基于单片机的自动感应门设计毕业论文.docx

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毕 业 设 计 （论 文）

课题名称：

基于单片机的自动感应门设计

摘要

随着科技的不断发展，自动门在人们日常生活中断得到了广泛的应用，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。

交流电机作为门驱动装置。

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AT89C51的单片机控制系统。

关键词：

单片机；热释红外线传感器；AT89C51；BIS0001芯片

Abstract

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,automaticdoorinterrupthasbeenwidelyusedinpeople'sdailylife,atthesametimeontheperformanceofsecurityandtherequirementsofincreasinglyhigh.Thecontrolsystemofautomaticdooriswithpeopleconstantlypursuitoflivingconditions,emergeasthetimesrequirethecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyofhigh-techproducts.Becausethe SCMsystemhas strong adaptability,highstability,sothisdesignusesAT89C51microcontrollerasthemaincontroller.

Thedesignofinfraredautomaticdoorcontrolsystem,usinginfraredsensorsassensordetect human radiation infrared energy change,transformed into electricalsignals,transmittedtothe singlechipmicrocomputer.ACmotorasthedoordrivingdevice.ThroughtheMCUtocontroltheACmotor,sothatthedooropenedautomatically,whenthepersonafterthedoorandcanmakethedoorclosedautomatically.ThissubjectmainlyrealizesinfrareddetectionandcontrolsystembasedonAT89C51singlechipmicrocomputer.

Keywords:

singlechipmicrocomputer;pyroelectricinfraredsensor;AT89C51;BIS0001chip

目录

—绪论 1

（一） 课题研究的可行性 1

（二） 自动门的发展 1

（三） 电机自动控制系统的应用和发展 1

（四） 课题研究的目的和意义 2

（五） 课题研究的要求 2

（六） 设计的基本思路 3

二 系统硬件设计 3

（一） 设计电路的框图和原理（原理图见附录1） 3

（二） 单片机介绍 4

1AT89C51管脚说明 5

2AT89C51 主要特性 6

3芯片擦除 6

（三） 热释电红外传感器介绍 7

（四） BISS0001芯片介绍和典型电路 8

1BISS0001的内部结构及特点 8

2BISS001管脚图及管脚说明 9

3BISS0001工作原理 10

（五） 步进电机 11

1步进电动机的特点 11

2驱动控制系统的组成 11

3斩波驱动 12

三 系统软件设计及调试 13

（一） 系统软件结构 13

（二） 各部分程序流程设计（见附录2） 13

（三） 调试 14

（四） 门行程检测及故障检测 14

谢辞 14

参考文献 15

附录1：

设计电路原理图 16

附录2：

信号流程说明 16

附录3：

程序源代码 16

— 绪论

（一） 课题研究的可行性

在不断发展的当今社会科技化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。

同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。

它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。

它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。

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） 自动门的发展

自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。

自动门指：

可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，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，转换但因能源利用效率很低，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。

21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：

有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。

门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。

门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。

（三） 电机自动控制系统的应用和发展1

电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。

无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如

1

电冰箱、空调、DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。

据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。

同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。

电动机与人的生活息息相关，密不可分。

电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。

简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。

这类控制可通过继电器，可编程控制器和开关元件来实现。

还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。

随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微型计算机的性能越来越高，价格也越来越便宜。

此外电力电子技术的发展，使得大功率电子器件的性能迅速提高。

因此就有可能比较普遍地应用微机来控制各类电机．完成备种新颖的、高性能的控制策略，是电机的各种潜在能力得到充分发挥，是电机的性能更符合使用要求，还可以制造出便于控制纳新型电机，使电机出现新的面貌。

比较简单的电机微机控制，例如在适当的时候让电机启动、制动或反转之类，只要让微机控制继电器或电子开关元件使电路开通或关断就可以了：

在各种机床设备及生广流水线中，现在已普遍采用微机的可编程控制器。

按一定的规律控制各类电机的动作。

复杂的电机微机控制主要用于以下两个方面：

1、发电机励磁系统的控制。

用以保证正常工作时发电机电压稳定，发生故障后尽可能保持稳定，达到优化控制的目的。

2、电动机调速及其位置伺服控制。

用于鼓风机或水泵的调速节能、数控机床、微型计算机磁盘驱动器、机器人等控制系统。

在电机微机控制系统中，微机主要完成下列工作：

1、实时控制。

根据给定的要求驶控制规律，对发电机的电压，电动机的转速等物理量实现在线实时控制。

2、监控。

完成事故报警、事故处理、系统诊断及管理等。

3、数据处理完成必要的数据采集、分析处理、计算、显不、记录等。

（四） 课题研究的目的和意义

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。

自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。

当人通过门之后，再将门关闭。

由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。

随着电子科技的不断发展,各种智能控制系统进入人们的生活。

自动平移门控制系统成为学校、公司等人流密集地疏导人流、控制出入的首选。

（五） 课题研究的要求

（1）了解各种元器件的原理及其在电路中的作用，绘制出电路原理图。

（2）查阅相关资料，了解有关自动门设计的一些必要的知识。

（3）复习在学校里所学的知识，并且联系实际，想好设计方案等等。

（六） 设计的基本思路

1、有人来时（进门或出门）开门。

当人走到离门不远的时候，安装在门上侧的热释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。

2、无人时关门延迟,当热释收发装置没有检测到有人在离门1m的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。

3、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。

总体结构图如下图1-1：

图1-1 设计总结构

二 系统硬件设计

（一） 设计电路的框图和原理（原理图见附录1）

红外自动门控制系统主要由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。

系统硬件框图如图2-1所示：

图2-1系统硬件框图

感应自动门的种类很多，在此，仅以平移