毕业设计（论文）基于AT89C51单片机的自动门控制系统设计

1、本科毕业论文(设计)题 目： 自动门控制系统设计 学 部： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 二o一 年 月 日摘 要本课题主要实现红外线检测和基于at89c51的单片机控制系统。本文是关于自动门控制系统电路设计，使用红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电机作为门驱动装置，通过单片机控制交流电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。关键词：热释电红外线传感器、at89c51、bis0001芯片abstractthis subject mainly realizes infrared detection

2、 and based on at89c51 single-chip control system. this paper is about the automatic control system using infrared sensor circuit design, as sensors, detect human radiation infrared energy change, transformed into electrical signals, to microcontroller. ac motor as a door drive device. through the si

3、ngle-chip microcomputer control ac motor, making the door automatically open, when people can make the door again after the door shut down automatically. keywords: heat release infrared sensors, at89c51, bis0001 chip 24目 录 摘 要2abstract21. 绪论11.1 课题研究的可行性11.2 国内自动门发展现状11.3 课题的意义和目的11.4 课题的功能概述21.5 设计

4、的基本设计思路22. 系统硬件设计42.1 设计电路的框图和原理42.2 单片机介绍52.2.1 at89c51主要特性62.2.2 at89c51管脚说明62.2.3 芯片擦除72.3 热释电红外传感器介绍72.4 biss0001芯片介绍和典型电路92.4.1 biss0001的内部：92.4.2 biss0001的特点：102.4.3 biss001管脚图：102.4.4 biss001管脚说明：102.4.5 biss0001工作原理112.5 步进电机122.5.1 步进电动机有如下特点:122.5.2 驱动控制系统组成122.5.3 斩波驱动132.6 故障检测及显示142.7 门

5、行程检测142.8设计电路原理图153. 系统软件设计163.1 系统软件结构163.2 各部分程序设计164. 设计总结18参考文献19致 谢 词20附录：程序源代码211. 绪论1.1 课题研究的可行性现如今自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。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，各种方便于生活的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。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。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

6、，将加快科学技术的发展。 通过对“红外线自动门控制系统”的研究和设计，我精心撰写了红外线控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机、传感器为核心的系统。1.2 国内自动门发展现状 1) 厂家多，规模小 56 年来几年来， 自动门在国内得到了快速的发展。 据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有 50 多家，但普 遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面 还不具备和进口产品竞争的实力。 2) 专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委 托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如 电机、主控板、遥控器传动件、

7、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋 势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。 高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场， 目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略 嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。 4）产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品 往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大， 加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。 同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。1.3 课题的意义和目的经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市

8、，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后

9、可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。1.4 课题的功能概述在自动门使用上要根据安装的环境及要求，考虑选择自动门的配置。由于公共场所（像医院、机场等）的自动平移门使用频率非常高，而自动门的使用频率和寿命是有限的。在这种情况下，要使用自动门必须进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。以上介绍的是自动门的安装使用要点。而一个自动门的设计还要包括下面三个方面：一、智能化设计自动门选择配置智能化控制系统，可随意设定门扇的运行速度，并可设定半开状态，调节方便。使自动门始终保持在最佳运行状态。并具有自动矫正功能，即使遇到大风等原因引起的运

10、行阻力增大，仍然能够保持平稳的开关门动作。2、 安全性设计具有自动反转安全装置，当碰到障碍物或人体等异常状况时，门扇自动反转退出，并在下次接近阻力区域时以安全速度前进，避免夹人事件和机件损毁的现象发生，提高自动门运行时的安全性，延长自动门寿命。门扇开启轻巧方便，当停电时，老人、儿童等均可开闭自如，开闭力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。3、 稳定性设计自动门采用步进电机，具有高效、省电、低噪音、高转速、高扭力、连续使用不过热等特性，大大超越传统交流伺服马达。由于采用步进电机驱动，配合t型齿条同步带，使门体自低速至高速的运行中具有卓越的稳定性。由于采用高性能的电源输入，不管电压波幅多大均可自

11、动稳压。此外在负载瞬间短路时还有过压及过流保护措施，有效保障自动门运转的稳定耐久和安全。自动门在具体场合的使用设计上，还应注意做好以下配置的选用：1、 安全辅助装置如在高档酒店等地方可以选择安装防夹人红外感应器，防止停留在门附近的人被门所夹住。2、备用电源为保证停电时自动门也能工作正常，应配置备用电源。3、 辅助光线传感器 在需要的地方，自动门可以安装辅助光线传感器（红外对射保护装置），当门打开时，人站着不动，用手遮挡辅助光线传感器，门应该保持打开状态。当手离开后几秒后，门应该重新关闭。综上所述，自动门在很多领域具有不可比拟的优越性，随着国民经济的快速发展，自动门在我国已经迎来了快速发展的黄金

12、时期。1.5 设计的基本设计思路1、有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的热释红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。2、无人时关门延迟,当热释收发装置没有检测到有人在离门1n的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。人体信号光学系统（菲涅尔透镜）热释电红外线传感器信号处理自动门控制电路图1 设计总结构图3、关门中途来人，立即开门。当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门。总体结构图如下图1：2. 系统硬件设计2.1 设计电路的框图和原理红外自动门控制系统的

13、硬件组成如图2-1所示。本系统主要由at89c51单片机及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、故障显示电路、控制方式切换电路等七部分组成。单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，据此产生步进电机控制信号，电动机带动门运行，当系统检测到控制方式发生改变时，系统进入相应的控制方式。如门在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，当系统出现故障，进入故障处理程序。系统硬件框图如图2所示： at89c51单片机sram红外线检测门行程检测故障检测eprom电机电路控制故障显示报警控制方式切换 图2 红外线自动门控制系统硬件框图感应自动门的种

14、类很多，在此，仅以平移型感应自动门机作为设计的重点。首先，平移式自动门机组由以下部件组成：（1）主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。（2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。（3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。（4）门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。（5）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。同步皮带（有的

15、厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。（6）下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。（7）当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。 2.2 单片机介绍单片机是把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，即将运算器，控制器，输

16、入输出接口，部分存储器以及其他一些逻辑部件集成在一个芯片上，故可以把单片机看成是一个不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。 由于单片计算机具有体积小，重量轻，耗电少，功能强和价格低等特点，又由于数据大多是在芯片内传送处理，所以运行速度快，抗干扰能力强。单片机从七十年代问世以来，在二十多年的时间里，发展异常迅速，并已广泛应用于各种领域。单片机具有通讯接口，用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，大大地提高了系统的运行速度，所以在网络通讯领域也得到了越来越多的应用。at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfals

17、h programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器，俗称单片机。at89c2051是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，at89c2051是它的一种精简版本。at89c51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，外形及引脚排列如图3所示。图3 at

18、89c51外形及引脚图2.2.1 at89c51主要特性* 与mcs-51 兼容* 4k字节可编程闪烁存储器* 寿命：1000写/擦循环* 数据保留时间：10年* 全静态工作：0hz-24hz* 三级程序存储器锁定* 128*8位内部ram* 32可编程i/o线* 两个16位定时器/计数器* 5个中断源* 可编程串行通道* 低功耗的闲置和掉电模式* 片内振荡器和时钟电路2.2.2 at89c51管脚说明vcc：供电电压。gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定

19、义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由

20、于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。在实际应用中，大多数情况下都使用p3口的第二功能。p3.0 rxd：串行输入口p3.1 txd：串行输出

21、口p3.2 /int0：外部中断0p3.3 /int1：外部中断1p3.4 t0：记时器0外部输入p3.5 t1：记时器1外部输入p3.6 /wr：外部数据存储器写选通p3.7 /rd：外部数据存储器读选通p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用

22、作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。/psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在fl

23、ash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2.3 芯片擦除整个perom阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ale管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，at89c51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，cpu停止工作。但ram，定时器，计数器，串口和中断系统仍

24、在工作。在掉电模式下，保存ram的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.3 热释电红外传感器介绍热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学

25、系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10-20米范围内人的行动。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤

26、光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。热释红外线传感器内部结构与电路如下图4所示。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有t的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷q，即在两电极之间产生一微弱电压v。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷q会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，t=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生t，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传

27、感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件pzt、场效应管fet等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件pzt将波长在8mm-12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。 图4 热释电红外线传感器的结构及内部电路热释电红外探头的优缺点：优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好

28、。价格低廉。缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。2.4 biss0001芯片介绍和典型电路biss0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹

29、配。它的内部是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。 biss0001采用16脚标准型塑料封装结构。脚（a）为触发方式控制端，当a1时，电路可重复触发；当a0时，电路不可重复触发。脚（v0）为控制信号输出端，当有传感信号输人时，v0输出高电平。脚（rx）和脚（cx）为输出定时控制器t，的外接元件端，定时时间为：tx50103rxcx。脚（ri）和脚ci）为锁定时间控制器i的外接元件，锁定时间ti24rici。脚（vrf）为参考电压及复位端，使用时一般接vdd，若按ss，可使定时器复位。脚（vc）为触发禁止端，当vcvr时禁止触发；当vcvr

30、时，允许触发，vr0.2vdd.脚（ib）为偏置电流设置端，由外接电阻rb接ss端，rb一般取1m的电阻。12脚（out2）和13脚（in2-）分别为第二级运放的输出端和反相输人端。14脚（in1+）和15净（in1-）分别为第一运放的同相和反相输入端。16脚（out1）为第一运放的输出端。11脚（vdd）和7脚（vss）分别为电源正、负端。2.4.1 biss0001的内部：下图5中，运算放大器opl将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由c3耦合给运算放大器01：2进行第二级放大，再经由电压比较器copl和odp2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号vs去启动延迟时间定时器，输

31、出信号vo经晶体管t1放大驱动继电器去接通负载。图5 热释红外传感器处理芯片2.4.2 biss0001的特点：*cmos工艺，公耗低*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚dip封装* 内置参考电源 *工作电压范围宽（3v5v)2.4.3 biss001管脚图： 图6 biss001管脚图2.4.4 biss001管脚说明：表1 biss0001管脚说明引脚名称i/o功能说明1ai可重复触发和不可重复触发选择端。当a为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触。2voo控制信号输出端。由vs的上跳变沿触发，使vo

32、输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间tx之外和无vs的上跳变时，vo保持低电平状态。3rr1-输出延迟时间tx的调节端4rc1-输出延迟时间tx的调节端5rc2-触发封锁时间ti的调节端6rr2-触发封锁时间ti的调节端7vss-工作电源负端8vrfi参考电压及复位输入端。通常接vdd，当接“0”时可使定时器复位9vci触发禁止端。当vcvr时允许触发10ib-运算放大器偏置电流设置端11vdd-工作电源正端122outo第二级运算放大器的输出端132in-i第二级运算放大器的反相输入端141in+i第一级运算放大器的同相输入端151in-i第一级运算放大器的反相输入端161

33、outo第一级运算放大器的输出端2.4.5 biss0001工作原理biss0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当热释电红外传感器接收到人体红外辐射后输出检测信号，然后由14脚输入biss0001,经地内部电路处理，由2脚输出探测信号（正向脉冲信号）。输出脉冲信号的宽度由外接电阻r9和电容c6来决定。当 2脚输出控制脉冲后，电子开关被接通，数字编码电路和无线电发射电路由于得到电源而开始工作。电源变压器为5w/15v，e为12v免维护蓄电池，供停电使用。s1为锁控电源开关，可根据需要安装在适当处所，用来接通工作电源，无必要

34、时可取消设置。scr采用1a的单向可控硅。hfc9301为软封装发声电路，发声为“嘀、嘀”声。电路的调试主要是主机与各分机之间的统调。将发射电路和接收电路组装好后，先将发射机中c10的调至适当位置后固定不动，接着调整接收机中的c1，使接收机能收到发射机发出的信号。若为“一对多”或“多对一”报警系统，应先将主机“一”（可以是发射机，也可以是接收机 ）调好固定，然后调整各分机，使其与主机统调。biss0001 应用线路图如7所示。图7 biss0001的热释电红外开关应用电路图上图6中，运算放大器op1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由c3耦合给运算放大器op2进行第二级放大，再经由

35、电压比较器cop1和cop2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号vs去启动延迟时间定时器，输出信号vo经晶体管t1放大驱动继电器去接通负载。上图6中，r3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，r3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号vs。sw1是工作方式选择开关，当sw1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当sw1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中r6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10k，实际使用时可以用3k，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间tx由外部的r9和c7的大小调整，触发封锁时间ti由外部的r10和

36、c6的大小调整，r9/r10可以用470欧姆，c6/c7可以选0.1u。在biss0001的内电路中，运放a是一个独立的放大器，由它放大后输出的信号电压通过. 2.5 步进电机步进电动机是纯粹的数字控制电动机：它将电脉冲信号转变成角位移即结一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度因此作常适合于单片机控制。近30年来数字技术、计算机技术和水磁材料的迅速发展推动厂步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广闹的前景。2.5.1 步进电动机有如下特点:(1)步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时它也可以与

37、角度反馈环节组成高性能的闭外数控系统。(2)步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转及变速。(3)速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。(4)步进电动机只能通过脉冲电源供电才能远行。它不能直接使用交流电源和直流电源(5)步进电动机存在振荡和失步现象必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。(6)步进电动机自身的噪音和振动较大带惯性负载的能力较差。2.5.2 驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图8所示：信号分配脉冲信号负载步进电机功率放大图8 驱动控制系统方框图步进电动机的驱动电路根据控

38、制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下:1) 反应式步进电动机控制换相顺序步进电动机的通电换相顺序严格安照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这过程称为脉冲分配。三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是a-ab-b-bc-c-ca；反序为a-ca-c-bc-b-ab；共有八个通电状态p1口输出控制信号，0表示绕子通电，表示绕子断电，则可以用六个字来表示六个通电状态。这六个字表示如下表：a11006hab10008hb10109hbc00101hc01103hca01002h表2 通电状态2) 通电状态 p1.2(c) p1.1(b) p1.0(

39、a) 控制字3) 3) 控制电路模型如9图所示：p1.0p1.1p1.28051系列单片机a相驱动a相驱动a相驱动图9 控制电路模型2.5.3 斩波驱动下面讲的是斩波恒流驱动的原理图。t1是一个高频开关管。t2开关管的发射极接一只小电阻只，电动机绕组的电流经这个电阻到地，所以这个电阻是电流取样电阻。比较器的一端接给定电压uc，另一端接取样电阻上的压降，当取样电压为0时，比较器输出高电平。图 10 斩波恒流驱动电路原理图当控制脉冲ui为低电平时t1和t2两个开关管均截止；当u1为高电平时，t1和t2两个开关管均导通，电源向绕组供电。由于绕组电感的作用，只上的电压逐渐升高，当超过给定电压uc的值时

40、,比较器输出低电平，使与门输出低电平、tl截止，电源被切断；当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器输出高电乎，与门也输出高电平，t1又导通，电源又开始向绕组供电。这样反复循环，直到ui为低电平。2.6 故障检测及显示在故障检测电路中，配置了温度和速度传感器，用来监测电机的工作情况，从而实现电机过热保护和门运行障碍保护，同时还设置了电压监控电路，用于检测系统异常情况。检测电路首先将检测到的信号转换成电压，然后经单片机内部的户以转换器变成数字信号，单片机定期读取数据，一旦发现数据异常，即马上采取相应的紧急措施，向系统发出故障信号，系统停止工作，向故障显示电路发出指令，发出报警信号并显示故障类型。

41、2.7 门行程检测门行程检测电路通过检测门行程开关的闭合情况来发送不同的信号，使电机改变转速，进而控制门运行的速度以提高运作效率，为了保护门不受到损害和保证门运行效率，在门行程检测电路中设置了四个行程开关。它们分别代表开门极限、程极限1、行程极限2、关门极限。门在开启过程中，分别经过慢速、加速、减速和停止四个过程，门的关闭过程则与上述过程相反。门运行到极限位置时，限位开关动作，单片机根据接收到响应的信号，改变电机运行速度。2.8设计电路原理图图11 总电路图3. 系统软件设计3.1 系统软件结构整个系统软件主要由主程序、开门子程序、关门子程序、t0中断服务程序、t1中断服务程序、外部中断服务子

42、程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置等功能。程序设计中设置了一个外部中断0，它保证红外自动门能够在无人操控情况下自动运行，主要功能是当检测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。3.2 各部分程序设计y开 门门状态检测加速？电机加速减速？电机减速停止？电机停止返 回nnn图12 开门子程序流程图y图13 t0中断程序流程图关t0中断读按键操作开门否开门子程序开门否关门子程序装载t0常数开中断中断返回nnyy在开门过程中首先进行门状态检测，根据所检测到的信号判断自动门上次停机所处位置。根据检测结果确定门此刻应运行方式，如检测出门是半开状态，门直接转入加速开门的过程。如检

43、测出门是全开状态，门转入延时开门过程。如检测出门是全关状态，那么在检测到有人出人时，门会缓慢打开，之后加速运行，接着减速运行，最后电机停止运转，门由于惯性缓慢关闭。自动门开门后暂停一段时间，然后关门。关门是开门的一个反过程，它经过慢速运行、加速运行、减速运行、惯性运动直至停止这几个过程。在自动门关闭过程中当系统接收到由红外线传感器电路发出的有人出入的信号时，门会重新打开。与开门情况不同的是当在关门过程中检测到故障信号时门会朝反方向运动，将门打开，这样可以排除因自动门遇到障碍物或人身体而产生故障信号使整个系统停止工作的可能。信号流程说明：是否手动方式？关外部中断1开定时器t0开外部中断1系统终止

44、定时器t0、t1设置 中断优先级设置开定时器开中断系统是否有故障？开 始yynn图14 系统主程序流程图关t1中断指向0809地址启动下一通道转换结束否？数据存放通道号加1数据指针加1采样结束否？开t1中断中断返回nyny图15 t1中断服务程序流程图为了运行过程可靠，在以不同速度运行过程中，对运行时间做了安全设置，当在开门状态下检测到运行时间超过安全时问或系统出现故障时，程序转人故障处理程序。 4. 设计总结本次设计的题目是“自动门控制系统设计”，我很认真而且有着从未有过的静下心来学习态度。毕业课题设计终于写完了，打印出来厚厚的一本，真是很有成就感。初稿完成时自己也觉得粗糙，比如格式不对、外

45、观粗糙、模块设计的不合理等数不胜数。至此，我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，敷衍了事是万万不可的，对待任何事情都要认真去思考，用思想来完成任务。 开始是搜集资料。在指导老师的指点下，通过各种渠道开始准备工作通过网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊、书籍等。通过一个月的深入学习，搜集了一大堆与毕业设计相关的资料，在张老师的指导下，摒弃了一些无关紧要的内容，保留了有参考价值的资料作为备用。在这段时期，我整天出入图书馆。搜索了一些学术论文和期刊文章；在常见的搜索引擎中，我了解到一些相关的知识。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，并制作了课题研究的方案。通过本次自动门控制系

46、统的设计，我才发现我所学的东西的肤浅，知识面的不牢固，在选择方案的时候，产生模棱两可的情况。经常是边设计边复习学习过的课本知识。这些使我知道“纸上谈兵”是绝对不行，只有通过实践，自己亲自动手试一试，才能发现自己知识的缺陷，才能更好的与所学的知识相结合。在毕业设计中我们每个人都能学到很多，有很大的收获。做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。

47、 参考文献1传感器及其应用.张金铎 金欢阳名编著.西安电子科技大学出版社，2002.2传感器及其应用实例.何希才编著.机械工业出版社.2003.3传感器的理论与设计基础及其应用，单成祥 编著.国际工业出版社 .2002.4传感器技术与应用.金庆发编著.机械工业出版社.1994.5单片微行计算机原理、应用及接口技术.张迎新编著.国防工业出版社.2000.6电子技术基础康华光.陈大钦编著.高等教育出版社,1998.7单片机原理及其接口技术.胡汉才编著.北京：清华大学出版社.2004.8红外线探测与控制电路. 陈永甫编著.北京：人民邮电出版社.2004.9传感器工作原理及应用实例.黄继昌.徐巧鱼等编

48、著.人民邮电出版社.2002.10基于单片机的智能系统设计与实现.沈红卫编著.北京.电子工业出版社.2005.11现场总线技术及其应用.阳宪惠编著.清华大学出版社.1999.12单片机原理应用与实验.张友德,等编著.复旦大学出版社.2000.13单片机原理及接口技术.李朝青编著.北京航空航天大学出版社.1996.14数字电子技术基础.阎石编著.高等教育出版社.1998.15向凤红.自动控制原理.陈玉宏编著.重庆:重庆大学出版社.2003.16 大学生电子设计论坛： 致 谢 词时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。在本次

49、论文设计过程中，xxx老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！四年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰富的知识，更是重要的阅读，在实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以