完整版基于单片机的自动感应门设计毕业设计.docx
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完整版基于单片机的自动感应门设计毕业设计
本科毕业论文（设计）
题目：
基于单片机的自动感应门设计
姓名吴有芬
专业：
电子信息科学与技术
职称学位：
讲师／硕士
完成时间：
2013年5月
教务处制
安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书
本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。
毕业论文（设计）作者签名：
日期：
基于单片机的自动感应门设计
摘要
随着科技的进步和社会的发展，人们的生活水平得到了极大的提高。
各种方便生活的自动控制系统进入了人们的生活，以单片机为核心的自动感应门控制系统就是其中之一，并在人们的日常生活中发挥着重要的作用。
相比于传统的手推门，自动感应门能够自动控制门的开关，还具有安全、稳定和美观等优点，自动感应门在银行、酒店、商场、写字楼等公共场所都得到了广泛的应用。
本文基于自动感应门在日常生活中的广泛应用。
提出设计一款基于单片机的自动门控制系统。
该系统以AT89S52单片机为控制核心，选用热释电人体感应传感器检测是否有人员进入，选用红外传感器检测当前门的状态。
并选用步进电机控制门的开和关。
该系统能够自动检测是否有人靠近门，并判断当前门所处的状态，从而实现门的自动打开和关闭。
本系统的特点在于选用新型的人体检测传感器，这可以保证系统能够更加稳定的工作。
此外，本系统还选用了红外传感器来检测当前门的状态，从而实现门的智能控制。
关键词：
自动感应门；传感器；AT89S52
Thedesignofautomaticinductiondoorbasedonsinglechipmicrocomputer
Abstract
Withtheprogressofscienceandtechnologyandthedevelopmentofthesociety,people'slivingstandardhasbeengreatlyimproved.Avarietyofconvenientautomaticcontrolsystemoflifehasenteredpeople'slives,automaticinductiondoorcontrolsystemwiththesinglechipprocessorasthecoreisoneofthem,andinPeople'sDailylifeplayanimportantrole.Comparedtothetraditionalhandpushdoor,automaticinductiondoorcanautomaticallycontrolthedoorswitch,alsohastheadvantagesofsafe,stableandbeautiful,automaticinductiondoorinBanks,hotels,shoppingmalls,officebuildingsandsoonarewidelyusedinpublicplaces.
Thisarticleisbasedonautomaticinductiondooriswidelyusedindailylife.Designabasedonsinglechipmicrocomputerautomaticdoorcontrolsystemisproposed.AT89S52singlechipmicrocomputerasthecontrolcore,thesystemselectsthepyroelectricbodyinductionsensorsforpersonneltoenter,useinfraredsensorsdetectthecurrentstateofthedoor.Andchoosesteppermotorcontroldooropenedandshut.Thesystemcanautomaticallydetectwhethersomeoneisnearthedoor,andtoassessthestatusofthedooris,soastorealizethedooropenandcloseautomatically.
Characteristicsofthissystemistochoosenewhumanbodydetectionsensor,thissystemcanguaranteeamorestablejob.Inaddition,thissystemalsoUSESinfraredsensorstodetectthecurrentstateofthedoor,soastorealizetheintelligentcontrolofthedoor.
KeyWords:
AutomaticInductiondoor;Sensor；AT89S52
1.1设计背景............................................................................................1
1.2自动感应门的发展历史和现状........................................................1
1.3设计自动感应门的意义....................................................................2
1.4论文主要完成的工作........................................................................2
2系统总体设计........................................................................................3
2.1设计要求............................................................................................3
2.2总体设计方案....................................................................................3
2.3器件介绍............................................................................................4
2.3.1单片机...........................................................................................4
2.3.2热释电红外传感器........................................................................9
2.3.3红外传感器..................................................................................11
2.3.4电机驱动......................................................................................11
3系统硬件设计......................................................................................13
3.1主控制器电路设计..........................................................................13
3.2热释电红外传感器电路设计...........................................................14
3.3反射式红外传感器电路设计..........................................................14
3.4驱动电路和步进电机电路设计......................................................14
3.5声光报警模块设计..........................................................................15
4系统软件设计......................................................................................16
4.1软件设计方案..................................................................................16
4.2软件设计........................................................................................16
4.2.1主函数程序设计..........................................................................16
4.2.2门状态初始化程序设计..............................................................17
4.2.3门状态检测与控制程序设计......................................................18
4.2.4门关闭程序设计..........................................................................18
4.2.5声光报警程序设计......................................................................19
5系统调试..............................................................................................20
5.1仿真软件调试...................................................................................20
5.2开门仿真..........................................................................................21
5.3关门仿真..........................................................................................21
5.4报警仿真..........................................................................................22
6总结................................................................................................23
致谢......................................................................................................24
参考文献..................................................................................................25
附录..........................................................................................................26
1绪论
1.1设计背景
在一些公共场所，传统的门都是手推的，在实际应用中显得非常的麻烦。
随着自动感应门的出现使这一问题得到了解决。
自动感应门可以在银行、酒店、商场和写字楼等地见到，只要我们走到门口，自动感应门就能够自动控制门的打开。
当人离开一段时间时候，又能自动的进行关闭。
这样就能给人们的生活提供极大的便利。
随着生活水平的提高，人们对生活的便利性、建筑安全性和环保型投入了更大的关注。
据有关预测显示，至2015年，国内自动感应门和门机年销售量将超的便利，但是，由于自动感应门价格相对比较昂贵。
使得其应用受到了很大的限制。
目前，自动感应门多应用经济发达的东部及东南沿海地区。
本系统基于自动感应门所存在的一些问题，提出设计一款基于单片机的自动门控制系统。
本系统使用新型的人体感应和红外传感器，可以极大的降低自动感应门的成本，从而推动自动感应门在人们生活中的广泛应用。
1.2自动感应门的发展历史和现状
20世纪20年代后期，随着美国的超级市场开放，自动门开始得到了广泛的应用。
1945年，世界第一自动门品牌开发出了油压式和空气式自动门，并在办公楼正式的使用。
从1960年开始，电气式的自动感应门开始出现，之后随着城市的建设，自动门技术得到了迅速的发展。
由于技术的限制，最初的自动门采用油压式和空气式来进行控制，能源利用率较低。
随着技术的发展，使用电机控制技术得到了迅速的发展。
目前自动感应门大多都采用直接控制电机的方式。
自动门是在上世纪90年代后进入中国，并在国内发达的沿海地区得到了较广泛的应用。
最初，中国市场上的自动门主要来自欧美和日本等国家，随着自动门的广泛应用，国内的自动感应门也得到了迅速的发展。
并且在市场上占据了一定的份额。
截至2012年底，中国自动门市场上已经有80余个品牌的自动门成套设备，2012年国内自动门销售市场规模达到了7.2亿元。
目前中国已经成为全球自动门、电动门和出入口控制设备的最大市场及生产制造中心，自动门的发展前景十分可观。
此外，全球的自动门厂商都试图在中国谋求发展，这也使得自动门市场日趋激烈。
自动门产品主要应用于经济相对发达的东部及东南沿海地区。
其中北京、上海、广州和深圳是自动门产品的最大消费市场。
随着外商投资向内地转移，自动门的使用地域也开始不断的向内陆发达城市延伸。
1.3设计自动感应门的意义
目前，国内的自动感应门价格相对比较昂贵，使得自动感应门的应用受到了一定的限制。
本系统基于单片机，提出设计一款使用新型的人体感应传感器和红外传感器的自动门控制系统。
采用本系统，可以极大的降低自动感应门的成本，从而推动自动感应门在国内的广泛应用
1.4论文主要完成的工作
本论文研究的主要内容是设计一款使用新型的人体感应传感器和红外传感器的自动门控制系统
主要的设计任务有：
（1）当有人靠近时，本系统能够通过传感器正确的检测人体，然后控制电机自动打开门。
（2）当门处于半开状态时，自动门应该以一个适当的速度来打开门。
（3）当门处于打开状态时，系统应该使门保持在开启状态。
当人员离开之后，系统控制门保持打开状态4秒，之后控制门关闭。
如果门处于关闭状态，在保持门关闭。
（4）本系统选用红外传感器来检测门所处的三个状态，即打开状态、关闭状态和半开状态。
2系统总体设计
2.1设计要求
本系统要求设计一款基于单片机的自动门控制系统。
首先采用人体感应传感器来检测是否有人员靠近。
如果有人员靠近，自动打开门。
当人离开之后，系统控制门自动等待一段时间，然后控制电机进行关门。
此外，本系统选用红外传感器来检测门所处的状态，并且将门的状态分成了三种。
也就是打开状态、关闭状态和半开状态。
本系统根据门所处的状态和是否有人员靠近等来控制门的智能开启和关闭。
2.2总体设计方案
本系统主要实现一个自动感应门控制系统。
系统采集传感器输出的信号，并对信号进行判断，从而控制电机，实现门的自动开启和关闭。
本系统的系统原理图如图2.1所示。
输入部分包括人体检测和门状态检测，输出部分包括报警灯和电机等。
图2.1系统原理图题
各个模块实现的功能：
（1）人体检测。
检测是否有人员靠近，并与门状态信号一起，实现感应门的智能控制。
（2）门状态检测。
主要检测门所处的状态。
本系统主要分成了三个状态，打开状态、关闭状态和半开状态
（3）单片机。
单片机是本系统的控制核心，我们将编写好的程序下载到单片机中，然后单片机采集输入信号，并根据输入信号控制门的开启和关闭。
（4）报警灯。
本系统选用了一个报警灯来指示系统是否工作正常。
如果系统工作出现问题，报警灯立刻点亮。
（5）电机驱动。
由于我们的单片机不能够提供足够大的电流来使电机正常运转，所以必须使用专门的电机驱动来驱动电机。
（6）电机。
本系统使用步进电机控制门的开启和关闭。
2.3器件介绍
2.3.1单片机
本系统从成本、稳定性以及可扩展性等诸多因素出发，最终选用AT89S52单片机作为本系统的控制器。
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
AT89S52引脚如图2.2所示。
图2.2AT89S52引脚图题
（1）单片机引脚功能介绍
AT89S52各引脚的功能介绍如下：
VCC：
AT89S52接电源的+5V输入。
VSS：
接地。
XTAL1：
单片机的反相放大器输入端。
XTAL2：
单片机反相放大器输出端，一般在设计上只需要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以起到抗噪声的作用从而使系统更稳定。
RESET：
重置引脚，高电平动作，当要单片机重置时，只要对此引脚的电平提升至高电平并且保持两个机器周期以上的时间，AT89S52便能完成系统重置的动作，使得内部特殊功能寄存器的内容被设成已知状态，并且从地址0000H处开始读入程序代码然后执行程序。
EA/Vpp：
低电平动作，当引脚接低电平之后，系统会采用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。
因此在8031及8032单片机中，EA引脚必须接低电平，因为它的内部没有程序存储器空间。
如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。
另外，在将程序代码写录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。
ALE/PROG：
ALE表示地址锁存器启用信号。
AT89S52可以利用这个引脚来触发外部的8位锁存器，将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址和数据。
此外在烧录8751程序代码的时候，此引脚会被当成程序规划特殊功能来使用。
平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。
PSEN：
此为"ProgramStoreEnable"的缩写，它的意思为程序储存启用，AT89S52可以利用RD及PSEN引脚分别启用存在外部的EPROM与RAM，使得程序存储器与数据存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。
当8051被设成为读取外部程序代码工作模式的时候，会送出此信号用以方便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE引脚。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部的程序存储器的选通信号。
从外部程序存储器取指期间，每个机器周期必须两次/PSEN才能有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不需要出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管单片机有没有内部程序存储器。
注意当加密方式为1时，/EA将内部锁定的为RESET；当/EA端保持高电平时，此间为内部程序存储器。
当在FLASH编程期间，此EA引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
PORT0（P0.0～P0.7）：
端口0是一个8位宽的开路汲极（OpenDrain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1。
另外的三个I/O端口（P1、P2、P3）则不会具有此电路的组态，而是当内部有一个提升电路的时候，P0在当做I/O用的时候可以推动8个LS的TTL负载。
如果EA引脚为低电平的时候（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就可以多工方式提供数据总线及地址总线。
设计者必须当地址栓锁住成为A0～A7，再配合端口2的A8～A15合成
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