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(完整word)基于单片机的自动门控制系统设计05711.doc
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(完整 word)基于单片机的自动门控制系统设计 05711
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第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
社会的进步、科技的前进将人们的生活投入了一个急剧发展的数字化的 21 世纪。人们生
活水平也随之逐渐升高,让人们对美好生活环境追求的欲望也愈来愈强烈,因而各类方便于生
活的单片机自动控制系统开始进入了人们的生活。以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。
因自动门之中使用的芯片和传感器技术的日渐先进,使它的实用性变的更好,功能也愈来愈多,
从而让它的应用范围也越来越广泛。使用自动门会给人们带来人员出入方便、节约能源、减少
噪音等好处,也令人们的建筑更加的现代化。
1。2 国内外研究现状和发展趋势
自动门是上个世纪中期在建筑物上得到利用。在上个世纪二十年代之后,自动门开始造
美国的超级市场上初次使用。当时使用的是油压式自动门,这是世界上第一跨自动门,根据它
的使用原理,气动式自动门也开始得到发明。到 1962 年电气化的进步,电气式自动门得以发
展,因它较于油压式和气动式维护更加方便,电气式自动门随着城市化的推进,使用它的用户
也随之增加。但在上世纪六十年代电气设备的发展还处于低级阶段,电机转速难以控制,故此
当时的电气式自动门的性能还是差强人意,能源利用率低下,维护的成本还是相对较高.在进
入计算机时代之后,计算机技术的不断发展,电子控制技术开始成熟,直接控制电动机的电气
式自动门得到急剧的发展,使其逐步成为自动门的主流。
在中国自动门现在随着城市化推进的浪潮在社会中得到广泛的应用,现在在每个城市都可
以见到自动门的身影。但在国内因其研发起步较晚,自主研发的程度比较低,大部分的专利都
在外国人的手中。在进入新世纪之后,国内的计算机发展进入快车道,追赶上国际上的先进水
平。利用计算机技术的自动门技术在国内也在飞速发展。
自动平移门是现在最常见的自动门。工作的方式是将两个人体红外感应器安装在门内外两
侧。当人走近自动门时,任意一个人体红外感应器感应到人体红外的存在,就控制步进电机打
开门.当人通过门之后,再将门关闭。因为自动平移门可以在进入自动模式后能够完成自动控
制,可以让建筑物层次得以提升又方便美观。因此迅速在国内外建筑市场得到广泛的普及。
1。3 课题研究意义和目的
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21 世纪是电子科技不断发展的时代, 各种智能控制系统逐渐的进入人们的生活之中.自动
门控制系统因它能够出色的完成疏导人流,降低人员密度,防止再次发人员踩踏的惨剧,已成为
商场、超市、旅店、写字楼等人流集中地的首选.
为了使自动门更好的为人们服务.为了 获得一种简单电路,功能完善,维护方便和性价高
等优点的自动门系统,本文中,研究了一种平开式的自动门控制系统。 实现了自动识别人体红
外识和防挤压等功能.该系统以 STC89C52 作为控制核心,以步进电机、红外传感器和光电开关
结合的简易单片机系统,充分发挥核心控制系统的性能.具有一定的使用和参考价值。
1。4 课题主要研究内容
阅读单片机以及自动控制相关知识。通过去图书馆下载往年有关的论文进行参考,查阅资
料,浏览图书馆相关文献,使用网络参考网络上的论文。在此基础上利用单片机实现自动门控
制系统的设计。本次设计总体结构大致分为电源模块、动力模块、报警模块、人体感应模块、
门行程检测模块、障碍物检测模块共六大模块组成,通过 Keil 软件编写设计所需要的程序并
对程序进行检查分析,Altium designer 进行原理图设计和 PCB 板的布线,最后使用 Proteus 软
件进行仿真。本控制系统基本框图如图 1.1 所示
人体
信号
人体红外
感应器
信号
处理
自动门控
制电路
图 1.1 红外检测框图
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第二章 系统硬件设计
为了满足生活中日益增长的自动门需求,本设计是完成一种基于 89C52 单片机的自动门控
制系统,该系统包括报警电路,HC-SR501 人体感应模块,复位电路,动力模块,控制方式切电路
换等。当有人经过人体感应模块时,人体感应模块会感应到人体的温度,之后会将红外线信号
转化为电压信号,从而该系统会自动打开门,让行人通过。当人通过后,人体感应模块感应不到
人体的温度,之后输出低电压信号,从而该系统会自动打关门.该系统操作简单,可靠性强,灵
敏度高,检测范围广,便于安装,非常适代替原始的手动门,从而达到出入方便的目的。
2。1 硬件整体设计思路
根据需要实现的功能选取基本硬件:
(1) 主控芯片:STC89C52;
(2) 人体感应模块:HC—SR501;
(3) 报警模块:蜂鸣器:
(4) 动力模块:步进电机;
(5) 障碍检测模块:E18—D50NK;
(6) 门行程检测模块:ITR—9608 光电开关
系统整体硬件框图如图 2.1 所示
单片机外围电路
控制方式切换电路
红外检测电路
STC89C52
单片机
电机控制电路
门行程检测电路
障碍检测电路
图 2.1 系统硬件框图
2.2 单片机介绍
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单片机是微型计算机系统。虽然它小,但具备一台计算机的大部分部件:运算器、控制器、
内存、内部和外部总线系统。相当于一块芯片成为了一台体积小、质量轻、价格便宜的计算机。
这为它的广泛应用提供了便利的条件.
根据系统需求,需要控制芯片能在 5V~7V 电压下工作,低功耗响应速度快,具备定时器,
UART 串口通信,外部中断,至少具备 8 个 I/O 口,能够驱动小电流设备。根据以上功能需要,
综合考虑选取在市场上应用比较广泛且性价比高的 Atmel 公司的 STC89C52 单片机,作为主控
芯片,并选取 11。0592MHz 的晶振外接在主控芯片上图 2.2 为 STC89C52 单片机的最小系统图。
图 2。2 STC89C52 单片机最小系统
2.2。1STC89C52 单片机引脚说明
STC89C52 单片机拥有 40 个引脚。表 1 按照引脚功能可分 4 个部分.
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