单片机课程设计.docx

1、单片机课程设计学 号 11750315天津城建大学单片机原理及应用A设计说明书基于单片机的宾馆智能自动门设计起止日期： 2014 年1月4日 至 2014年1月10日学生姓名王宁班级11电气3班成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院2014年1月10日目录一、原理 3二、硬件设计 32.1时钟电路 32.2 复位及复位电路 42.3 热释电红外传感器 42.4电动机电路 52.5单片机介绍 6三、程序设计 71.流程图 72.程序 8四、总结 9参考文献 10附录 protues总电路图 11一、原理本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51的单片机控制系统。自动门控制系统电路设计，使用红外

2、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。单片机控制扬声器和使其播放“欢迎光临”和点亮彩灯。步进电机作为门驱动装置，通过单片机控制电机，使门自动旋转。单片机控制门锁打开。原理方框图如图1-1所示。二、硬件设计 2.1时钟电路AT89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚X1和X2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。时钟电路如图2-1 所示，在X1和X2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530p

3、F之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。图2-1 时钟电路 2.2 复位及复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表2-2所示。表2-2 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIP

4、XX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00HRST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路如图2-2所示图2-2 复位电路2.3 热释电红外传感器 热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外

5、辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10-20米范围内人的行动。自动门感应器选择红外感应器，型为HZKT002，它采用红外专用芯片BISS0001 芯片。模块线路板尺寸35mm30mm， 透镜直径约25mm，模块厚度20mm，体积小，容易嵌入其他设备。为增大感应范围，在感应器前面加上半球形菲涅尔透镜。 热释电红外探头的优缺点：优点：本身不发

6、任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。 缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。图2-3 红外检测电路2.4电动机电路 直流伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求动作的职能，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

7、均匀下家；速应性强是指反应快，灵敏。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转动。 直流伺服电机采用H桥驱动；单片机的一个引脚分别产生两种占空比不同的PWM（脉冲宽度调制）波形作为驱动信号实现启动和制动；在门的中间及两边位置设置开关，作为中断信号产生源，来判断电机是否应该停止。电机电路如图2-4所示。图2-4 电动机电路2.5单片机介绍单片机是把微型

8、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。AT

9、89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。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，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控

10、制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。三、程序设计1.流程图2.程序主程序：#includesbit L=P32; /接受传感器信号bit Flag; /标志位sbit R=P23; /正转sbit LED=P20; /彩灯sbit LED=P21;void Delay_2s(unsigned int DATA) /2s延时函数 unsigned int x,y; for(x=DATA;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void main() /主函数 D=R=0; LED=1; Delay_2s(6000); /延时,减少传感器误差; Delay_2s(6000); Dela

11、y_2s(5000); Delay_2s(5000); L=R=0; LED=0; while(1) L=R=0; LED=0; Ld_Display(); L=R=0; LED=0; 四、总结 本次设计的题目是“基于单片机的宾馆智能自动门设计”，我很认真而且有着从未有过的静下心来学习态度。我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，敷衍了事是万万不可的，对待任何事情都要认真去思考，用思想来完成任务。开始时搜集资料，我在指导老师的指点下通过各种渠道开始准备工作通过网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊、书籍等。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，并制作了课题研究的方案。通过本次

12、设计，我才发现我所学的东西的肤浅，知识面的不牢固，在选择方案的时候，产生模棱两可的情况。经常是边设计边复习学习过的课本知识。这些使我知道“纸上谈兵”是绝对不行，只有通过实践，自己亲自动手试一试，才能发现自己知识的缺陷，才能更好的与所学的知识相结合。在课程设计中我们每个人都能学到很多，有很大的收获。做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。参考文献【1】张金铎 金欢阳名编著.传感器及其应用.西安电子科技大学出版社，2002.【2】何希才编著.传感器及其应用实例.机械工业出版社.2003.【3】吴玉香. 空间矢量调制技术在自动门控制系统中的应用J. 电气传动, 2003(2): 11-13.【4】JHA A R. 红外技术应用光电、光子器件及传感器M. 张孝霖, 译. 北京: 化学工业出版社, 2004.【5】基于单片机的智能系统设计与实现.沈红卫编著.北京.电子工业出版社.2005.附录 protues总电路图