单片机的人体感应装置
摘 要本课题将在国内外现有的发展基础上，对目前市面上大多数人体感应装置系统产品的资料进行查阅后，制订了一系列适合于本课题的预期实现目标，并最终成功设计出一款人体感应装置控制系统，选用了中低端定位的微型处理器芯片AT89C51单片机作为主控核心，并结合LCD1602液晶屏幕、有源蜂鸣器、四相步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和热释电红外传感器等一系列高性能元器件，设计出一款能够实现对自动门前是否有人进行准确感应，能够在一定距离范围内快速判断是否有人，如果有人则立即通过步进电机推动自动门进行开启或关闭，另外系统还配置了高性能的参数显示能力，将系统运行过程中的各项参数进行显示。本课题考虑到为了实现较高的性价比参数，尽量选用了能够满足本课题需求的AT89C51单片机芯片，并对一些市面上常用的并且资料丰富的高性价比元器件进行了选购，经过了一系列的软硬件系统设计后，成功实现了一款工作性能稳定并且具有高性价比的人体感应装置系统，非常适合推向市面上进行推广。
目录
一、 引言 1
（一） 人体感应装置的发展背景 1
（二） 人体感应装置的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 人体感应装置的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 人体感应装置主控电路设计 4
（二） 门前的人体感应电路设计 5
（三） 高清晰度显示电路设计 7
（四） 按键提示音信号生成电路设计 8
（五） 自动门启闭控制电路设计 9
（六） 参数设置电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 人体感应装置的主程序流程设计 12
（二） LCD1602液晶屏显示子程序设计 13
（三） 输出按键提示音子程序设计 14
（四） 步进电机控制子程序流程设计 15
（五） 热释电传感器子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 17
总结 2
参考文献 3
致 谢 4
附录一 原理图 5
附录二 PCB图 6
附录三 元件列表 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录四 程序 8
引言
人体感应装置的发展背景
我们经常说的人体感应装置系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得人体感应装置系统的发展越来越快速、性能越来越高。
人体感应装置系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在人体感应装置系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，人体感应装置系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的人体感应装置控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。人体感应装置系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一。本文就将在人体感应装置系统的发展基础上，提出了可以通过AT89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数人体感应装置系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对参数的高清晰显示、发出按键提示音信号、电机拖动、步进电机驱动和人体信号检测的高性能人体感应装置系统。
人体感应装置的国内外发展现状
人体感应装置系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的人体感应装置系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始了对于人体感应装置系统的研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的人体感应装置系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的AT89C51单片机芯片作为主控器件，结合了LCD1602显示器、蜂鸣器、步进电机、步进电机驱动器和热释电红外传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的人体感应装置系统，实现对自动门前是否有人进行准确感应，能够在一定距离范围内快速判断是否有人，如果有人则立即通过步进电机推动自动门进行开启或关闭，另外系统还配置了高性能的参数显示能力，将系统运行过程中的各项参数进行显示，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将人体感应装置系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现AT89C51单片机对该电路的控制；
3、能够将步进电机运转过程中所需要的驱动脉冲转换为C语言程序，通过C语言程序编码的构建实现步进电机不同的运转方式；
4、能够实现ULN2003步进电机驱动芯片电路的配置，通过该电路对AT89C51单片机输出的微弱功率脉冲进行放大，实现对四相步进电机的强有力驱动；
5、设计HCSR501热释电传感器控制电路，实现AT89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
人体感应装置的方案设计
整个系统将以AT89C51单片机作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的LCD1602显示电路、蜂鸣器按键提示音电路、步进电机拖动电路、ULN2003步进电机驱动电路和HCSR501热释电传感器电路的驱动控制。
在对自动门前一定范围内的人体检测功能方面，本课题采用的是热释电传感器方案，通过该传感器中的高性能人体红外检测模块电路，实现对人体信号的接收，该传感器通过高低电平信号接口与单片机进行连接。
在自动门的开启和关闭驱动功能方面，本课题通过配置一个四相步进电机来实现这一功能，单片机通过输出电脉冲信号并经过ULN2003驱动器进行功率增益，随后送入步进电机使其转动，从实现自动门的启闭。
在实现系统参数的高清晰度显示功能方面，本课题通过LCD1602液晶屏来实现，单片机通过并行接口将待显示的参数送入液晶屏进行显示。
图1 人体感应装置硬件框图
系统硬件设计
人体感应装置主控电路设计
目录
一、 引言 1
（一） 人体感应装置的发展背景 1
（二） 人体感应装置的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 人体感应装置的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 人体感应装置主控电路设计 4
（二） 门前的人体感应电路设计 5
（三） 高清晰度显示电路设计 7
（四） 按键提示音信号生成电路设计 8
（五） 自动门启闭控制电路设计 9
（六） 参数设置电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 人体感应装置的主程序流程设计 12
（二） LCD1602液晶屏显示子程序设计 13
（三） 输出按键提示音子程序设计 14
（四） 步进电机控制子程序流程设计 15
（五） 热释电传感器子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 17
总结 2
参考文献 3
致 谢 4
附录一 原理图 5
附录二 PCB图 6
附录三 元件列表 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录四 程序 8
引言
人体感应装置的发展背景
我们经常说的人体感应装置系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得人体感应装置系统的发展越来越快速、性能越来越高。
人体感应装置系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在人体感应装置系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，人体感应装置系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的人体感应装置控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。人体感应装置系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一。本文就将在人体感应装置系统的发展基础上，提出了可以通过AT89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数人体感应装置系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对参数的高清晰显示、发出按键提示音信号、电机拖动、步进电机驱动和人体信号检测的高性能人体感应装置系统。
人体感应装置的国内外发展现状
人体感应装置系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的人体感应装置系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。通过对一份资料的调研可以总结出，近年来国内许多研究所或者企业都开始了对于人体感应装置系统的研究，经过了这几年的研究推出了一些中高端性能的人体感应装置系统，与此同时他们也正在对国外的先进传感器研发技术进行学习和掌握，期盼有朝一日能够自主设计出高端电路模块。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的AT89C51单片机芯片作为主控器件，结合了LCD1602显示器、蜂鸣器、步进电机、步进电机驱动器和热释电红外传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的人体感应装置系统，实现对自动门前是否有人进行准确感应，能够在一定距离范围内快速判断是否有人，如果有人则立即通过步进电机推动自动门进行开启或关闭，另外系统还配置了高性能的参数显示能力，将系统运行过程中的各项参数进行显示，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将人体感应装置系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现AT89C51单片机对该电路的控制；
3、能够将步进电机运转过程中所需要的驱动脉冲转换为C语言程序，通过C语言程序编码的构建实现步进电机不同的运转方式；
4、能够实现ULN2003步进电机驱动芯片电路的配置，通过该电路对AT89C51单片机输出的微弱功率脉冲进行放大，实现对四相步进电机的强有力驱动；
5、设计HCSR501热释电传感器控制电路，实现AT89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
人体感应装置的方案设计
整个系统将以AT89C51单片机作为主控微处理器，通过它的GPIO管脚实现对片外的LCD1602显示电路、蜂鸣器按键提示音电路、步进电机拖动电路、ULN2003步进电机驱动电路和HCSR501热释电传感器电路的驱动控制。
在对自动门前一定范围内的人体检测功能方面，本课题采用的是热释电传感器方案，通过该传感器中的高性能人体红外检测模块电路，实现对人体信号的接收，该传感器通过高低电平信号接口与单片机进行连接。
在自动门的开启和关闭驱动功能方面，本课题通过配置一个四相步进电机来实现这一功能，单片机通过输出电脉冲信号并经过ULN2003驱动器进行功率增益，随后送入步进电机使其转动，从实现自动门的启闭。
在实现系统参数的高清晰度显示功能方面，本课题通过LCD1602液晶屏来实现，单片机通过并行接口将待显示的参数送入液晶屏进行显示。
图1 人体感应装置硬件框图
系统硬件设计
人体感应装置主控电路设计
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