基于单片机自动门控制系统的设计(完整资料)

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基于单片机自动门控制系统的设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）毕业论文(设计）论文题目：基于单片机的自动门控制系统的设计学生姓名：付2b学号:所在院系:电气信息工程学院专业名称:通信工程届次：指导教师：目录TOC\o”1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc356173692”前言20。3单片机的发展及89C51系列的运用3HYPERLINK\l”_Toc356173696"0.4课题研究的目的和意义4HYPERLINK\l”_Toc356173697"0。5课题的设计要求5HYPERLINK\l”_Toc356173698”0。6自动门的基本设计思路6HYPERLINK\l”_Toc356173699”1系统总体方案7HYPERLINK\l”_Toc356173700"1。1系统总体规划7HYPERLINK\l”_Toc356173701”1。2单片机介绍8HYPERLINK\l”_Toc356173704"1。3热释电红外传感器111。4步进电机13HYPERLINK\l”_Toc356173708"1。5故障检测及显示141.6门行程检测14_Toc356173711"2.1设计电路的电框图和原理15HYPERLINK\l”_Toc356173712”2。2系统硬件总体逻辑设计152。3设计电路原理图163。1系统主程序流程图17HYPERLINK\l”_Toc356173716"3.2开门子程序流程图18_Toc356173719”3。5程序源代码214调试与检测26HYPERLINK\l”_Toc356173727”4。1调试26_Toc356173729”结论26参考文献27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,每个机器周期两次有效的/PSEN信号。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FLASH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。1。3热释电红外传感器热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生信号.其内部结构有如下图5所示：1—-D脚2——S脚3--G脚图5热释电红外传感器内部结构图5是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰.它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿.对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0．2~20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外.1.4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阔的前景.1。4.1步进电动机的特点(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。1。4.228BYJ—48步进电机本课题所先用的是28BYJ-48步进电机，它是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角)。您可以通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V-DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。）,双(双相绕组通电）四拍（AB-BC—CD-DA—AB-.。。）,八拍（A-AB-B—BC-C-CD-D-DA-A。。。)。其图片如6所示。图628BYJ-48步进电机1.5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ADC0809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。1。6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系统硬件设计2.1设计电路的电框图和原理红外自动门控制系统的硬件组成如下图所示。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。图7红外线自动门控制系统硬件框图2.2系统硬件总体逻辑设计感应自动门的种类很多,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：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。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。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）当门扇要完成一次开门与关门，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。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，步带转动一段时间后，马达反转，自动门关闭。2。3设计电路原理图图8电路原理图3系统软件设计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。3.1系统主程序流程图YN开始定时器T0、T1的设置YN开始定时器T0、T1的设置中断优先级设置系统终止开外部中断1开定时器T0关外部中断1开定时器开中断系统故障手动方式YN3.2开门子程序流程图YYY返回开门电机减速门状态检测电机加速电机停止加速减速停止NYNN3.3开门中断程序流程图开门子程序开门子程序中断返回装载T0常数开中断关门子程序关T0中断读按键操作加速开门否YYNN3.4T1中断服务程序流程图关T1中断关T1中断指向0809地址中断返回启动下一通道开T1中断数据存放数据指针加1通道号加1转换结束采样结束YYNN3.5程序源代码3.5。1主程序MOVR4，AINCR1CLRR5，ASUBBA，R4XCHA,R4DECR1SJMPLP2JB00H，ROLESPEED0BITP1。0；门行程行状1SPEED1BITP1。1；门行程行状2SPEED2BITP1.2；门行程行状3SPEED3BITP1。3；门行程行状4KEYDOOROPENBITP1.4;手动门开按钮KEYDOORCLOSEBITP1.5;手动门关按钮MODEBITP1。6;手动/自动切换DOOROPENBITP3.0；门开驱动信号DOORCLOSEBITP3.1；门关驱动信号SIGNALBITP3.2；红外线传感器信号A0809E0CBITP3.3；A/D转换结束信号HSPEEDBITP3。4；电机速度变换DOORSTATEBIT00H；门状态RERRORBIT01H;系统故障ORG0000HAJMPSTARTORG0003HAJMPINT0ORG000BHAJMPT0ORG001BHAJMPT1ORG0050HSTART:CLRDOOROPEN;关电机驱动CLRDOORCLOSEMOVTMOD，＃11H；定时器工作方式MOVTLO,＃OFOH;置定时器常数,MOVTH0,＃08DHMOVTL1，#0E0HMOVTH1，＃0B1HMOVTCON,＃50HMOVIP,＃08H;优先级设置MOVIE，＃80H；开中断LOOP：ACALLSYSERROR；调用系统故障子程序JBRERROR,WAIT；有故障等待处理MOVA,P2ANLA，#OFHJNZWAIT；无按键等待JBMODE，AUTO;运行方式判断CLREXOSETBETOSJMPLOOPAUTO：SETBETOSJMPLOOPWAIT：SJMP＄；等待3.5.2开门子程序DOOR_OPEN:JBDOORSTATE,LOOP3；门已开退出CLRHSPEEDCLRDOORCLOSESETRDOOROPEN；低速启动JNPSPEED1，＄SETBHSPEED；高速开门JNBSPEED2，＄CLRHSPEED；低速运行JNBSPEED3,$CLRDOOROPEN；停机SETBDOORSTATE；保存门状态LOOP3：RET3。5。3关门子程序DOOR_CLOSE:JNBDOORSTATE，LOOP4;门已关退出CLRHSPEEDCLRDOOROPENSETBDOORCLOSE；低速启动JBSPEED2，＄CLRHSPEED；高速关门JBSPEED0,$CLRDOORCLOSE；停机CLRDOORSTATELOOP4:RET3.5.4T0中断服务程序T0：CLRET0；关中断JBKEYDOOROPEN，LOOP；开门否ACALLDOOR_OPEN；调开门子程序SJMPLOOP2LOOP1：JBKEYDOORCLOSE，LOOP2;关门否ACALLDOOR_OPEN；调关门子程序LOOP2:MOVTL0，#0F0H；重装定时常数MOVTH0,#08DHSETBET0；开中断RETI3.5.5T1中断服务程序ORG000HAJMPMAINORG0003HAJMPSERVEMAIN:ORLP1,＃0FFHSETB1T0；选择边沿触发方式SETBEX0；允许INTO中断SETBA;CPU开中断AJMP$；等待中断T1：CLRET1MOVR1,#03HMOVRO，＃20HMOVDPTR,＃ADDR0809；0809地址MOVR2，＃00HLOOP5：MOVA，R2；通道号MOVX@DPTR,A；启动A/D转换JBA0809EOC，$；转换是否结束MOVXA，＠DPTR；读转换结果MOV@R0,A;数据保存INCR0INCR2;下一通道DJNZR1,LOOP5;三个通道是否完成MOVTL1，＃0E0H;重装定时常数MOVTH1,＃0B1HSETBET1RETI3。5.6外部中断服务子程序ORG0300HINT:MOVTLO，#11HMOVTHO，#OFCHCPLP1RETIINT0：CLREX0LOOP8：ACALLSYSERROR；故障检查JBRERROR，LOOP6；有故障返回JBDOORSTATE,LOOP6；门已开返回ACALLDOOR_OPEN;开门LOOP7：ACALLDELAY10S;等待10sACALLSYSERROR；故障检查JBRERROR，LOOP6；无故障继续JNBSIGNAL,LOOP7;有人等待CLRHSPEEDSETBDOORCLOSE;无人时，低速关门JNBSIGNAL，LOOP8;有人来打开门JBSPEED2,＄SETBHSPEED；无人快速关门JNBSIGNAL，LOOP8；有人来打开门JBSPEED1，$CLRHSPEED；无人速度降低JBSPEED0，＄LOOP6：CLRDOORCLOSE;停机CLRDOORSTATE;门状态保存SETBEX1RET4调试与检测4。1调试调试为了确保该门控系统的安全高效运行必须满足下列条件：1．大门的结构必须适合于自动控制特别要注意滚轮的直径必须与需要控制的大门重量相匹配其尺寸和重量符合有关技术规范之规定。2．确保大门在滑动过程中不发生倾斜。3．确保大门活动平稳准确在整个移动过程中不出现任何不正常的摩擦现象.4．确保地面条件稳固避免固定基座的膨胀螺丝发生摇晃.5．认真检查上方导轨和行程限位的机械挡块是否安装到位。4.2门行程检测及故障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、行程极限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。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。结论毕业设计完成的主要工作是完成单片机控制系统、传感器检测系统和故障处理系统。通过搜集目前红自动门控制系统的相关资料，了解国内外自动门控制系统的相关制作方法,并通过设计方案的比较，针对设计任务提出了可行方案。在设计方案中，结合单片机的功能特点及其控制特性，利用简便的单片机C—51语言和其内部时钟,以单片机作为检测和控制的核心.根据设计方案，详细地阐述了单片机的控制原理、传感器使用方法、PCB板的制作,设计了相应的硬件电路和系统软件，制作了电路原理样机并进行调试。结果表明，所设计的电路和软件能完成基本的测试功能.设计硬件之前，要首先收集好有关的基础性资料,应备有良好的应用类参考书和专业类参考书。对于有关的科技期刊和专利文献，也要经常阅读以便了解最新的发展情况，借鉴现成的经验，避免重复劳动。在设计中，要充分了解所用芯片的使用条件及输入输出的特性，这样才能避免因使用错误而多走弯路.电路设计部分应该有的精神就是广集资料。只凭借自己头脑中的知识是远远不够的。哪里出现了问题，就要翻书本，或上网查资料。当然也要开动自己的脑筋怎样使系统电路更完美。例如我的设计题目是基于单片机的自动门控制系统设计。有自动门，自然会用到电动机,每种电机都有不同的特性和功能，你就要进行选择了。例如对电机的选择，你就要选择你所熟悉的，所了解的。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。参考文献[1]《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。［2］《传感器技术与应用》.金庆发编著.机械工业出版社.1994。

［3］《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.［4]《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。[5]《传感器工作原理及应用实例》。黄继昌.徐巧鱼等编著。人民邮电出版社。2002.[6]《单片机原理应用与实验》.张友德，等编著。复旦大学出版社.2000。［7］《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。［8]《单片机的C语言应用程序设计》,马忠梅等，北京航空航天大学出版社［9]《单片机原理与程序设计实验教程》，王新年、余殿泓编著，西安电子科技大学出版社［10］《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.［11］《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。[12］《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.［13]《单片机基础》李广弟朱月秀冷祖祁编著[14］《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.[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］《电子技术基础》康华光.陈大钦编著。高等教育出版社，1998。致谢在毕业设计完成之际,我在这里向一直关心帮助我的老师、同学和朋友表示我诚挚的谢意。首先感谢的是我的导师王千春老师。感谢他们给我的指导,在整个设计写作过程中，我始终得到王老师的悉心教导和认真指点,使得我的理论知识很认识有了很大提高，为我的毕业设计的顺利完成提供了保证.她身上，体现着严谨求实的教学作风，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念让我印象深刻。她不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。同时,感谢来此参加我毕业答辩的各位老师，感谢你们的指导教育,感谢你们在答辩时对我的论文给予的详尽细致的审阅，衷心的感谢各位老师,谢谢你们无私的帮助。最后，感谢各位同学以及所有支持我关心我的人。在你们的帮助和协助下共同完成了本次设计。谢谢你们!毕业设计报告题目：院系：信息与控制学院专业：班级学号：学生姓名：指导教师：成绩：20１４年月日目录ＴＯC＼o”1-3”＼h\z\u_Toｃ3８398１878”１。2硬件方案设计PAGＥＲEF_Toc383981878\ｈ1HYPEＲLＩNK\l”_Tｏc３839８18７9”１．３软件方案的设计ＰＡＧEREF＿Ｔoｃ３8398187９＼h1HYＰERLIＮK\l"_Tｏc38３98１8８０＂1．4主要设计的实现原理PAGEREF＿Ｔoc38３９８1８８0\h1ＨYPERＬIＮK\l＂_Toc383９8１８81"2硬件设计１\h12．１单片机的简介ＰAGERＥF＿Toｃ38398188２＼h12．2硬件器件选择PＡGEＲＥF＿Toｃ383981８８3\h12．2．１单片机选型ＰＡGERＥF_Toc38３98１884\h1HYＰEＲLINK附录A系统原理图PAGEREF_Ｔoc383981899\h１HYPERＬIＮＫ\l”_Ｔｏc383981９00"附录B程序代码PAGEREF＿Ｔoc383９８１9０0\h１ＨYＰERLINK\l”_Ｔoc3８39８１901"附录C实物图片PAＧEＲEF＿Toc３8３9８190１＼h１1方案设计1．1设计任务要求对于自动门控制系统,需要实现的功能如下所示：(1)自动检测功能：能够自动检测门的附近是否有人，如果有人则开启该门，在没有人体信号时，延时数秒后自动关闭。(２)安全保护功能：关门时，检测门导轨上是否有人，如果有则停止关门，并迅速打开门,防止人被挤住。(3）电机调速功能：能够通过单片机控制电机的速度,开门关门时需要有个加速与减速的过程.（4）按键输入功能:能够通过按键来控制门自动还是手动运行,在特殊情况下需要手动来操作该门。（５）门开关限位功能:在开门与关门的时候能够检测到门的限位开关,来检测是否到门的关门与开门的限位。1。2硬件方案设计本设计选用ＳTC89C５2单片机作为本设计的微控制芯片。按键部分采用独立式按键，人体检测部分，使用红外热释电传感器对外部人体信号进行检测。光电检测传感器使用TCRT5000光电传感器进行检测。硬件部分框图如图1。1所示。单单片机按键输入电机驱动晶振电路安全检测人体检测复位电路限位开关检测图1。1硬件部分框图自动门控制系统的硬件组成如图1．1所示,本系统主要由ＳTC89Ｃ52RC单片机及其外围电路、红外检测电路,门行程检测电路、直流电机控制电路、安全检测电路等部分组成，单片机与晶振复位电路构成最小系统电路，作为主控电路,来协调外部其他各部分硬件电路,各个电路的功能如下：（1）晶振电路给单片机提供时钟系统，让单片机能够有运行的节拍与动力,晶振与单片机内部的电路一同构成了一个波形发生电路,输出与晶振频率相同的时钟,该时钟用作单片机的运行.（2）复位电路复位电路为单片机提供一个足够的开机运行的复位脉冲,能够让单片机在上电时有足够的时间复位。（3）按键输入部分按键输入部分用来作为人机交互界面部分,能够控制门的手动开关，切换自动模式与手动模式。(4)电机驱动部分电机驱动部分，用来驱动直流电机，单片机输出控制信号,来进行对电机的调速（５）安全检测安全检测部分用来检测是否有人被夹，能够提供使用者的安全。（6）人体检测人体检测用来检测是否有人接进门附近，检测到信号后单片机开始驱动外部电路开门。(7）限位开关限位开关主要用来检测开关门的行程位置.1．3软件方案的设计Ｃ语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。随着微型计算机的日益普及,出现了许多C语言版本。由于没有统一的标准,使得这些C语言之间出现了一些不一致的地方。为了改变这种情况，美国国家标准研究所（AＮSI）为C语言制定了一套ANSI标准，成为现行的C语言标C语言是世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一。在操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它高级语言,以前有许多大型应用软件都是用Ｃ语言编写的(由于面向对象编程技术的出现,大型软件转由C++、ＪＡVA、Ｃ＃再配合C语言开发；C语言在面对大型的软件开发时,会显得有些吃力)C语言绘图能力强,具有可移植性，并具备很强的数据处理能力,因此适于编写系统软件,三维，二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。对于编译软件则使用KeilC51软件.KeｉlC51软件为目前相当流行的５1系列单片机开发软件,它是一个基于32位Wｉｎdows环境的应用程序,支持C语言和汇编语言编程。Keil是目前最好的51单片机开发应用软件。它是一款通俗易懂易于上手的单片机程序开发软件，与其他的单片机软件有很好的兼容性.我们在日常的学习中都是使用这个软件，所以在本次设计中我使用KeiｌC51软件进行程序的编译。1.4主要设计的实现原理本次设计是红外线自动门控制系统，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,单片机通过驱动H桥电路来驱动直流电机,来使门开关，在关门的时候使用光电传感器进行检测，是否有人在门轨道上,如果有则停止关门,防止有人被夹,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.本课题主要实现红外线检测和基于STＣ89C５１的单片机控制系统。2硬件设计2．1单片机的简介单片机是把一个计算机系统集成到一块芯片上，它是采用大规模集成电路技术把中央处理器ＣPＵ、随机存储器ＲAM、只读存储器RＯM、各种Ｉ/Ｏ口和中断系统、定时器等功能集成到一个芯片上构成的一个简小而完善的微型计算计系统.单片机已成为电子设计中使用最多最广泛的元件,它的体积小、低电压、低功耗、可靠性高、处理功能强、控制功能强、环境适应能力强、使用方便等优点，主要在仪器仪表、家用电器和玩具、医用设备、计算机通信技术、智能测量设备、航空航天等领域被广泛应用.大概可分如下几个方面：⑴在智能仪器仪表中,单片机的优点使它广泛应用于各种仪器仪表中,单片机通过不同类型的传感器，可以测量温度、频率、速度、长度、音量、光亮、电压、功率等物理量。利用单片机控制使得仪器仪表准确率更高,灵敏度更高，测量速度更快。⑵在家用电器和玩具中，随着国内国外的快速发展，现在的家用电器各式各样，其中少不了单片机控制，例如电视、空调、洗衣机、微波炉、电饭锅等。现在孩子手中的玩具更少不了单片机控制，例如音乐盒、遥控车等等其它智能玩具。这使我们的生活不仅方便而且更加有趣。⑶在计算机通信中，单片机能够在计算机网络和通信设备之间提供方便的条件。现如今的通信设备也在一步一步实现单片机智能控制,例如手机、对讲机、楼宇门呼叫对讲系统、列车和飞机无线通信。⑷在汽车电子产品中,单片机也实现了它的价值，例如汽车的集中显示系统、动力、速度、压力监测控制系统、自动驾驶系统、导航系统、安全保护系统等。单片机在办公自动化设备，商业营销设备等其他领域中中也有着广泛的应用,它使我们的生活变得更加方便快捷，更加丰富多彩,生活工具也越来越智能化,如今我们的生活离不开单片机，它是我们生活中不可缺少的一部分.2。2硬件器件选择2.2．１单片机选型方案一:传统５１单片机AT８９C51AＴ89Ｃ51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMＯS8位微处理器,该处理器单指令周期为１us（在12Ｍ晶振下），工作频率0—2４ＭHz，并且该芯片支持仿真,是经典5１单片机课程中的芯片，抗干扰能力强，但是随着科技速度的发展,该芯片慢慢被后继的芯片所替代,因为该芯片价格比较高，而且仿真器的成本较高，所以本设计不适于使用该芯片。方案二：使用430单片机TI生产的430系列单片机为超低功耗单片机,被广泛应用于各类低功耗的产品中,该系列单片机的优点为，功耗非常低，而且具有丰富的外设，能够直接进行AＤC采集，高端芯片还可以进行DＡC输出，并且外围电路简单，I/O口具有可控的输入与输出的方式，由于本设计不考虑功耗,所以此单片机不做考虑使用。方案三:使用STC系列单片机ＳＴC系列单片机由宏晶公司生产,其以低廉的价格与丰富的内部资源，深受广大使用者的喜爱，他内核与AT8９S５1的功能完全相同,我们采用STC89C5２单片机为主控芯片，这样更能体现我们此次设计的性价比。综上所述,本设计使用方案三选用STC89C52单片机作为本设计的微控制芯片。2．2。2按键部分方案一：行列扫描按键行列式按键适用于按键应用数目比较多的设计,例如手机、电子称等需要输入数据较多的设备，行列式按键的优点是节省I/O口资源，使用８个I/Ｏ口就可以实现16个按键，分为行扫描口与列扫描口，该方案编程比较复杂，而且必须对Ｉ/O口进行实时的扫描.方案二：使用独立按键由于本设计使用的按键功能较少，只需要清零,计数压力值设置，需要４个按键，所以本设计使用独立按键，作为按键的输入部分，独立按键硬件电路设计简单，并且编程方便简单，而且速度快,不需要对Ｉ/O口做频繁的操作。综上所述,本设计使用按键较少，使用方案二作为本设计的按键部分。２．2。3人体检测传感器人体检测部分，使用红外热释电传感器对外部人体信号进行检测,本设计使用人体热释电传感器模块HC—SR５01，对人体信号进行检测,当检测到人体信号时，模块返回一个高电平信号，当人体信号消失时，模块返回一个低电平信号，模块输入5V直流电压信号,单片机的I/Ｏ口与模块返回的信号直连。2。２.4光电检测传感器光电检测传感器，用来检测关门时是否有东西在门轨道上，如果有检测到该信号则打开门,延时一定时间没有人体信号时在关闭，本设计使用TＣRＴ5000光电传感器进行检测。2.3单片机最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对本次设计使用单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路［3］.复位电路：由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变"的性质,可以知道，当系统一上电，ＲST脚将会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当ＲST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐C取1０u,R取8．2K当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于２个机周期的高电平至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍。晶振电路：典型的晶振值取11.059２ＭHz（因为可以准确地得到9600波特率和19２０0波特率，用于有串口通讯的场合)/12MHz.(１)复位电路的用途单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机,按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，