【基于單片機(jī)的城市軌道交通安全門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6900字（論文）】

基于單片機(jī)的城市軌道交通安全門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄7479摘要 1256091引言 1105582系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 2208202.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路 2255742.2單片機(jī)原理介紹 2301772.2.1AT89C51性能介紹 3256752.2.2AT89C51單片機(jī)的芯片擦除 3265402.3電路模塊設(shè)計(jì) 4324132.3.1復(fù)位電路 4286052.3.2晶振電路 5284062.3.3電源電路 5236012.3.4蜂鳴器報(bào)警電路 6275832.3.5紅外對(duì)管檢測(cè)電路 6121642.4步進(jìn)電機(jī)介紹 7256892.4.128BYJ48步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式 7325452.4.228BYJ48步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 856012.4.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 990963系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與分析 11121073.1軟件設(shè)計(jì)方案 11119133.2主程序設(shè)計(jì)流程圖 11182203.3蜂鳴器報(bào)警流程圖 12943.4定時(shí)流程圖 12145623.5步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)編碼 13232244系統(tǒng)軟件調(diào)試 14276514.1軟件介紹 1422864.2軟件程序調(diào)試分析 1424631結(jié)論 1512019參考文獻(xiàn) 161引言隨著城市的快速發(fā)展，人們的出行方式有著多種選擇，但是乘坐地鐵還是人們首選的出行方式。在城市中乘坐地鐵在的人數(shù)比例較大，而乘坐的數(shù)量大，隨之而來(lái)的是安全問(wèn)題和效率問(wèn)題，每年被地鐵自動(dòng)門(mén)夾傷的事件比比皆是，往往就是因?yàn)檫@些安全隱患而出現(xiàn)事故。還有就是乘坐的客流量過(guò)大，效率問(wèn)題也是不可忽略的，自動(dòng)門(mén)開(kāi)啟和或關(guān)閉的時(shí)間會(huì)影響到地鐵的效率。相比于汽車(chē)、班、公交車(chē)，乘坐地鐵大多數(shù)人往往就是因?yàn)樗男识x擇乘坐地鐵，如果它的效率低下就沒(méi)有過(guò)多的人選擇去乘坐。因此地鐵自動(dòng)門(mén)的安全和效率需要得到更好的解決。本課題研究的基于單片機(jī)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)，可以很好的解決地鐵自動(dòng)門(mén)的安全以及效率問(wèn)題，關(guān)切到城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)人體紅外傳感器的感應(yīng)，可以在地鐵停車(chē)換乘時(shí)安全合理的對(duì)自動(dòng)門(mén)進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)啟與關(guān)閉，這樣就能減少地鐵自動(dòng)門(mén)夾傷乘客事件。而利用單片機(jī)來(lái)控制自動(dòng)門(mén)，相對(duì)較為安全，操作也簡(jiǎn)單，這樣就能夠保證人們的安全問(wèn)題，從而也會(huì)使得更多的人選擇乘坐地鐵。這就很好的解決了安全和效率這兩者，所以自動(dòng)門(mén)和屏蔽門(mén)的合理開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，關(guān)乎城市的發(fā)展，也與人們的日常出行日益相關(guān)，是城市軌道交通行業(yè)是否能快速發(fā)展的因素之一。2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)過(guò)程可分為三個(gè)階段。首先，一旦單片機(jī)接收到人體紅外探測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)，它就會(huì)向動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路提供指令，使電機(jī)馬達(dá)快速旋轉(zhuǎn)，從而使管理自動(dòng)門(mén)的電機(jī)以較快的速度快速打開(kāi)。自動(dòng)門(mén)加速打開(kāi)階段結(jié)束后，然后進(jìn)入第二階段，這個(gè)時(shí)候電機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速變慢，使得電機(jī)慢速工作，從而自動(dòng)門(mén)慢慢的打開(kāi)。最后階段自動(dòng)門(mén)按照設(shè)定的時(shí)間保持禁止不動(dòng)狀態(tài)，讓乘客上車(chē)。當(dāng)乘客上車(chē)完畢后，自動(dòng)門(mén)關(guān)閉開(kāi)始關(guān)閉，同樣也是一個(gè)先加速后減速，再到停止的過(guò)程。其主要框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖當(dāng)有人接近自動(dòng)門(mén)到精確的距離范圍時(shí)，人體紅外檢測(cè)模塊會(huì)檢測(cè)到，并將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)作出判斷，于是給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和報(bào)警電路下達(dá)命令，從而讓步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使得電機(jī)在不同的階段進(jìn)行加速轉(zhuǎn)動(dòng)或者減速轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)門(mén)同樣是這樣一個(gè)過(guò)程，合理的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，就有效的解決了自動(dòng)門(mén)夾傷人的安全問(wèn)題，從而保證乘客的安全。2.2單片機(jī)原理介紹單片機(jī)與一些大型計(jì)算機(jī)相比，體積微小集成度高是它最大的特點(diǎn)，所以也被叫做單片微型計(jì)算機(jī)REF_Ref26611\w\h[8]。單片機(jī)將多個(gè)模塊功能全部集成在一個(gè)半單體芯片上，如中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、并行I/O接口等模塊集成在一塊小芯片上，每個(gè)模塊的功能都可以由CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，不會(huì)相互干擾。大型計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的邏輯控制，模塊的集中分配處理功能，單片機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)。并且單片機(jī)的使用功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，是大型計(jì)算機(jī)不具備的。單片機(jī)的各個(gè)模塊部件的連接方式采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)的接線(xiàn)方式，采用總線(xiàn)連接能夠減少許多線(xiàn)路連接，大幅度縮減空間，也更加利于單片機(jī)內(nèi)部集中控制。這使得單片機(jī)發(fā)展快速，越來(lái)越多的領(lǐng)域中使用到單片機(jī)，成為現(xiàn)代不可或缺的電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具。單片機(jī)它最核心的部分是CPU,CPU就是單片機(jī)的大腦，腦中存在思考才有動(dòng)力，程序就是單片機(jī)的思考。單片機(jī)可以不斷的寫(xiě)入程序，但是最終只是使用最后存錄的程序來(lái)運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，編寫(xiě)出相應(yīng)的程序，再利用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)控制要求的電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能就得以實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的微型是它主要的特點(diǎn)，這是一些大型的計(jì)算機(jī)所沒(méi)有的。大型計(jì)算機(jī)的高智能，效率快，對(duì)系統(tǒng)控制穩(wěn)定特點(diǎn)，這些都是單片機(jī)擁有的。2.2.1AT89C51性能介紹AT89C51單片機(jī)具有低電壓和高性能特點(diǎn)，它是一個(gè)可編程的可擦除的高級(jí)8位處理器微芯片，與MCS-51兼容，并帶有4K字節(jié)。該單片機(jī)的可擦寫(xiě)ROM可以重復(fù)擦寫(xiě)一千次。它將8位的中央處理器CPU和存儲(chǔ)器結(jié)合構(gòu)成在一個(gè)獨(dú)立的芯片上，使得控制邏輯能力效率高，反應(yīng)迅速。AT89C51單片機(jī)是通過(guò)高密度、不容易丟失存儲(chǔ)器技術(shù)制作的。高性能，控制能力強(qiáng)，價(jià)格低的特性適合在本次設(shè)計(jì)中使用。AT89C51外形及引腳圖如圖2-2所示：圖2-2AT89C51外形及引腳圖2.2.2AT89C51單片機(jī)的芯片擦除51系列的單片機(jī)具有芯片擦除功能，所謂芯片擦除就是說(shuō)把單片機(jī)中的程序給清掉，讓單片機(jī)成為一個(gè)空白的芯片，然后可以再次寫(xiě)入新的程序，從而使得單片機(jī)完成不同的功能。在芯片擦除方法中，單片機(jī)微控制器的內(nèi)部代碼陣列全部被寫(xiě)成高電平“1”，在對(duì)任何非空的存儲(chǔ)器字節(jié)進(jìn)行重新編程之前，必須要執(zhí)行這個(gè)操作。而AT89C51通常被設(shè)定為擁有穩(wěn)態(tài)邏輯控制管理，可以在相對(duì)較低頻率的情況下完成靜態(tài)邏輯，并支持兩種操作模式。一種是空閑模式，在這種模式下，單片機(jī)的核心處理器CPU不發(fā)出控制指令，而且處理器保持停止?fàn)顟B(tài)，但是單片機(jī)的不同模塊可以像以前一樣運(yùn)行。還有一種斷電模式，在這種模式下，所有的芯片模塊都停止運(yùn)行，直到隨之而來(lái)的復(fù)位信號(hào)出現(xiàn)，然后才會(huì)工作，照常運(yùn)作。2.3電路模塊設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)我們的功能要求，分成多部分模塊電路：復(fù)位電路模塊，晶振電路模塊，電源電路模塊，蜂鳴器報(bào)警電路模塊以及紅外對(duì)管檢測(cè)電路。下面對(duì)每個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行介紹2.3.1復(fù)位電路為了方便地使CPU和其他各種功能部分的組件都處于特殊的初始運(yùn)行狀態(tài)并從這個(gè)運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束后才可以正常工作。通常需要在開(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位,另外當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)卡死,就必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位,讓它開(kāi)始重新工作。讓一個(gè)單片機(jī)能夠直接產(chǎn)生一個(gè)快速?gòu)?fù)位的必要條件是:RST這個(gè)復(fù)位引腳已經(jīng)能夠完全處于一個(gè)高電平的工作狀態(tài)并且已經(jīng)能夠完全滿(mǎn)足這個(gè)復(fù)位的工作持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的要求,就完全可以能夠讓單片機(jī)能夠進(jìn)行復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位的方式有兩種：上電復(fù)位和按鍵復(fù)位，這兩種方式都能完成復(fù)位，但是原理和內(nèi)部構(gòu)造不相同。上電復(fù)位，是通過(guò)電阻-電容充電實(shí)現(xiàn)的。在單片機(jī)增壓開(kāi)機(jī)的瞬間，RST的電壓與電源提供的電壓相同，然后充電電流慢慢減小，因此RST的電位也慢慢減小。選擇正確的電阻電容和電氣裝置，以使復(fù)位時(shí)間比RC時(shí)間常數(shù)小一些，就可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)復(fù)位。按鍵復(fù)位，是利用電阻分壓原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一旦按鍵被下壓，由于電阻上的串聯(lián)電阻可以使RST引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平，松開(kāi)下壓按鍵可以產(chǎn)生一個(gè)低電平，只要保證按鍵動(dòng)作產(chǎn)生的脈沖尺寸寬度，大于復(fù)位時(shí)間就能確保按鍵復(fù)位的產(chǎn)生。在實(shí)際設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，二者相互結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，通常被用于單片機(jī)的復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)就是使用兩者結(jié)合的方式來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)位電路，也叫做復(fù)合復(fù)位。如圖2.3所示：圖2.3系統(tǒng)復(fù)位電路2.3.2晶振電路單片機(jī)的晶振電路就像人的心臟一樣非常重要，單片機(jī)下達(dá)指令并執(zhí)行的這一過(guò)程，分為多個(gè)步驟和微操作，這些步驟和微操作都要統(tǒng)一在一個(gè)時(shí)鐘控制命令的管理下才能正確執(zhí)行。而時(shí)鐘方式則是由晶振電路來(lái)完成的。在晶體振蕩器電路中，定時(shí)元件通過(guò)XTAL1和XTAL2連接。定時(shí)元件部分主要是與晶體Y1和電容C3和C4組成并聯(lián)電路，形成并聯(lián)諧振。這就構(gòu)成了一個(gè)振蕩器電路，電容的容量一般取30pF左右，為的就是幫助振蕩器起振。單片機(jī)運(yùn)行反應(yīng)速度跟晶振頻率成線(xiàn)性關(guān)系，晶振頻率越高，運(yùn)行速度也隨之變快，但晶體振蕩頻率范圍一般在1.2~13MHz。本次設(shè)計(jì)的晶振電路如圖2.4所示：圖2.4晶振電路2.3.3電源電路電路設(shè)計(jì)中，電源插座通過(guò)一個(gè)多向開(kāi)關(guān)，一旦開(kāi)關(guān)被按下至2-3、5-4，電路就被接通。于是通過(guò)104瓷器貼片電容過(guò)濾高頻，104uF電解電容過(guò)濾低頻，到達(dá)穩(wěn)定電壓效果。通常電容越大，電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)越好，這就得到了對(duì)系統(tǒng)+5V的電源電壓。LED3燈連接R6,作為運(yùn)行指示燈用，R6是限流電阻，保護(hù)LED3。一旦開(kāi)關(guān)被按下則接通電源，LED3就會(huì)亮起，作為接通提示燈。如圖2.5所示：圖2.5電源電路圖2.3.4蜂鳴器報(bào)警電路在蜂鳴器報(bào)警電路的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)微控制器被用來(lái)控制BEEP，通過(guò)高電平或者低電平以命令蜂鳴器工作與否。Q1是NPN型三極管，電路在高電平時(shí)被接通，因此蜂鳴器開(kāi)始工作。而電路在低電平時(shí)被接地，因此蜂鳴器不工作。一般蜂鳴器的工作電流較大，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)工作，所以R4起到一個(gè)上拉電阻的作用，用來(lái)控制I/O端口的電流，在高電平時(shí)加大電流，從而滿(mǎn)足蜂鳴器的工作電流要求。R14被用作限流電阻裝置，以保護(hù)三極管不被擊穿。當(dāng)蜂鳴器工作響起時(shí)LED燈就會(huì)亮起，R13是作為L(zhǎng)ED燈的限流電阻使用。報(bào)警電路如圖2.6所示：圖2.6蜂鳴器報(bào)警電路2.3.5紅外對(duì)管檢測(cè)電路下面介紹檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，檢測(cè)電路設(shè)計(jì)中，LM393的本質(zhì)是一個(gè)運(yùn)算放大器，在設(shè)計(jì)中主要是作為電壓比較器使用。電壓比較器的工作原理是：比較正負(fù)兩端的電壓大小來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電流的高低，“+”端電壓大于“-”端電壓時(shí)，輸出高電平，當(dāng)“+”端的電壓小于“-”端電壓，輸出低電平。電路模塊設(shè)計(jì)中，LM393的3號(hào)引腳接到“+”端，2腳接的是“-”端。LED1為紅外接收管，LED2為紅外發(fā)射管。R7起到一個(gè)限流電阻的作用，可以保護(hù)發(fā)射管不被大電流燒壞。為了獲得高電平，需要接上上拉電阻R3。當(dāng)有物體遮擋時(shí)，發(fā)射管發(fā)射紅外光，通過(guò)干擾物體的反射，接受管接收到信號(hào)，接收管就會(huì)導(dǎo)通接地，使得“+”端的電壓為0，而“-”端的電壓因?yàn)榉謮?，電壓?.5V，從而“+”端電壓小于“-”端電壓，比較器輸出低電平，右上角LED燈亮起。反之，沒(méi)有遮擋物時(shí)因?yàn)樯侠娮鑂3的緣故，使得“+”端電壓大于“-”端電壓，輸出高電平，右上角LED熄滅。單片機(jī)通過(guò)比較器輸出的電平高低就可以知道是否有人經(jīng)過(guò)。檢測(cè)電路如圖2.7所示：圖2.7紅外對(duì)管檢測(cè)電路2.4步進(jìn)電機(jī)介紹步進(jìn)電機(jī)，又稱(chēng)脈沖電機(jī)，是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或線(xiàn)性位移的電機(jī)。一旦輸入電脈沖，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)翻轉(zhuǎn)一個(gè)角度，或向前進(jìn)。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)量成線(xiàn)性關(guān)系，同時(shí)旋轉(zhuǎn)速度也與脈沖頻率成線(xiàn)性關(guān)系。步進(jìn)電機(jī)價(jià)格實(shí)惠，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，它的這種控制特性非常適合用單片機(jī)來(lái)控制。步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，不能直接接在直流電源和交流電源上，必須要有驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)才能正常工作。本次設(shè)計(jì)中使用的是28BYJ48步進(jìn)電機(jī)，它的驅(qū)動(dòng)電路使用ULN2003達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路。2.4.128BYJ48步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁技術(shù)方式分為全勵(lì)磁和半步勵(lì)磁，其中全勵(lì)磁分為：1相勵(lì)磁和2相勵(lì)磁。而半步勵(lì)磁也叫作1-2相勵(lì)磁REF_Ref30158\w\h。對(duì)于1相勵(lì)磁而言，勵(lì)磁順序是：A-B-C-D-A。2相勵(lì)磁的序列是：AB-BC-CD-DA-AB,而且步距角是最小步距角的兩倍。1-2相勵(lì)磁，勵(lì)磁序列是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，只要在給定的方式內(nèi)給出高電平，電機(jī)就會(huì)在計(jì)劃的方式內(nèi)旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)中，步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式采用的是半步勵(lì)磁，其分配順序如圖2.8所示：圖2.8電機(jī)勵(lì)磁順序2.4.228BYJ48步進(jìn)電機(jī)參數(shù)28BYJ48的含義是：28：步進(jìn)電機(jī)的有效最大外徑是28毫米B：表示是步進(jìn)電機(jī)Y：表示是永磁式J：表示是減速型（減速比1:64）48：表示四相八拍步步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)如表2.1所示：表2.1步進(jìn)電機(jī)參數(shù)參數(shù)額定數(shù)值額定電壓12VDC(另有電壓：5V、6V、24V)相數(shù)4減速比1/64(另有減速比：1/16、1/32)步距角5.625°/64驅(qū)動(dòng)方式4相8拍直流電阻200Ω±7%(25℃)空載牽入頻率≥600Hz空載牽出頻率≥1000Hz牽入轉(zhuǎn)矩≥34.3mN.m(120Hz)自定位轉(zhuǎn)矩≥34.3mN.m絕緣電阻＞10MΩ(500V)絕緣介電強(qiáng)度：600VAC/1mA/1S絕緣等級(jí)A溫升＜50K(120Hz)噪音＜40dB(120Hz)2.4.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在前面的驅(qū)動(dòng)電路模塊主題中，選擇了ULN2003芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。ULN2003是一個(gè)高電壓、高電流的復(fù)合電子晶體管陣列，由七個(gè)硅型NPN復(fù)合晶體管組成REF_Ref23810\w\h[5]。與不同的驅(qū)動(dòng)芯片相比，ULN2003最大的電流輸出為500mA，而且高輸出電流也很適合在這次設(shè)計(jì)下使用。它的結(jié)構(gòu)原理如圖2.8所示：圖2.8ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)1號(hào)到7號(hào)引腳作為脈沖輸入端，16號(hào)到10號(hào)引腳作為輸出端，它們相互對(duì)應(yīng)。8號(hào)引腳是公共端接地，9號(hào)引腳是接內(nèi)部續(xù)流二極管負(fù)端公共端和電源正極，這樣才形成續(xù)流回路。在驅(qū)動(dòng)電路原理圖設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的1到4引腳和驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003的16到13引腳接到一起，5號(hào)引腳接電源。ULN2003的1到4號(hào)引腳接單片機(jī)的P1端口，8號(hào)引腳接地，9號(hào)引腳接到電源。這樣就構(gòu)成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊。驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2.9所示：圖2.9驅(qū)動(dòng)電路

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與分析3.1軟件設(shè)計(jì)方案對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)完成后，下面就對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真及調(diào)試，硬件設(shè)計(jì)與軟件結(jié)合，才能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，有許多細(xì)節(jié)需要我們揣摩，軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)主要有以下的步驟：1.繪制功能圖，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)每個(gè)模塊的功能應(yīng)該明確。2.確定相應(yīng)的算法研究，一個(gè)合理的算法可以更好的編寫(xiě)程序。3.畫(huà)出程序流程圖，流程圖可以直觀(guān)的表現(xiàn)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程思路。4.編寫(xiě)程序。按照設(shè)計(jì)要求編寫(xiě)出相應(yīng)的程序，并且保證程序可行。編寫(xiě)程序使用匯編語(yǔ)言。5.軟件程序調(diào)試，完成設(shè)計(jì)后要不斷對(duì)進(jìn)行程序調(diào)試，從而得到更簡(jiǎn)潔的結(jié)果。軟件設(shè)計(jì)主要有主程序流程圖，蜂鳴器流程圖，定時(shí)計(jì)數(shù)流程圖設(shè)計(jì)以及電機(jī)編碼順序設(shè)計(jì)。3.2主程序設(shè)計(jì)流程圖主程序設(shè)計(jì)思路：開(kāi)始啟動(dòng)電源時(shí)，啟動(dòng)紅外檢測(cè)模塊判斷是否有人，當(dāng)列車(chē)到達(dá)，有人接近時(shí)快速開(kāi)門(mén)，然后慢速開(kāi)門(mén)，門(mén)開(kāi)啟完畢后，定時(shí)延時(shí)一定時(shí)間，若檢測(cè)到無(wú)人后開(kāi)始關(guān)閉門(mén)。主程序流程圖如圖3.1所示：圖3.1主程序流程圖3.3蜂鳴器報(bào)警流程圖蜂鳴器報(bào)警流程設(shè)計(jì)：列車(chē)即將到站后，啟動(dòng)紅外檢測(cè)，判斷是否有人靠近，有人則蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警提示乘客，然后開(kāi)門(mén)，到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，蜂鳴器再次報(bào)警，提示即將關(guān)門(mén)。蜂鳴器報(bào)警流程圖如圖3.2所示：圖3.2蜂鳴器報(bào)警流程圖3.4定時(shí)流程圖設(shè)定定時(shí)時(shí)間為60秒，開(kāi)始定時(shí)計(jì)數(shù)后，每次變量加1，直到到達(dá)設(shè)定時(shí)間，然后清零返回，定時(shí)流程圖如圖3.3所示：圖3.3定時(shí)流程圖3.5步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)編碼當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的哪一個(gè)相位得到一個(gè)高電平時(shí)，它所在的線(xiàn)圈就會(huì)得電，同時(shí)電機(jī)也開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期的相位順序如表4.1所示：相位第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步A相11000001B相01110000C相00011100D相00000111編碼0x080x0c0x040x060x020x030x010x09表3.1電機(jī)勵(lì)磁順序及編碼電機(jī)勵(lì)磁順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，這是電機(jī)正轉(zhuǎn)順序，電機(jī)反轉(zhuǎn)則是順序反過(guò)來(lái)。

4系統(tǒng)軟件調(diào)試4.1軟件介紹軟件程序開(kāi)發(fā)使用的是Keil，它是由KeilSoftware德國(guó)公司制造的單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)軟件。51單片機(jī)的所有系列都與之兼容，可以上面進(jìn)行程序編譯及運(yùn)行調(diào)試，同時(shí)通過(guò)一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境將不同的功能部分組合在一起。Proteus和Keil可以結(jié)合在一起使用，Proteus主要進(jìn)行硬件仿真的執(zhí)行，Keil提供軟件執(zhí)行環(huán)境，兩者相互配合使用可以更好的對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試。4.2軟件程序調(diào)試分析在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，將系統(tǒng)分成多個(gè)部分。主要有電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)部分、開(kāi)關(guān)門(mén)及蜂鳴器設(shè)計(jì)函數(shù)、定時(shí)計(jì)數(shù)函數(shù)。每個(gè)函數(shù)合理設(shè)計(jì)再構(gòu)成總體，這些都是根據(jù)流程圖來(lái)設(shè)計(jì)，可以節(jié)約大量的時(shí)間。程序編寫(xiě)調(diào)試中往往會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，如變量類(lèi)型選取不當(dāng)、函數(shù)調(diào)用錯(cuò)誤等，都會(huì)造成程序錯(cuò)誤，需要進(jìn)行多次查找和修改才能得到結(jié)果。程序調(diào)試結(jié)果如圖4.4所示：圖4.4程序調(diào)試運(yùn)行結(jié)果

結(jié)論本課題設(shè)計(jì)針對(duì)城市軌道交通中地鐵自動(dòng)門(mén)和屏蔽門(mén)存在的問(wèn)題和缺陷，結(jié)合單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，從安全以及效率方向，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的紅外傳感器自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成對(duì)自動(dòng)門(mén)和屏蔽門(mén)的開(kāi)關(guān)研究設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)主要可以實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）仿真模塊方面：可以模擬當(dāng)?shù)罔F到站時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)和屏蔽門(mén)能夠合理安全的開(kāi)啟和關(guān)閉功能，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。（2）紅外檢測(cè)系統(tǒng)