1、-基于单片机的商场自动门控制系统设计摘 要首先进行整体方案设计，然后设计了系统硬件电路和相应的软件系统，最后进行了自动门控制系统的仿真与分析。该系统主要应用 8051 单片机作为控制核心，直流电机，红外线传感器相结合的组成结构，充分发挥了单片机的性能。该系统用红外线传感器对进入感应区域的移动物体进行实时检测，当移动物体进入感应区域时，红外线传感器接收到的信号经过模数转换变成数字信号并发送到单片机，单片机输出指令控制电机的转动，然后电机带动转动机构使门开启，9 秒钟后，当感应到人已不在感应区域时关门。其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的使用和参考价值。关键词
2、: 单片机；商场自动门；步进电机；红外传感器-The Design of Automatic Door Based on Single Chip MicrocomputerAbstractFirst overall program design，and then to design program design system hardware circuit and the corresponding software is developed finally the principle of automatic control system model and design a functi
3、onal verification. This system mainly 8051 as control core，of DC motors，infrared sensor combination of composition structure giving full play to the microcontroller performance. This system uses infrared sensors to enter induction area real-time detecting moving object，when moving object into induct
4、ion area，infrared sensor received signals into digital signals through frequency-field concurrent to microcontroller，SCM output command control motor rotation，then motor drive transmission mechanism to make the door open，when induction to people already not induction area to close the door. Its adva
5、ntage is hardware circuit is simple，software function consummation，the control system is reliable，cost-effective higher，has some of the use and reference value.Keywords: Single chip microcomputer; Automatic door; DC motor; Infrared sensors-目 录1 绪论 11.1 课题背景 11.2 国内外发展现状 21.3 课题研究的意义和目的 21.4 主要研究内容 2
6、2 自动门系统方案 42.1 自动门的功能需求分析 42.2 自动门的控制要求 42.3 设计整体框图 43 自动门系统的硬件设计 63.1 基本单片机系统 63.2 红外检测电路 83.3 步进电机 .93.3.1 步进电动机的特点 93.3.2 驱动控制系统的组成 103.3.3 斩波驱动 103.4 检测模块 114 自动门系统的软件设计 134.1 整体程序流程图 134.2 功能模块设计 134.2.1 PWM 信号发生程序设计 134.2.2 转速测量模块程序设计 144.2.3 检测开关程序设计 165 设计仿真与分析 175.1 仿真软件介绍 175.2 软件调试 185.3
7、硬件仿真 206 结论 21参考文献 .22致 谢 23-1 绪论现代社会是一个快速发展的信息化社会，随着科学技术的不断进步，人们不断去追求舒适，方便的生活环境。于是相应的电子产品产生，智能型自动门同样出现在人们的生活中。随着自动门的技术、性能日趋成熟、完善，它被广泛应用在政府机关、银行、医院、商业、工业等不同行业，改善了人们的生产生活条件。自动门不但能给我们带来人员出入方便、节约空调能源、防风、防尘、防噪音等好处，更令我们的建筑物增添了不少高贵典雅的气息。1.1 课题背景21 世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性:有效的防范通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑艺术的
8、理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调和谐。自动门广泛应用于大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿态。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善 1。所以对自动门的认识应该从人们对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐，因此最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌。不要认为样本上全是外国语，资料也是外国语的商
9、品就是进口商品，其实这样是违反国家规定的。真正的知名品牌，合法的商品不会这样做。自动门平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门时，雷达感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。基于单片机的商场自动门控制系统设计21.2 国内外发展现状自动门大规模专业化生产始于 150 年前，随着科技的进步自动门也在不断的发展和完善。门的高级形式自动门起源在欧美，迅速发展至今，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。进
10、入 90 年代以来，自动化技术发展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人的成就。自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。在国外大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商楼、写字楼，自动门已经随处可见，但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全、以及人性化是需要首先考虑的因素。1.3 课题研究的意义和目的随着电子科技的不断发展， 各种智能控制系统进入人们的生活。自动门控制系统成为商场、超市等人流密集地疏导人流、控制出入的首选。自动门能实现入门授权的自动识别控制
11、和防挤压等功能。为了使商场自动门能够更好的为商场服务， 得到一种电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高的商场自动门系统，本文研究一种双翼对开式自动门控制系统， 实现了入门授权的识别控制和防挤压等功能。该系统以8051 作为控制核心，步进电机、红外传感器、磁开关相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。具有一定的使用和参考价值。1.4 主要研究内容单片机以及自动控制相关知识。通过去图书馆查阅材料，阅读文献，利用网络参考网络上的论文，并在此基础上利用单片机完成某商场自动门控制系统-的设计，首先进行自动门系统的方案设计，根据功能要求和控制要求设计出了整体框图，然后设计了系统硬件系统，选出了单片
12、机型号，步进电机，红外检测电路，还有相应的软件系统，根据要求设计了整体流程图，和功能模块设计，最后利用软件对自动门控制系统进行了仿真与分析。最终完成了基于单片机的商场自动门控制系统设计。此系统要求具有如下功能：开门和关门控制应有手动和自动方式；紧急停止；自动门在开门位置停留 9 秒后，自动进入关门过程。基于单片机的商场自动门控制系统设计42 自动门系统方案2.1 自动门的功能需求分析本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能：1.为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无
13、人接近门口且门未关闭，单片机动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。2. 当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。2.2 自动门的控制要求1.当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 K1 或 K2 时，开门执行机构 KM1 动作，电动机正转，到达开门限位开关 K3 位置时，电机停止运行。2.自动门在开门位置停留 9 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构 KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关 K4 位置时，电机停止运行。3.在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 K2 或K1 时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4.在门
14、打开后的 9 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关 K2 或 K1 时，必须重新开始等待 9 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。2.3 设计整体框图本设计主要应用单片机程序对步进伺服电机的正转、反转进行控制，从而对门进行开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器，分别感应从里面出去和从外面进来的人。感应探测器探测到有人靠近时，将脉冲信号传给主控器单片机，主控器判断后通知电机运行，同时监控电机的转数，以便通知电机在一定-时候加力和进入慢行运行。检测人进出的传感器采用红外传感器。图 2-1，是自动门系统整体框图。单片机PWM 功率接口 电动机 负载传感器接口电流反馈信号
15、正/ 负位置反馈脉冲绝对零位脉冲图 2-1 自动门系统整体框图位置给定基于单片机的商场自动门控制系统设计63 自动门系统的硬件设计3.1 基本单片机系统8051 单片机最早由 Intel 公司推出， 作为系统的控制器，单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉 2。在各个领域应用广泛。而且我们也比较熟悉这款芯片，因此采用 8051 构成系统控制部分。这是自动门系统的控制核心， 一般情况下以单片机片内的基本硬件资源为主，有必要时再扩展部分外部器件 3。在本设计中需要完成的控制比较简单，以单片机片内的基本硬件资源完全可以实现，
16、 因此不需扩展。其单片机电路图如图 3-1。图 3-1 单片机电路图8051 芯片各个引脚的作用 4 ：（1）输入/输出引脚（I/O 口线）-P0 口（P0.00.7P ）：8 位双向 I/O 口，占 39.32 脚。其第一功能作为通用的输入输出作为输出口线;其第二功能是在系统扩展时， P0 口先用作地址总线，通过分时操作达到复用的目的。CPU 在外部扩展操作时，P0 口先用作地址总线，在 ALE 信号的作用下将地址锁存，然后再将 P0 口转作为数据总线使用，在作通用的输入输出口使用时，P0 口线的输出驱动电路是开漏的，所以，驱动集电极开路电路或漏极开路电路时需外接上拉电阻。当作为地址数据复用
17、总线使用时，口线不是开漏的，无需外接上拉电阻。P0 口线的每一位能（以吸收电流的形式）驱动 8 个 LSTTL 负载P1 口（P1.0P1.7 ）:8 位准双向 I/O，占 18 脚。P1 口一般作通用I/O 口线使用，用于完成 8 位数据的并行输入/输出。准双向口是指改口内部设有上拉电阻，所以可以方便地由集电极开路或漏极开路电路所驱动，无需外接上拉电阻，其每一位口线能（以吸收或输出电流的方式）驱动 4 个 LSTTL 负载。P2 口（P2.0P2.7 ）：8 位准双向 I/O，占 2028 脚。其第一功能为基本的输入/输出口线；其第二功能是在系统扩展时作高 8 位地址总线使用。同 P1 口，
18、P2 口的每一位口线能（以吸收或输出电流的方式）驱动 4 个 LSTTL负载。P3 口（P3.0P3.7 ）：8 位准双向 I/O，占 1017 脚。P3 口是一个双功能端口，即 P3 口除可作通用 I/O 口线使用外，其每一条口线都具有第二功能，其第二功能见表。同 P1 口，P3 口的每一位口线能（以吸收或输出电流的方式）驱动 4 个 LSTTL 负载。（2）控制信号引脚线PESN (29 脚)；外部程序存储器读选通信号。在单片机访问外部扩展程序存储器 ROM 时，PESN 作为外部扩展程序存储器的读选通信号（低电平有效），定时输出脉冲。在单片机访问内部程序存储器时，PESN 信号无效（高电
19、平）。ALE/PROG（30 脚）： 地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲输入信号。在单片机访问片外存储器时，该引脚是地址锁存信号，用于锁存低 8 位地址。在 ALE 为高电平时 P0 口上的信息为低 8 位地址，在 ALE 为低电平期间，P0口上的信息为指令或数据信息，从而实现低位地址与数据的分离。在单片机不基于单片机的商场自动门控制系统设计8访问片外存储器是 ，ALE 引脚能按主振频率的 1/6 固定的输出正脉冲，此脉冲可用作外部的时钟或定时脉冲使用（这里应当注意，在访问外部存储器时，ALE 会缺少一个脉冲）。而当对单片机内部的程序存储器编程时（如对 8751内部的 EPROM 编程时
20、），此引脚为编程秒冲的输入端。EA/Vpp(31 脚)：外部程序存储器访问允许/固化编程电压输入端。当 EA为低电平时，CPU 直接访问外部程序存储器，当 EA 为高电平时，则 CPU 要先对单片机内部 04KB 程序存储器进行访问，然后自动延至外部超过 4KB 的程序存储器。当对 8751 单片机内部的 EPROM 进行编程时，此引脚为编程电源输入端（一般为+21V 电源）。RST/Vpd(9 脚) ；复位信号 /备用电源输入端。当振荡器工作时，若在此引脚上加两个周期的高电平，就能使单片机复位。此引脚也可作为备用电源的输入端，当单片机电源失电期间，由 Vpd 向单片机提供备用电源，以保护单片
21、机中的内容。 （3）电源及其他Vcc（40 脚）：电源端，引入单片机的工作电源。 Vss(20 脚) ：接地端。XTAL1，XTAL2（1918 脚）：时钟电路引脚。当使用内部引脚时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电路。当使用外部时钟时，两引脚用于外接外部时钟。3.2 红外检测电路红外检测电路主要由热释电红外传感器和检测放大电路组成，核心元件是热释电红外传感器，它能以非接触形式检测人体辐射出的红外线能量变化，并将此变化转化为电压信号输出 5。不需要红外线和电磁波发射源以及各种主动接触开关由于敏感元件的输出电压极微弱且其阻抗很高，故在传感器内部设有场效应管及偏置厚膜电阻，从而构成信号放大及阻抗变
22、换电路 6， 一般热释电红外传感器自身的接收灵敏度较低， 检测距离仅 2m 左右。当有人靠近自动门时，被热释电红外传感器接收下来，并将其转换成信号，经检测放大电路内部放大等处理后输出给单片机 7。其热电释红外检测电路如图 3-2 所示。-图3-2 热电释红外检测电路3.3 步进电机步进电动机是纯粹的数字控制电动机：它将电脉冲信号转变成角位移，即结一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度 8。因此作常适合于单片机控制，近 30 年来，数字技术、计算机技术和水磁材料的迅速发展推动步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。3.3.1 步进电动机的特点 9(1)步进电动机的角位移与输入脉冲数
23、严格成正比具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭外数控系统。(2)步进电动机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。(3)速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。(4)步进电动机只能通过脉冲电源供电才能远行。它不能直接使用交流电源和步进电源。(5)步进电动机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。(6)步进电动机自身的噪音和振动较大，带惯性负载的能力较差。基于单片机的商场自动门控制系统设计103.3.2 驱动控制系统的组成使
24、用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图 3-3 所示。步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下:反应式步进电动机控制换相顺序：步进电动机的通电换相顺序严格安照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这过程称为脉冲分配。三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是 A-AB-B-BC-C-CA；反序为 A-CA-C-BC-B-AB；共有八个通电状态。3.3.3 斩波驱动斩波恒流驱动的原理如图 3-4 所示。T1 是一个高频开关管。T2 开关管的发射极接一只小电阻只，电动机绕组的电流经这个电阻到地，所
25、以这个电阻是电流取样电阻。比较器的一端接给定电压 Uo，另一端接取样电阻上的压降，当取样电压为 0 时，比较器输出高电平。图 3-4 斩波恒流驱动电路原理图信号分配脉冲信号负载步进电机功率放大图 3-3 驱动控制系统图-当控制脉冲 Ui 为低电平时T1 和 T2 两个开关管均截止；当 U1 为高电平时，T1 和 T2 两个开关管均导通，电源向绕组供电。由于绕组电感的作用，只上的电压逐渐升高，当超过给定电压 Uc 的值时，比较器输出低电平，使与门输出低电平、Tl截止，电源被切断；当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器输出高电乎，与门也输出高电平，T1 又导通，电源又开始向绕组供电。这样反复循环
26、，直到Ui 为低电平。3.4 检测模块检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位开关则由磁开关来实现。 生活中的检测防范装置有许多种，其中对射红外探测器的应用最为广泛，它由发射器和接收器两部分组成。其中发射器发射出一定波长的红外线，平时状态下由接收器接收，但如果发射器所发射的红外线被物体挡住，就会发出报警信号 10。设计在自动门的门内门外一定高度处各设置一个对射探测器。并由导向管套住发射管和接收管，确保所发出的光线是一束，而且不宜受其他光线的干扰。接收管的光线被阻挡时输山高电平信号。两接收器的输出端接到一个或门上，再经过一个非门接到 INT0 引脚。这样不论是有人进门或有人出门，都会有低电平信
27、号输入 INT0 端口，从而使单片机得到有人的信息，并调用相应程序执行相应的开门动作。限位开关分别设置在开门极限位置、关门极限位置、和一半处的位置。此开关是这样种器件：半有磁铁在其附近时，磁开关就被吸为关闭状态，输出高电平，相反输出低电平。将两小块磁铁分别置于门的右上角位置，则当自动门移到限位开关处时，此开关就会被吸合，发出高电平信号，分别输出给 P0.4、P0.5 、P0.6 这三个引脚，单片机经过查询这三个引脚来判断到那个限位开关，再执行变速或停止的相应动作。限位开关的安装方法如图 3-5 所示，整体电路如图 3-6 所示。基于单片机的商场自动门控制系统设计12图 3-5 检测有无人进出及
28、限位开关模块图 3-6 整体电路图-4 自动门系统的软件设计4.1 整体程序流程图本设计程序以汇编语言编写，因为汇编语言易于读写、易于调试和修改，同时汇编语言用来编制系统软件和过程控制软件，其目标程序占用内存空间少，运行速度快。本程序的设计主要由 PWM 信号发生程序、转速测量模块程序和检测开关程序组成。整体程序流程图如下页图 4-1 所示。4.2 功能模块设计本软件主要采用查询的方法来实现.虽然中断的方法要比查询具有实时性并节约时间，但是基于本系统的要求，因为如果采用有人进入 INT0 中断服务程序的话，服服务程序很不容易判断自动门究竟出于哪一部分，要用哪种速度开门。查询如果设置的合适也是完
29、全可以的。4.2.1 PWM 信号发生程序设计PWM 信号就是脉冲宽度信号，一定时间的高电平和一定时间的低电平的循环即可形成 PWM 信号 11。于是本程序采用将 P0.0 清 0 和置 l 的方法来实现。首先在程序开始初始化的时候将 P0.0 清 0，调用 PWM 信号产生程序时，先将P0.0 置 1，然后经定时程序延时一段时间后再将 P0.0 清 0。然后判断有没有中断要执行，如到达限位开关或是有人进出时。如果以上情况都没发生就继续调用这一个方波的发生程序。直至有中断打断时，执行清 0 P0.0 或调用另一个方波发生程序实施变速。变速是根据程序的顺序执行顺序而判断门所处的位置来实现的。此程
30、序严格按照自动门开关一次的顺序来编写的，考虑了各阶段可能遇到的所有问题，因此根据程序执行的控制器可判断自动门是该快速还是慢速。基于单片机的商场自动门控制系统设计144.2.2 转速测量模块程序设计本程序采用定时和延时技术结合的方法来实现。其中定时没有采用定时器计数器。因为前边已经有了基本延时程序，为了使程序更简便并且有更高的利用率高的利用率，因而仍采用软件延时的方法。具体程序如下：T10: MOV TMOD，#50H; T1 为方式 1 计数器MOV TL1，#0MOV TH1，#0MOV R0，#10; 测试一秒内的转速SETB TR1LOOP2:LCALL DELDJNZ R0，LOOP2
31、CLR TR1MOV A，TL1CJNE A，#0，JIXU1JIXU1:JB P0.6，GSLOWAJMP GFAST当调用关门程序的过程中才有必要测速，其他部分不需要设置此程序。在调用关门 PWM 信号的过程中，调用测速程序。计数器采用的 Tl 计数。首先将计数器 Tl 启动并设置初值为 0，然后开始定时，定时 l 秒后，将计数器所计数值传给寄存器 A，在将此计数值与电机正常状态下最低转速的二倍相比较 (因为圆盘上设有两个孔，因此是最低转速的二倍)。如果计数值小于最小值的二倍则代表有障碍物，从而转到开门程序执行。其中 TMOD 是定时器计数器的工作方式寄存器。它用于选择定时器计数器的工作模
32、式和工作方式，它的字节地址为 89H，不能进行位寻址。其格式如图 4-1 所示。图 4-1 TMOD 格式-当 GATE 位为 0 时，仅由运行控制位 TRX(x=0，1)=1 来启动定时器计数器运行。M1、M0 为工作方式选择位。本程序中将其设置为 01，表示定时器计数器工作在方式 l，为 l6 位定时器计数器。基于单片机的商场自动门控制系统设计16开始系统初始化启动红外探测器有人吗快速开门有人吗到半处限位开关吗?慢速开门有人吗?到开门限位开关吗?电机停止延时 9 秒有人吗快速关门有人吗有障碍吗?到半处限位开关吗?慢速关门有人吗吗?有障碍吗?到关门限位开关吗?电机停止延时 9 秒返回NK1N
33、K4K2K3NNK5YYYYYNNNYNNYK5YYK2K3K4K1YNYN-图 4-2 整体程序流程图C/T=1 时为计数器模式，计数器对外部输入引脚 TO(P34 脚)或 Tl(P35脚)的外部脉冲( 负跳变)计数。基于单片机的商场自动门控制系统设计18TRl 为计数器控制位，TRl 为 1 启动定时器计数器工作(GATE 为 0 的时候仅由它来控制定时器计数器)。该位可由软件置 l 或清 0。图 4-2 整体程序流程图。4.2.3 检测开关程序设计检测是否有人的探测器接到了 INT0 引脚，由于系统功能实现的需要，本设计采用了查询的方法。因为若使用中断的方法，在中断服务程序中开门的速度很
34、难确定，因为门无论处于何种状态，都有可能有人进出而需要执行开门动作。如果不能准确判断自动门日前所处的位置，就不能正确的调用相应的PWM 信号，使电机实现不同的转速。查寻方法如下：JNB P3.2，KSLOW 还有 JB P0.6，GSLOW 等语句。JNB 指令意思是：如果 P3.2 为高电平，则跳转到 KFAST 执行。JB 指令是当此引脚为高电平时进行跳转。系统中有多个请求源，均采用了对输入引脚查询的方式。这有助于准确的判断所应执行的动作。-5 设计仿真与分析单片机应用系统的开发过程，一般都包括如下几个过程：首先设计硬件电路，并在 Multisim 上仿真，仿真好了就完成硬件组装工作，然后
35、进入软件设计、调试和硬件调试阶段。5.1 仿真软件介绍本设计的仿真软件采用 Multisim 和 Keil uVision3 软件相结合的方法。Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作 12。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
36、通过 Multisim和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim 以库的形式管理元器件，经菜单 Tools/ Database Management 打开Database Management（数据库管理）窗口，对元器件库进行管理。 在 Database Management 窗口中的 Daltabase 列表中有两个数据库：Multisim Master 和 User。其中 Multisim Master 库中存放的是软件为用户提供的元器件，User 是为用户自建元器件准备的数据库 13。
37、用户对 Multisim Master 数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中 Multisim Master 时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色。但用户可以通过这个对话窗口中的 Button in Toolbar 显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。据此用户可以通过选择 User 数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。 在 Multisim Master 中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到 Ultiboa
38、rd 中进行 PCB 的设计。另一种器件的参数值是该类器件的基于单片机的商场自动门控制系统设计20典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有。本设计主要是针对 Multisim 的原理图设计和利用 Multisim 实现单片机的仿真。软件部分采用 Keil 软件进行汇编语言编程，Keil uVision3 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机汇编语言的
39、软件开发系统。本设计仿真步骤如下：在 Multisim 中绘制电路原理图。在 Keil 中输入汇编程序，并编译通过。在 Multisim 中加载程序，观察仿真结果。5.2 软件调试第一步调试是软件对所编程序的调试，看是否存在语法错误。一般来说这一步很容易实现。但是刚开始进行调试时一下子出来了 89 处错误。后来发现我将微机原理中的指令和单片机的指令搞混了。虽然有好多指令是通用的，但并不完全一致。如微机中的 CMP 比较指令在单片机中不可用。还有点格式上的错误就是在十六进制立即数的 A、B、C、D、E、 F 前必须加上 0，不然系统不认识。改过来之后顺利完成了这一步的调试。有些错误是因为敲程序时
40、太快了，记忆符都写错，一改正错误提示减少了很多。下图 5-1 是调试前的截图，图 5-2是调试后的截图。第二步是将程序利用汇编软件 Keil uVision3 对已经调试好的程序进行汇编在线调试，变成可执行的目标代码装入。Keil uVision3 中可以进行模拟仿真，对软件进行单步调试。这可以让用户清晰的看到程序执行到何处，哪里出现错误。这一步主要看程序是否有逻辑上的错误，语法没错远远不代表着软件调试成功。在必要的时候可以设置端口状态和断点，并查看标志位和各寄存器的状态。如有逻辑错误，改正之后，再重新回到开始调试，直至逻辑错误消除为止。硬件调试与软件调试是不能完全分开的，许多硬件的错误是通过
41、对软件的调试而发现和纠正的。-图 5-1 调试前在进行单步执行时，定时程序在计数器溢出后就自动跳出，但在实际调试过程中，它却一直在循环程序中，不往下执行。后来经过程序的改进，解决了此困难。我在软件调试的过程中发现我的程序比较复杂且逻辑不清晰，主要是由于采用了中断的方法，在中断服务程序中每个程序都需要考虑很多情况，处于半处限位开关的左侧怎么办，另一侧又应如何等。导致程序很长且逻辑混乱。后来我重新编写了一个程序并换了一种思路，跟踪门的来回这一动作路线来编程。这样可以清晰的知道门处于何位置，应调用何种速度。程序采用查询的方法来实现有无人的检测和到没到限位开关的判断。这样，不但思路清晰了许多，而且变短
42、了不少。基于单片机的商场自动门控制系统设计22图 5-2 调试后5.3 硬件仿真第三步是硬件电路仿真。首先是进行静态的调试，静态的调试的目的是排除明显的硬件故障。在加电之前，可以先用万用表等工具，根据硬件逻辑设计图，仔细检查硬件电路的接线是否正确，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求，特别注意元器件的极性是否接反是否有短路等问题。然后是加电后用仿真器仿真。在硬件仿真中，因为不知道如何向芯片添加程序，而且 Multisim 中无光电码盘，所以仿真没有成功。总之，一个单片机应用系统的设计，调试过程是重中之重，光有正确的软件是不够的，软件和硬件相配合能正常工作才是关键。-6 结论设计以 805
43、1 单片机作为自动门系统的控制核心，配合适当的硬件，软件设计，通过多个红外传感器探测是否有人靠近门，及时采集数据，经过一系列转化通过电动机决定门的打开和关闭，完成基于单片机的商场自动门控制系统设计，实现商场门的自 动开合与关闭。设计的优点在于设计了检测模块，通过检测有没有人从门附近行走，电动机再执行相应的变速或停止的动作，从而避免了人身伤亡，整个设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的自动门控制系统，具有一定的使用价值。在做此次设计过程中，我遇到了很多问题，例如刚开始时，不知道该怎么选题，而定题之后又不知道该如何写，不知道该如何构思论文的框架。通过查阅资料，对 8051 单片
44、机有了进一步更深入的认识，掌握了各种元件型号的选择与使用方法，对其中具体的电路，如电源电路、电机驱动电路等的工作原理有了一定的了解。当然设计还具有不足之处，由于测量元件采用红外技术，它接近门的信号都会做出反应，如果不是人通过，而是个物体，如树叶飘落，测量元件也能检测到信号，做出相应的开门反应，给商场造成不便。基于单片机的商场自动门控制系统设计24参考文献1 翁丽靖，张熙均新型自动门系统控制器J 电子工程师， 2007，33（1）：77802 张毅刚单片机原理及接口技术M 北京：人民邮电出版社， 2011.83 李艳红.单片机 I/O 口不宜用作直接驱动出口 J，电站设备自动化.20034 刘志
45、刚，丁朋林，郝长海自动门控制系统J 电子测量技术， 2005，（6）：86875 郑小芹，李钟慎采用单片机控制的红外自动门M 制造业自动化， 20086 肖俊峰、郑小琴.一种红外线自动门单片机控制系统J.门窗,2008(10).7 宋文旭传感器与检测技术（第二版）M 北京：高等教育出版社， 2009.118 焦丽娟，陈仁文，张红自动门用无刷步进电机的控制系统研究J科学技术与工程，2011，11（35）：873687409 刘宝廷，程树炕等步进电机及其控制系统M 哈尔滨工业大学出版社， 199710 张金锋，金欢阳.传感器及其应用 M，西安电子科技大学出版社，2002.514段锋自动门控制系统的
46、设计及其系统软件开发D大津大学电子信息工程学院硕士学位论文，2007.111 梁春英，孙裔鑫，怀宝付基于 AVR 单片机的自动门控制系统设计J信息技术，2010，（7）：123125 12 曹超高档自动门控制系统的设计和实现D大津大学电子信息工程学院硕士学位论文，2004.213 段锋自动门控制系统的设计及其系统软件开发D 大津大学电子信息工程学院硕士学位论文，2007.1-致 谢这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。最后，我要特别感谢王老师老师，她严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。是她在我毕业的最后关头给了我巨大的帮助与鼓励，使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感谢。在此文即将结束之际，我衷心的感谢在此过程中帮助过我的每个人！由于时间仓促、自身能力有限等原因，文章错误疏漏之处在所难免，恳请各位老师斧正。
