基于WiFi的自动控制门
基于WiFi的自动控制门[20191215171927]
摘要
随着经济的发展，自动门在我们的生活中已经越来越普遍，对我们生活的影响也越来越大，它被广泛地用于商场、公司等人流量大的地方，因此我们对自动门的研究也有了更高的要求。
本课题主要研究了对电机的正反转及速度的控制，并针对目前无线网技术已经越来越成熟，提出了基于WiFi的自动控制门设计。系统主要实现上位机对下位机的监控，并显示下位机的运行状态。下位机的设计中主要由单片机最小系统、电源模块、红外探测模块、电机控制模块、D/A模块、液晶显示模块以及无线通信模块组成。上位机是基于.NET平台的窗体设计，用C#编写。整个系统的主控芯片为51单片机，其软件设计中包括了初始化程序、电机正反转控制程序、电机速度控制程序以及与上位机通信程序。经过整体测试，该系统实现了对电机的控制，实现了根据人流量改变自动门的速度，并通过无线网成功与上位机监控系统实现通信。
本课题综合运用传感器技术、自动控制技术、计算机技术、通信技术，实现了对电机正反转及速度的控制，并达到了通过无线网实现上位机对电机进行监控，具有友好的人机交互界面。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:自动门、单片机、无线通信、WiFi
目录
第一章 绪论 1
1.1 论文选题的来源及意义 1
1.2 国内外关于自动控制门的相关研究现状及分析 1
1.3 课题的主要任务 2
第二章 自动控制门原理及总体设计 4
2.1 自动门的功能需求分析及其工作原理 4
2.2 自动控制门中的关键问题和方案选择 4
2.3 自动控制门总体设计 7
第三章 自动控制门的硬件设计 8
3.1 自动控制门主控模块设计 8
3.1.1 自动控制门主控芯片的选择 8
3.1.2 单片机最小系统设计 10
3.2 红外热释传感电路设计 11
3.3 电源模块设计 12
3.4 电机控制模块电路设计 13
3.4.1 自动控制门电机的选择 13
3.4.2 电机控制电路设计 15
3.5 电机速度控制模块设计 17
3.6 液晶显示模块设计 19
3.7 通信接口模块电路设计 20
第四章 自动控制门软件设计 23
4.1 单片机初始化软件设计 23
4.2 电机控制软件设计 24
4.2.1 电机正反转控制软件设计 24
4.2.2电机速度控制软件块设计 25
4.3 液晶显示器软件设计 28
4.3.1 LCD1602内部指令及时序分析 28
4.3.2 LCD1602软件设计 30
第五章 上位机监控系统设计 33
5.1 网络通信模块程序设计 33
5.1.1 通信套接字接口（Socket类） 33
5.1.2 多线程编程的类和接口（Thread类） 34
5.2上位机监控软件设计 35
5.2.1 用户登陆界面设计 35
5.2.2 用户密码修改界面设计 37
5.2.3 上位机监控界面设计 38
第六章 自动门整机调试 43
6.1 自动门硬件调试 43
6.2 自动门下位机软件调试 44
6.3 自动门上位机联网调试 45
6.4 整机调试 46
第七章 总结与展望 47
总结 47
展望 47
致谢 50
附录一：硬件实物图 51
附录二：上位机界面 52
附录三：整体实物图 54
附录四：软件程序 55
附录五：英文翻译 68
第一章 绪论
1.1 论文选题的来源及意义
门和人类文明是孪生的，它伴随着人类文明的发展而产生。从古至今，门对人类的社会活动是至关重要的，动乱年代，可以将侵略者拒之门外，在人类的发展史中，门又承载着人类文明的一部分，是人类对文明追寻的一个重要体现。人类对文明的渴望是无限的。从古罗马的文明起始时期到现在人类社会，都可以见到门的急速发展。
往昔，门的屏障作用是被动隔离，而用于通道处的门只是为了保证通行。时至今日，门的理念已经发生了很大的变化，人们更加强调门的安全作用，突出了门的有效性，人们希望门的防范作用、通行作用、疏散作用更加完善。同时，人们渐渐改变了门在建筑艺术中的地位，现在更加强调门在建筑中的艺术作用，使它和周围的建筑看起来更加的和谐，也更加的协调。门大规模专业化生产始于150年前，随着门发展的不断完善，越来越多的专业制造商涌现出来，他们设计出许多独具特色的门。之后，应运而生了一种高级形式的门，人们将之称之为自动门。它起源于欧洲，并迅速发展壮大，今天它已经非常的普遍，我们随处都可以见到。而且自动门的功能和形式变得更加齐全和完善，加工更加精细 。
中国的自动门技术最早就是自欧洲引进，随着经济的飞速发展，自动门更多的被用于银行、机场、写字楼、酒店、购物中心等大中型公共活动场所，它不仅为这些建筑增加了更多亮丽、时尚的姿彩，而且给人们的生活带来了极大的便利[1]。
自动门的使用已经越来越普及，这不仅使人们的防护意识的到了改变，而且人们的安全观念也得到了一定程度的提升。我们国家关于自动门的标准还没有一个准确的定位，因此现在我们国家自动门质量还没有达到一个档次。当你在选择自动门的时候，尤其是对于那些没有使用过自动门的人，最好可以选择一些口碑好规模完善的厂家，这样的话就可以的到较好的售后服务。当然，绝不可以觉得全部是外文的介绍或者一些资料都是外文就说明这是一个外国品牌，其实不然。现在很多都是国内生产的，然后使用外文介绍。
目前，我们对于自动门的研究是十分必要的。这样不仅可以提高我国自动门生产的质量，也可以加速我们制定自己的自动门标准。人们不在需要高价买来外国好的自动门产品，在国内可以买到自己国家的优质产品。这不仅对我们的国家是重大的意义，同时也为我们的消费者减轻了很大的负担。
1.2 国内外关于自动控制门的相关研究现状及分析
在国外，从九十年代开始，自动化技术有了很快的发展，现在已经变的非常成熟，并且他们取得的成就也很惊人，自动门的重要部分就是自动化技术，现在自动门在人们的生活中使用非常广泛，它不仅可以节约空间，而且也具有一定的防尘和防噪音的作用，并且设计精美的自动门还可以使出入口显得大气和庄重。
中国自动门行业建立时间比较短，多以中小型公司为主，饱尝商场洗礼和检测的程度还不够充沛，与很多国外大公司的管理水平和国际化水平还有很大的差距，在客观知道国内自动门商场的需要空间和当前开展存在的许多疑问时，与国际化的接轨和开展就显得尤为的重要。曩昔的几年里，中国自动门职行业进入了疾速的发展期。在国内、国外两个大商场都有比较好的开展气势[1]。?
自动门根据使用的功能及场合的不同可分为自动旋转门、自动平开门、自动平移门、自动折叠门、自动圆弧门等，其中使用场合较少的是平开门，高档的宾馆一般要使用旋转门，因为旋转门的非常庞大而且昂贵。使用最广泛的当然是自动平移门，大家常常提及的自动门或是感应门其实就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是将雷达加在自动门和自动门电机的两侧，当有人靠近自动门的时候，雷达就会感应到人的存在，并将信号传给控制器，这样控制器就可控制门的开关。当人通过门的时候，雷达将探测不到人的存在，控制器信号改变将门关闭。自动门已经变成了装修必不可少的一项配置，因为自动门通电以后就可以实现无人看管，这样就节省了很多的人力[2]。
自动门的控制方法有很多，有继电器控制和智能控制等，通过复杂的接线安装和按钮来控制的是继电器控制。通过现代化设备来控制的就是智能控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。继电器控制已经渐渐的而被淘汰了，因为它的系统存在很多的漏洞和缺陷，因而智能控制已逐渐成为主流。
即便是智能控制，也存在着许多的选择。目前许多厂家选择生产微电脑控制类型的，因为它的体积小，安装也很方便。相对来说，可编程控制器的选择就要少很多了。
1.3 课题的主要任务
此次课题要求查阅相关知识，对自动门有深入了解，并且清楚自动门的工作原理，熟悉所使用的芯片，对各个模块的功能和作用有清晰的认识。并且通过自己的了解，从所学的知识中根据课题的要求选择合适的电路、单片机，以及所需要的功能模块的芯片，最后可以通过单片机及其外围电路、红外探测模块、电机驱动模块、电源模块等实现自动门的控制。在自动门工作时要实现，当有人靠近门时，门可以自行打开，等待10秒，当人通过门时，又会自行关闭。并且当人流量较大时可以加快门开关的速度，当人流量小的时候，又可以减缓门快关的速度。然后了解液晶显示屏的使用方法和单片机的连接，以及工作原理。上位机部分在最开始时要查阅C#书籍，了解简单的上位机编写，熟悉上位机的功能。阅读有关无线网的文献，清楚的知道无线网的使用。搜索WiFi模块的资料，选择适合该课题的无线模块，以及其通信原理。最终，将上位机与下位机结合，在上位机和液晶屏上上都对电机的工作情况进行显示。
第二章 自动控制门原理及总体设计
2.1 自动门的功能需求分析及其工作原理
1 、自动门的功能需求分析
自动门主要适用于大型商场或人流量较多的地方，所以要符合用户的要求，所以本次设计也要注意一些问题。
（1）自动门需要两种工作模式，一种是自动模式一种是手动模式。这样当出现一些问题的时候可以及时切换成手动模式达到对系统的手动控制，这样就可以安全地对系统进行维修。
（2） 只有当有人通过门时，门才会打开，如果没有人的时候门处于关闭状态，电机也不运行，这样可以减少不必要的浪费。
（3）当有人被夹住时可以有紧急闭合开关，这样可以时电机停止转动，以减少被夹者的危险，也能够给救援人员提供更多的救援时间。
2、自动门的工作原理
自动门发展至今，其自动化程度已经非常明显，现在在其工作过程中不再需要人工控制就可以实现其功能。当有人靠近门时，由于在其电路中有红外探测器或雷达探测器的存在，因此可以探测到人的靠近，这是就会使探测模块输出一个信号，然后经过芯片BIS001的放大作用后反馈给单片机。单片机作为主控芯片，它与芯片MC33035相接，MC33035芯片的使能端引脚通过单片机的程序进行控制，这样单片机就可以根据收到的红外探测模块的信号对MC33035的使能端进行控制。而电机通过MC33035来控制，只有其使能端处于高电平状态，电机才可能转动，因此可以通过这种方法控制电机的转动，从而实现对自动门的控制[2]。
2.2 自动控制门中的关键问题和方案选择
随着自动控制门发展的日益兴旺，也出现了一些问题亟待我们解决。现在许多人流量大的地方都开始使用自动控制门，毋庸置疑，这给我们的生活带来了很大的便利，而且节省了人们很大的工作量。在这次课题的整体设计之前，我们首先对自动门中遇到的问题和方案的选择做出相应的说明。
1、开关门时的速度控制
随着自动门的普遍应用，我们不得不对一个问题提高警惕，那就是自动门打开与关闭时的速度问题。在我们提出自动门的理念一定是出于方便和安全考虑的，但是如果电机转动时的速度得不到控制那将是一件十分可怕的事情，如果速度很快的话很可能出现事故，所以电机的速度是个不得不考虑的问题。而且对于现在的一些商场来说，那里的人流量并不是固定的，所以商场要根据人流量的大小来改变自动门开关的速度，如果人流量很大时就应该适当的提高电机转动的速度，这样可以避免人流的堵塞。但是在人流量很少的时候就可以将速度适当的调低。目前，人们可以用很多芯片实现对电机速度的控制从而控制自动门的速度，使此类问题得到了很好的解决。
摘要
随着经济的发展，自动门在我们的生活中已经越来越普遍，对我们生活的影响也越来越大，它被广泛地用于商场、公司等人流量大的地方，因此我们对自动门的研究也有了更高的要求。
本课题主要研究了对电机的正反转及速度的控制，并针对目前无线网技术已经越来越成熟，提出了基于WiFi的自动控制门设计。系统主要实现上位机对下位机的监控，并显示下位机的运行状态。下位机的设计中主要由单片机最小系统、电源模块、红外探测模块、电机控制模块、D/A模块、液晶显示模块以及无线通信模块组成。上位机是基于.NET平台的窗体设计，用C#编写。整个系统的主控芯片为51单片机，其软件设计中包括了初始化程序、电机正反转控制程序、电机速度控制程序以及与上位机通信程序。经过整体测试，该系统实现了对电机的控制，实现了根据人流量改变自动门的速度，并通过无线网成功与上位机监控系统实现通信。
本课题综合运用传感器技术、自动控制技术、计算机技术、通信技术，实现了对电机正反转及速度的控制，并达到了通过无线网实现上位机对电机进行监控，具有友好的人机交互界面。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:自动门、单片机、无线通信、WiFi
目录
第一章 绪论 1
1.1 论文选题的来源及意义 1
1.2 国内外关于自动控制门的相关研究现状及分析 1
1.3 课题的主要任务 2
第二章 自动控制门原理及总体设计 4
2.1 自动门的功能需求分析及其工作原理 4
2.2 自动控制门中的关键问题和方案选择 4
2.3 自动控制门总体设计 7
第三章 自动控制门的硬件设计 8
3.1 自动控制门主控模块设计 8
3.1.1 自动控制门主控芯片的选择 8
3.1.2 单片机最小系统设计 10
3.2 红外热释传感电路设计 11
3.3 电源模块设计 12
3.4 电机控制模块电路设计 13
3.4.1 自动控制门电机的选择 13
3.4.2 电机控制电路设计 15
3.5 电机速度控制模块设计 17
3.6 液晶显示模块设计 19
3.7 通信接口模块电路设计 20
第四章 自动控制门软件设计 23
4.1 单片机初始化软件设计 23
4.2 电机控制软件设计 24
4.2.1 电机正反转控制软件设计 24
4.2.2电机速度控制软件块设计 25
4.3 液晶显示器软件设计 28
4.3.1 LCD1602内部指令及时序分析 28
4.3.2 LCD1602软件设计 30
第五章 上位机监控系统设计 33
5.1 网络通信模块程序设计 33
5.1.1 通信套接字接口（Socket类） 33
5.1.2 多线程编程的类和接口（Thread类） 34
5.2上位机监控软件设计 35
5.2.1 用户登陆界面设计 35
5.2.2 用户密码修改界面设计 37
5.2.3 上位机监控界面设计 38
第六章 自动门整机调试 43
6.1 自动门硬件调试 43
6.2 自动门下位机软件调试 44
6.3 自动门上位机联网调试 45
6.4 整机调试 46
第七章 总结与展望 47
总结 47
展望 47
致谢 50
附录一：硬件实物图 51
附录二：上位机界面 52
附录三：整体实物图 54
附录四：软件程序 55
附录五：英文翻译 68
第一章 绪论
1.1 论文选题的来源及意义
门和人类文明是孪生的，它伴随着人类文明的发展而产生。从古至今，门对人类的社会活动是至关重要的，动乱年代，可以将侵略者拒之门外，在人类的发展史中，门又承载着人类文明的一部分，是人类对文明追寻的一个重要体现。人类对文明的渴望是无限的。从古罗马的文明起始时期到现在人类社会，都可以见到门的急速发展。
往昔，门的屏障作用是被动隔离，而用于通道处的门只是为了保证通行。时至今日，门的理念已经发生了很大的变化，人们更加强调门的安全作用，突出了门的有效性，人们希望门的防范作用、通行作用、疏散作用更加完善。同时，人们渐渐改变了门在建筑艺术中的地位，现在更加强调门在建筑中的艺术作用，使它和周围的建筑看起来更加的和谐，也更加的协调。门大规模专业化生产始于150年前，随着门发展的不断完善，越来越多的专业制造商涌现出来，他们设计出许多独具特色的门。之后，应运而生了一种高级形式的门，人们将之称之为自动门。它起源于欧洲，并迅速发展壮大，今天它已经非常的普遍，我们随处都可以见到。而且自动门的功能和形式变得更加齐全和完善，加工更加精细 。
中国的自动门技术最早就是自欧洲引进，随着经济的飞速发展，自动门更多的被用于银行、机场、写字楼、酒店、购物中心等大中型公共活动场所，它不仅为这些建筑增加了更多亮丽、时尚的姿彩，而且给人们的生活带来了极大的便利[1]。
自动门的使用已经越来越普及，这不仅使人们的防护意识的到了改变，而且人们的安全观念也得到了一定程度的提升。我们国家关于自动门的标准还没有一个准确的定位，因此现在我们国家自动门质量还没有达到一个档次。当你在选择自动门的时候，尤其是对于那些没有使用过自动门的人，最好可以选择一些口碑好规模完善的厂家，这样的话就可以的到较好的售后服务。当然，绝不可以觉得全部是外文的介绍或者一些资料都是外文就说明这是一个外国品牌，其实不然。现在很多都是国内生产的，然后使用外文介绍。
目前，我们对于自动门的研究是十分必要的。这样不仅可以提高我国自动门生产的质量，也可以加速我们制定自己的自动门标准。人们不在需要高价买来外国好的自动门产品，在国内可以买到自己国家的优质产品。这不仅对我们的国家是重大的意义，同时也为我们的消费者减轻了很大的负担。
1.2 国内外关于自动控制门的相关研究现状及分析
在国外，从九十年代开始，自动化技术有了很快的发展，现在已经变的非常成熟，并且他们取得的成就也很惊人，自动门的重要部分就是自动化技术，现在自动门在人们的生活中使用非常广泛，它不仅可以节约空间，而且也具有一定的防尘和防噪音的作用，并且设计精美的自动门还可以使出入口显得大气和庄重。
中国自动门行业建立时间比较短，多以中小型公司为主，饱尝商场洗礼和检测的程度还不够充沛，与很多国外大公司的管理水平和国际化水平还有很大的差距，在客观知道国内自动门商场的需要空间和当前开展存在的许多疑问时，与国际化的接轨和开展就显得尤为的重要。曩昔的几年里，中国自动门职行业进入了疾速的发展期。在国内、国外两个大商场都有比较好的开展气势[1]。?
自动门根据使用的功能及场合的不同可分为自动旋转门、自动平开门、自动平移门、自动折叠门、自动圆弧门等，其中使用场合较少的是平开门，高档的宾馆一般要使用旋转门，因为旋转门的非常庞大而且昂贵。使用最广泛的当然是自动平移门，大家常常提及的自动门或是感应门其实就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是将雷达加在自动门和自动门电机的两侧，当有人靠近自动门的时候，雷达就会感应到人的存在，并将信号传给控制器，这样控制器就可控制门的开关。当人通过门的时候，雷达将探测不到人的存在，控制器信号改变将门关闭。自动门已经变成了装修必不可少的一项配置，因为自动门通电以后就可以实现无人看管，这样就节省了很多的人力[2]。
自动门的控制方法有很多，有继电器控制和智能控制等，通过复杂的接线安装和按钮来控制的是继电器控制。通过现代化设备来控制的就是智能控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。继电器控制已经渐渐的而被淘汰了，因为它的系统存在很多的漏洞和缺陷，因而智能控制已逐渐成为主流。
即便是智能控制，也存在着许多的选择。目前许多厂家选择生产微电脑控制类型的，因为它的体积小，安装也很方便。相对来说，可编程控制器的选择就要少很多了。
1.3 课题的主要任务
此次课题要求查阅相关知识，对自动门有深入了解，并且清楚自动门的工作原理，熟悉所使用的芯片，对各个模块的功能和作用有清晰的认识。并且通过自己的了解，从所学的知识中根据课题的要求选择合适的电路、单片机，以及所需要的功能模块的芯片，最后可以通过单片机及其外围电路、红外探测模块、电机驱动模块、电源模块等实现自动门的控制。在自动门工作时要实现，当有人靠近门时，门可以自行打开，等待10秒，当人通过门时，又会自行关闭。并且当人流量较大时可以加快门开关的速度，当人流量小的时候，又可以减缓门快关的速度。然后了解液晶显示屏的使用方法和单片机的连接，以及工作原理。上位机部分在最开始时要查阅C#书籍，了解简单的上位机编写，熟悉上位机的功能。阅读有关无线网的文献，清楚的知道无线网的使用。搜索WiFi模块的资料，选择适合该课题的无线模块，以及其通信原理。最终，将上位机与下位机结合，在上位机和液晶屏上上都对电机的工作情况进行显示。
第二章 自动控制门原理及总体设计
2.1 自动门的功能需求分析及其工作原理
1 、自动门的功能需求分析
自动门主要适用于大型商场或人流量较多的地方，所以要符合用户的要求，所以本次设计也要注意一些问题。
（1）自动门需要两种工作模式，一种是自动模式一种是手动模式。这样当出现一些问题的时候可以及时切换成手动模式达到对系统的手动控制，这样就可以安全地对系统进行维修。
（2） 只有当有人通过门时，门才会打开，如果没有人的时候门处于关闭状态，电机也不运行，这样可以减少不必要的浪费。
（3）当有人被夹住时可以有紧急闭合开关，这样可以时电机停止转动，以减少被夹者的危险，也能够给救援人员提供更多的救援时间。
2、自动门的工作原理
自动门发展至今，其自动化程度已经非常明显，现在在其工作过程中不再需要人工控制就可以实现其功能。当有人靠近门时，由于在其电路中有红外探测器或雷达探测器的存在，因此可以探测到人的靠近，这是就会使探测模块输出一个信号，然后经过芯片BIS001的放大作用后反馈给单片机。单片机作为主控芯片，它与芯片MC33035相接，MC33035芯片的使能端引脚通过单片机的程序进行控制，这样单片机就可以根据收到的红外探测模块的信号对MC33035的使能端进行控制。而电机通过MC33035来控制，只有其使能端处于高电平状态，电机才可能转动，因此可以通过这种方法控制电机的转动，从而实现对自动门的控制[2]。
2.2 自动控制门中的关键问题和方案选择
随着自动控制门发展的日益兴旺，也出现了一些问题亟待我们解决。现在许多人流量大的地方都开始使用自动控制门，毋庸置疑，这给我们的生活带来了很大的便利，而且节省了人们很大的工作量。在这次课题的整体设计之前，我们首先对自动门中遇到的问题和方案的选择做出相应的说明。
1、开关门时的速度控制
随着自动门的普遍应用，我们不得不对一个问题提高警惕，那就是自动门打开与关闭时的速度问题。在我们提出自动门的理念一定是出于方便和安全考虑的，但是如果电机转动时的速度得不到控制那将是一件十分可怕的事情，如果速度很快的话很可能出现事故，所以电机的速度是个不得不考虑的问题。而且对于现在的一些商场来说，那里的人流量并不是固定的，所以商场要根据人流量的大小来改变自动门开关的速度，如果人流量很大时就应该适当的提高电机转动的速度，这样可以避免人流的堵塞。但是在人流量很少的时候就可以将速度适当的调低。目前，人们可以用很多芯片实现对电机速度的控制从而控制自动门的速度，使此类问题得到了很好的解决。
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