基于单片机的红外线自动门系统

基于单片机的红外线自动门系统内容摘要：

C1，使接收机能收到发射机发出的信号。 若为“一对多”或“多对一”报警系统，应先将主机“一”（可以是发射机，也可以是接收机 ）调好固定，然后调整各分机，使其与主机统调。 BISS0001 应用线路图如 35所示 : 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 10 图 35 BISS0001的热释电红外开关应用电路图 上图中，运算放大器 OP1 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 OP2 进行第二级放大，再经由电压比较器 COP1和 COP2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。 上图中， R3 为光敏电阻，用来检测环境照度。 当作为照明控制时，若环境较明亮， R3 的电阻值会降低，使 9 脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。 SW1 是工作方 式选择开关，当 SW1 与 1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当 SW1 与 2 端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。 图中 R6 可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选 10K，实际使用时可以用 3K，可以提高电路增益改善电路性能。 输出延迟时间 Tx 由外部的 R9和 C7 的大小调整，触发封锁时间 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小调整， R9/R10 可以用 470 欧姆， C6/C7 可以选。 在 BISS0001 的内电路中，运放 A 是一个独立的放大器，由它放大后输出的信号电压通过 . 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 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 36所示： 图 36 单片机结构框图 由于单片计算机具有体积小，重量轻，耗电少，功能强和价格低等特点，又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— 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 单片机为很多湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 12 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 37所示。 图 37 AT89C51外形及引脚排列 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。 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。 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 13 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。 — RXD： 串行输入口 — TXD： 串行输出口 — /INT0： 外部中断 0 — /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： 外部数据存储器写选通 — /RD： 外部数据存储器读选通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则 在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 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。 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 14 3． ： XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶 振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 ： 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。 菲涅尔透镜原理 菲涅尔镜片是根据法国光物理学家 FRESNEL 发明的原理采用电镀模具工艺和 PE（聚乙烯）材料压制而成。 镜片（ 厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同 心圆，从剖面看似锯齿。 圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。 红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。 同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。 垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。 区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。 不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。 区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。 由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。 镜片从外 观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。 菲涅尔透镜是一种精密的光学系统，专门是用来与热释电红外传感器配套使用，其结构如图 38所示。 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 15 图 38 菲涅尔透镜 它由经过特殊设计的透镜组构成，上面的每个透镜单元都只有一个不大的视场，相邻两个单元透镜的视场即不连续也不重叠，都相隔一个盲区。 当热源 (比如人 )在透镜前运动时，顺次从某一单元透镜视场进入又退出，投射信号会出现一个接一个的断续信号，但是热源信号始终都是集中在透镜中部的。 将连续的热源信号变成断续的辐射信号，使热释电传感器 能正常工作。 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR 上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在 PIR 上产生变化热释红外信号。 反应式步进电机 以下是三相反应式步进电动机结构图。 从图中可以看出，它分成转于和定子两部分。 定子是由砧钢片叠成的。 定子上有 6 个磁极 (大极 )，每 2个相对的磁极(N、 S 极 )组成一对，共有 3 对。 每对磁极都缠有同一绕组，也即形成一相，这样 3 对磁极有 3 个绕组，形成三相。 如果给处于错齿状态的相通电．则转子 在电磁力的作躺下，将向磁导率最大 (或磁阻最小 )的位置转动，即向趋于对齿的状态转动。 步进电动机就是越于这一原理转动的。 每个磁极的内表面部分布着多个小齿，它们大小相同，间距相同。 转子是由软磁材料制成的，其外表面也均匀分布着小齿，这些小齿与定子磁极上的小齿的齿距相同．形状相似。 由于小齿的齿距相同，所以不管是定子还是转子，它们的齿距角都可以由下式来计算： 式中 Z是转子的齿数 如果转子的齿数为 40，则齿距角为 9度。 反应式步进电动机运动的动力来自于电磁力。 在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率 (或者最小磁阻 )的位置 (如下图 39所示，定子小齿与转子小湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 16 齿对齐的伦置 )，共处于平衡状态。 对三相步进电动机来说，当某一相的磁极处于最大磁导位置时，另外两相必须处于非最大磁导位置 (如下图 39所示，定子小齿与转于小齿不对齐的位置 )。 图 39 三相步进电机结构 我们把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿：把定子小 齿与转子小齿不对齐的状态称为错齿。 错齿的存在是步进电动机能够旋转的前提条件。 所以。 在步进电动的结构中必须保证有错齿存在．也就是说，当某一相处于对齿状态时，其他相必须处错齿状态。 反应式步进电动机的步进原理 如果给处于错齿状态的相通电．则转子在电磁力的作用下，将向磁导率最大(或磁阻最小 )的位置转动，即向趋于对齿的状态转动。 步进电动机就是越于这一原理转动的。 步进电动机步进的过程也可通过下图进一步说明。 省开关 Ka 合上时， A相绕组通电，使 A相磁场建立。 A相定子磁极上的齿与转子的齿形成对齿，同时。 B 相、 C 相上的齿与转子形成错齿。 湖南工业大学 2020 届专科毕业设计 17 图 310 步进电机工作原理 将 A相断电。 同时将 Kb合上，使处于 1/3 个齿距角的 B相通电，并建立磁场。 转子在电磁力的作用下，向与 B相成对齿的位置转动。 其结果是：转子转动了 1/3 个齿距角， B 相与转子形成对齿： C 相与转子错 1/3 个齿距角； A 相与转子错 2/3 个齿距角；相似地，在 B 相断电的同时，合开开关 Kc 给 C 相通电建立磁场。 转子又转动了 1/3 个齿距角。 与 C。