基于-单片机商场自动门控制系统设计

1、-PAGE . z. 基于单片机的商场自动门控制系统设计摘要首先进展整体方案设计，然后设计了系统硬件电路和相应的软件系统，最后进展了自动门控制系统的仿真与分析。该系统主要应用8051单片机作为控制核心，直流电机，红外线传感器相结合的组成构造，充分发挥了单片机的性能。该系统用红外线传感器对进入感应区域的移动物体进展实时检测，当移动物体进入感应区域时，红外线传感器接收到的信号经过模数转换变成数字信号并发送到单片机，单片机输出指令控制电机的转动，然后电机带动转动机构使门开启，9秒钟后，当感应到人已不在感应区域时关门。其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比拟高等，具有一定的使用和参考

2、价值。关键词: 单片机；商场自动门；步进电机；红外传感器-. zThe Design of Automatic Door Based on Single Chip MicroputerAbstractFirst overall program design，and then to design program design system hardware circuit and the corresponding software is developed finally the principle of automatic control system model and design a

3、functional verification.This system mainly 8051 as control core，of DC motors，infrared sensor bination of position structure giving full play to the microcontroller performance.This system uses infrared sensors to enter induction area real-time detecting moving object，when moving object into inductio

4、n area，infrared sensor received signals into digital signals through frequency-field concurrent to microcontroller，SCM output mand control motor rotation，then motor drive transmission mechanism to make the door open，when induction to people already not induction area to close the door. Its advantage

5、 is hardware circuit is simple，software function consummation，the control system is reliable，cost-effective higher，has some of the use and reference value.Keywords: Single chip microputer; Automatic door; DCmotor; Infraredsensors基于单片机的商场自动门控制系统设计- . z.目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3569396031绪论

6、 PAGEREF _Toc356939603 h 1HYPERLINK l _Toc3569396041.1课题背景 PAGEREF _Toc356939604 h 1HYPERLINK l _Toc3569396051.2国外开展现状 PAGEREF _Toc356939605 h 2HYPERLINK l _Toc3569396061.3课题研究的意义和目的 PAGEREF _Toc356939606 h 2HYPERLINK l _Toc3569396071.4主要研究容 PAGEREF _Toc356939607 h 2HYPERLINK l _Toc3569396082自动门系统方案

7、 PAGEREF _Toc356939608 h 4HYPERLINK l _Toc3569396092.1自动门的功能需求分析 PAGEREF _Toc356939609 h 4HYPERLINK l _Toc3569396102.2自动门的控制要求 PAGEREF _Toc356939610 h 4HYPERLINK l _Toc3569396112.3设计整体框图 PAGEREF _Toc356939611 h 4HYPERLINK l _Toc3569396123自动门系统的硬件设计 PAGEREF _Toc356939612 h 6HYPERLINK l _Toc3569396133

8、.1 根本单片机系统 PAGEREF _Toc356939613 h 6HYPERLINK l _Toc3569396143.2 红外检测电路 PAGEREF _Toc356939614 h 8HYPERLINK l _Toc3569396153.3 步进电机 PAGEREF _Toc356939615 h 9HYPERLINK l _Toc356939616步进电动机的特点 PAGEREF _Toc356939616 h 9HYPERLINK l _Toc3569396173.3.2 驱动控制系统的组成 PAGEREF _Toc356939617 h 10HYPERLINK l _Toc35

9、6939618斩波驱动 PAGEREF _Toc356939618 h 10HYPERLINK l _Toc3569396193.4 检测模块 PAGEREF _Toc356939619 h 11HYPERLINK l _Toc3569396204自动门系统的软件设计 PAGEREF _Toc356939620 h 13HYPERLINK l _Toc3569396214.1 整体程序流程图 PAGEREF _Toc356939621 h 13HYPERLINK l _Toc3569396224.2 功能模块设计 PAGEREF _Toc356939622 h 13HYPERLINK l _T

10、oc3569396234.2.1 PWM信号发生程序设计 PAGEREF _Toc356939623 h 13HYPERLINK l _Toc3569396244.2.2 转速测量模块程序设计 PAGEREF _Toc356939624 h 14HYPERLINK l _Toc356939625检测开关程序设计 PAGEREF _Toc356939625 h 16HYPERLINK l _Toc3569396265设计仿真与分析PAGEREF _Toc356939626 h 17HYPERLINK l _Toc3569396275.1 仿真软件介绍 PAGEREF _Toc356939627

11、h 17HYPERLINK l _Toc3569396285.2软件调试 PAGEREF _Toc356939628 h 18HYPERLINK l _Toc3569396295.3 硬件仿真 PAGEREF _Toc356939629 h 20HYPERLINK l _Toc3569396306结论 PAGEREF _Toc356939630 h 21HYPERLINK l _Toc356939631参考文献 PAGEREF _Toc356939631 h 22HYPERLINK l _Toc356939632致 PAGEREF _Toc356939632 h 23-. z1 绪论现代社会是

12、一个快速开展的信息化社会，随着科学技术的不断进步，人们不断去追求舒适，方便的生活环境。于是相应的电子产品产生，智能型自动门同样出现在人们的生活中。随着自动门的技术、性能日趋成熟、完善，它被广泛应用在政府机关、银行、医院、商业、工业等不同行业，改善了人们的生产生活条件。自动门不但能给我们带来人员出入方便、节约空调能源、防风、防尘、防噪音等好处，更令我们的建筑物增添了不少高贵典雅的气息。1.1课题背景21世纪的今天，门更加突出了平安理念，强调了有效性:有效的防通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调和谐。自动门广泛应用于大中型公共场所，为这

13、些建筑增添了亮丽、时尚的姿态。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善1。所以对自动门的认识应该从人们对门功能的要求开场。作为建筑物一局部的门，从最根本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不阻碍人的通行这两种要求。因此门体本身应结实、密封。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的平安观念。由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐，因此最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后效劳的自动门品牌。不要认为样本上全是外国语，资料也是外国语的商品就是进口商品，其实这样是违反国家规定的。真正的知名品牌，合法的商品不会这样做。自动

14、门平移门最常见的形式是自动门机及门外两侧加雷达，当人走近自动门时，雷达感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门翻开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国外建筑市场上得到大围的普及。1.2国外开展现状自动门大规模专业化生产始于150年前，随着科技的进步自动门也在不断的开展和完善。门的高级形式自动门起源在欧美，迅速开展至今，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。进入90年代以来，自动化技术开展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人的成就。自动化技术是自动门的重要局部。在现在人们生活中自动门可以节约空

15、调能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。在国外大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商楼、写字楼，自动门已经随处可见，但在国，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、平安、以及人性化是需要首先考虑的因素。1.3课题研究的意义和目的随着电子科技的不断开展， 各种智能控制系统进入人们的生活。自动门控制系统成为商场、超市等人流密集地疏导人流、控制出入的首选。自动门能实现入门授权的自动识别控制和防挤压等功能。为了使商场自动门能够更好的为商场效劳， 得到一种电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比拟高的商场自动门系统，本文研究一种

16、双翼对开式自动门控制系统， 实现了入门授权的识别控制和防挤压等功能。该系统以8051作为控制核心，步进电机、红外传感器、磁开关相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。具有一定的使用和参考价值。1.4主要研究容单片机以及自动控制相关知识。通过去图书馆查阅材料，阅读文献，利用网络参考网络上的论文，并在此根底上利用单片机完成*商场自动门控制系统的设计，首先进展自动门系统的方案设计，根据功能要求和控制要求设计出了整体框图，然后设计了系统硬件系统，选出了单片机型号，步进电机，红外检测电路，还有相应的软件系统，根据要求设计了整体流程图，和功能模块设计，最后利用软件对自动门控制系统进展了仿真与分析。最终完成了

17、基于单片机的商场自动门控制系统设计。此系统要求具有如下功能：开门和关门控制应有手动和自动方式；紧急停顿；自动门在开门位置停留9秒后，自动进入关门过程。-. z2 自动门系统方案2.1自动门的功能需求分析本设计面向商场入口的应用，需要有平安性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能：1.为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近门口且门未翻开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，单片机动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。2. 当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停顿开关，自动门自动进入开门过程。2.2自动门的控制要求1.当有

18、人由到外或由外到通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停顿运行。 2.自动门在开门位置停留9秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停顿运行。3.在关门过程中，当有人员由外到或由到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停顿关门，并自动进入开门程序。4.在门翻开后的9秒等待时间，假设有人员由外至或由至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开场等待9秒后，再自动进入关门过程，以保证人员平安通过。2.3设计整体框图本设计主要应用单片机程序对步进伺服电机的正转、反转进展控制，从而对

19、门进展开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器，分别感应从里面出去和从外面进来的人。感应探测器探测到有人靠近时，将脉冲信号传给主控器单片机，主控器判断后通知电机运行，同时监控电机的转数，以便通知电机在一定时候加力和进入慢行运行。检测人进出的传感器采用红外传感器。图2-1，是自动门系统整体框图。位置给定单片机PWM功率接口电动机负载传感器接口电流反响信号正/负位置反响脉冲绝对零位脉冲图2-1 自动门系统整体框图-. z3 自动门系统的硬件设计3.1 根本单片机系统8051单片机最早由Intel公司推出， 作为系统的控制器，单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法，并且

20、具有功耗低，体积小，技术成熟，本钱低廉2。在各个领域应用广泛。而且我们也比拟熟悉这款芯片，因此采用8051构成系统控制局部。这是自动门系统的控制核心， 一般情况下以单片机片的根本硬件资源为主，有必要时再扩展局部外部器件3。在本设计中需要完成的控制比拟简单，以单片机片的根本硬件资源完全可以实现， 因此不需扩展。其单片机电路图如图3-1。图3-1 单片机电路图8051芯片各个引脚的作用4：1输入/输出引脚I/O口线P0口P0.00.7P：8位双向I/O口，占39.32脚。其第一功能作为通用的输入输出作为输出口线;其第二功能是在系统扩展时，P0口先用作地址总线，通过分时操作到达复用的目的。CPU在外

21、部扩展操作时，P0口先用作地址总线，在ALE信号的作用下将地址锁存，然后再将P0口转作为数据总线使用，在作通用的输入输出口使用时，P0口线的输出驱动电路是开漏的，所以，驱动集电极开路电路或漏极开路电路时需外接上拉电阻。当作为地址数据复用总线使用时，口线不是开漏的，无需外接上拉电阻。P0口线的每一位能以吸收电流的形式驱动8个LSTTL负载P1口P1.0P1.7:8位准双向I/O，占18脚。P1口一般作通用I/O口线使用，用于完成8位数据的并行输入/输出。准双向口是指改口部设有上拉电阻，所以可以方便地由集电极开路或漏极开路电路所驱动，无需外接上拉电阻，其每一位口线能以吸收或输出电流的方式驱动4个L

22、STTL负载。P2口P2.0P2.7：8位准双向I/O，占2028脚。其第一功能为根本的输入/输出口线；其第二功能是在系统扩展时作高8位地址总线使用。同P1口，P2口的每一位口线能以吸收或输出电流的方式驱动4个LSTTL负载。P3口P3.0P3.7：8位准双向I/O，占1017脚。P3口是一个双功能端口，即P3口除可作通用I/O口线使用外，其每一条口线都具有第二功能，其第二功能见表。同P1口，P3口的每一位口线能以吸收或输出电流的方式驱动4个LSTTL负载。2控制信号引脚线PESN (29脚)；外部程序存储器读选通信号。在单片机外部扩展程序存储器ROM时，PESN作为外部扩展程序存储器的读选通

23、信号低电平有效，定时输出脉冲。在单片机部程序存储器时，PESN信号无效高电平。ALE/PROG30脚： 地址锁存允许/片EPROM编程脉冲输入信号。在单片机片外存储器时，该引脚是地址锁存信号，用于锁存低8位地址。在 ALE为高电平时P0口上的信息为低8位地址，在ALE为低电平期间，P0口上的信息为指令或数据信息，从而实现低位地址与数据的别离。在单片机不片外存储器是 ，ALE 引脚能按主振频率的1/6固定的输出正脉冲，此脉冲可用作外部的时钟或定时脉冲使用这里应当注意，在外部存储器时，ALE会缺少一个脉冲。而当对单片机部的程序存储器编程时如对8751部的EPROM编程时，此引脚为编程秒冲的输入端。

24、EA/Vpp(31脚)：外部程序存储器允许/固化编程电压输入端。当EA为低电平时，CPU直接外部程序存储器，当EA为高电平时，则CPU要先对单片机部04KB程序存储器进展，然后自动延至外部超过4KB的程序存储器。当对8751单片机部的EPROM进展编程时，此引脚为编程电源输入端一般为+21V电源。RST/Vpd(9脚)；复位信号/备用电源输入端。当振荡器工作时，假设在此引脚上加两个周期的高电平，就能使单片机复位。此引脚也可作为备用电源的输入端，当单片机电源失电期间，由Vpd向单片机提供备用电源，以保护单片机中的容。 3电源及其他Vcc40脚：电源端，引入单片机的工作电源。 Vss(20脚)：接

25、地端。*TAL1，*TAL21918脚：时钟电路引脚。当使用部引脚时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电路。当使用外部时钟时，两引脚用于外接外部时钟。3.2 红外检测电路红外检测电路主要由热释电红外传感器和检测放大电路组成，核心元件是热释电红外传感器，它能以非接触形式检测人体辐射出的红外线能量变化，并将此变化转化为电压信号输出5。不需要红外线和电磁波发射源以及各种主动接触开关由于敏感元件的输出电压极微弱且其阻抗很高，故在传感器部设有场效应管及偏置厚膜电阻，从而构成信号放大及阻抗变换电路6， 一般热释电红外传感器自身的接收灵敏度较低， 检测距离仅2m 左右。当有人靠近自动门时，被热释电红外传感器接

26、收下来，并将其转换成信号，经检测放大电路部放大等处理后输出给单片机7。其热电释红外检测电路如图3-2所示。图3-2热电释红外检测电路3.3 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8。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开展推动步进电动机的开展，为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。步进电动机的特点9(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，它也可以与角度反响环节组成高性能的闭外数控系统

27、。(2)步进电动机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。(3)速度可在相当宽的围平滑调节。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步进电源。(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。 驱动控制系统的组成使用、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3-3所示。信号分配脉冲信号负载步进电机功率放大图3-3 驱动控制系统图步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中

28、，控制信号由单片机产生。其根本控制作用如下:反响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展。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。斩波驱动斩波恒流驱动的原理如图3-4所示。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。比拟器的一端接给定电压Uo，另一端接取样电阻上的压降，当取样电压为0时，比拟器输出高电平。图 3-4斩波恒流驱动电路原理图当控制脉冲Ui为低电平时T

29、1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，比拟器输出低电平，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，比拟器输出高电乎，与门也输出高电平，T1又导通，电源又开场向绕组供电。这样反复循环，直到Ui为低电平。3.4 检测模块 检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位开关则由磁开关来实现。 生活中的检测防装置有许多种，其中对射红外探测器的应用最为广泛，它由发射器和接收器两局部组成。其中发射器发射出一定波长的红外线，平时状态下由接收器接收，但如果发射器所发射

30、的红外线被物体挡住，就会发出报警信号10。设计在自动门的门门外一定高度处各设置一个对射探测器。并由导向管套住发射管和接收管，确保所发出的光线是一束，而且不宜受其他光线的干扰。接收管的光线被阻挡时输山高电平信号。两接收器的输出端接到一个或门上，再经过一个非门接到INT0引脚。这样不管是有人进门或有人出门，都会有低电平信号输入INT0端口，从而使单片机得到有人的信息，并调用相应程序执行相应的开门动作。限位开关分别设置在开门极限位置、关门极限位置、和一半处的位置。此开关是这样种器件：半有磁铁在其附近时，磁开关就被吸为关闭状态，输出高电平，相反输出低电平。将两小块磁铁分别置于门的右上角位置，则当自动门

31、移到限位开关处时，此开关就会被吸合，发出高电平信号，分别输出给P0.4、P0.5、P0.6这三个引脚，单片机经过查询这三个引脚来判断到那个限位开关，再执行变速或停顿的相应动作。限位开关的安装方法如图3-5所示，整体电路如图3-6所示。图3-5 检测有无人进出及限位开关模块图3-6 整体电路图-. z4 自动门系统的软件设计4.1 整体程序流程图本设计程序以汇编语言编写，因为汇编语言易于读写、易于调试和修改，同时汇编语言用来编制系统软件和过程控制软件，其目标程序占用存空间少，运行速度快。本程序的设计主要由PWM信号发生程序、转速测量模块程序和检测开关程序组成。整体程序流程图如下页图4-1所示。4

32、.2 功能模块设计本软件主要采用查询的方法来实现.虽然中断的方法要比查询具有实时性并节约时间，但是基于本系统的要求，因为如果采用有人进入INT0中断效劳程序的话，服效劳程序很不容易判断自动门终究出于哪一局部，要用哪种速度开门。查询如果设置的适宜也是完全可以的。4.2.1 PWM信号发生程序设计PWM信号就是脉冲宽度信号，一定时间的高电平和一定时间的低电平的循环即可形成PWM信号11。于是本程序采用将P0.0清0和置l的方法来实现。首先在程序开场初始化的时候将P0.0清0，调用PWM信号产生程序时，先将P0.0置1，然后经定时程序延时一段时间后再将P0.0清0。然后判断有没有中断要执行，如到达限

33、位开关或是有人进出时。如果以上情况都没发生就继续调用这一个方波的发生程序。直至有中断打断时，执行清0 P0.0或调用另一个方波发生程序实施变速。变速是根据程序的顺序执行顺序而判断门所处的位置来实现的。此程序严格按照自动门开关一次的顺序来编写的，考虑了各阶段可能遇到的所有问题，因此根据程序执行的控制器可判断自动门是该快速还是慢速。 转速测量模块程序设计本程序采用定时和延时技术结合的方法来实现。其中定时没有采用定时器计数器。因为前边已经有了根本延时程序，为了使程序更简便并且有更高的利用率高的利用率，因而仍采用软件延时的方法。具体程序如下：T10: MOV TMOD，*50H; T1为方式1计数器

34、MOV TL1，*0 MOV TH1，*0 MOV R0，*10; 测试一秒的转速 SETB TR1LOOP2:LCALL DEL DJNZ R0，LOOP2 CLR TR1 MOV A，TL1 CJNE A，*0，JI*U1JI*U1: P0.6，GSLOW AJMP GFAST当调用关门程序的过程中才有必要测速，其他局部不需要设置此程序。在调用关门PWM信号的过程中，调用测速程序。计数器采用的Tl计数。首先将计数器Tl启动并设置初值为0，然后开场定时，定时l秒后，将计数器所计数值传给存放器A，在将此计数值与电机正常状态下最低转速的二倍相比拟(因为圆盘上设有两个孔，因此是最低转速的二倍)。如

35、果计数值小于最小值的二倍则代表有障碍物，从而转到开门程序执行。其中TMOD是定时器计数器的工作方式存放器。它用于选择定时器计数器的工作模式和工作方式，它的字节地址为89H，不能进展位寻址。其格式如图4-1所示。图4-1TMOD格式当GATE位为0时，仅由运行控制位TR*(*=0，1)=1来启动定时器计数器运行。 M1、M0为工作方式选择位。本程序中将其设置为01，表示定时器计数器工作在方式l，为l6位定时器计数器。开场系统初始化启动红外探测器有人吗快速开门有人吗到半处限位开关吗慢速开门有人吗到开门限位开关吗电机停顿延时9秒有人吗快速关门有人吗有障碍吗到半处限位开关吗慢速关门有人吗吗有障碍吗到关

36、门限位开关吗电机停顿延时9秒返回NK1NK4K2K3NNK5YYYYYNNNYNNYK5YYK2K3K4K1YNYN图4-2 整体程序流程图C/T=1时为计数器模式，计数器对外部输入引脚TO(P34脚)或Tl(P35脚)的外部脉冲(负跳变)计数。 TRl为计数器控制位，TRl为1启动定时器计数器工作(GATE为0的时候仅由它来控制定时器计数器)。该位可由软件置l或清0。图4-2 整体程序流程图。检测开关程序设计检测是否有人的探测器接到了INT0引脚，由于系统功能实现的需要，本设计采用了查询的方法。因为假设使用中断的方法，在中断效劳程序中开门的速度很难确定，因为门无论处于何种状态，都有可能有人进

37、出而需要执行开门动作。如果不能准确判断自动门日前所处的位置，就不能正确的调用相应的PWM信号，使电机实现不同的转速。查寻方法如下：JNB P3.2，KSLOW还有 P0.6，GSLOW等语句。JNB指令意思是：如果P3.2为高电平，则跳转到KFAST执行。指令是当此引脚为高电平时进展跳转。系统中有多个请求源，均采用了对输入引脚查询的方式。这有助于准确的判断所应执行的动作。-. z5 设计仿真与分析单片机应用系统的开发过程，一般都包括如下几个过程：首先设计硬件电路，并在Multisim上仿真，仿真好了就完成硬件组装工作，然后进入软件设计、调试和硬件调试阶段。5.1 仿真软件介绍本设计的仿真软件采

38、用Multisim和Keil uVision3软件相结合的方法。Multisim是美国国家仪器NI推出的以Windows为根底的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作12。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进展仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进展捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设

39、计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim以库的形式管理元器件，经菜单Tools/ Database Management翻开Database Management数据库管理窗口，对元器件库进展管理。 在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库13。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。中选中Multisim Master时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变

40、成灰色。但用户可以通过这个对话窗口中的Button in Toolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进展编辑管理。 在Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差异在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进展PCB的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和

41、对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状一样，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有。本设计主要是针对Multisim的原理图设计和利用Multisim实现单片机的仿真。软件局部采用Keil软件进展汇编语言编程，Keil uVision3是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机汇编语言的软件开发系统。本设计仿真步骤如下：在Multisim中绘制电路原理图。在Keil中输入汇编程序，并编译通过。在Multisim中加载程序，观察仿真结果。5.2软件调试第一步调试是软件对所编程序的调试，看是否存在语法错误。一般来说这一步

42、很容易实现。但是刚开场进展调试时一下子出来了89处错误。后来发现我将微机原理中的指令和单片机的指令搞混了。虽然有好多指令是通用的，但并不完全一致。如微机中的CMP比拟指令在单片机中不可用。还有点格式上的错误就是在十六进制立即数的A、B、C、D、E、F前必须加上0，不然系统不认识。改正来之后顺利完成了这一步的调试。有些错误是因为敲程序时太快了，记忆符都写错，一改正错误提示减少了很多。下列图5-1是调试前的截图，图5-2是调试后的截图。第二步是将程序利用汇编软件Keil uVision3对已经调试好的程序进展汇编在线调试，变成可执行的目标代码装入。Keil uVision3中可以进展模拟仿真，对软

43、件进展单步调试。这可以让用户清晰的看到程序执行到何处，哪里出现错误。这一步主要看程序是否有逻辑上的错误，语法没错远远不代表着软件调试成功。在必要的时候可以设置端口状态和断点，并查看标志位和各存放器的状态。如有逻辑错误，改正之后，再重新回到开场调试，直至逻辑错误消除为止。硬件调试与软件调试是不能完全分开的，许多硬件的错误是通过对软件的调试而发现和纠正的。图5-1 调试前 在进展单步执行时，定时程序在计数器溢出后就自动跳出，但在实际调试过程中，它却一直在循环程序中，不往下执行。后来经过程序的改良，解决了此困难。我在软件调试的过程中发现我的程序比拟复杂且逻辑不清晰，主要是由于采用了中断的方法，在中断效劳程序中每个程序都需要考虑很多情况，处于半处限位开关的左侧怎么办，另一侧又应如何等。导致程序很长且逻辑混乱。后来我重新编写了一个程序并换了一种思路，跟踪门的来回这一动作路线来编程。这样可以清晰的知道门处于何位置，应调用何种速度。程序采用查询的方法来实现有无人的检测和到没到限位开关的判断。这样，不但思路清晰了许多，而且变短了不少。图5-2 调试后5.3 硬件仿真第三步是硬件电路仿真。首先是进展静态的调试，静态的调试的目的是排除明显的硬件故障。在加电之前，可以先用万用表等工具，根据硬件逻辑设