基于單片機(jī)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，自動(dòng)門開始進(jìn)入人們的日常生活，成為賓館、超市、銀行等現(xiàn)代建筑所必備之物，是建筑智能化水平的重要指標(biāo)之一。它具有美觀大方、防風(fēng)、防塵、降低噪音等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)方便了人們出入，也方便了管理，增強(qiáng)了安全。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。控制系統(tǒng)是自動(dòng)門的心臟，也是衡量其設(shè)計(jì)制造水平的重要指標(biāo)，同時(shí)自動(dòng)門控制系統(tǒng)逐漸向大型化、復(fù)雜化和智能化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用單片機(jī)8051作為控制核心，直流電機(jī)、熱釋電型紅外傳感器等

2、相結(jié)合的系統(tǒng)。它充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能，其優(yōu)點(diǎn)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)，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)；控制；熱釋電紅外傳感器目錄1緒論11.1 自動(dòng)門發(fā)展歷史11.2 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用11.3 紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展22系統(tǒng)總體方案32.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃32.2器件介紹32.2.1 單片機(jī)32.2.2熱釋電紅外傳感器83 硬件設(shè)計(jì)103.1 基本單片機(jī)系統(tǒng)103.2 紅外檢測(cè)電路103.2.1 放大信號(hào)電路113.3 電動(dòng)機(jī)電路124控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 主程序設(shè)計(jì)144.1.1 主程序流程圖144.1.2 主程序144

3、.2調(diào)試164.2.1 硬件調(diào)試164.2.2 軟件調(diào)試174.2.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題175總結(jié)與展望18致謝19參考文獻(xiàn)20附錄I 總電路圖21附錄II 程序22附錄III 實(shí)物圖241緒論1.1 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)。 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)門品牌多瑪在19

4、45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。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之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。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)、

5、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(guò)程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)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。1.2 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用擔(dān)任本設(shè)計(jì)處理部分的是89c52單片機(jī)（89C51系列）.目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。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

6、不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。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)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、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。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(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上

7、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(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。 STC89C51RC系列單片機(jī)是宏晶科技出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器和6時(shí)鐘/機(jī)器可選，HD版本和90C版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。89C52與89C51的區(qū)別在于51的程序空間為4K字節(jié)，而52程序空間為8K字節(jié)，其余性能與結(jié)構(gòu)相同。本論文以89C51RC系列來(lái)講述。1.3 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)

8、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。紅外探測(cè)技術(shù)利用紅外光波(又稱紅外線)作為載波來(lái)傳送測(cè)量信號(hào)或者控制指令,例如紅外遙控電視開關(guān)、紅外報(bào)警器、自動(dòng)玻璃門等。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0.88m0.94m,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。紅外測(cè)控系統(tǒng)一般包括發(fā)射、接收以及處理部分。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)。然后，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析。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

9、號(hào)。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號(hào)，且將被放大的信號(hào)用于鑒別由人體引起的信號(hào)。2系統(tǒng)總體方案本章圍繞系統(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)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。如門在的控制方關(guān)門過(guò)程中遇到人或其他障礙物時(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 2.2.1 單

10、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)。 圖2-2 89C52RC引腳圖如圖2-2為89C52RC的引腳圖；各引腳功能如表2-1。表2-1 89C52RC引腳功能管腳管腳編號(hào)說(shuō)明LQFP44PDIP40PLCC44P0.0 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

11、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D0D7，此時(shí)無(wú)需外接上拉電阻。P 1.0/T2401 2P 1.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 0T2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入P1. 1/T2EX4123P . 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT 1T2EX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

12、 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，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/RxD5 10 11P3.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT30RxD串口1數(shù)據(jù)接收端P3.1 /TxD7 11 3P3.1 標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT31TxD串口1數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT08 12 14P3.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT32INT0外部中斷0,下降沿中斷或低電平中斷P3.3/INT 9 13 15P3.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PO

13、RT33INT 外部中斷1,下降沿中斷或低電平中斷續(xù)表2-1 89C52RC引腳功能引腳功能P3.4/T0 1014 16P3.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT34T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5/T 11 15 17P3.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT35T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6/WR 12 16 18P3.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT36WR#外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖P3.7/RD131719P3.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT37RD#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/INT3#391 P4.

14、2標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT42INT3#外部中斷3，下降沿中斷或低電平中斷P4.3/INT2#6 12P4.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT43INT3#外部中斷2，下降沿中斷或低電平中斷P4.4/PSEN#262932P4.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT44PSEN#外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出引腳P4.5/ALE273033P4.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT45ALE地址鎖存允許信號(hào)輸出引腳/編程脈沖輸入引腳P4.6/EA#2931 35P4.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口 PORT46EA#內(nèi)外存儲(chǔ)器選引腳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

15、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。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

16、.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2-3（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

17、，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(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-P3FFHSCON00HIPXXBSBUF不定IE0XBPCON0XXX0000BTMOD00HB 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(guò)4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信

18、號(hào)的電路邏輯如圖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)。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(guò)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。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)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(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖2-5（b）所

19、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(yīng)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(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。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 該傳感器

20、在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。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。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 該電阻阻抗高達(dá)104，故引入的溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式 即源極跟隨器 來(lái)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。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。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

21、正、負(fù)極性的。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10UM左右的紅外線，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(guò)菲泥爾濾光片增強(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)。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

22、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(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)。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為0220m。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(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門外。3硬件設(shè)計(jì)3.1 基本單片機(jī)系統(tǒng)這是自動(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.

23、。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。其單片機(jī)電路圖如圖3-1。 圖3-1 單片機(jī)電路圖3.2 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。不需要紅外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動(dòng)接觸開關(guān)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(nèi)部設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)管及偏置厚膜電阻, 從而構(gòu)成信號(hào)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(cè)距離僅2m 左右。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門時(shí),被熱釋電紅外傳感器接

24、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)部放大等處理后輸出給單片機(jī)。其熱電釋紅外檢測(cè)電路如圖3-2所示。圖3-2熱電釋紅外檢測(cè)電路3.2.1 放大信號(hào)電路LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，lm324原理圖如圖3-3所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖3-3（1）所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示

25、運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。lm324引腳圖見圖3-3（2）。 當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí)(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大(實(shí)際上是很大,如LM324運(yùn)放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬(wàn)倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。圖3-4中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻R1、R1組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R2、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時(shí)加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之

26、間，當(dāng)Ui U1時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。若選擇U2 U1，則當(dāng)輸入電壓在U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等。3.3 電動(dòng)機(jī)電路所選用的電動(dòng)機(jī)為普通的直流電機(jī)，在單片機(jī)的控制下，可接一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片或者通過(guò)其他的一些原件可使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本文為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，采用其他方式代替了電路驅(qū)動(dòng)芯片。電動(dòng)機(jī)電路圖如圖3-5所示。圖3-5 電動(dòng)機(jī)電路圖4控制系統(tǒng)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

27、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。4.1 主程序設(shè)計(jì)4.1.1 主程序流程圖圖4-1主程序流程圖4.1.2 主程序#includesbit L=P10;/接受傳感器信號(hào)bit Flag;/標(biāo)志位sbit R=P13;/正轉(zhuǎn)sbit D=P14;/反轉(zhuǎn)sbit LED=P17;/指示燈void Delay_1ms(unsigned int DATA)/1ms延時(shí)函數(shù)unsigned int x,y;for(x=DATA;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void Ld_Display()/顯示L函數(shù)if(L=1)Delay_1ms(700);if(L=1)Fl

28、ag=1; if(Flag=1)R=1;D=0;Delay_1ms(3000);Delay_1ms(4000);R=0;D=0;Delay_1ms(2000);R=0;D=1;Delay_1ms(3000);Delay_1ms(4000);R=0;D=0;Flag=0;void main()/主函數(shù)L=D=R=0; LED=1;Delay_1ms(6000);/延時(shí),減少傳感器誤差;Delay_1ms(6000);Delay_1ms(5000);Delay_1ms(5000);L=D=R=0; LED=0;while(1)L=D=R=0; LED=0;Ld_Display();L=D=R=0;

29、 LED=0;4.2調(diào)試4.2.1 硬件調(diào)試首先，在Protel中畫出電路的原理圖，并繪制出PCB板接線圖。接著根據(jù)PCB板接線圖實(shí)物的制作。在制作的過(guò)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(guò)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(guò)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

30、發(fā)現(xiàn)漏洞。通過(guò)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)。4.2.2 軟件調(diào)試首先，并不是把編號(hào)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CPU功能非常強(qiáng)大，可以在沒(méi)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

31、常再將在Keil C51編譯器中調(diào)試好的程序燒寫至單片機(jī)。 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)，電機(jī)是否反轉(zhuǎn)等。可根據(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(guò)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。4.2.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題在調(diào)試的過(guò)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(guò)因接線口松動(dòng)而反應(yīng)不靈敏的情況，軟件程序也修改了很多次才成功，最終在不斷多次的調(diào)試后,電路板工作正常了。5總結(jié)與展望本次畢業(yè)設(shè)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

32、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)到了好多，成長(zhǎng)了好多。通過(guò)查找各種資料，我更加熟練的運(yùn)用所學(xué)過(guò)的信息檢索方法。也懂得了耐心的重要性,焊接電路培養(yǎng)了我的細(xì)心，調(diào)試過(guò)程挑戰(zhàn)了我的堅(jiān)持能力，打磨了我的性格。這次經(jīng)歷不僅僅擴(kuò)充了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了動(dòng)手能力，還教會(huì)了我怎樣做好一件事的方法。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程帶給我的是對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，是對(duì)新知識(shí)的拓展.是對(duì)遇到各種困難的堅(jiān)持，也是對(duì)堅(jiān)持就是勝利這種信仰的肯定。 雖然在這中間走過(guò)許多歪路，遇到很多失敗，但是最終帶給我是成功，是勝利的微笑。在大學(xué)畢業(yè)走向社會(huì)的這個(gè)過(guò)度過(guò)程,它使我受益匪淺。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)8052作為控制核心，直流電機(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。隨著生活水平的提高，人民生活方便，施工安全，環(huán)保成為一個(gè)更加關(guān)注改善。自動(dòng)門系列產(chǎn)品只是為了滿足這種需求，從一定程度上的用戶。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)。致謝大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活，過(guò)多的注重書面知識(shí)，在實(shí)際操作能力有