基于51单片机的红外感应自动门的设计
基于51单片机的红外感应自动门的设计[20200128193807]
摘要
本课题着重研究自动门控制系统电路的设计。使用热释电红外传感器作为感应器。当检测到人体辐射红外线能量变化时，将其转化为电信号，传送给单片机。使门在感应到有人时能够自动的开关门。在本课题的设计中将由单片机、感应装置、驱动装置等部件组成。控制系统简洁，可靠。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51、红外线感应装置、BISS0001
引言 1
一．自动门控制系统总体方案设计 2
(一) 设计的基本思路 2
（二）设计电路的框图和原理 2
(一) 核心控制电路 3
1、AT89C51单片机 3
2.单片机最小系统 4
（二）热释电红外开关应用电路 4
1.BISS0001 4
2.BISS0001的管脚图 5
3.BISS0001管脚注释 5
（三）步进电机 6
1. 驱动控制系统组成 7
2. 斩波驱动 8
（四）故障检测及显示 8
（五）门行程检测 9
三．自动门软件系统的设计 10
(一)主程序流程图 10
（二）T0中断子程序流程图 10
（三）系统主程序流程图 11
（四）T1中断主程序流程图 13
设计总结 15
参考文献 16
致谢词 17
附录1 设计电路的原理图 18
附录2 PCB布线图 19
附录3 主程序 20
引言
在经济日益发展的状况下，自动门随处可见，在大厦、酒店、银行、商场、宾馆、医院、写字楼等公共场所，自动门更是得到大范围的使用。自动门不但能给我们带来许多好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。具有很高的研究价值。
自动门着重有三个设计要点：智能化、安全性、稳定性。 自动门自动选择控制系统，可任意设定门扇的运行速度，还可以使空调处于半开状态，调节方便。确保自动门处在最佳的状态。而且具有矫正错误的功能，即便遇到很大的阻力，依然能够保持稳固的开门和关门状态。 自动门具有自动反转安全装置，当遇到异常状况时，门扇会自动反转退出，并在下次遇到障碍物有阻力时安全的前进，避免人体和门部件受到伤害，增加了安全性，延长自动门使用时间。自动门采用步进电机，具有省电低噪音、高转速、高扭力、散热好等特性，很大程度上超过传统交流电机。自动门采用步进电机驱动配合T型齿条同步带，使门由高速变至低速时很稳定。因为输入的电源性能很高，不管电压波动多大依旧很稳定。另外负载在瞬间短路时还有过流和过压进行保护，能确保自动门安全平稳的运转。
本设计由单片机、感应装置、驱动装置等部件组成；用红外线传感器作为感应器，当检测到人体辐射红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电动机作为门的驱动装置，通过单片机控制驱动装置，使门在感应到有人时能够自动的开关门。
一．自动门控制系统总体方案设计
(一) 设计的基本思路
1.人来时开门。当安装在自动门侧的热释红外线传感器感应检测到有人时，就启动电动机带动传动链开门。
2.没人时延迟关门。当感应器感应到门周围有人时，将延迟启动电机带动传动链关门。
3.关门时有来人。在启动传动链关门时，感应装置感应有人在离门1米范围内将立即停止关门，反转电机带动传动链开门。
（二）设计电路的框图和原理
系统由AT89C51单片机以及外围电路、红外检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、门行程检测电路故障显示电路、控制方式切换电路等组成。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，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，系统进入相对应的控制方式。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1所示
EPROM:是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片。
SRAM:提供开关门的的主动力控制门扇运行速度。
电机电路控制：采用步进电机进行驱动，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．因此常作适合于单片机控制。
门行程检测：自动门行程检测电路是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。
故障检测：自动门故障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。
故障显示报警：接受单片机给的故障信号发出报警。
红外线检测：负责采集外部信号，当有人进入它的工作范围时它会给主控制器一个脉冲信号。
控制方式转换：8位逐次逼近式A/D模数转换器AD0809。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
二.自动门硬件系统的设计
(一) 核心控制电路
1、AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，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。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2所示。
图2 AT89C51外形及引脚图
引脚作用：
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
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。
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
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。
P3.2 —/INT0：外部中断0
P3.3 —/INT1：外部中断1
P3.4 —T0：记时器0外部输入
P3.5 —T1：记时器1外部输入
2.单片机最小系统
单片机刚通电时需要复位一次才能可靠工作，这之后又不要求单片机复位，所以通过电路下拉接地保证RESET脚维持在低电平状态（即不复位状态）。19引脚和20引脚接时钟电路，第10引脚为复位输入端，20引脚为接地端，40引脚为电源端。
图3 单片机最小系统
（二）热释电红外开关应用电路
摘要
本课题着重研究自动门控制系统电路的设计。使用热释电红外传感器作为感应器。当检测到人体辐射红外线能量变化时，将其转化为电信号，传送给单片机。使门在感应到有人时能够自动的开关门。在本课题的设计中将由单片机、感应装置、驱动装置等部件组成。控制系统简洁，可靠。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51、红外线感应装置、BISS0001
引言 1
一．自动门控制系统总体方案设计 2
(一) 设计的基本思路 2
（二）设计电路的框图和原理 2
(一) 核心控制电路 3
1、AT89C51单片机 3
2.单片机最小系统 4
（二）热释电红外开关应用电路 4
1.BISS0001 4
2.BISS0001的管脚图 5
3.BISS0001管脚注释 5
（三）步进电机 6
1. 驱动控制系统组成 7
2. 斩波驱动 8
（四）故障检测及显示 8
（五）门行程检测 9
三．自动门软件系统的设计 10
(一)主程序流程图 10
（二）T0中断子程序流程图 10
（三）系统主程序流程图 11
（四）T1中断主程序流程图 13
设计总结 15
参考文献 16
致谢词 17
附录1 设计电路的原理图 18
附录2 PCB布线图 19
附录3 主程序 20
引言
在经济日益发展的状况下，自动门随处可见，在大厦、酒店、银行、商场、宾馆、医院、写字楼等公共场所，自动门更是得到大范围的使用。自动门不但能给我们带来许多好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。具有很高的研究价值。
自动门着重有三个设计要点：智能化、安全性、稳定性。 自动门自动选择控制系统，可任意设定门扇的运行速度，还可以使空调处于半开状态，调节方便。确保自动门处在最佳的状态。而且具有矫正错误的功能，即便遇到很大的阻力，依然能够保持稳固的开门和关门状态。 自动门具有自动反转安全装置，当遇到异常状况时，门扇会自动反转退出，并在下次遇到障碍物有阻力时安全的前进，避免人体和门部件受到伤害，增加了安全性，延长自动门使用时间。自动门采用步进电机，具有省电低噪音、高转速、高扭力、散热好等特性，很大程度上超过传统交流电机。自动门采用步进电机驱动配合T型齿条同步带，使门由高速变至低速时很稳定。因为输入的电源性能很高，不管电压波动多大依旧很稳定。另外负载在瞬间短路时还有过流和过压进行保护，能确保自动门安全平稳的运转。
本设计由单片机、感应装置、驱动装置等部件组成；用红外线传感器作为感应器，当检测到人体辐射红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电动机作为门的驱动装置，通过单片机控制驱动装置，使门在感应到有人时能够自动的开关门。
一．自动门控制系统总体方案设计
(一) 设计的基本思路
1.人来时开门。当安装在自动门侧的热释红外线传感器感应检测到有人时，就启动电动机带动传动链开门。
2.没人时延迟关门。当感应器感应到门周围有人时，将延迟启动电机带动传动链关门。
3.关门时有来人。在启动传动链关门时，感应装置感应有人在离门1米范围内将立即停止关门，反转电机带动传动链开门。
（二）设计电路的框图和原理
系统由AT89C51单片机以及外围电路、红外检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、门行程检测电路故障显示电路、控制方式切换电路等组成。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，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，系统进入相对应的控制方式。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1所示
EPROM:是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片。
SRAM:提供开关门的的主动力控制门扇运行速度。
电机电路控制：采用步进电机进行驱动，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．因此常作适合于单片机控制。
门行程检测：自动门行程检测电路是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。
故障检测：自动门故障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。
故障显示报警：接受单片机给的故障信号发出报警。
红外线检测：负责采集外部信号，当有人进入它的工作范围时它会给主控制器一个脉冲信号。
控制方式转换：8位逐次逼近式A/D模数转换器AD0809。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
二.自动门硬件系统的设计
(一) 核心控制电路
1、AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，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。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2所示。
图2 AT89C51外形及引脚图
引脚作用：
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
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。
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
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。
P3.2 —/INT0：外部中断0
P3.3 —/INT1：外部中断1
P3.4 —T0：记时器0外部输入
P3.5 —T1：记时器1外部输入
2.单片机最小系统
单片机刚通电时需要复位一次才能可靠工作，这之后又不要求单片机复位，所以通过电路下拉接地保证RESET脚维持在低电平状态（即不复位状态）。19引脚和20引脚接时钟电路，第10引脚为复位输入端，20引脚为接地端，40引脚为电源端。
图3 单片机最小系统
（二）热释电红外开关应用电路
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