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基于单片机的自动门控制系统毕业设计.doc
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基于单片机的自动门控制系统毕业设计.doc
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毕业设计
基于单片机的自动门控制系统
摘 要
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高,自动门开始进
入人们的日常生活,成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备之物,是建筑智能
化水平的重要指标之一。它具有美观大方、防风、防尘、降低噪音等优点,同时
方便了人们出入,也方便了管理,增强了安全。它实用性强,功能齐全,技术先
进,使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得,数字时代的发展将改变
人类的生活,将加快科学技术的发展。控制系统是自动门的心脏,也是衡量其设
计制造水平的重要指标,同时自动门控制系统逐渐向大型化、复杂化和智能化的
方向发展。
本设计主要应用单片机 8051 作为控制核心,直流电机、热释电型红外传感
器等相结合的系统。它充分发挥了单片机的性能,其优点硬件电路简单,软件功
能完善,控制系统可靠,性价比较高等特点,具有一定的使用和参考价值。
关键词:自动门;单片机;控制;热释电红外传感器
目录
1 绪论.............................................................................................................................1
1.1 自动门发展历史..............................................................................................1
1.2 单片机的发展及 89C51 系列的运用 .............................................................1
1.3 红外探测技术的发展......................................................................................2
2 系统总体方案.............................................................................................................3
2.1 系统总体规划..................................................................................................3
2.2 器件介绍...........................................................................................................3
2.2.1 单片机....................................................................................................3
2.2.2 热释电红外传感器.................................................................................8
3 硬件设计..................................................................................................................10
3.1 基本单片机系统...........................................................................................10
3.2 红外检测电路................................................................................................10
3.2.1 放大信号电路......................................................................................11
3.3 电动机电路....................................................................................................12
4 控制系统软件设计...................................................................................................14
4.1 主程序设计....................................................................................................14
4.1.1 主程序流程图.......................................................................................14
4.1.2 主程序..................................................................................................14
4.2 调试.................................................................................................................16
4.2.1 硬件调试..............................................................................................16
4.2.2 软件调试..............................................................................................17
4.2.3 调试中出现的问题..............................................................................17
5 总结与展望...............................................................................................................18
致谢..............................................................................................................................19
参考文献......................................................................................................................20
附录 I 总电路图 .........................................................................................................21
附录 II 程序 ................................................................................................................22
附录 III 实物图...........................................................................................................24
1 绪论
1.1 自动门发展历史
自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸,是门的功能根据人的需要所进
行的发展和完善。自动门是指:可以将人接近门的动作(或将某种入门授权)识
别为开门信号的控制单元,通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭,
并对开启和关闭的过程实现控制的系统。
自动门开始在建筑物上使用,是在二十世纪年以后。二十年代后期,美国的
超级市场的开放,自动门开始被使用,受此影响,世界第一自动门品牌多玛在
1945 年开发出油压式、空气式自动门,新建大楼的正门也开始使用了。到了 1962
年,电气式己开始出现,之后伴随着城市的建设,自动门技术的领域每年都在增
加。当初,用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难,只好进行油压、空
压速度控制,转换但因能源利用效率很低,然而伴随着电气控制的技术发展,现
在电气控制技术已经成熟,直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如:
各种用可识别控制的自动专用门,如:感应自动门(红外感应,微波感应,触摸
感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。
21 世纪的今天,门更加突出了安全理念,强调了有效性:有效地防范、通
行、疏散,同时还突出了建筑艺术的理念,强调门与建筑以及周围环境整体的协
调、和谐。门大规模专业化生产始于 150 年前,在不断发展和完善的过程中,涌
现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源在欧美,迅速发展
至今天,已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。
1.2 单片机的发展及 89C51 系列的运用
担任本设计处理部分的是 89c52 单片机(89C51 系列).目前单片机渗透到
我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装
置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的
实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能 IC 卡,民用豪华轿车的安全保障系
统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这
些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及
各种智能机械了。
随着半导体集成工艺的不断发展,单片机的集成度将更高、体积将更小、功
能将列强。在单片机家族中,80C51 系列是其中的佼佼者,加之 Intel 公司将其
MCS –51 系列中的 80C51 内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许
多著名 IC 制造厂商,如 Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等,这些公司都在
保持与 80C51 单片机兼容的基础上改善了 80C51 的许多特性。这样,80C51 就
变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族,现统称为 80C51 系列。
80C51 单片机已成为单片机发展的主流。专家认为,虽然世界上的 MCU 品种繁
多,功能各异,开发装置也互不兼容,但是客观发展表明,80C51 可能最终形成
事实上的标准 MCU 芯片。
STC89C51RC 系列单片机是宏晶科技出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰
的单片机,指令代码完全兼容传统 8051 单片机,12 时钟/机器和 6 时钟/机器可
选,HD 版本和 90C 版本内部集成 MAX810 专用复位电路。89C52 与 89C51 的
区别在于 51 的程序空间为 4K 字节,而 52 程序空间为 8K 字节,其余性能与结
构相同。本论文以 89C51RC 系列来讲述。
1.3 红外探测技术的发展
红外探测技术在军事技术、工业控制、安全保卫、家用电器以及人们的日常
生活等诸多领域中都有着非常广泛的应用,而一些教学实验的测控系统也在教学
中发挥了很大的作用。红外探测技术利用红外光波(又称红外线)作为载波来传送
测量信号或者控制指令,例如红外遥控电视开关、红外报警器、自动玻璃门等。
之所以采用红外光波作为测控光源,是由于红外发射器件与红外接收器件的发光
与受光峰值波长一般为 0.88μm~0.94μm,落在近红外波段内,而且二者的光谱
恰好重和能够很好地匹配,可获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外测控系
统一般包括发射、接收以及处理部分。在本设计中,红外线探测器中的热电元件
检测人体的存在或移动,并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后,对电
压信号进行波形分析。于是,只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时,
才输出检测信号。例如,在两个不同的频率范围内放大电压信号,且将被放大的
信号用于鉴别由人体引起的信号。
2 系统总体方案
本章围绕系统的总体设计,介绍系统组成框图、主控芯片单片机的内部硬件
资源及其接口技术、整个自动门系统所用到的其它 IC 的介绍。
2.1 系统总体规划
本系统主要由单片机及其外围电路、红外检测电路、直流电机控制电路等组
成。正常工作时,单片机循环检测红外检测电路输出信号,据此产生直流电机控
制信号,电动机带动门运行,当系统检测到控制方式发生改变时,系统进入相应
式。如门在的控制方关门过程中遇到人或其他障碍物时门无条件朝相反方向打开。
其原理方框图如 2-1 所示。
图2-1 原理方框图
2.2 器件介绍
2.2.1 单片机
单片机处理模块部分选用的芯片为 89C52RC,属于 89C51RC 系列。选用
STC 单片机的理由:降低成本,提升性能,原有程序直接使用,硬件无需改动。
使产品更小,更轻,功耗更低用 STC 提供的专用工具可很容易的将 2 进制代码、16
进制代码下载进 STC 相关的单片机。
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