自动门系统的设计.docx

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自动门系统的设计

大专生毕业设计（论文）

题目自动门系统设计

专业电子信息工程技术

班级09级电子班

学号

学生姓名陈吉才

指导教师仲伟

完成时间2012年3月

自动门系统的设计

目录

第一章绪论1

1．1选题背景1

1．2系统性能及技术要求1

第二章方案论证2

2．1调速控制方法及选择2

2．1．1直流伺服电机与普通直流电机以及交流伺服电机的比较2

2．1．2选用PWM调速系统控制直流伺服电机2

2．2单片机的选择2

2．3门控传感器的选择3

第三章单片机工作原理及简介4

3．1单片机概述4

3．2MCS-51单片机结构4

3．2．1MCS-51系列单片机引脚功能5

3．2．2振荡电路和时钟电路8

3．2．3输入/输出口8

3．3MCS-51定时器与中断系统10

第四章系统硬件电路图设计16

4．1系统原理框图16

4．2直流伺服电机的控制16

4．2．1方波的产生16

4．2．2电机转速及运转方向的控制16

4．3红外线传感器17

4．3．1被动热释红外线探头的工作原理及特性17

4．3．2红外线热释电传感器的安装要求17

4．4温度传感器21

4．4．1DS18B20的内部结构22

4．4．2DS18B20温度传感器的存储器22

4．4．3DS1820使用中注意事项24

第五章系统软件设计26

5．1初始化子程序26

5．2开关门程序27

5．3温度检测控制及显示程序30

5．3．1DS18B20复位初始化子程序：

31

5．3．2读出转换后的温度值32

5．3．3写DS18B20的子程序（有具体的时序要求）33

5．3．4读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据33

5．3．5温度计算子程序34

5．3．6双字节除以单字节子程序35

5．3．7转换成非压缩的BCD码36

5．3．8显示子程序37

设计总结39

参考文献40

附录1主要器件41

附录2电路原理图42

附录三程序流程图43

附录四总程序43

附录五技术要点和环境实例48

第一章绪论

1．1选题背景

在经济飞速发展的中国，在我们高楼耸立的大都市，在大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。

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，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。

自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。

1．2系统性能及技术要求

工作电压：

220V交流电50HZ

门重：

130kg120kg

电机的选择：

直流伺服电机

开门速度：

100~~~450mm/秒（可调）

开门后：

1~~~~9秒后关门（可调）

功耗：

50~~~~100W

传感器选择：

红外线感应传感器、温度传感器

环境温度：

-20~~~+50ºC

本题目以单片机为核心，通过红外线传感器对门附近物体的检测，自动开门和关门，同时检测环境温度，可自动、手动开启加热装置进行加热。

时间:

2009-06-1906:

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第二章方案论证2．1调速控制方法及选择伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的只能，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这

第二章方案论证

2．1调速控制方法及选择

伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的只能，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这种“伺服”性能，因此而得名。

按照在自动控制系统中的功用所要求，伺服电机具备可控性好、稳定性高和速应性强等基本性能。

可控制性好是指寻好消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩的增加而均匀下家，速应性强是指反应快，灵敏。

2．1．1直流伺服电机与普通直流电机以及交流伺服电机的比较

直流伺服电机的工作原理和普通直流电机相同。

只要在其励磁绕组中有电流通过且产生了磁通，当电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通互相作用而产生转矩使伺服电机投入工作。

这两个绕组其中的一个断电时，电动机立即停转，它不象交流伺服电动机那样有“自转”现象。

所以我们选择直流伺服电动机来进行自动门的拖动。

2．1．2选用PWM调速系统控制直流伺服电机

与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：

由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用可能就足以获得脉冲动很小的直流电流，电枢容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：

10000左右。

又由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。

同样由于开关频率高，若与快速响应的电机配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗干扰能力强。

由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率比较高。

2．2单片机的选择

20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投入市场的产品就有50多个系列，数百个品种。

尽管单片机的品种很多，但是在我国使用的最多的是INTER公司的MCS-51系列单片机，直到现在MCS-51系列单片机仍不失为主流系列。

在最近的若干年仍是工业检测控制的主角。

MCS-51系列单片机有3个基本类型：

8031、8051、8751。

这里选用的是8751单片机。

8031内部包括一个8位CPU，128个字节RAM，21个特殊功能寄存器，4个8位并行I/O口，1个全双功串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需要外扩EPROM芯片。

8051在8031基础上，片内又集成有4KROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。

ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。

所以8051适合用于应用在程序已定的产品中。

8751是在8031的基础上，增加了4K字节的EPROM，它构成了一个程序小于4KB的小系统。

用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。

本系统需要通过对程序的修改，来达到电机转速可调，可能需要反复的写入程序，所以选用8751单片机的定时器配合P0口输出来产生PWM调制波，来控制直流伺服电动机。

2．3门控传感器的选择

微波感应器：

又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动，雷达便不再反应，自动门就会关闭，有可能出现夹人现象。

红外感应器：

对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反应。

红外感应器的反应速度比微波感应器慢。

本系统首先要求的是安全，所以选用红外线传感器。

第三章单片机工作原理及简介

3．1单片机概述

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。

其结构如下：

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。

3．2MCS-51单片机结构

MCS-51系列基本型单片计算机内部如下。

51系列基本型单片机是在一块芯片上集成了多达6万个器件，它包括：

8位的微机处理器

片内振荡器

128个字节用户数据存储器，程序存储器，21个字节的特殊功能寄存

4个并行I/O口

一个全双工串行I/O口

两个16位的定时/记数器

4K字节RAM

4K字节EPROM