基于單片機(jī)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)與仿真 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 教 學(xué) 系 電氣技術(shù)系 班 級(jí) 12電氣5 姓 名 李春宇 指導(dǎo)教師 張永紅 2017年3月 北京電子科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 摘要 現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)快速發(fā)展的信息化社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們不斷去追求舒適，方便的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)

2、品產(chǎn)生，智能型自動(dòng)門(mén)同樣出現(xiàn)在人們的生活中。自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)是隨著人們對(duì)生活條件的不斷追求，科技的不斷發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)品。由于單片機(jī)系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，所以本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器。 本次設(shè)計(jì)是紅外線自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測(cè)到人體時(shí)紅外線能量變化，傳給單片機(jī)。電機(jī)作為門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)，使門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)人進(jìn)門(mén)后又可以使門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；熱釋紅外線傳感器；AT89C51；BIS0001芯片 1 目 錄

3、 摘要 1 1. 緒論 3 1.1 課題研究的背景 3 1.2 自動(dòng)門(mén)的發(fā)展 3 1.3 電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展 4 1.4 課題研究的目的和意義 4 1.5 設(shè)計(jì)的基本思路 5 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 2.1 系統(tǒng)硬件與功能設(shè)計(jì) 6 2.2 單片機(jī)介紹 9 2.3 熱釋電紅外傳感器介紹 11 2.4 BISS0001芯片介紹和典型電路 13 2.5 步進(jìn)電機(jī) 15 2.6 斬波驅(qū)動(dòng) 16 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 18 3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 18 3.2 各部分程序流程設(shè)計(jì) 18 3.3 調(diào)試 20 3.4 門(mén)行程檢測(cè)及

4、故障檢測(cè) 22 總結(jié) 23 謝辭 24 參考文獻(xiàn) 25 附錄：程序源代碼 26 31 1. 緒論 1.1 課題研究的背景 自動(dòng)門(mén)從理論上理解應(yīng)該是門(mén)的概念的延伸，是門(mén)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(mén)指：可以將人接近門(mén)的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門(mén)授權(quán)）識(shí)別為開(kāi)門(mén)信號(hào)的控制單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門(mén)開(kāi)啟,在人離開(kāi)后再將門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 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(mén)逐漸成為主流。21世紀(jì)的今天，門(mén)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(mén)與建筑以及周?chē)h(huán)境整體的協(xié)調(diào)、

5、和諧。門(mén)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(mén)的高級(jí)形式--自動(dòng)門(mén)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(mén)家族。 1.2 自動(dòng)門(mén)的發(fā)展 自動(dòng)門(mén)從理論上理解應(yīng)該是門(mén)的概念的延伸，是門(mén)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(mén)指：可以將人接近門(mén)的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門(mén)授權(quán)）識(shí)別為開(kāi)門(mén)信號(hào)的控制單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門(mén)開(kāi)啟,在人離開(kāi)后再將門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 自動(dòng)門(mén)開(kāi)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(kāi)放，自動(dòng)門(mén)開(kāi)始被使用，受此影響，世界第一

6、自動(dòng)門(mén)品牌多瑪在1945年開(kāi)發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門(mén)，新建大樓的正門(mén)也開(kāi)始使用了。到了1962年，電氣式己開(kāi)始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門(mén)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(mén)逐漸成為主流。例如：各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門(mén)，如：感應(yīng)自動(dòng)門(mén)(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(mén)等。 21世紀(jì)的今天，門(mén)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(mén)與建筑

7、以及周?chē)h(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。門(mén)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(mén)的高級(jí)形式--自動(dòng)門(mén)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(mén)家族。 1.3 電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展 電動(dòng)機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活。無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品（如電冰箱、空調(diào)、DVD等）中，都大量使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。據(jù)資料顯示，在所有動(dòng)力資源中，百分之九十以上來(lái)自電動(dòng)機(jī)。 隨著大規(guī)

8、模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的性能越來(lái)越高，價(jià)格也越來(lái)越便宜。此外電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。因此就有可能比較普遍地應(yīng)用微機(jī)來(lái)控制各類電機(jī)．完成備種新穎的、高性能的控制策略，是電機(jī)的各種潛在能力得到充分發(fā)揮，是電機(jī)的性能更符合使用要求，還可以制造出便于控制納新型電機(jī)，使電機(jī)出現(xiàn)新的面貌。 比較簡(jiǎn)單的電機(jī)微機(jī)控制，例如在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讓電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)或反轉(zhuǎn)之類，只要讓微機(jī)控制繼電器或電子開(kāi)關(guān)元件使電路開(kāi)通或關(guān)斷就可以了：在各種機(jī)床設(shè)備及生廣流水線中，現(xiàn)在已普遍采用微機(jī)的可編程控制器。按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。 至于復(fù)雜的控制，則要用微機(jī)控制電

9、機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機(jī)按指定的指令準(zhǔn)確工作。 通過(guò)微機(jī)控制，電機(jī)的性能有很大的提高。例如傳統(tǒng)的直流電集合變流電機(jī)各有憂缺點(diǎn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好。但帶有機(jī)械按向器，有機(jī)械磨損及換向火化等問(wèn)題；交流電動(dòng)機(jī)，不論是異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。工作也比直流電動(dòng)機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。 復(fù)雜的電機(jī)微機(jī)控制主要用于以下兩個(gè)方而： 1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制。用以保證正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，發(fā)生故障后盡可能保持穩(wěn)定，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。 2、電動(dòng)機(jī)調(diào)速及其位置伺服控制。用于鼓風(fēng)機(jī)或水泵的調(diào)速節(jié)能、數(shù)控機(jī)床、

10、微型計(jì)算機(jī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人等控制系統(tǒng)。 在電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中，微機(jī)主要完成下列工作： 1、實(shí)時(shí)控制。根據(jù)給定的要求控制規(guī)律，對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等物理量實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。 2、監(jiān)控。完成事故報(bào)警、事故處理、系統(tǒng)診斷及管理等。 3、數(shù)據(jù)處理 完成必要的數(shù)據(jù)采集、分析處理、計(jì)算、顯示、記錄等。 1.4 課題研究的目的和意義 自動(dòng)門(mén)根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門(mén)、自動(dòng)平開(kāi)門(mén)、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)、自動(dòng)圓弧門(mén)、自動(dòng)折疊門(mén)等，其中自動(dòng)平移門(mén)使用得最廣泛，我們通常所說(shuō)的自動(dòng)門(mén)、感應(yīng)門(mén)就是指自動(dòng)平移門(mén)。 自動(dòng)平移門(mén)最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)門(mén)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和門(mén)內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)

11、人走近自動(dòng)門(mén)時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門(mén)打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門(mén)之后，再將門(mén)關(guān)閉。由于自動(dòng)門(mén)在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。 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)平移門(mén)控制系統(tǒng)成為學(xué)校、公司等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。 1.5 設(shè)計(jì)的基本思路 1、有人來(lái)時(shí)（進(jìn)門(mén)或出門(mén)）開(kāi)門(mén)。當(dāng)人走到離門(mén)1m的時(shí)候，安裝在門(mén)上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門(mén)。 2、無(wú)人時(shí)關(guān)門(mén)延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門(mén)1m的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)

12、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門(mén)。 人體 信號(hào) 光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾透鏡） 熱釋電紅外 線傳感器 信號(hào) 處理 自動(dòng)門(mén) 控制電路 圖1-1 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖 3、關(guān)門(mén)中途來(lái)人，立即開(kāi)門(mén)。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門(mén)時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門(mén)1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門(mén)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門(mén)。 總體結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1： 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)硬件與功能設(shè)計(jì) 紅外自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路，門(mén)行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、故障顯示電路、控制方式切換電路等七部分

13、組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門(mén)行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門(mén)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)的控制方式。如門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中遇到人或其他障礙物時(shí)門(mén)無(wú)條件朝相反方向打開(kāi)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。 AT89C51單片機(jī) SRAM 紅外線檢測(cè) 門(mén)行程檢測(cè) 故障檢測(cè) EPROM 電機(jī)電路控制 故障顯示報(bào)警 控制方式切換 圖2-1 紅外線自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)硬件框圖 系統(tǒng)硬件框圖如圖2-1所示： 感應(yīng)自動(dòng)門(mén)的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門(mén)機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門(mén)機(jī)組由以下部件組成

14、： （1）主控制器：它是自動(dòng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)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(guò)主控器調(diào)節(jié)門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。　　 （2）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）動(dòng)力馬達(dá)：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的主動(dòng)力，控制門(mén)扇加速與減速運(yùn)行。　　 （4）門(mén)扇行進(jìn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)?！　? （5）門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行?！　? 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽

15、引門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)。　　 （6）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺動(dòng)。 （7）當(dāng)門(mén)扇要完成一次開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)，其工作流程如下： 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門(mén)扇開(kāi)啟；門(mén)扇開(kāi)啟后由控制器做出判斷，如需關(guān)門(mén)，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門(mén)扇。 下圖為設(shè)計(jì)電路原理圖 圖 2-2電路原理圖 2.2 單片機(jī)介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存

16、儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 外形

17、及引腳排列如圖2-3所示。 圖2-3 AT89C51外形及引腳圖 2.2.1 AT89C51管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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(mén)電流P1口管

18、腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在

19、FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)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0 P3.3 —/INT1：外部中斷1 P3.4 —T0：記時(shí)器0外部輸入 P3.5 —T1：記時(shí)器1外部輸入 P3.6 —/WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3.7 —/

20、RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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

21、高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 2

22、.2.2 AT89C51主要特性 * 與MCS-51 兼容 * 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 * 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán) * 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 * 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz * 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 * 128*8位內(nèi)部RAM * 32可編程I/O線 * 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 * 5個(gè)中斷源 * 可編程串行通道 * 低功耗的閑置和掉電模式 * 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.3 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外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)

23、探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制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。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10-20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(guò)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

24、區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9-10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10um，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(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖2-3所示。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有ΔT的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在

25、兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會(huì)跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，ΔT=0，傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生ΔT，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見(jiàn)下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場(chǎng)效應(yīng)管FET等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過(guò)的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對(duì)太陽(yáng)光和熒光燈光

26、的短波長(zhǎng)（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長(zhǎng)在8mm-12mm之間的紅外信號(hào)的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，為了只對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 2.3.1熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu) 由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。該傳感器

27、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(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0.2-20um。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏度，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(mén)外 如圖2-4熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2-4 熱釋電紅

28、外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.4 BISS0001芯片介紹和典型電路 BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。 圖2-5 BISS0001 芯片管腳 BISS0001芯片管腳 1腳（A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A＝1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A＝0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。 2腳（V0）為控制信號(hào)輸出端，當(dāng)有傳感信號(hào)輸人時(shí)，V

29、0輸出高電平。 3腳（RX）和4腳（CX）為輸出定時(shí)控制器T，的外接元件端，定時(shí)時(shí)間為：TX＝50103RXCX。 5腳（Ri）和6腳Ci）為鎖定時(shí)間控制器Υi的外接元件，鎖定時(shí)間Ti＝24RiCi。 7腳（VSS）為電源正端。 8腳（VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，若按ⅤSS，可使定時(shí)器復(fù)位。 9腳（Vc）為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC＜VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時(shí)，允許觸發(fā)，VR＝0.2VDD. 10腳（IB）為偏置電流設(shè)置端，由外接電阻RB接ⅤSS端，RB一般取1MΩ的電阻。 11腳（VDD）為電源正、負(fù)端。 12腳（OUT2）為第二級(jí)運(yùn)放的輸出端 13腳（IN

30、2-）為第二級(jí)運(yùn)放的反相輸人端。 14腳（IN1+）第一運(yùn)放的同相輸入端。 15凈（IN1-）第一運(yùn)放的反相輸入端。 16腳（OUT1）為第一運(yùn)放的輸出端。 2.4.1 BISS0001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 下圖2-3中，運(yùn)算放大器OPl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器01：2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COPl和ODP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。 BISS0001的特點(diǎn)： *CMOS工藝，公耗低 *數(shù)模混合 *具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器 *內(nèi)部

31、的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 *內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器 *采用16腳DIP封裝 * 內(nèi)置參考電源 *工作電壓范圍寬（3V～5V) 2.4.1 BISS0001工作原理 BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測(cè)信號(hào)，然后由14腳輸入BISS0001,經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測(cè)信號(hào)（正向脈沖信號(hào)）。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻R9和電容C6來(lái)決定。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后，電子開(kāi)關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無(wú)線電發(fā)射電路由于得到電源而開(kāi)始工作。電

32、源變壓器為5W/15V，E為12V免維護(hù)蓄電池，供停電使用。S1為鎖控電源開(kāi)關(guān)，可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所，用來(lái)接通工作電源，無(wú)必要時(shí)可取消設(shè)置。SCR采用1A的單向可控硅。HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲為“嘀、嘀”聲。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。將發(fā)射電路和接收電路組裝好后，先將發(fā)射機(jī)中C10的調(diào)至適當(dāng)位置后固定不動(dòng)，接著調(diào)整接收機(jī)中的C1，使接收機(jī)能收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)。若為“一對(duì)多”或“多對(duì)一”報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)先將主機(jī)“一”（可以是發(fā)射機(jī)，也可以是接收機(jī) ）調(diào)好固定，然后調(diào)整各分機(jī)，使其與主機(jī)統(tǒng)調(diào)。BISS0001 應(yīng)用線路圖如2-6所示。

33、圖2-6 BISS0001的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖 上圖中，R3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，R3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。SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間TX由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。在BISS0001

34、的內(nèi)電路中，運(yùn)放A是一個(gè)獨(dú)立的放大器，由它放大后輸出的信號(hào)電壓通過(guò). 2.5 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．因此非常適合于單片機(jī)控制。近30年來(lái)．?dāng)?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)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。 2.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有以下特點(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)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非常可靠。同時(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)

35、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(guò)脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和直流電源 (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。 2.5.2 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)，其方框圖如圖2-7所示： 圖 2-7系統(tǒng)框圖 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

36、制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本控制作用如下: 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)格按照步進(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(guò)程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序?yàn)锳-CA-C-BC-B-AB；共有六個(gè)通電狀態(tài) 2.6 斬波驅(qū)動(dòng) 下面講的是斬波恒流驅(qū)動(dòng)的原理圖。T1是一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管。T2開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動(dòng)機(jī)繞組的電流經(jīng)這個(gè)電阻到地，所以這個(gè)電阻是電流取樣電阻。比較器的一端接給定電壓Uc，另一端接取樣電阻上的壓降，當(dāng)取樣電壓為0時(shí)，比較器輸出高電平。 圖2-8 斬波恒流驅(qū)動(dòng)的原理圖

37、 當(dāng)控制脈沖Ui為低電平時(shí)．T1和T2兩個(gè)開(kāi)關(guān)管均截止；當(dāng)U1為高電平時(shí)，T1和T2兩個(gè)開(kāi)關(guān)管均導(dǎo)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(dāng)超過(guò)給定電壓Uc的值時(shí),比較器輸出低電平，使與門(mén)輸出低電平、Tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時(shí)，比較器輸出高電乎，與門(mén)也輸出高電平，T1又導(dǎo)通，電源又開(kāi)始向繞組供電。這樣反復(fù)循環(huán)，直到Ui為低電平。 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)軟件主要由主程序、開(kāi)門(mén)子程序、關(guān)門(mén)子程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)子程序組成。主程序主要是完成系統(tǒng)進(jìn)行初始化、中斷設(shè)置等功能。程

38、序設(shè)計(jì)中設(shè)置了一個(gè)外部中斷0，它保證紅外自動(dòng)門(mén)能夠在無(wú)人操控情況下自動(dòng)運(yùn)行，主要功能是當(dāng)檢測(cè)到有人出入門(mén)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的目的。 3.2 各部分程序流程設(shè)計(jì) 各部分程序設(shè)計(jì)： 紅外自動(dòng)門(mén)運(yùn)行狀態(tài)分為慢速開(kāi)門(mén)、加速開(kāi)門(mén)、減速開(kāi)門(mén)、延時(shí)開(kāi)門(mén)、慢速關(guān)門(mén)、加速關(guān)門(mén)、減速關(guān)門(mén)幾個(gè)部分。在開(kāi)門(mén)過(guò)程中首先進(jìn)行門(mén)狀態(tài)檢測(cè)，根據(jù)所檢測(cè)到的信號(hào)判斷自動(dòng)門(mén)上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定門(mén)此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測(cè)出門(mén)是半開(kāi)狀態(tài)，門(mén)直接轉(zhuǎn)入加速開(kāi)門(mén)的過(guò)程。如檢測(cè)出門(mén)是全開(kāi)狀態(tài)，門(mén)轉(zhuǎn)入延時(shí)開(kāi)門(mén)過(guò)程。如檢測(cè)出門(mén)是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測(cè)到有人出人時(shí)，門(mén)會(huì)緩慢打開(kāi)，之后加速運(yùn)行，接著減速運(yùn)行，最后電機(jī)停

39、止運(yùn)轉(zhuǎn)，門(mén)由于慣性緩慢關(guān)閉。 自動(dòng)門(mén)開(kāi)門(mén)后暫停一段時(shí)間，然后關(guān)門(mén)。關(guān)門(mén)是開(kāi)門(mén)的一個(gè)反過(guò)程，它經(jīng)過(guò)慢速運(yùn)行、加速運(yùn)行、減速運(yùn)行、慣性運(yùn)動(dòng)直至停止這幾個(gè)過(guò)程。在自動(dòng)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中當(dāng)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(hào)時(shí)，門(mén)會(huì)重新打開(kāi)。與開(kāi)門(mén)情況不同的是當(dāng)在關(guān)門(mén)過(guò)程中檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)門(mén)會(huì)朝反方向運(yùn)動(dòng)，將門(mén)打開(kāi)，這樣可以排除因自動(dòng)門(mén)遇到障礙物或人身體而產(chǎn)生故障信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)停止工作的可能。 Y N 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 啟動(dòng)紅外探測(cè)器 有人嗎? 快速開(kāi)門(mén) 有人嗎? 到半處限位開(kāi)關(guān)嗎? 慢速開(kāi)門(mén) 有人嗎? 到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)嗎? 電機(jī)停止 延時(shí)2秒 有人嗎? 快速關(guān)門(mén)

40、 有人嗎? 有障礙嗎? 到半處限位開(kāi)關(guān)嗎? 慢速關(guān)門(mén) 有人嗎? 有障礙嗎? 到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)嗎? 電機(jī)停止 延時(shí)2秒 返回 N K1 N K4 K2 K3 N N K5 Y Y Y Y Y N N N Y N N Y K5 Y Y K2 K3 K4 K1 Y N Y N 在開(kāi)門(mén)過(guò)程中首先進(jìn)行門(mén)狀態(tài)檢測(cè)，根據(jù)所檢測(cè)到的信號(hào)判斷自動(dòng)門(mén)上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定門(mén)此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測(cè)出門(mén)是半開(kāi)狀態(tài)，門(mén)直接轉(zhuǎn)入加速開(kāi)門(mén)的過(guò)程。如檢測(cè)出門(mén)是全開(kāi)狀態(tài)，門(mén)轉(zhuǎn)入延時(shí)開(kāi)門(mén)過(guò)程。如檢測(cè)出門(mén)是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測(cè)到有人

41、出人時(shí)，門(mén)會(huì)緩慢打開(kāi)，之后加速運(yùn)行，接著減速運(yùn)行，最后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，門(mén)由于慣性緩慢關(guān)閉。自動(dòng)門(mén)開(kāi)門(mén)后暫停一段時(shí)間，然后關(guān)門(mén)。關(guān)門(mén)是開(kāi)門(mén)的一個(gè)反過(guò)程，它經(jīng)過(guò)慢速運(yùn)行、加速運(yùn)行、減速運(yùn)行、慣性運(yùn)動(dòng)直至停止這幾個(gè)過(guò)程。在自動(dòng)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中當(dāng)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(hào)時(shí)，門(mén)會(huì)重新打開(kāi)。與開(kāi)門(mén)情況不同的是當(dāng)在關(guān)門(mén)過(guò)程中檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)門(mén)會(huì)朝反方向運(yùn)動(dòng)，將門(mén)打開(kāi)，這樣可以排除因自動(dòng)門(mén)遇到障礙物或人身體而產(chǎn)生故障信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)停止工作的可能。 為了運(yùn)行過(guò)程可靠，在以不同速度運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)運(yùn)行時(shí)間做了安全設(shè)置，當(dāng)在開(kāi)門(mén)狀態(tài)下檢測(cè)到運(yùn)行時(shí)間超過(guò)安全時(shí)問(wèn)或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，程序轉(zhuǎn)人故障處理程序

42、。 3.3 調(diào)試 3.3.1機(jī)械調(diào)試 調(diào)試為了確保該門(mén)控系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行必須滿足下列條件： 1．大門(mén)的結(jié)構(gòu)必須適合于自動(dòng)控制特別要注意滾輪的直徑必須與需要控制的大門(mén)重量相匹配其尺寸和重量符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范之規(guī)定。 2．確保大門(mén)在滑動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生傾斜。 3．確保大門(mén)活動(dòng)平穩(wěn)準(zhǔn)確在整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)任何不正常的摩擦現(xiàn)象。 4．確保地面條件穩(wěn)固避免固定基座的膨脹螺絲發(fā)生搖晃。 5．認(rèn)真檢查上方導(dǎo)軌和行程限位的機(jī)械擋塊是否安裝到位。 3.3.2軟件調(diào)試 圖3-1 軟件調(diào)試  3.4 門(mén)行程檢測(cè)及故障檢測(cè) 門(mén)行程檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)門(mén)行程開(kāi)關(guān)的閉合情況來(lái)發(fā)送不同的信號(hào)，使電機(jī)改

43、變轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制門(mén)運(yùn)行的速度以提高運(yùn)作效率，為了保護(hù)門(mén)不受到損害和保證門(mén)運(yùn)行效率，在門(mén)行程檢測(cè)電路中設(shè)置了四個(gè)行程開(kāi)關(guān)。它們分別代表開(kāi)門(mén)極限、行程極限1、行程極限2、關(guān)門(mén)極限。門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中，分別經(jīng)過(guò)慢速、加速、減速和停止四個(gè)過(guò)程，門(mén)的關(guān)閉過(guò)程則與上述過(guò)程相反。門(mén)運(yùn)行到極限位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，單片機(jī)根據(jù)接收到響應(yīng)的信號(hào)，改變電機(jī)運(yùn)行速度。 在故障檢測(cè)電路中，配置了溫度和速度傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作情況，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)和門(mén)運(yùn)行障礙保護(hù)，同時(shí)還設(shè)置了電壓監(jiān)控電路，用于檢測(cè)系統(tǒng)異常情況。 檢測(cè)電路首先將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓，然后經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部的戶以轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)

44、，單片機(jī)定期讀取數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，即馬上采取相應(yīng)的緊急措施，向系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，系統(tǒng)停止工作，向故障顯示電路發(fā)出指令，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并顯示故障類型。總結(jié) 在此次有關(guān)自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我感覺(jué)到了單片機(jī)既復(fù)雜，又很貼切我們的日常生活，無(wú)所不在，應(yīng)用無(wú)處不有，它并不是想象中的那么簡(jiǎn)單，也并非是無(wú)法克服的堡壘。 設(shè)計(jì)硬件之前，要首先收集好有關(guān)的基礎(chǔ)性資料，應(yīng)備有良好的應(yīng)用類參考書(shū)和專業(yè)類參考書(shū)。對(duì)于有關(guān)的科技期刊和專利文獻(xiàn)，也要經(jīng)常閱讀以便了解最新的發(fā)展情況，借鑒現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)，避免重復(fù)勞動(dòng)。在設(shè)計(jì)中，要充分了解所用芯片的使用條件及輸入輸出的特性，這樣才能避免因使用錯(cuò)誤而多走彎路。 電

45、路設(shè)計(jì)部分最主要的部分就是收集資料。只憑借自己頭腦中的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。哪里出現(xiàn)了問(wèn)題，就要翻書(shū)本，或上網(wǎng)查資料。當(dāng)然也要開(kāi)動(dòng)自己的腦筋怎樣使系統(tǒng)電路更完美。例如我的設(shè)計(jì)題目是基于單片機(jī)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。有自動(dòng)門(mén)，自然會(huì)用到電動(dòng)機(jī)，每種電機(jī)都有不同的特性和功能，你就要進(jìn)行選擇了。例如對(duì)電機(jī)的選擇，你就要選擇你所熟悉的，所了解的。 在電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮單片機(jī)的記憶運(yùn)算、判斷控制能力，避免采用復(fù)雜的、穩(wěn)定性較差的模擬電路。 本設(shè)計(jì)程序以C語(yǔ)言編寫(xiě)，易于讀寫(xiě)和修改，同時(shí)C語(yǔ)言用來(lái)編制系統(tǒng)軟件和過(guò)程控制軟件，其目標(biāo)程序占用內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快。 為了使微機(jī)控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)

46、行，有效地實(shí)現(xiàn)電機(jī)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制和管理，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件支持。因此用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)電機(jī)單片機(jī)實(shí)施控制的應(yīng)用程序，是整個(gè)系統(tǒng)中十分重要的內(nèi)容。 最后我非常感謝學(xué)校和老師給我們這么好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我親身去體會(huì)一個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的艱難性，第一次站在一個(gè)設(shè)計(jì)者的角度去看，體會(huì)到了他們的艱辛，同時(shí)我也感受到了老師對(duì)我們的付出，對(duì)我們的精心指導(dǎo)，讓我順利完成這次學(xué)習(xí)任務(wù)。謝辭 在本次論文的撰寫(xiě)中，我得到了張永紅老師的精心指導(dǎo)，不管是從開(kāi)始定方向還是在查資料準(zhǔn)備的過(guò)程中，一直都耐心地給予我指導(dǎo)和意見(jiàn)，使我在總結(jié)學(xué)業(yè)及撰寫(xiě)論文方面都有了較大提高;同時(shí)也顯示了老師高度的敬業(yè)

47、精神和責(zé)任感。在此，我對(duì)張永紅老師表示誠(chéng)摯的感謝以及真心的祝福。 五年大學(xué)生活即將結(jié)束，回顧幾年的歷程，老師們給了我們很多指導(dǎo)和幫助。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)，優(yōu)良的作風(fēng)和敬業(yè)的態(tài)度，為我們樹(shù)立了為人師表的典范。在此，我對(duì)所有的機(jī)電工程學(xué)院的老師表示感謝，祝你們身體健康，工作順利! 參考文獻(xiàn) [1]《傳感器及其應(yīng)用》.張金鐸 金歡陽(yáng)名編著.西安電子科技大學(xué)出版社，2002. [2]《傳感器及其應(yīng)用實(shí)例》.何希才編著.機(jī)械工業(yè)出版社.2003. [3]《傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，單成祥 編著.國(guó)際工業(yè)出版社 .2002. [4]《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》.金慶發(fā)編著.機(jī)械工業(yè)出版社.19

48、94. [5]《單片微行計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》.張迎新編著.國(guó)防工業(yè)出版社.2000. [6]《電子技術(shù)基礎(chǔ)》康華光.陳大欽編著.高等教育出版社,1998. [7]《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》.胡漢才編著.北京：清華大學(xué)出版社.2004. [8]《紅外線探測(cè)與控制電路》. 陳永甫編著.北京：人民郵電出版社.2004. [9]《傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例》.黃繼昌.徐巧魚(yú)等編著.人民郵電出版社.2002. [10]《基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》.沈紅衛(wèi)編著.北京.電子工業(yè)出版社.2005. [11]《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用》.陽(yáng)憲惠編著.清華大學(xué)出版社.1999. [12]《

49、單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)》.張友德,等編著.復(fù)旦大學(xué)出版社.2000. [13]《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》.李朝青編著.北京航空航天大學(xué)出版社.1996. [14]《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.閻石編著.高等教育出版社.1998. [15]《向鳳紅.自動(dòng)控制原理》.陳玉宏編著.重慶:重慶大學(xué)出版社.2003. 附錄：程序源代碼 主程序： #include //(1)函數(shù)聲明及變量定義 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit

50、s1=P1^0; //定義行程開(kāi)關(guān)1 sbit s2=P1^1; //定義行程開(kāi)關(guān)4 sbit s3=P1^2; //定義行程開(kāi)關(guān)5 sbit s4=P1^3; //定義行程開(kāi)關(guān)8 sbit s5=P1^4; //定義霍爾傳感器2 sbit s6=P1^5; //定義霍爾傳感器3 sbit s7=P1^6; //定義霍爾傳感器6 sbit s8=P1^7; //定義霍爾傳感器7 sbit D1=P2^0; //定義手動(dòng)開(kāi)按鈕 sbit D2=P2^1; //定義手動(dòng)關(guān)按鈕 sbit ADS=P3^2;//紅外傳感器輸入的檢測(cè)端子

51、 sbit CP1=P0^0;//電機(jī)脈沖 sbit DIR1=P0^1;//電機(jī)方向，0為開(kāi)門(mén)。1為關(guān)門(mén) #define uchar unsigned char #define uint unsigned int bit int_flag=0; //中斷0標(biāo)志位 bit contrl(bit diret) void delay(uint time1) main()//(2)主函數(shù) void main(void) { P1=0Xff;//P1口初始化 P2=0Xff;//P2口初始化 P3=0X13;//P3口初始化

52、Uchar int_close; ip=0X01; // INT0 高優(yōu)先級(jí) ie=0X81; //INT0開(kāi)中斷，CUP開(kāi)中斷 TCON=0X04; //INT0邊沿觸發(fā) while (1) { if (int0_flag==1) //檢測(cè)到人 { int_flag=0;//標(biāo)志位清零 contrl(0);//門(mén)全打開(kāi) int_flag=0;//標(biāo)志位清零 wait: while(ADS==0); //如果門(mén)前無(wú)人則等待 int_close=contrl(1) //門(mén)開(kāi)始關(guān)閉 if(int_close==0)

53、 { int0_flag=0;//標(biāo)志位清零 goto wait; } } } } (3) service_int0()//系統(tǒng)外部中斷0程序 viod service_int0() interrupt 0 using 2 //外部中斷0，用第二組寄存器 { int0_flag=1; } (4) contrl()//步進(jìn)電機(jī)控制程序 bit contrl(bit diret) { Uint k; cp1=1; //脈沖置于高電平 DIR1=diret; //運(yùn)行方向輸出 While(diret==0) {

54、 //開(kāi)門(mén) uint temp; temp=P1;; if (temp==0Xf9) /*加速，直到遇上霍爾傳感器3,6*/ { K=10; While(1) { cp1=0; delay(2*k); //延時(shí)時(shí)間逐步減少，即加速 cp1=1; delay(2*k); k--; if(P1==0X9f) break; } } If (temp==0X9f) //勻速，直到遇上霍爾傳感器2,7 { While(1) { CP1=0; delay(1); CP1=1; delay(1); if(P1==0X6f

55、) break; } } if (temp==0X6f) //減速，直到遇上行程開(kāi)關(guān)1,8 { K=0; While(1) { k++; cp1=0; delay(2*k); //延時(shí)時(shí)間逐步減少，即加速 cp1=1; delay(2*k); if(P1==0Xf6) break; } } } //關(guān)門(mén) While(diret==1) { if (temp==0Xf6)// 加速，直到遇到霍爾傳感器2,7 { K=10; While(1) { cp1=0; delay(2*k); //延時(shí)時(shí)間逐步減少，即加速

56、 cp1=1; delay(2*k); k--; if (int_flag==1) //中途有人來(lái) 則關(guān)門(mén)失敗，返回0 { temp=0X6f; return 0; } if(P1==0X6f) break; } } If (temp==0X6f) //勻速, 直到遇到霍爾傳感器3,6 { While(1) { CP1=0; delay(1); CP1=1; delay(1); if (int_flag==1) //中途有人來(lái) 則關(guān)門(mén)失敗，返回0 { temp=0X9f; return 0; } if(

57、P1==0X9f) break; } } if (temp==0Xf9) //減速, 直到遇到霍爾傳感器4,5 { K=0; While(1) { k++; cp1=0; delay(2*k); //延時(shí)時(shí)間增加，即減速 cp1=1; delay(2*k); if (int_flag==1) //中途有人來(lái) 則關(guān)門(mén)失敗，返回0 { temp=0Xf9; return 0; } if(P1==0Xf9) break; } } return 1; } } //(5) 延時(shí)程序 viod delay (uint time1) { uint deli,delj; for (deli=0;deli