感應(yīng)自動門測控電路設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　感應(yīng)自動門測控電路設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子信息工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p>

3、;<p>　　隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一[1]。同時(shí)也標(biāo)志了自動控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。通過對“控制自動門系統(tǒng)”的研究和設(shè)計(jì)，精心撰寫了控制自動門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述

4、了以單片機(jī)為主體，傳感器及直流電機(jī)為核心的系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以人體檢測和單片機(jī)控制為核心，基于人體向外發(fā)射紅外線等特點(diǎn)，通過傳感器的檢測和單片機(jī)自動控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了門的自動開合和防夾人等功能[2]。整個(gè)系統(tǒng)主要由人體檢測模塊、聲光報(bào)警模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、電源模塊和門行程模塊組成。完成了自動門控制系統(tǒng)的基本要求部分和發(fā)揮部分的全部功能指標(biāo)[3]。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

5、單片機(jī)；直流電機(jī)；熱釋電紅外傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the social development, technological advances, and gradually raise the living standards of people, all kinds of convenient a

6、utomatic control system in the beginning of life into the people's lives, a microcontroller as the core of the automatic door system is one of them. Also marked the field of automatic control has become a member of t

7、he digital age. It is practical, functional and advanced technology to make people believe that it is technological progress. It Gengrang human understand</p><p>　　The single chip design to detect and contro

8、l the human body as the core, based on infrared emission characteristics outside the human body, through the automatic sensor detection and SCM control technology, automatic door opening and closing and the anti-trap one

9、 and so on. The whole system mainly consists of human detection module, sound and light alarm module, motor and drive module of three parts. Automatic door control system completed the basic requirements to play some par

10、t and all the fun</p><p>　　Key Words: microcontroller; DC motor; pyroelectric infrared sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

11、;　　1.1 課題研究的背景1</p><p>　　1.2 課題研究的意義及現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思想及內(nèi)容2</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的3</p><p>

12、　　2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.3.1 人體檢測模塊4</p><p>　　2.3.2 主控制器模塊4</p><p>　　2.3.3 電機(jī)模塊5</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　3.1設(shè)計(jì)應(yīng)用的基本知識6</p>

13、<p>　　3.1.1 熱釋電紅外傳感器的原理和使用6</p><p>　　3.1.2 BISS0001芯片介紹及工作原理7</p><p>　　3.1.3 AT89S52芯片介紹9</p><p>　　3.2 各功能模塊設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.1 最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)10</p><p&g

14、t;　　3.2.2 熱釋電紅外傳感器及信號調(diào)理模塊11</p><p>　　3.2.3 電機(jī)驅(qū)動模塊12</p><p>　　3.2.4 電源模塊13</p><p>　　3.2.5 聲光報(bào)警模塊13</p><p>　　3.2.6 門行程檢測模塊14</p><p>　　3.2.7 串口通訊模塊14<

15、;/p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)16</b></p><p>　　4.1 編譯語言的選擇16</p><p>　　4.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3 開門操作設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.4 關(guān)門操作設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.5

16、 聲光報(bào)警設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.6 門行程檢測設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試20</b></p><p><b>　　6 結(jié)論21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b

17、>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p>　　附錄1 實(shí)驗(yàn)原理圖23</p><p>　　附錄2 各模塊相關(guān)代碼程序24</p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書26</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景<

18、/p><p>　　社會在不斷的進(jìn)步，人們也去追求更舒適，方便的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生，自動門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。隨著門的技術(shù)、性能日趨成熟、完善，它被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院、商業(yè)、工業(yè)等不同行業(yè)，改善了人們的生產(chǎn)生活條件。自動門的控制方式日趨多樣化，以單片機(jī)為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。</p><p>　　由于自動門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)

19、、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外的建筑市場上得到大范圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場所裝修必不可少的一項(xiàng)配置[4]。自動平移門最常見的形式是自動門及其門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)人走近自動門時(shí)，感應(yīng)器接收到人的存在，給控制器一個(gè)開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉[4]。由于自動平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得

20、到大范圍的普及。</p><p>　　1.2 課題研究的意義及現(xiàn)狀</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，各種方便于生活生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)開始進(jìn)入人們的視線，以單片機(jī)為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。自動門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，操作方便，技術(shù)領(lǐng)先[5]，讓人們體會到數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)?/p>

21、類的生活，加快科技的進(jìn)步。目前國內(nèi)的研究現(xiàn)狀有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1) 廠家多，規(guī)模小 5～6 年來幾年來， 自動門在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動門的廠家已有 50 多家，但普 遍生產(chǎn)規(guī)模小，自主研發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面 還不具備和進(jìn)口產(chǎn)品競爭的實(shí)力。</p><p>　　2) 專業(yè)化分工趨勢顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研

22、發(fā)和生產(chǎn)，頂多委 托代加工部分零部件。近兩年來，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如 電機(jī)、主控板、遙控器傳動件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨 勢使生產(chǎn)的門檻降低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一步增多，導(dǎo)致競爭更加激烈。 高、低檔次的市場分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢，占據(jù)了高端市場， 目前國內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略 嫌粗糙，質(zhì)量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 </p><p>

23、;　　3）產(chǎn)品同質(zhì)化和市場特點(diǎn)導(dǎo)致利潤微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動門產(chǎn)品 往往是開發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價(jià)格因素占的比重較大， 加劇了市場競爭。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤微薄[6]。 同時(shí)，由于價(jià)格過低，也使產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展受到限制。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思想及內(nèi)容</p><p>　　本次我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是基于現(xiàn)在普遍運(yùn)用在單位機(jī)關(guān)部門和小區(qū)住宅的具有

24、紅外測控的門禁系統(tǒng)。它主要是針對過往人員的管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過紅外線檢測裝置對來人的識別來自動控制門的開啟和關(guān)閉。這樣就實(shí)現(xiàn)了自動化管理，從而代替了傳統(tǒng)的管理方式，實(shí)現(xiàn)了人員管理模式的升級改善。</p><p>　　全文共分5章，各章的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　第一章 緒論。介紹課題來源，研究主要內(nèi)容及意義。</p><p>　　第二章 簡單介紹了本設(shè)計(jì)

25、總體的框架，涉及的相關(guān)芯片、控制器等的運(yùn)用領(lǐng)域和相關(guān)知識。</p><p>　　第三章 主要是硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，以模塊為單位分別介紹各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能的原理及過程。</p><p>　　第四章 軟件實(shí)際的流程和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，以模塊為單位分別介紹各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能的原理及過程。</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試的流程和結(jié)果。</p><p&g

26、t;　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文提出了由熱釋電紅外傳感器、51單片機(jī)、和聲光報(bào)警構(gòu)成的設(shè)計(jì)方案，圖2-1就是本設(shè)計(jì)的總體框圖。 </p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的</p><p>　

27、　本設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)自動門測控系統(tǒng)。當(dāng)熱釋電紅外傳感器裝置感知到有來人，則控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，門自動打開；當(dāng)傳感器感應(yīng)到人離開后，則控制電機(jī)，門自動關(guān)閉。若自動門開啟后，若人員長時(shí)間不進(jìn)入或者有障礙物遮擋導(dǎo)致門無法關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒來人注意時(shí)間，請快速通過或?qū)⒄系K物清除，直到自動門安全關(guān)閉之后，聲光報(bào)警停止。這一過程通過串行信號與總臺連接，是管理人員能實(shí)時(shí)對其監(jiān)控，以便采取有效的防范措施[7]。系統(tǒng)采用

28、C語言來實(shí)現(xiàn)其軟件功能。該儀器硬件電路設(shè)計(jì)簡單、軟件功能完善、靈敏度高、工作性能好。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.3.1 人體檢測模塊</p><p>　　方案一：熱釋電紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器主要用來檢測紅外線的增量,對于與背景溫度高出幾度的溫差,將會作出迅速的響應(yīng)。因此，可以用來開門人體的檢測，當(dāng)門前有人體移動時(shí)，傳感器

29、的輸出端就會立即輸出一個(gè)高電平,讓執(zhí)行器件作出開門反應(yīng)。若有人常時(shí)間站在門口不動則不與開門。若采用被動式二元或四元感應(yīng)探頭加配圓形菲涅爾鏡片[8]，不僅增加了感應(yīng)的靈敏度把感應(yīng)距離從2M到10M，還加大了感應(yīng)的視角，近似一個(gè)圓錐體。在自動門上方傾斜放置即可形成近似半徑一米的半圓柱感應(yīng)區(qū)域，通過這種傳感器不僅實(shí)現(xiàn)當(dāng)有人在1M內(nèi)移動時(shí)開門，1M外關(guān)門，而且達(dá)到感應(yīng)基本無盲區(qū)、系統(tǒng)功耗低等要求。</p><p>　　方

30、案二：超聲波距離傳感器。超聲波測距傳感器利用聲音在空氣中的傳輸距離和傳輸時(shí)間成正比的原理制成。在傳播過程中，測出超聲脈沖從發(fā)射到接收經(jīng)歷的時(shí)間或稱聲時(shí)，如果確定傳播介質(zhì)的聲速，就能計(jì)算出從探頭到目標(biāo)之間的距離。它的精確度很高能精確到1mm，能精確控制1M范圍的要求。但其檢測角度卻很小只能達(dá)到11°左右，要實(shí)現(xiàn)180°大范圍檢測難度比較大，而且安裝控制等都比較復(fù)雜資金投入也比較大。</p><p&g

31、t;　　綜合低功耗，控制簡單，測量精度等條件選擇方案一較為合適。</p><p>　　2.3.2 主控制器模塊</p><p>　　方案一：采用AT89S52作為中央處理器，該MCU最大的特點(diǎn)就是性價(jià)比非常高，而且很適合做控制。內(nèi)部具有2個(gè)外部中斷、3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷和1個(gè)串口中斷。而且I/O口多，能很好的滿足該系統(tǒng)的要求。AT89S52還有8K的ROM，256個(gè)字節(jié)的RAM，而且具有很高

32、的可擴(kuò)展性。</p><p>　　方案二：采用C8051F005作為中央處理器,C8051F005單片機(jī)是完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU芯片，有一個(gè)真正的12位多通道ADC,具有32K的ROM，256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。</p><p>　　對于該系統(tǒng)，主要是用于控制，內(nèi)部不需要數(shù)模轉(zhuǎn)換，而且兩款單片機(jī)的許多功能類似，AT89S52即可滿足設(shè)計(jì)要求，所以我們采用方案一。</p>

33、<p>　　2.3.3 電機(jī)模塊</p><p>　　電機(jī)在自動門控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。由于自動門廣泛應(yīng)用于各種公共場合，需要對其進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)，合理控制自動門的開合、速度及大小,并且，要做到開啟和關(guān)閉過程中無抖動，這就要求電動機(jī)具有較高的性能。為此，我們研究了以下幾種方案。</p><p><b>　　方案一：直流電機(jī)</b></p&g

34、t;<p>　　直流電動機(jī)是電機(jī)的主要類型之一，它具有良好的啟動和調(diào)速功能，且直流電機(jī)的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，而且省電。在許多調(diào)速性能要求較高的場合，得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　方案二：步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)具有良好的控制性能，在正確的使用下，不受電壓波動、負(fù)載變化及溫度氣壓等因素的影響。其角位移僅與輸入脈沖

35、嚴(yán)格成比例。步進(jìn)電動機(jī)響應(yīng)快，易于起停，正反轉(zhuǎn)及變速。但其只能通過脈沖電源供電才能進(jìn)行，且存在振蕩和失步現(xiàn)象，自身的噪聲和振動也較大，帶慣性能力較差。</p><p>　　綜上幾種方案的比較分析即要符合要求又要成本低，我們選擇了方案一。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用AT89S52作為系統(tǒng)主控制

36、器，紅外傳感器使用電阻式紅外傳感器，信號調(diào)理部分采用傳感信號處理集成電路芯片BISS0001，下面先對設(shè)計(jì)應(yīng)用的基本知識做個(gè)簡單介紹，再給出各個(gè)模塊的電路圖與分析。</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)應(yīng)用的基本知識</p><p>　　3.1.1 熱釋電紅外傳感器的原理和使用</p><p>　　熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成

37、防入侵報(bào)警器或各種自動化節(jié)能裝置。熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘朳9]，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動的生物與其它非生物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可以用于自動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。</p><p>　　紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號。由于系檢知從物

38、體放射出出來的紅外線，所以不必直接接觸就能夠感知物體表面的溫度，故人體檢知以及移動中物體的溫度當(dāng)然均能以非接觸之方式測得。熱電效果系溫度變化而產(chǎn)生的，這將在稍后說明之，因此只接受因溫度變化之能量(Energy)，而熱電型紅外線傳感器將電壓微分而輸出之。</p><p>　　如果紅外輻射持續(xù)下去，電介質(zhì)的溫度就會升到新的平衡狀態(tài)，表面電荷也同時(shí)達(dá)到平衡。這時(shí)它就不再釋放電荷，也就不再有信號輸出了[10]。圖3-1表

39、明了熱釋電效應(yīng)的形成原理。</p><p>　　圖3-1 熱釋電效應(yīng)的形成原理</p><p>　　能產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶(LiTaO3 等)、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如圖3-2。</p><p>　　圖3-2 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路</p>

40、;<p>　　3.1.2 BISS0001芯片介紹及工作原理</p><p>　　BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，如圖3-3。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。&l

41、t;/p><p>　　圖3-3 BISS0001引腳圖</p><p>　　BISS0001采用16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。①腳（A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A＝1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A＝0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。②腳（V0）為控制信號輸出端，當(dāng)有傳感信號輸人時(shí)，V0輸出高電平。③腳（RX）和④腳（CX）為輸出定時(shí)控制器T，的外接元件端，定時(shí)時(shí)間為：TX＝50×103RXCX。⑤腳（Ri

42、）和⑥腳Ci）為鎖定時(shí)間控制器Υi的外接元件，鎖定時(shí)間Ti＝24RiCi。⑧腳（VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，若按ⅤSS，可使定時(shí)器復(fù)位。⑨腳（Vc）為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC＜VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時(shí)，允許觸發(fā)，VR＝0.2VDD⑩腳（IB）為偏置電流設(shè)置端，由外接電阻RB接ⅤSS端，RB一般取1MΩ的電阻。12腳（OUT2）和13腳（IN2-）分別為第二級運(yùn)放的輸出端和反相輸人端。它有兩種工作方式：</p&g

43、t;<p>　　不可重復(fù)觸發(fā)工作方式</p><p>　　圖3-4所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明工作過程。</p><p>　　圖3-4 BISS0001不可重復(fù)觸發(fā)工作方式</p><p>　　可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效

44、狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。 在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè)Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。 </p><p>　　2 、可重復(fù)觸發(fā)工作方式</p><p>　　以圖3-

45、5所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明工作過程。</p><p>　　圖3-5 BISS0001可重復(fù)觸發(fā)工作方式</p><p>　　當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測信號，然后由14腳輸入BISS0001,經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測信號（正向脈沖信號）。輸出脈沖信號的寬度由外接電阻R9和電容C6來決定。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后，電子開關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無線電

46、發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。電源變壓器為5W/15V，E為12V免維護(hù)蓄電池，供停電使用。S1為鎖控電源開關(guān)，可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所，用來接通工作電源，無必要時(shí)可取消設(shè)置。SCR采用1A的單向可控硅。HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲為“嘀、嘀”聲[11]。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。將發(fā)射電路和接收電路組裝好后，先將發(fā)射機(jī)中C10的調(diào)至適當(dāng)位置后固定不動，接著調(diào)整接收機(jī)中的C1，使接收機(jī)能收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號。若為

47、“一對多”或“多對一”報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)先將主機(jī)“一”（可以是發(fā)射機(jī)，也可以是接收機(jī) ）調(diào)好固定，然后調(diào)整各分機(jī)，使其與主機(jī)統(tǒng)調(diào)。</p><p>　　3.1.3 AT89S52芯片介紹</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)/MCU主要有51基本型和52增強(qiáng)型，而相比之下52型比51型功能更為強(qiáng)大，ROM和RAM存儲空間更大，52還兼容51指令系統(tǒng)?；诒鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜

48、合考慮后，我們選擇單片機(jī)AT89S52為控制核心；主要基于考慮AT89S52是無法解密低功耗,超低價(jià)高速，高可靠強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾,功能強(qiáng)大的單片機(jī)。</p><p>　　AT89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，單片機(jī)引腳功能如圖3-6。89C5X可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以

49、在線編程。同時(shí)AT89S52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)本。STC單片機(jī)有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同

50、產(chǎn)品的需求。 </p><p>　　圖3-6 單片機(jī)引腳圖</p><p>　　3.2 各功能模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中我們采用AT89S52來實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來的需求最小的系統(tǒng)，其中組成最小系統(tǒng)的有復(fù)位電路和晶振電路，如圖3-7所示。單片機(jī)晶振兩個(gè)電容的作用：這兩個(gè)

51、電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地的電容，一般在幾十皮發(fā)。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，一般訂購晶振時(shí)候供貨方會問你負(fù)載電容是多少。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。</p><p>　　圖3-7 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p>

52、<p>　　3.2.2 熱釋電紅外傳感器及信號調(diào)理模塊</p><p>　　圖3-8中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動繼電器接通負(fù)載。</p><p>　　圖3-8 BI

53、S0001內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-9，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性

54、能。輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。芯片VO口輸出高電平或者低電平，分別代表感應(yīng)到有人和沒人。</p><p>　　圖3-9 熱釋電紅外傳感器及信號調(diào)理模塊</p><p>　　3.2.3 電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是L298恒

55、壓恒流型橋式驅(qū)動芯片,如圖3-10。單片機(jī)接受到外界信號經(jīng)處理后，再傳遞給驅(qū)動電路，最后由驅(qū)動電路控制電機(jī)進(jìn)行工作，L298可以驅(qū)動46V，2A的電機(jī)，其引腳5、7和10、12接輸入控制電平來控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，引腳6、11接使能端來控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就

56、是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。</p><p>　　圖3-10 電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　3.2.4 電源模塊</p><p>　　本設(shè)計(jì)中供電的電源類型為+5V、+12V， 220V交流經(jīng)過變壓、整流、穩(wěn)壓和濾波后得到不同的電壓，分別給電機(jī)驅(qū)動芯片和主控制器供電，如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11

57、 電源電路</p><p>　　3.2.5 聲光報(bào)警模塊</p><p>　　聲光驅(qū)動采用SS8050 NPN三極管，單片機(jī)I/0口輸出高電平，經(jīng)R8的分壓和R9的分流后，驅(qū)動蜂鳴器工作,也使發(fā)光二極管D1工作，如圖3-12。</p><p>　　圖3-12 聲光報(bào)警電路</p><p>　　3.2.6 門行程檢測模塊</p>

58、<p>　　本設(shè)計(jì)中門行程檢測使用兩個(gè)可自恢復(fù)的單刀雙擲開關(guān)，分別用來檢測自動門的開門與關(guān)門狀態(tài)。當(dāng)未觸及到開關(guān)時(shí)，MCU檢測到的引腳電平為高電平，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動；當(dāng)門觸及到開關(guān)時(shí)，則MCU檢測到的相應(yīng)引腳電平為低電平，則控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。如圖3-13。</p><p>　　圖3-13 門行程檢測電路</p><p>　　3.2.7 串口通訊模塊</p><

59、;p>　　串行口通訊主要是用作人員長時(shí)間不進(jìn)入或者當(dāng)有障礙物遮擋導(dǎo)致門無法正常操作時(shí)向控制中心發(fā)送操作命令，表示有報(bào)警操作，提醒來人注意時(shí)間，請快速通過或?qū)⒄系K物清除，直到自動門安全關(guān)閉之后，聲光報(bào)警停止，這個(gè)過程由串口通訊模塊和單片機(jī)連接，如圖3-14。</p><p>　　圖3-14 串口通訊電路</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></

60、p><p>　　4.1 編譯語言的選擇</p><p>　　對于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言，C語言就是其中的一種。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫的模塊程序易于移植，本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。</p><p>　　軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能寫各個(gè)

61、子程序。整個(gè)軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)初始化后，整個(gè)系統(tǒng)會開始工作，主控制器循環(huán)檢測紅外傳感器，是否有信號輸出，當(dāng)輸出高電平時(shí)，則表明有來人，主控制器控制電機(jī)驅(qū)動門做出相應(yīng)操作。若開門過程中遇到故障，人員長時(shí)間不進(jìn)入或者有障礙物遮擋導(dǎo)致門無法正常操作時(shí)，主控制器會控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行報(bào)警操作，門再次關(guān)閉后，報(bào)警結(jié)束

62、，系統(tǒng)恢復(fù)原來的狀態(tài)。系統(tǒng)主設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　4.3 開門操作設(shè)計(jì)</p><p>　　開門操作時(shí)，主控制器先控制L298的電機(jī)控制端dj_1為低電平，dj_2為高電平，再控制電機(jī)的使能端產(chǎn)生PWM波即可，然后門開到一定程度后碰到開關(guān)，開關(guān)控制端P2.6輸出低電平，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，開門結(jié)束。系統(tǒng)開

63、門流程圖如圖4-2。</p><p>　　圖4-2 開門程序流程圖</p><p>　　4.4 關(guān)門操作設(shè)計(jì)</p><p>　　關(guān)門操作時(shí)，主控制器先控制L298的電機(jī)控制端dj_1為高電平，dj_2為低電平電平，再控制電機(jī)的使能端產(chǎn)生PWM波即可，然后門關(guān)到一定程度后碰到開關(guān)，開關(guān)控制端P2.7輸出低電平，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，關(guān)門結(jié)束。系統(tǒng)關(guān)門流程圖如圖4-3。&l

64、t;/p><p>　　圖4-3 關(guān)門程序流程圖</p><p>　　4.5 聲光報(bào)警設(shè)計(jì)</p><p>　　本模塊設(shè)計(jì)比較簡單，當(dāng)檢測到人員長時(shí)間不進(jìn)入或者有障礙物遮擋導(dǎo)致門無法正常操作時(shí)，即控制相應(yīng)IO口輸出高電平，啟動聲光報(bào)警，流程圖如圖4-4。</p><p>　　圖4-4 聲光報(bào)警程序流程圖</p><p>

65、　　4.6 門行程檢測設(shè)計(jì)</p><p>　　本模塊設(shè)計(jì)比較簡單，到門在行駛中未觸及到開關(guān)時(shí)，MCU檢測到的引腳電平為高電平，相應(yīng)標(biāo)志位不變化；當(dāng)門觸及到開關(guān)，MCU檢測到的相應(yīng)引腳電平為低電平時(shí)，則改變相應(yīng)的標(biāo)志位，從而得知門處于什么狀態(tài)，系統(tǒng)做出相應(yīng)控制。門行程流程圖如圖4-5。</p><p>　　圖4-5 門行程程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　

66、　在前面幾章中，我們詳細(xì)討論了自動門測控的硬件和軟件設(shè)計(jì)，但是要系統(tǒng)真正的運(yùn)行起來達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)和功能，就必須對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試信號調(diào)理電路開始時(shí)，其中有R2，R11的阻值未定。初次選取R2為47k，R11為2M，1管腳接地為不可同步觸發(fā)。打開示波器，進(jìn)行測試12管腳，2級放大輸出端，打開電源后，用手擋住光敏電阻，在手靠近熱釋電時(shí)示波器上無任何反應(yīng)，測試電源電壓發(fā)現(xiàn)5V電壓端只有1.5V左右。在排查線路的過程中發(fā)現(xiàn)由于導(dǎo)線太密，而且漏

67、出來的銅絲太多，導(dǎo)致短路。但沒有造成任何器件的損壞。更換導(dǎo)線。再次進(jìn)行調(diào)試時(shí)，用手擋住光敏電阻，在手靠近熱釋電器件時(shí)，示波器上面出現(xiàn)波動，波動范圍為0~5V。LED亮起。手離開熱釋電范圍，過了一會，LED自動滅掉。不用手擋住光敏電阻的時(shí)候，手靠近熱釋電的時(shí)候沒有任何反應(yīng)。1管腳接5V電壓。再次進(jìn)行調(diào)試時(shí)，用手擋住光敏電阻，在手靠近熱釋電器件時(shí)，示波器上面出現(xiàn)波動，波動范圍為0~5V。LED亮起。手若不離開熱釋電范圍，則LED一直亮。不用

68、手擋住光敏電阻做第七步，LED不亮。整個(gè)過程中由于LED的亮度太暗，所以更換R11為470歐?LED的亮度增加，更便于觀察</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　隨著社會的不斷進(jìn)步，人們不斷去追求舒適，方便的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生，自動門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。隨著門的技術(shù)、性能日趨成熟、完善，它被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院、商業(yè)

69、、工業(yè)等不同行業(yè)，改善了人們的生產(chǎn)生活條件。自動門的控制方式日趨多樣化，以單片機(jī)為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。</p><p>　　紅外感應(yīng)自動門的設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)前對該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功能的要求，綜合考慮我們采用AT89S52單片機(jī)為控制核心。</p><p>　　軟件是用C語言相編寫的，具有很好的編寫語言的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫的思路就是模塊

70、化的思想，將系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行劃分，然后對各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的主要模塊為傳感檢測、電機(jī)驅(qū)動、電源模塊和聲光報(bào)警模塊。</p><p>　　首先要了解系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能；其次根據(jù)功能去選擇相應(yīng)的硬件資源；再次將一個(gè)大的系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，然后逐一去攻破。最后把所有模塊進(jìn)行優(yōu)化整合，便得到了一個(gè)完整的系統(tǒng)。基于這樣的思路，完成了紅外感應(yīng)自動門的基本設(shè)計(jì)。</p><p><b>

71、;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黎小桃,劉祖明,周福明. Protel 99 SE入門與提高[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2009. </p><p>　　[2] 王東鋒,王會良, 董冠強(qiáng).單片機(jī)C語言應(yīng)用100例[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2009.</p><p>　　[3] 蘭吉昌. 單片機(jī)C51完全學(xué)習(xí)手冊[M].

72、北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2009, 10.</p><p>　　[4] 呂俊芳,錢政,袁梅. 傳感器接口與檢測儀器電路[M]. 北京:國防工業(yè)出版社, 2009, 9.</p><p>　　[5] 趙陽. 電磁兼容工程入門教程[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009, 5.</p><p>　　[6] Italian Conference on Sensors a

73、nd Microsystems Di Natale,C.Proceedings of the 7th Italian Conference:sensors and microsystems:Bologna,Italy,4-6 February 2002 [M]. Singapore;River Edge,N.J. World Scientific,2002.</p><p>　　[7] 薛安克. 自動

74、控制原理[M]. 陜西：西安電子科技大學(xué)出版. 2004, 6.</p><p>　　[8] 陳永甫. 紅外探測與控制電路[M]. 北京：人民郵電出版社. 2004, 6.</p><p>　　[9] 劉志剛,丁朋林,赫長海,趙淑珍. 自動門控制系統(tǒng)[J]. 電子測量技術(shù). 2005. 6(5): 15～17.</p><p>　　[10] 楊賓峰,羅飛路,陳棣湘,

75、康中尉. 分布式智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)的研制[J]. 工業(yè)計(jì)量. 2004, 3(6): 62～64.</p><p>　　[11] 李樹秋,賈成宇,王學(xué)軍. 以Internet為傳輸媒介的智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 長春郵電學(xué)院學(xué)報(bào). 2000, 3(8): 55～57.</p><p><b>　　附錄1 實(shí)驗(yàn)原理圖</b></p><p><

76、;b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)總原理圖</b></p><p>　　附錄2 各模塊相關(guān)代碼程序</p><p><b>　　1.開門程序</b></p><p>　　void dooropen(void)//開門</p><p><b>　　{</b></p><p&g

77、t;<b>　　dj_1=0;</b></p><p><b>　　dj_2=1;</b></p><p>　　dj_en=0;//使dj_en產(chǎn)生PWM波 </p><p>　　delaynms(60);</p><p><b>　　dj_en=1;</b></p>

78、;<p>　　delaynms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　2.關(guān)門程序</b></p><p>　　void doorclose(void)//關(guān)門</p><p><b>　　{</b></p>

79、<p><b>　　dj_1=1;</b></p><p><b>　　dj_2=0;</b></p><p>　　dj_en=0;//使dj_en產(chǎn)生PWM波 </p><p>　　delaynms(60);</p><p><b>　　dj_en=1;</b>

80、</p><p>　　delaynms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.聲光報(bào)警程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　sbit BEEP = P3^5;<

81、/p><p>　　void BEEP_CLK(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0; i<50: i++)</p><p><b>　　{</b></p>

82、<p><b>　　BEEP = 1;</b></p><p>　　Delay(5000);</p><p><b>　　BEEP = 0;</b></p><p>　　Delay(5000);</p><p><b>　　}</b></p><

83、p><b>　　4.門行程程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　sbit Open_door = P2^6;</p><p>　　sbit Close_door =

84、 P2^7;</p><p>　　uchar Open_door_flag = 0;</p><p>　　uchar Close_door_flag = 0;</p><p>　　void Check_Switch(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(Op

85、en_door)</p><p>　　Open_door_flag = 1;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Open_door_flag = 0;</p><p>　　if(Close_door )</p><p>　　Close_door _flag = 1

86、;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　Close_door _flag = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b>&

87、lt;/p><p>　　感應(yīng)自動門測控電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　當(dāng)人走近自動門時(shí)，能自動打開門;當(dāng)人遠(yuǎn)離自動門時(shí)，能自動關(guān)閉。</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境 </b></p><p><b>　　硬件環(huán)境

88、</b></p><p>　　AT89S52芯片，L298恒壓恒流型橋式驅(qū)動芯片，SS8050 NPN三極管</p><p><b>　　軟件環(huán)境</b></p><p>　　Protel 99 se</p><p><b>　　四、操作步驟</b></p><p&g