单片机的自动门控制装置设计
单片机的自动门控制装置设计[20200128185750]
摘要
随着科技的不断发展，在日常生活中自动门得到了广泛的应用，同时对其安全性及各方面的性能的要求越来越高。自动门的控制系统是随着人们对生活条件的不断追求，科技的不断发展应运而生的高科技产品。由于单片机系统的适应能力强，稳定性高，所以本设计采用 AT89C51 单片机作为主控制器。
本次设计是基于单片机的自动门控制系统，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。步进电机作为门驱动装置。通过单片机控制步进电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。实时检测是否有人进出门，实现自动门的开门、关门控制，以及延时开关门的控制。本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51 的单片机控制系统。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机红外线传感器AT89C51
引言 1
（一）课题研究的必要性 1
（二）课题研究的理论依据 1
（三）课题的设计 1
1.课题的设计要求 1
2.课题研究的功能 2
一、主要器件介绍 2
（一）单片机介绍 2
1.AT89C51管脚说明 3
2.AT89C51的特性 4
（二）红外传感器介绍 5
（三）稳压模块 6
（四）步进电动机 7
1.步进电动机的特点 7
2.步进电机控制原理 7
3.驱动控制系统的组成 8
二、系统硬件设计 9
（一）设计电路的电框图和原理 9
（二）系统硬件总体逻辑设计 9
1.主控制器： 9
2.感应探测器： 9
（三）设计电路原理图 9
图2-2电路原理图 10
三、系统软件设计及调试 10
（一）方案程序设计思路 10
（二）主程序流程图 11
（三）软件调试 11
四、设计总结 12
致谢 14
附录： 15
软件的汇编程序 15
引言
（一）课题研究的必要性
近年来随着社会的进步，人类的发展,计算机在社会领域的渗透,单片机以其体积小、重量轻、价格便宜等特点广泛应用到国民经济建设及人们工作和生活各方面,并成为科学技术现代化的重要工具。由于单片机所拥有的诸多特点，人们将其溶入于生活。在我们所处的生活环境中，充斥着各种各样与单片机相结合而诞生的产物，如交通灯、声控灯、感应自动门等。我在这次毕业设计中所选择的，就是单片机与门结合的产物，自动门系统。
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。
（二）课题研究的理论依据
自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，根据人的需求使门的功能进行的一个完善。自动门是将人靠近门的动作（或将某种入门授权）识别成开门信号的控制机制，通过一个驱动系统来将门开启,在人离开以后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。
自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用率低很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门，如：感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。
自动门机的基本组成大体上相同，有了以上构成，再加上开门信号，就可以配置成一套简单的自动门系统了。
自动门的系统设置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。
自动门主要有:旋转自动门、弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动门、重叠自动门、医用自动门、卷闸自动门、车库自动门、特种自动门。
（三）课题的设计
1.课题的设计要求
一个自动门的设计还要包括下面几个方面：
A、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行阻力增大，仍然能够保持平稳的开关门动作。
B、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，门扇自动会进行反转并退出，并在下次承受阻力时以安全速度向前进，以免发生夹人事件或者机件损毁的现象，提高自动门运行时的安全性能，有效延长了自动门的寿命。门开启要轻巧方便，如若停电时，老人、儿童等均可开闭自如，开关门的力量在3.5公斤以下，做到方便、安全、可靠。
C、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。
2.课题研究的功能
A、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。
B、当人离开后，自动门将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。
C、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。
一、主要器件介绍
（一）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是一种可擦除的只读存储器，它带4K字节的闪烁，其为低电压，拥有高性能，它的微处理器为CMOS8位，一般称为单片机。 而AT89C2051也是一种可擦除只读存储器的单片机，但它带2K 字节闪烁。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 高密度的制造技术制造，非易失存储器，和工业标准的MCS-51指令集以及输出管脚能够相兼容。在单个芯片中，将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合起来了。AT89C51是ATMEL的一种高效微控制器，它有一种精简版本称为AT89C2051 。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统带来了方便，提供了廉价以及灵活性高的一种方案。外形及引脚排列和封装如图1-1所示。
图1-1 AT89C51外形及引脚排列和封装
1.AT89C51管脚说明
VCC：电源电压。
GND：接地端。
P0口：P0口为一个I/O口，它是8位漏级开路双向的。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。
摘要
随着科技的不断发展，在日常生活中自动门得到了广泛的应用，同时对其安全性及各方面的性能的要求越来越高。自动门的控制系统是随着人们对生活条件的不断追求，科技的不断发展应运而生的高科技产品。由于单片机系统的适应能力强，稳定性高，所以本设计采用 AT89C51 单片机作为主控制器。
本次设计是基于单片机的自动门控制系统，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。步进电机作为门驱动装置。通过单片机控制步进电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。实时检测是否有人进出门，实现自动门的开门、关门控制，以及延时开关门的控制。本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51 的单片机控制系统。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机红外线传感器AT89C51
引言 1
（一）课题研究的必要性 1
（二）课题研究的理论依据 1
（三）课题的设计 1
1.课题的设计要求 1
2.课题研究的功能 2
一、主要器件介绍 2
（一）单片机介绍 2
1.AT89C51管脚说明 3
2.AT89C51的特性 4
（二）红外传感器介绍 5
（三）稳压模块 6
（四）步进电动机 7
1.步进电动机的特点 7
2.步进电机控制原理 7
3.驱动控制系统的组成 8
二、系统硬件设计 9
（一）设计电路的电框图和原理 9
（二）系统硬件总体逻辑设计 9
1.主控制器： 9
2.感应探测器： 9
（三）设计电路原理图 9
图2-2电路原理图 10
三、系统软件设计及调试 10
（一）方案程序设计思路 10
（二）主程序流程图 11
（三）软件调试 11
四、设计总结 12
致谢 14
附录： 15
软件的汇编程序 15
引言
（一）课题研究的必要性
近年来随着社会的进步，人类的发展,计算机在社会领域的渗透,单片机以其体积小、重量轻、价格便宜等特点广泛应用到国民经济建设及人们工作和生活各方面,并成为科学技术现代化的重要工具。由于单片机所拥有的诸多特点，人们将其溶入于生活。在我们所处的生活环境中，充斥着各种各样与单片机相结合而诞生的产物，如交通灯、声控灯、感应自动门等。我在这次毕业设计中所选择的，就是单片机与门结合的产物，自动门系统。
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。
（二）课题研究的理论依据
自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，根据人的需求使门的功能进行的一个完善。自动门是将人靠近门的动作（或将某种入门授权）识别成开门信号的控制机制，通过一个驱动系统来将门开启,在人离开以后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。
自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用率低很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门，如：感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。
自动门机的基本组成大体上相同，有了以上构成，再加上开门信号，就可以配置成一套简单的自动门系统了。
自动门的系统设置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。
自动门主要有:旋转自动门、弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动门、重叠自动门、医用自动门、卷闸自动门、车库自动门、特种自动门。
（三）课题的设计
1.课题的设计要求
一个自动门的设计还要包括下面几个方面：
A、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行阻力增大，仍然能够保持平稳的开关门动作。
B、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，门扇自动会进行反转并退出，并在下次承受阻力时以安全速度向前进，以免发生夹人事件或者机件损毁的现象，提高自动门运行时的安全性能，有效延长了自动门的寿命。门开启要轻巧方便，如若停电时，老人、儿童等均可开闭自如，开关门的力量在3.5公斤以下，做到方便、安全、可靠。
C、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。
2.课题研究的功能
A、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。
B、当人离开后，自动门将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。
C、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。
一、主要器件介绍
（一）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是一种可擦除的只读存储器，它带4K字节的闪烁，其为低电压，拥有高性能，它的微处理器为CMOS8位，一般称为单片机。 而AT89C2051也是一种可擦除只读存储器的单片机，但它带2K 字节闪烁。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 高密度的制造技术制造，非易失存储器，和工业标准的MCS-51指令集以及输出管脚能够相兼容。在单个芯片中，将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合起来了。AT89C51是ATMEL的一种高效微控制器，它有一种精简版本称为AT89C2051 。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统带来了方便，提供了廉价以及灵活性高的一种方案。外形及引脚排列和封装如图1-1所示。
图1-1 AT89C51外形及引脚排列和封装
1.AT89C51管脚说明
VCC：电源电压。
GND：接地端。
P0口：P0口为一个I/O口，它是8位漏级开路双向的。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。
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