红外线自动门控制系统毕业设计doc.docx
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红外线自动门控制系统毕业设计doc
前言
20世纪80年代人类社会进入信息时期以来，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息互换为中心，因此，信息技术进入进展新时期，而作为信息技术的基础与支柱之一———传感器也进入迅猛进展的新阶段。
在各个学科领域中，专门是现代高新工程技术，需要获取的信息量愈来愈多，对信息测量准确度的要求愈来愈高，测量的难度愈来愈大，从而对传感器技术提出了更高要求，传统的传感器已经不能知足新武形式的需求。
此刻，“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。
因此，传感器技术受到各国，特别是发达国家的重视，我国也将传感技术列为重点进展项目。
所以80年代以来，活着界范围内，利用现代科学技术，研究开发了一批新型传感器，新型功能材料，由于在制造中引进了微细加工技术与集成技术等先进工艺，使得传感器技术取得飞速进展，并取得了可喜的成绩。
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章绪论
课题研究的可行性
课题的意义和目的
关于设计的简介和用途
该设计的大体设计思路
第二章主要器件的介绍
红别传感器的原理和利用
BIS0001芯片介绍和典型电路
AT89C51单片机简介
菲涅尔透镜原理
第三章系统硬件设计
设计电路的电框图和原理
各部份程序设计
第四章系统软件设计
设计电路原理图
信号流程说明
自动门系统控制硬件框图
第五章设计总结
附件一：
：
参考文
致谢词
摘要
单片机SCM（SingleChipMicrocomputer），即MicroController，是把微型运算机主要部份都集成在一个芯片上的单芯片微型运算机。
主要包括了微处置器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出口（1/0口）和按时器/计数器、中断系统等功能部件。
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价钱比，受到人们的重视和关注，应用很广、进展专门快。
而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
本次设计是红外线自动门控制系统，利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转变，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，当人进门后又能够使门自动关闭。
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：
单片机红外线传感器AT89C51BIS0001芯片
第一章绪论
课题研究的可行性
课题的意义和目的
关于设计的简介和用途
热释电红别传感器是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各类自动化节能装置。
热释电红别传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变成电压信号，同时，它还能辨别出运动的生物与其它非生物。
热释电红别传感器既可用于防盗报警装置，也能够用于自动控制、接近开关、遥测等领域。
该设计的大体设计思路
热释电效应：
当一些晶体受热时，在晶体两头将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热转变产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度转变时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生转变，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常常利用的材料有单晶（LiTaO3等）、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）[2]
热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的转变时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳固不变时，ΔT=0，传感器无输出。
当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有不同，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有转变，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或动物的活动。
热释电红别传感器的结构及内部电路见图2所示。
传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。
其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。
滤光片为6mm多层膜干与滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可专门好滤除。
热释电元件PZT将波长在8mm~12mm之间的红外信号的微弱转变转变成电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。
。
第二章主要器件的介绍
红别传感器的原理和利用
BISS0001芯片介绍和典型电路
BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处置集成电路，它配以热释电红别传感器和少量外接元器件组成被动式的热释电红外开关。
它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
特点
*CMOS工艺
*数模混合
*具有独立的高输入阻抗运算放大器
*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰
*内设延迟时刻按时器和封锁时刻按时器
*采用16脚DIP封装
管脚图
管脚说明
引脚
名称
I/O
功能说明
1
A
I
可重复触发和不可重复触发选择端。
当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发
2
VO
O
控制信号输出端。
由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。
在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。
3
RR1
--
输出延迟时间Tx的调节端
4
RC1
--
输出延迟时间Tx的调节端
5
RC2
--
触发封锁时间Ti的调节端
6
RR2
--
触发封锁时间Ti的调节端
7
VSS
--
工作电源负端
8
VRF
I
参考电压及复位输入端。
通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位
9
VC
I
触发禁止端。
当VcVR时允许触发（VR≈
10
IB
--
运算放大器偏置电流设置端
11
VDD
--
工作电源正端
12
2OUT
O
第二级运算放大器的输出端
13
2IN-
I
第二级运算放大器的反相输入端
14
1IN+
I
第一级运算放大器的同相输入端
15
1IN-
I
第一级运算放大器的反相输入端
16
1OUT
O
第一级运算放大器的输出端
工作原理
BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时刻按时器和封锁时刻按时器等组成的数模混合专用集成电路。
以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来讲明其工作进程。
不可重复触发工作方式下的波形
第一，按如实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处置电路，将信号放大。
然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位举高为VM（≈后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。
由于VH≈、VL≈，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的靠得住性。
COP3是一个条件比较器。
当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。
当A端接“0”电平时，在Tx时刻内任何V2的转变都被忽略，直至Tx时刻结束，即所谓不可重复触发工作方式。
当Tx时刻结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时刻按时器而进入封锁周期Ti。
在Ti时刻内，任何V2的转变都不能使Vo跳变成有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换进程中产生的各类干扰。
以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来讲明其工作进程。
可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。
在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直维持有效状态。
在Tx时刻内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs维持为“1”状态，则Vo一直维持有效状态；若Vs维持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，而且，一样在封锁时刻Ti时刻内，任何Vs的转变都不能触发Vo为有效状态。
应用线路图
BISS0001的热释电红外开关应用电路图
上图中，运算放大器OP1将热释电红别传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器处置后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时刻按时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。
上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。
看成为照明控制时，若环境较敞亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入维持为低电平，从而封锁触发信号Vs。
SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。
图中R6能够调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使历时能够用3K，能够提高电路增益改善电路性能。
输出延迟时刻Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时刻Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10能够用470欧姆，C6/C7能够选。
AT89C51单片机简介
3．振荡器特性：
XTAL1和XTAL2别离为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器能够配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡都可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必需保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4．芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并维持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必需被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，能够在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，按时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保留RAM的内容而且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
菲涅尔透镜原理
第四章系统硬件设计
设计电路的电框图和原理
4.2各部份程序设计
开门子程序流程图T0中断服务程序流程图
参考主程序
MOVR4，A
INCR1
CLRR5，A
SUBBA，R4
XCHA，R4
DECR1
SJMPLP2
JB00H，ROLE
SPEED0BIT；门行程行状1
SPEED1BIT；门行程行状2
SPEED2BIT；门行程行状3
SPEED3BIT；门行程行状4
KEYDOOROPENBIT；手动门开按钮
KEYDOORCLOSEBIT；手动门关按钮
MODEBIT；手动/自动切换
DOOROPENBIT
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