用了。調(diào)試程序看是否能仿真，如果運(yùn)行正常再將在 Keil C51 編譯器中調(diào)試好的程序燒寫至單片機(jī)。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。一般來(lái)說這一步很容易實(shí)現(xiàn)。但是剛開始進(jìn)行調(diào)試時(shí)一下子出來(lái)了 10 處錯(cuò)誤。后來(lái)發(fā)現(xiàn)我將微機(jī)原理中的指令和單片機(jī)的指令搞混了。雖然有好多指令是通用的，但并不完全一致。如微機(jī)中的 CMP 比較指令在單片機(jī)中不可用。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

53、、E、F 前必須加上 0，不然系統(tǒng)不認(rèn)識(shí)。改過來(lái)之后順利完成了這一步的調(diào)試。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。第二步是將程序利用匯編軟件 Keil 對(duì)已經(jīng)調(diào)試好的程序進(jìn)行匯編在線調(diào)試，變成可執(zhí)行的目標(biāo)代碼裝入。Keil 中可以進(jìn)行模擬仿真，對(duì)軟件進(jìn)行單步調(diào)試。這可以讓用戶清晰的看到程序執(zhí)行到何處，哪里出現(xiàn)錯(cuò)誤。這一步主要看程序是否有邏輯上的錯(cuò)誤，語(yǔ)法沒錯(cuò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不代表著軟件調(diào)試成功。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)。如有邏輯錯(cuò)誤，改正之后，再重新回到開始調(diào)試，直至邏輯錯(cuò)誤消除為止。硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件的錯(cuò)誤

54、是通過對(duì)軟件的調(diào)試而發(fā)現(xiàn)和糾正的。 在進(jìn)行單步執(zhí)行時(shí)，定時(shí)程序在計(jì)數(shù)器溢出后就自動(dòng)跳出，但在實(shí)際調(diào)試過程中，它卻一直在循環(huán)程序中，不往下執(zhí)行。后來(lái)經(jīng)過程序的改進(jìn)，解決了第 5 章 仿真及調(diào)試-25-此困難。我在軟件調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)我的程序比較復(fù)雜且邏輯不清晰，主要是由于采用了中斷的方法，在中斷服務(wù)程序中每個(gè)程序都需要考慮很多情況，處于半處限位開關(guān)的左側(cè)怎么辦，另一側(cè)又應(yīng)如何等。導(dǎo)致程序很長(zhǎng)且邏輯混亂。后來(lái)我重新編寫了一個(gè)程序并換了一種思路，跟蹤門的來(lái)回這一動(dòng)作路線來(lái)編程。這樣可以清晰的知道門處于何位置，應(yīng)調(diào)用何種速度。程序采用查詢的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)有無(wú)人的檢測(cè)和到?jīng)]到限位開關(guān)的判斷。這樣，不但思路清

55、晰了許多，而且變短了不少。軟件編程的一些圖像如圖 5.1 所示。圖 5.1 軟件編程5.3 硬件調(diào)試首先，根據(jù)原理圖進(jìn)行實(shí)物的制作。在制作的過程中，事先根據(jù)元件的大小排版布局，以單片機(jī)為中心，從簡(jiǎn)單.線路少的元件開始著手,圍繞單片機(jī)把所有元件焊接完畢.最后，焊接完畢之后需要檢查調(diào)試。首先通電觀察電路板是否有異常，一般觀察的是有無(wú)因接錯(cuò)產(chǎn)生短路而使電路冒煙，發(fā)熱過高而使電路發(fā)燙甚至燒毀電路。 如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電重新檢測(cè)。在第一步檢測(cè)完畢無(wú)異常后，再輸入信號(hào)，用萬(wàn)用表進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)。再與原始數(shù)據(jù)的對(duì)比,通過比較檢查出出現(xiàn)錯(cuò)誤的部分，再進(jìn)行修改調(diào)試，直到未發(fā)現(xiàn)漏洞。

56、通過調(diào)試，確保硬件接線合理安全，電路完整能夠達(dá)到運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。在接上電源時(shí)，觀察整體電路是否按照預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)的運(yùn)作，電機(jī)是否正轉(zhuǎn)，華北理工大學(xué)輕工學(xué)院-26-電機(jī)是否反轉(zhuǎn)等?？筛鶕?jù)電路的運(yùn)行情況推測(cè)出程序出錯(cuò)的部分，修改程序后再經(jīng)過 Keil C51 編譯器調(diào)試后燒到單片機(jī)，反復(fù)檢測(cè)直到能工作完全正常。在調(diào)試的過程中，曾出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，包括硬件設(shè)備和軟件程序。起初發(fā)現(xiàn)電路焊接未焊接牢固，出現(xiàn)過因接線口松動(dòng)而反應(yīng)不靈敏的情況，后來(lái)又出現(xiàn)了電源干擾的問題，想了很多辦法，最后另加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的電源才得到解決。軟件程序更是修改了無(wú)數(shù)次，不斷多次的調(diào)試后,電路板終于工作正常了。 結(jié) 論-27-結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)

57、計(jì)斷斷續(xù)續(xù)經(jīng)歷了 2 個(gè)多月，我從中學(xué)到了許多。從最開始的資料的收集，購(gòu)買元器件，中間的電路板的焊接，程序的設(shè)計(jì)，到最好的調(diào)試和再調(diào)試，這些都使我學(xué)到了很多知識(shí)。通過查找各種資料，我能更加熟練的運(yùn)用學(xué)過的信息檢索方法，焊接電路培養(yǎng)了我的細(xì)心，調(diào)試過程挑戰(zhàn)了我的堅(jiān)持能力，打磨了我的性格。這次經(jīng)歷不僅僅拓展了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了動(dòng)手能力，還教會(huì)了我如何做好一件事。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中是理論結(jié)合實(shí)際，是對(duì)學(xué)過的知識(shí)的鞏固，更是對(duì)遇到各種困難的堅(jiān)持。 雖然在這中間走過許多彎路，遇到很多失敗，但是最終迎接我的是成功，是勝利的微笑。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺。本次設(shè)計(jì)為單片機(jī)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用單片機(jī) 8

58、0C52 作為控制核心，直流步進(jìn)電機(jī)、熱釋電型紅外傳感器等相結(jié)合的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，嚴(yán)格控制各種元件的采購(gòu)成本，所以價(jià)格低廉，安全可靠，操作方便。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人民生活水平不斷提高，人民生活方便，施工安全，注重環(huán)保等將成為一個(gè)熱門話題。自動(dòng)門系列產(chǎn)品正是在某種程度上滿足用戶需求，所以在未來(lái)的日子里，自動(dòng)門產(chǎn)品將更加的普及，家家戶戶使用自動(dòng)門的景象將為時(shí)不遠(yuǎn)。 參 考 文 獻(xiàn)-28-參考文獻(xiàn)1 于洋、葛斌、蘇曉鷺.基于單片機(jī)技術(shù)的自動(dòng)門智能控制系統(tǒng)J.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2008.2 劉志剛，丁朋林，郝長(zhǎng)海.自動(dòng)門控制系統(tǒng)J電子測(cè)量技術(shù)，2005.3 鄭小芹，李鐘慎.采用

59、單片機(jī)控制的紅外自動(dòng)門M制造業(yè)自動(dòng)化，20084 馬爭(zhēng)、汪亞南.微計(jì)算機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 高等教育出版社，2009.5 林立、張俊亮、曹旭東、劉得軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社，2009.6 吳英才、林華清.熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用J.傳感器技術(shù)，2002.7 肖俊峰，鄭小琴.一種紅外線自動(dòng)門單片機(jī)控制系統(tǒng)J.門窗，2008.8 宋文旭.傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）M北京：高等教育出版社，2009.9 劉寶廷，程樹炕.步進(jìn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997.10 郭天祥.51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.11 R.Dye,“Vis

60、ual Object-Orientated Programming,”Dr.Dobbs MacintoshJournal, Sept.1st(1991).12 Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal. 2008. 謝 辭-29-謝 辭在本論文資料搜集整理過程中，得到了眾多師長(zhǎng)、朋友和同學(xué)的幫助，沒有他們的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是無(wú)法完成的。我在此對(duì)他們致以深深的謝意。首先衷心感謝我的導(dǎo)師，在本人的寫作過程中，XXX 老師給予了大力的幫助和指導(dǎo)，在此深表感謝！老師不僅僅