1、I毕业论文采用单片机控制的红外自动门II摘 要在今天自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。随着社会与科技的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让我们懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。通过对“自动门单片机控制系统”的研究和设计，本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机为核心的自动门运行系统。本设计主要应用 AT8
2、9C52 作为控制核心，步进电机、红外传感器、磁开关结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点。关键词：单片机；自动门；步进电机；红外传感器IIIAbstractIn todays increasingly high degree of automation, informationization, application field of SCM is more and more widely, become an integral part of peoples life. Along with the development of
3、 society and science and technology, the progress of science and technology, and improve the peoples living standard, convenient to gradually, the automatic control system of life into peoples life, based on singlechip automatic system is one of them. Also marks the automatic control field became a
4、member of the digital age. It is practical, complete functions, advanced technology, make people believe that it is the results of scientific and technological progress. Let us know more, and digital age will change the development of human life, will speed up the development of science and technolo
5、gy. Based on “the automatic control system of research and design, this paper mainly discusses the microcontroller as main body, dc motors, speed measurement as the core of the automatic operation system.This design is mainly used as control core and AT89C52 dc motor, infrared sensor, the combinatio
6、n of magnetic switch system. Give full play to the chip. The advantages of simple circuit hardware, software function perfect, reliable, cost-effective control system is higher characteristic.Keywords：SCM ； automatic door；DC；nfrared sensorIV目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 课题开发背景 .11.2 立题目的和意义 .1
7、1.3 自动门的分类与特点 .21.4 系统完成的功能 .21.5 本章小节 .3第 2 章 整体设计方案选择 .42.1 系统功能及需求分析 .42.1.1 系统功能 .42.1.2 需求分析 .42.2 自动门系统整体方案设计 .52.2.1 主控芯片选择 .52.2.2 电动机的选择 .52.2.3 传感器模块的选择 .62.3 本章小结 .7第 3 章 系统硬件设计 .83.1 系统硬件的总体设计与元器件的选择 .83.1.1 系统硬件总体设计 .83.1.2 元器件选择 .93.2 各功能模块的介绍与设计 .93.2.1 AT89C52 单片机的介绍 .93.2.2 步进电机的介绍
8、.143.2.3 红外热释电探测模块介绍 .183.2.3 报警模块介绍 .203.2.4 系统电路图 .213.3 本章小结 .23第 4 章 系统软件设计 .244.1 系统软件设计 .244.2 软件流程 .244.3 本章小结 .26第 5 章 系统调试 .275.1 初期检测 .275.1.1 系统硬件调试 .275.1.2 系统软件调试 .275.1.3 系统整体调试 .275.3 本章小结 .29结 论 .30致 谢 .31V参考文献 .32附录 1 译文 .33附录 2 英文参考资料 .34附录 3 系统程序设计代码 .36附录 4 实物照片 .40哈尔滨工业大学华德应用技术学
9、院本科毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题开发背景随着社会的发展和人民生活水平的提高，社会中智能化工具越来越多。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两种要求。因此，门体本身要求牢固和密封。使用方便的最高要求就是自动控制，于是就产生了自动门。在我们许多的高楼耸立的大都市，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。如：电动车库门、电动卷帘门、电动户外大门等不在此范围内。不同使用环境对使用的方便性有不同的要求，
10、于是就发展出各种功能配置的自动门.使 用 环 境 的 不 同 可 以 分 为 两 类 ，即公共区域与非公共区域。公共区域的特点是不对出入的人员进行选择，门的使用频率较高甚至很高，所以公共区域对自动门的基本要求是耐用：然而，公共区域也会有某些特殊的要求。非公共区域的特点是要对出入的人员进行选择，因此对锁功能、门禁系统、安全性、保安性能、紧急状态功能、极端情况下的功能等要求会很高。各种非公共区域对门控功能可能有不同的要求，因此，自动门的配置就应该不同。入口门由于其位置的关系，对建筑物的美学意义上的风格会产生很大的影响。研究自动门业的重要发展趋势之一是为不同风格的建筑、甚至为同一建筑的不同风格的区域
11、，提供不同形式的自动门，来满足人们的日常生活需要与审美需要。1.2 立题目的和意义随着科技的发展以及人们生活水平的大幅度提高，特别是近几年国内经济的发展以及科学技术的不断发展，人们对防盗的要求也是越来越高，同时对使用的便捷性也有了更高的需求，目前国内外对自动门的研究逐渐增多，主要目的就是为了更适合现在的生活与生产。由于自动门的广泛应用与适应性强，所以本文根据单片机技术、步进电机、红 外 传 感 器 对 自 动 门 在 保 证 质 量 的 情 况下 更 实 用 与 节 约 进 行 了 研 究 。与传统自动门相比在相同成本下更美观、实用与便捷。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）21
12、.3 自动门的分类与特点自动门形式上可以分为自动平移门、自动平开门、自动圆弧门、自动折叠门和自动旋转门。由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动和传动系统提出不同的要求，所以各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量的差异会对自动门的使用产生很大影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和可频繁使用的自动门。从形式上选择自动门，主要根据建筑风格和建筑环境的条件及特点，达到整体的协调，以及突出或加强建筑设计的某种创意。而根据门体特点和门的使用条件不同来选择自动门，是我们用来保证自动门正常使用和延长自动门使用寿命的关键所在.我们主要使用的研究对象是自动平移门：自动平移门，也可以叫做感应门，其最常
13、见的配置是门机和门内外两侧加雷达。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。由于这种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，于是迅速在国内建筑市场上普及起来。然而，由于对自动门缺乏透彻的认识，因为使用和维修不当常常造成门机故障率高，进而影响门机的使用寿命。同时，国家没有相应的标准，使确定各种品牌产品的档次缺乏依据，尤其是自动门的使用安全性没有保证。所以透彻而全面地了解自动平移门是有很多用处的。自 动 平 开 门 有 以 下 特 点 ： 自 动 平 开 门 的 最 主 要 特 点 是 对 门 体
14、 没 有 特 殊 要求 ， 只 要 是 有 安 装 条 件 就 可 以 使 一 普 通 的 平 开 门 变 成 自 动 门 ， 唯 一 的 要 求 是对 于 重 型 自 动 平 开 门 机 来 说 ， 应 配 备 高 强 度 的 合 页 ， 因 为 门 机 运 行 时 开 门 力矩 对 合 页 的 作 用 力 很 大 。 自 动 平 开 门 从 工 作 原 理 上 可 分 为 全 电 动 和 半 电 动 两种 ， 两 种 门 机 各 有 特 点 ， 适 用 范 围 也 有 所 不 同 。1.4 系统完成的功能设计并实现采用单片机控制的红外自动门系统。确定设计方案制作硬件电路板，用 C 语言编写
15、单片机程序实现自动门功能。而单片机是整个控制系统的核心，通 过 合 理 的 设 计 单 片 机 程 序 可 以 有 效 解 决 其 故 障 问 题 。通过合理硬件选择可以有效降低其成本。自动门控制系统是自动门的控制核心，本系统的具体功能实现如下：1、当 红 外 探 测 器 检 测 到 有 人 过 来 时 ，门自动打开，延时 5 秒后自动关门；哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）32、 当 门 出 现 故 障 或 中 间 有 异 物 时 ， 超 过 关 门 的 设 定 时 间 ， 蜂 鸣 器 发 出警 报 ， 直 到 故 障 问 题 解 决 之 后 自 动 关 门 ；3、 红 外
16、探 测 模 块 设 置 开 关 ， 使 门 既 可 以 被 电 机 驱 动 开 关 ， 也 可 以 手 动 开关 。1.5 本章小节本章通过介绍由原始的门到现有的各种诸如防盗门、车库门、卷帘门、自动门等，并 例 举 了 几 种 自 动 门 的 优 缺 点 ，与传统自动门相比在相同成本下更美观、实用与便捷，从而满足了人们的日常生活需要与审美需要。哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）4第 2 章 整体设计方案选择2.1 系统功能及需求分析2.1.1 系统功能由 于 自 动 门 是 通 过 芯 片 控 制 电 机 驱 动 而 工 作 ， 从 而 控 制 自 动 门 的 开 关 。现 在
17、 应 用 较 广 的 自 动 门 是 使 用 红 外 探 测 的 自 动 门 。 其 性 能 和 便 捷 性 以 大 大 超过 了 其 他 的 自 动 门 ， 功 能 特 点 如 下1 智 能 化 设 计自 动 门 选 择 配 置 智 能 化 控 制 系 统 ， 可 随 意 设 定 门 扇 的 运 行 速 度 ， 并 可 设定 半 开 状 态 ， 调 节 方 便 。 使 自 动 门 始 终 保 持 在 最 佳 运 行 状 态 。 并 具 有 自 动 矫正 功 能 ， 即 使 遇 到 大 风 等 原 因 引 起 的 运 行 阻 力 增 大 ， 仍 然 能 够 保 持 平 稳 的 开关 门 动 作
18、 。2 安 全 性 设 计具 有 自 动 反 转 安 全 装 置 ， 当 碰 到 障 碍 物 或 人 体 等 异 常 状 况 时 ， 门 扇 自 动反 转 退 出 ， 并 在 下 次 接 近 阻 力 区 域 时 以 安 全 速 度 前 进 ， 避 免 夹 人 事 件 和 机 件损 毁 的 现 象 发 生 ， 提 高 自 动 门 运 行 时 的 安 全 性 ， 延 长 自 动 门 寿 命 。 门 扇 开 启轻 巧 方 便 ， 当 停 电 时 ， 老 人 、 儿 童 等 均 可 开 闭 自 如 ， 开 闭 力 量 在 3.5 公 斤 以下 ， 方 便 、 安 全 、 可 靠 。3 稳 定 性 设
19、计自 动 门 采 用 步 进 电 机 ， 具 有 高 效 、 省 电 、 低 噪 音 、 高 转 速 、 高 扭 力 、 连续 使 用 不 过 热 等 特 性 ， 大 大 超 越 传 统 交 流 伺 服 马 达 。2.1.2 需求分析随 着 社 会 的 发 展 、 科 技 的 进 步 以 及 人 们 生 活 水 平 的 逐 步 提 高 ， 各 种 方 便于 生 活 的 自 动 控 制 系 统 开 始 进 入 了 人 们 的 生 活 ， 以 单 片 机 为 核 心 的 自 动 门 系统 就 是 其 中 之 一 。 同 时 也 标 志 了 自 动 控 制 领 域 成 为 了 数 字 化 时 代 的
20、 一 员 。 它实 用 性 强 ， 功 能 齐 全 ， 技 术 先 进 ， 使 人 们 相 信 这 是 科 技 进 步 的 成 果 。 它 更 让人 类 懂 得 ， 数 字 时 代 的 发 展 将 改 变 人 类 的 生 活 ， 将 加 快 科 学 技 术 的 发 展 。由 于 自 动 门 在 通 电 后 可 以 实 现 无 人 看 管 ， 同 时 又 可 节 约 空 调 能 源 、 防 风 、防 尘 、 降 低 噪 音 ， 既 方 便 又 提 高 了 建 筑 的 档 次 ， 于 是 迅 速 在 国 内 外 的 建 筑 市哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）5场 上 得 到 大
21、范 围 的 普 及 。 同 时 也 几 乎 成 为 了 银 行 ， 写 字 楼 ， 酒 店 等 办 公 娱 乐场 所 装 修 必 不 可 少 的 一 项 配 置 。 自 动 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
22、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 。2.2 自动门系统整体方案设计2.2.1 主控芯片选择在 本 系 统 设 计 中 所 需 要 的 I/O 输 入 输 出 口 为 32 个 ， 综 合 各 方 面 的 因 素考 虑 ， 本 控 制 系 统 设 计 的 硬 件 选 用 ATMEL 公 司 生 产 的 AT89C52 作 为 主 控中 心 。 AT89C52 是 一 个 低 功 耗 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 ， 片 内 含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的 可
23、 反 复 擦 写 的 Flash 只 读 程 序 存 储 器 和256bytes 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ， 器 件 采 用 ATMEL 公 司 的 高 密 度 、非 易 失 性 存 储 技 术 生 产 ， 兼 容 标 准 MCS-51 指 令 系 统 及 80C52 产 品 引 脚 结 构 。AT89C52 芯 片 内 集 成 了 通 用 8 位 中 央 处 理 器 和 ISP Flash 存 储 单 元 ， 功 能 强大 的 微 型 计 算 机 的 AT89C52 可 为 许 多 嵌 入 式 控 制 应 用 系 统 提 供 高 性 价 比 的 解决 方 案 。
24、AT89C52 具 有 如 下 特 点 ： 40 个 引 脚 ， 8k Bytes Flash 片 内 程 序 存 储 器 ，256 字 节 内 部 RAM， 32 个 外 部 双 向 输 入 /输 出 （ I/O） 口 ， 1 个 6 向 量 两 级 中断 结 构 ， 3 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,1 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ， 片 内 振 荡 器及 时 钟 电 路 。2.2.2 电动机的选择在 设 计 本 系 统 使 用 的 是 步 进 电 机 。步 进 电 动 机 有 几 个 特 点 如 下 :1电机旋转的角度正比于脉冲数； 2电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时） ； 3由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累
