基于单片机的自动感应门设计毕业论文设计(编辑修改稿)

基于单片机的自动感应门设计毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Flash 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 MCS51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制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如图 22 所示： 安徽工商职业学院 2020 届毕业论文（设计） 6 图 22 AT89C51 外形及引脚图 1 AT89C51 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管 脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 —RXD：串行输入口 — TXD：串行输出口 — /INT0：外部中断 0 安徽工商职业学院 2020 届毕业论文（设计） 7 — /INT1：外部中断 1 — T0：记时器 0 外部输入 — T1：记时器 1 外部输入 — /WR：外部数据存储器 — /RD：外部数据存储器 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 2 AT89C51 主要特性 * 与 MCS51 兼容 * 4K 字节可编程闪烁存储器 * 寿命： 1000 写 /擦循环 * 数据保留时间： 10 年 * 全静态工作： 0Hz24Hz * 三级程序存储器锁定 * 128*8 位内部 RAM * 32 可编程 I/O 线 * 两个 16 位定时器 /计数器 * 5 个中断源 * 可编程串行通道 * 低功耗的闲置和掉电模式 * 片内振荡器和时钟电路 3 芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯 片擦除操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 （三） 热释电红外传感器介绍 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 1020 米范围内人的行动。 安徽工商职业学院 2020 届毕业论文（设计） 8 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学 原理，在探测器前方产生 一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。 当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为 910um，而探测元件的波长灵敏度在 范围内几乎稳定不变。 在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为 710um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐 射的红外线传感器。 热释红外线传感器内部结构与电路如下图 23 所示。 热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。 它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有Δ T 的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Δ Q，即在两电极之间产生微弱电压Δ V。 由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。 热释电效应所产生的电荷Δ Q 会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，Δ T=0，传感器无输出。 当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产 生Δ T，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。 热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。 传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件 PZT、场效应管 FET等组成。 其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。 滤光片为 6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约 5mm 以下）可很好滤除。 热释电元件 PZT 将波长在 8mm12mm 之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片 ，使环境的干扰受到明显的抑制作用。 热释电红外探头的优缺点： 优点：本身不发任何类型的辐射，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。 （四） BISS0001 芯片介绍和典型电路 图 23 BISS0001 芯片 BISS0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电 红外开关。 它能自动快速开启各安徽工商职业学院 2020 届毕业论文（设计） 9 类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。 它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。 它的内部是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。 BISS0001 采用 16 脚标准型塑料封装结构。 1 BISS0001 的内部结构及特点 下图 23 中，运算放大器 OPl 将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由 C3 耦合给运算放大器 01： 39。 2 进行第二级放大，再经由电压比较器 COPl和 ODP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 VS 去启动延迟时间定时器，输出信号 VO 经晶体管 T1 放大驱动继电器去接通负载。 图 24 热释红外传感器处理芯片 BISS0001 的特点： *CMOS 工艺，公耗低 *数模混合 *具有独立的高输入阻抗运算放大器 *内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰 *内设延迟时间定时器和封锁时间定时器 *采用 16 脚 DIP 封装 * 内置参考电源 *工作电压范围宽（ 3V～ 5V) 安徽工商职业学院 2020 届毕业论文（设计） 10 2 BISS001 管脚图及管脚说明 图 25 BISS001 管脚图 1 脚（ A）为触发方式控制端，当 A＝ 1 时，电路可重复触发；当 A＝ 0 时，电路不可重复触发。 2 脚（ V0）为控制信号输出端，当有传感信号输人时， V0 输出高电平。 3 脚（ RX）和 4 脚（ CX）为输出定时控制器 T，的外接元件端，定时时间为：TX＝ 50 103RXCX。 5 脚（ Ri）和 6 脚 Ci）为锁定时间控制器Υ i 的外接元件，锁定时间 Ti＝ 24RiCi。 7 脚（ VSS）为电源正端。 8 脚（ VRF）为参考电压及复位端，使用时一般接 VDD，若按Ⅴ SS，可使定时器复位。 9 脚（ Vc）为触发禁止端，当 VC＜ VR 时禁止触发；当 VC＞ VR 时，允许触发，VR＝ . 10 脚（ IB）为偏置电流设置端，由外接电阻 RB 接Ⅴ SS 端， RB 一般取 1MΩ的电阻。 11 脚（ VDD）为电源正、负端。 12 脚（ OUT2）为第二级运放的输出端 13 脚（ IN2）为第二级运放的反相输人端。 14 脚（ IN1+）第一运。