基于单片机红外线自动门控制设计(编辑修改稿)

基于单片机红外线自动门控制设计(编辑修改稿)内容摘要：

续使用不发热。 皮带：高效同步齿型带，防止打滑，保证平稳运行。 吊架：用于运动门扇的 悬挂，安全可靠。 毕 业 论 文 6 课题研究设计思路 有人来时（进门或出门）开门。 当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。 当人离开后，自动门将延迟 1秒启动电动机带动传动链关门。 图 11 红外门原理图 毕 业 论 文 7 第二章 方案论证 电动机调速控制 1 电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。 一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。 从能量消耗的 角度 看，调速大致可分两种 ： ① 保持 输入功率不变。 通过改变调速装置的能量 消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 ② 控制电动机输入功率以调节电动机的 转速。 电机、电动机、制动电机、 变频电机 、调速电机、三相异步电动机、 高压电机 、多速电机、 双速电机 和防爆电机。 2 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。 通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。 您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的 目的 ；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 单片机 单片微型计算 机简称单片机，是典型的嵌入式微控制 器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。 单片机由 芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。 最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使 计算机系统 更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 20 世纪 80 年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计 算机厂家已投 入市场的产品就有 50 多个系列，数百个品种。 尽管单片机的品种很多，但是在我国使用的最多的是 INTER 公司的 MCS51 系列单片机，直到现在MCS51 系列单片机仍不失为主流系列。 在最近的若干年仍是工业检测控制的主角。 MCS51 系列单片机有 3 个基本类型： 803 805 8751。 这里选用的是 8751 单片机。 8031内部包括一个 8 位 CPU， 128 个字节 RAM， 21 个特殊功能寄存器， 4 个 8 位并行 I/O 口， 1 个全双功串行口， 2 个 16 位定时器 /计数器，但片内无程序存储器，需要外扩 EPROM 芯片。 毕 业 论 文 8 8051 在 8031 基础上，片内又集成有 4K ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过 4K 字节的小系统。 ROM 内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的 8051 都是含有特殊用途的单片机。 所以 8051 适合用于应用在程序已定的产品中。 传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理 (传感器工作的基本物理或化学效应 )；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为 物理传感器 和 化学传感 器 二大类 ： 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效 应，诸如 压电效应，磁致伸缩 现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。 被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 2. 4 系统组成 本设计属于单片机应用系统。 它是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，是典型的嵌入式系统。 通常将满足海量高速数值计算的计算机称为通用计算机系统；而把面向工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。 嵌入式系统一般 分为四种 :工控机，通用 CPU 模块，嵌入式微机处理，单片机。 嵌入式系统具有以下特点： (1)面对控制对象。 如传感信号输入、人机交互操作 ,伺服驱动等。 (2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。 (3)能在工业现场环境中可靠运行的品质。 （ 4)突出控制功能。 如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制和有突出控制功能的指令系统 (I/O 控制、位操作和转移指令等 )。 单片机有惟一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。 单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，能 满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行及非凡的控制品质等要求，是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。 毕 业 论 文 9 第三章 主要器件的介绍 红外传感器的原理和使用 利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。 红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。 任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。 红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。 使用红外接收头和发射管配合，利用 38k 频率解决灵敏度问题。 38K 调制和发 射电路。 使用一个定时器的快速 PWM 模式产生 38K 调制信号，通过剩余的四个施密特触发器（有 2个已经用在光电编码部分）缓冲，推动 8050 三极管和红外发光管来发射已经调制的红外线。 图 红外线感应器电路图 为使用方便，我们改用成品。 毕 业 论 文 10 图 红外线感应模块 L293D 芯片介绍和典型电路 L293D 是一种直流电机控制器件。 该器件具有外围电路简单、易于集成、控制等特点。 本设计是在单片机 SPCE061A 的基础上，扩展了两片 L293D 构成了护士移 动机器人主控电路板，同时也扩展了电源，确保 L293D 为电机供电。 实际测试中， L293D 对电机的控制效果良好。 L293D 可接受标准 TTL 逻辑电平信号 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 电压。 4脚 VS 接电源电压，VS 电压范围 VIH 为＋ 2． 5～ 46 V。 输出电流可达 A，可驱动电感性负载。 1脚和 15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。 L298可驱动 2个电动机，OUT1， OUT2和 OUT3， OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。 5， 7，10， 12脚接输入控制 电平，控制电机的正反转。 EnA， EnB 接控制使能端，控制电机的停转。 经过综合分析考虑，最终决定使用 LM298 作为本设计的驱动芯片。 其电路连接图如下： 图 LM298 电路连接图 毕 业 论 文 11 AT89C51 单片机简介 单片机是把微型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。 其结构如图 33所示： 图 AT89C51是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh 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 34所示。 毕 业 论 文 12 图 AT89C51外形及引脚排列 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 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 /地毕 业 论 文 13 址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 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。 在 FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 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。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 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。 在实际应用中，大多数情况下都使用 P3口的第二功能。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST。