毕业设计论文-基于单片机的红外自动感应门设计

毕业设计论文-基于单片机的红外自动感应门设计内容摘要：

会产生干扰的波动，所以通常在晶振的外端接两个陶瓷做的电容并连起来并把它门一起接地来减少谐波的干扰，从而增强时钟频率的稳定性。 外部振荡方式：一般是一个系统使用多个 CPU时，为了使各个 CPU或其他硬件电路的时钟信号同步，只使用一个振荡器，经过放大后分别接到各个 CPU 7 的时钟信号输入端，（ XTAL1 或者 XTAL2，视不同单片机而定）。 复位电路 复位电路要求：系统加电一瞬间，系统初始化（复位），当电源稳定后，系统正常运行。 有效点评持续一段时间，初始化方有效。 众所周 知，电路中用于延时的元器件也就是状态不能突变的元器件有电容和电感，考虑到电感成本较高，单位体积存储能量不高，我们采用电容放电的方式实现复位电路。 当上电一瞬间，电源给电容充电， RST 有高电平，复位；当充好电后， R1两端电压又变成零。 手动按钮在一按，电容放电，又会进行一次复位。 当程序运行出错或由于不当的操作需要重新启动系统时手动复位电路起作用。 当按下按钮时， RST端和 VCC 直接接通，给高电平，同时在极短的时间内完成放电，此时放开按钮，接下来的过程就和上电复位是一个道理了。 放开按钮，电容隔直通交，通过下拉电阻 R1 拉到低电平， CPU 正常工作。 如下图 25所示。 图 25 两种复位电路 8 此单片机支持串口下载程序，自带全双工串行通信接口，只需要三根线（或4 根线）就可以随时给单片机下载程序。 本设计采用的是 MCS51 芯片， USB 转 TTL串口。 早期的 9 针串口只在台式PC 中还有它的身影，近几年随着技术的不断创新，笔记本电脑早已抛弃体积庞大，使用频率不高的 9 针串口了。 Pl2303 可以实现 USB 数据流到 TTL 串口转换发送到单片 机，也可以实现单片机的 TTL串口信号到 USB数据标准的双向转换，可在操作系统上模拟成传统 COM 端，波特率高达 6Mb/s，并引出了 和 5v电源接口，可以给外设直接提供电源； 512 字节可调的双向字节缓存。 PL2303串口烧录程序步骤 （ 1）驱动安装 Pl2303 使用时需要用户手动安装驱动程序，一般卖家会给客户提供相应的驱动程序的。 需要注意的是， win7 系统兼容性比较强悍，正常安装完驱动就可以用了。 但是我的 win10 系统，兼容性不太好，需要下载专用的 win10 驱动程序。 下载完后，打开 电脑设备管理器，如果通用串行总线那里有黄色感叹号，还需要手动更新一下驱动程序，选择一个版本较低的驱动一般就可以用了。 （ 2）硬件连线 驱动安装完后，需将编程器与单片机连接，编程器的 RXD 接单片机的 TXD，编程器的 TXD 接单片机的 RXD，也就是交叉连接。 另接上 GND 和 VCC 即可，如果单片机有电源供应，可以不接 GND。 具体连线如图 26 和 27 所示。 9 图 26 MCS51模块接线图 10 图 27程序下载接线图 （ 3） PC 程序设置 a. 打开 STC 烧录软件，选择 MCU类型； b. 打开程序文件，找到 keil 软件汇编生成的 hex 文件； c. 选择 COM 端口（在设备管理器 通用串行总线找到 pl2303）波特率一般默认即可； d. 点击下载，右侧窗口提示连接单片机时，接上 VCC 线，系统即可自动下载程序。 串口、 COM 口是说硬件接口， TTL RS232 RS485 是说不同的电平标准。 TTL 电平也是在通常单片机的标准里，正 5 伏是电位 1，零伏即接地代表电位零。 RS232 和 RS485+12v 是逻辑 0， 12v 是逻辑 1。 如果把 RS232 直接接到单片机管脚，会烧坏单片机。 RS232 一般存在于老式台式机后面，通过 max232 可以实现和单片机的异步串行通信。 如果一个模块上面有电解电容，不出意外就是RS232 转 TTL，因为 TTL 的 5v 电平要想转换为 12v 就得经过倍压，升压，负压电路，而这些电路需要大容量电容来配合实现，很难做进芯片内部。 如果一个 11 板子上的接口是直接从芯片引出的，那多半就是 TTL 电平。 笔记本电脑只有 USB口，需要通过 USB 转 TTL 电平的相应芯片来实行通信，也就是前面所说的MCS51。 红外传感器的电路和原理 红外传感器能在不直接接触被测物体的情况下，将探测到的红外线能量经过电路的处理转换成电压或者电流信号输出。 主要 材料是一种特殊的热 敏探测元器件。 热敏元件基于热电效应的物理原理，可检测到外界温度的变化。 具体是因为在宇宙中任何东西都在所以都在不断地向外界发射红外线，而红外线是一种波长较长电磁波，无法被肉眼看到，只能被特殊的仪器检测到，而电磁波本身就有能量。 当红外线被热敏元件吸收后，热敏元件的温度会升高，与初始温度有个detT 的差值，该差 值由于热电效应的物理机理（物体由于温度的升高而使得内部的极化分子极化严重，一些电子获得能量离开原来的原子核跳跃到其他邻近的原子内部，或者成为自由电子，而且还产生了很多空穴，可看成是正离子，很多空穴和电子分布不均，由此物体两端电压不同），在热敏元件两端会形成一个detU 的电压差。 该电压差被放大后便经过模数转换电路处理传给单片机控制单元。 但是物体的温度如果长时间保持不变，则热敏元件新的初始温度与检测到的不再有差值 detT,两端也就没有电压差值 detU,所以热敏元件要检测的物体要移动或者变温，才能保证检测温度的有 效性和一定的灵敏度。 为了抑制元件自身因温度变化而产生的干扰，一般会在制造工艺中把两个特性相同的热电元件反方向串联，以实现干扰自身的抵消。 它的电路图如下图 28 所示，它的实物图如图210 所示。 12 图 28 热释电红外线传感器电路图 该透镜基于特殊的光学原理 ,在 热 敏元件前形成了交替的高灵敏区和盲区 ,有点像光栅的结构 ,这样就提高了元器件的探测敏感度。 而且应该在门的完全开始和关闭位置设置反射式红外传感器，不断发出红外线，用来判断门此刻所在的位置。 当门处于关闭状态时，该位置的 红外线被反射回来，被探头接受到后，系统通过对应引脚的电位高低来判断门的开闭情况。 工作原理： D2 是白色发光二极管， D3 是光敏三极管，当门关上， D3 接地，比较器输出高电平给单片机；当门完全打开， OUT输出的是低电平。 图中 R1 可调，可调整探测的距离。 如果不接 R1， R3是 200 欧姆。 R6 起到调整输出电压以保证输出有效的电平的作用。 它的电路图如下图 29 所示。 13 图 29 反射红外传感器的内部结构图 图 210 热释电红 外传感器的实物图 步进电机简介 14 步进电机是一种数字式电动机，即用电位 0 和 1 来间接控制。 步进电机的一个输入电脉冲对应一个固定的角位移。 磁铁转子跟着定子绕组产生的磁场的旋转而旋转，像地球同步卫星一样保持同步。 改变绕组的电流方向 ,电机就会朝反方向旋转。 脉冲的频率和个数决定了它的转速和角位移幅度。 其有如下特点： （ 1）步进电机控制精度高，一个角位移对应一个固定的电脉冲，很适合微机控制。 （ 2） 步进电机外表允许的最高温度低 ，一般不会出现烧毁绕组和电机电路等其他器件的情况。 （ 3）步进电机的动态响应 精确快速，改变转速和方向以及制动和急停都很容易实现。 （ 4）步进电机容易失步和堵转，噪音大。 （ 5）步进电机输出负载转矩大，可直接驱动负载，而且平滑调速能力强。 （ 6）步进电机的能量来源只能是电脉冲，所以需要对一般的电源进行处理，比如直流分时。 斩波驱动 步进电机要运行稳定，要使得定子的电流在尽量保持不变，可选择 斩波恒流驱动电路 来驱动电机。 它 是 一种现在使用最广泛、性能最佳 的驱动 方法。 不管控制脉冲的频率和幅值如何， 导通相绕组 里 的电流 始终是一个样子。 三相中的一相驱动电路如下图。 二极管 VT1 和 VT2一起控制相绕组的通断，电阻 R连接在 VT2 发射极和地之间，这个电阻上两端的电压与相绕组上的电流成正比。 当控制脉冲 ui为高电平时，由于比较器负极接地，所以与门两端输输入高电平， VT1 和 VT2 两个开关管均导通，形成 VT1LVD1和 VT2VD2R两个回路。 由于绕组电感对电流的阻碍作用， R上的电压缓慢上升，当大于给定电压 ua 的值时，比较器输出低电平，使与门也输出低电平， VT1 截断，只剩下 VT2VD2R回路有电流，由于直流电源 Vcc无法向电感供电，绕组电流 i 不断衰减，电阻 R两端的电压不断 减小。 当电阻 R两端的电压小于给定电压 ua 时，比较器输出高电平，与门也输出高电平， VT1 重新导通，于是 VT1LVD1 回路又有了电流。 这 15 两个过程不断循环，相绕组的电流 i就稳定在维持在 u。