基于51单片机的银行自动门系统的设计毕业设计Word文档下载推荐.docx

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[1]《单片机基础》李广弟朱月秀冷祖祁著——北京航空航天大学出版社.

[2]蔡惟铮，常用电子元器件手册——哈尔滨工业大学出版社，1998

[3]六浏，一种自动门的设计，机械工程师，2003.

[4]求是科技，新达，单片机应用实例开发导航.北京人民邮电大学出版社，2003.93——97

学生（签名）2011年9月7日

指导教师（签名）2011年9月10日

教研室主任（签名）2011年9月10日

系主任（签名）2011年9月12日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

基于单片机的银行自动门系统的设计

一、选题的背景和意义：

现如今自动化、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。

在全国大大小小的城市中，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。

总之，自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。

二、课题研究的主要内容：

本系统以AT89C51单片机为中心，通过单片机来实现自动门的控制。

本系统主要由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。

三、主要研究（设计）方法论述：

1、到图书馆借阅专业书籍，查阅资料

2、通过上网，查阅相关资料并归档整理。

3、搜索相关论文，学习了解虚拟仪器技术在构建实验室中的相关应用。

4、主动与指导老师讨论交流，及时解决疑难问题。

5、采用理论与实践结合的实验方法进行论证。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）

工作内容

2011.9.1~2011.9.8

与指导老师共同制定相关指导措施、联系方法、确定好课题

2011.9.8~2011.9.15

按要求撰写任务书和开题报告

2011.9.16~2011.10.1

收集设计资料，整理设计思路，搭建初步框架

2011.10.2~2011.10.15

系统硬件电路设计

2011.10.16~2011.11.7

系统软件程序设计

2011.11.8~2011.11.13

完成初稿，交指导老师修改

2011.11.14~2011.11.18

按指导老师修改意见，修改完善毕设论文

2011.11.19~2010.11.21

定稿，完成毕业设计

五、指导教师意见：

　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

年月日

六、系部意见：

　　　　　　　　　　　系主任签名：

年月日

摘要

Abstract

第1章绪论………………………………….…………….……..…….….….…..1

1.1自动门研究的可行性………………………………………………….….…1

1.2自动门目前的发展状况……………………………………………………..1

1.3自动门研究的意义………...……………………………………………..….1

1.4自动门的功能概述…...…………………………………………………..….2

1.5自动门的基本设计思路…………………………………………………..…2

第2章系统硬件设计………………......…..…………………………...….......…4

2.1设计电路的框图和原理………………………………………………..........4

2.2单片机介绍…………...…………………………………….………...…........5

2.2.1AT89C51主要特性…...……………………………………….…………....….6

2.2.2AT89C51管脚说明……...…………………………………………….............6

2.2.3振荡器特性…………………..………………………………...……………..7

2.2.4芯片察擦除……………………….…...………………………..……..….......7

2.3热释电红外传感器介绍…………..…..…………………...............................8

2.4BIS0001芯片介绍和典型电路……………………….………....…….……...…….9

2.4.1BIS0001芯片的内部……………………………………………….…...……...……...9

2.4.2BIS0001芯片的特点…………………………………………..…….…...…...............10

2.4.3BISS0001芯片管脚图…………………………………………………….…...............11

2.4.4BISS0001芯片的工作原理……………………………………………..…………......11

2.4.5BISS0001芯片的两种工作方式……………………………………..………..............12

2.5ADC0809转换器………………………………………………..…...……....….……..13

2.5.1ADC0809的主要特性…...............................................................................…..……….14

2.5.2ADC0809的内部主要结构.............................................................................................14

2.5.3ADC0809的外部特性.....................................................................................................14

2.5.4ADC0809的工作过程......................................................................................................15

2.6步进电动机……………………………………………….…………...…….….......…15

2.6.1步进电动机的分类…………………………..……….……………………...…….…..15

2.6.2步进电动机的特点…………………….……………………………….…..……....….16

2.6.3驱动控制系统组成………………….………….…………………………...…..….…16

2.6.4斩波驱动………………………………………………………………...….…...…….18

2.7故障检测及显示…………………………….……………………….…...……..…..18

2.8门行程检测……………………..……………………………....……....………........18

第3章系统软件设计……..……………………………...…...………………......19

3.1系统软件结构……………………………………………...…………….......19

3.2各部分程序设计……………………………………………...………….......19

3.2.1系统程序流图………………………………………………………...……20

3.2.2T1中断服务程序流程图……………………………………………….…....21

3.2.3T0中断服务程序流程图……………………………………………..…...…22

3.2.4开门子程序流程图……………………………………………………………...…...23

第4章整机调试………………..…………………..…………………………..24

结束语……….…………………………………………………………...….…...…25

参考文献………………………………………………………………...…….……26

致谢辞………………………………….…………………………………...……....27

附录：

设计电路原理图……………………………………………………….…...28

摘要

本设计主要以红外线为辅助和AT89C51为控制中心以达到门能够自动闭合为目的。

本文是基于AT89C51的自动门的控制系统的电路设计，主要由AT89C51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、故障显示报警、控制方式切换电路等七部分组成。

使用热释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，步进交流电动机作为门驱动装置，通过单片机控制步进交流电动机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。

当遇到故障及安全问题时，可以通过报警电路来进行提示。

关键词：

热释电红外线传感器、AT89C51、BIS0001芯片、ADC0809芯片、步进电动机

ThedesignoftheauxiliaryandmaintotheinfraredAT89C51forthecontrolcentertoautomaticallyclosethedoorinordertoachievethepurpose.ThisarticleisbasedonAT89C51automaticdoorcontrolsystem,circuitdesign,mainlybytheAT89C51anditsperipheralcircuits,infrareddetectioncircuit,gatetraveldetectioncircuit,thesteppermotorcontrolcircuit,faultdetectioncircuit,faultalarm,controlmodeswitchcircuitcomposedofsevenparts.Asapyroelectricinfraredsensorusingsensorstodetectinfraredradiationenergyofthebodychanges,Totranslatethemintoelectricalsignals,passsingle-chip,asthedoorstepACmotordrives,throughthesingle-chipmicrocomputercontrolacmotor,makingthedoorautomaticallyopen,whenpeoplecanmakethedooragainafterthedoorshutdownautomatically.Whenfacedwithfailureandsecurityissues,canbepromptedbythealarmcircuit.

Keywords:

heatreleaseinfraredsensors,AT89C51,BIS0001chip，steppingmotor

第1章绪论

1.1自动门研究的可行性

21世界的今天，人们对信息化，自动化程度要求越来越高，而单片机为自动化提供了极大的方便，因此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。

在对“单片机自动门控制系统”的仔细认真研究之后，本人精心撰写了红外线辅助单片机控制自动门系统的设计。

本设计着重描叙述了以传感器，步进电机为核心，单片机为主体的系统。

1.2自动门目前的发展状况

1、高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，一些公司目前国内厂家的产品基本上也都具备了比拟完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平整齐不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。

2、产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。

其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。

同时，由于价格过低，也使产品的继续改进和发展受到限制。

3、厂家多，规模小。

近5—6年来，自动门在国内得到快速的发展。

据不完全统计，中国十大涂料品牌目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。

从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。

4、专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工局部零部件。

近两年来，呈现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。

1.3自动门研究的意义

在经济高速发展的全国的大大小小城市，自动门已经是随处可见，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，如在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用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。

自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。

1.4自动门的功能概述

在自动门使用上要根据安装的环境及要求，考虑选择自动门的配置。

由于公共场所（像医院、机场等）的自动平移门使用频率非常高，而自动门的使用频率和寿命是有限的。

在这种情况下，要使用自动门必须进行综合考虑。

例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。

以上介绍的是自动门的安装使用要点。

而一个自动门的设计还要包括下面三个方面：

*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。

*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，门扇自动反转退出，并在下次接近阻力区域时以安全速度前进，避免夹人事件和机件损毁的现象发生，提高自动门运行时的安全性，延长自动门寿命。

门扇开启轻巧方便，当停电时，老人、儿童等均可开闭自如，开闭力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。

*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。

自动门在具体场合的使用设计上，还应注意做好以下配置的选用：

1、安全辅助装置

如在高档酒店等地方可以选择安装防夹人红外感应器，防止停留在门附近的人被门所夹住。

2、备用电源

为保证停电时自动门也能工作正常，应配置备用电源。

3、辅助光线传感器

在需要的地方，自动门可以安装辅助光线传感器（红外对射保护装置），当门打开时，人站着不动，用手遮挡辅助光线传感器，门应该保持打开状态。

当手离开后几秒后，门应该重新关闭。

1.5自动门的基本设计思路

设计的基本思想如下：

综上，通过设计总结构图可以实现以下要求：

1、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,当热释收发装置没有检测到有人在离门的范围内，将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。

第2章系统硬件设计

2.1设计电路的框图和原理

因此本系统主要由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、故障显示报警、控制方式切换电路等七部分组成。

即红外自动门控制系统的硬件组成如图2-1所示。

感应自动门的种类很多，在此，仅以平移型感应自动门机作为设计的重点。

首先，平移式自动门机组由以下部件组成：

（1）主控制器：

它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；

同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

（2）感应探测器：

负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。

（3）动力马达：

提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。

（4）门扇行进轨道：

就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。

（5）门扇吊具走轮系统:

用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。

同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：

用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。

（6）下部导向系统：

是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

（7）当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：

感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。

马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；

门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。

2.2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是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

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高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

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，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2-2所示。

图2-2AT89C51外形及引脚图

2.2.1AT89C51主要特性

*与MCS-51兼容

*4K字节可编程闪烁存储器

*寿命：

1000写/擦循环

*数据保留时间：

10年

*全静态工作：

0Hz-24Hz

*三级程序存储器锁定

*128*8位内部RAM

*32可编程I/O线

*两个16位定时器/计数器

*5个中断源

*可编程串行通道

*低功耗的闲置和掉电模式

*片内振荡器和时钟电路

2.2.2AT89C51管脚说明

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，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。

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。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

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。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地