基于單片機(jī)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 傳感器課程設(shè)計(jì) 題 目 自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 電氣學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 　測(cè)控2012級(jí)1班 學(xué)生姓名 魏濤 學(xué)生學(xué)號(hào) 201202051018 指導(dǎo)教師 孫凱 2015年 1月 15 日齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程： 單片機(jī)的控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題目： 自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名： 魏濤 學(xué)號(hào)：201202051018 主要內(nèi)容：利用51板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體要求如下： 有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。無人時(shí)關(guān)門延遲，當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測(cè)到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。基本要求：熟悉MCS單片機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理。 了解自動(dòng)門系統(tǒng)的原理及控制方法。 掌握 MCS51系列單片機(jī)I/O、定時(shí)器等操作方法。 掌握單片機(jī)的一般編程技巧。 參考資料：張毅剛．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2010.蔡美琴．MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2004.完成期限 2015115 指導(dǎo)教師 孫凱 專業(yè)負(fù)責(zé)人 魏濤 2015年1月15日2齊魯工業(yè)大學(xué)目 錄第1章 緒 論 1 自動(dòng)門發(fā)展歷史 1 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用 1 紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展 2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要元器件 3 3 4第3章 硬件設(shè)計(jì) 11 基本單片機(jī)系統(tǒng) 11 紅外檢測(cè)電路 11 步進(jìn)電機(jī) 12 檢測(cè)模塊 14第4章 軟件設(shè)計(jì) 16 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 16 各部分程序流程設(shè)計(jì) 16 門行程檢測(cè)及故障檢測(cè) 24結(jié) 論 28參考文獻(xiàn) 293齊魯工業(yè)大學(xué)第1章 緒 論 自動(dòng)門發(fā)展歷史 自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。自動(dòng)門是指：可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 自動(dòng)門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級(jí)市場(chǎng)的開放，自動(dòng)門開始被使用，受此影響，世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。例如：各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門，如：感應(yīng)自動(dòng)門(紅外感應(yīng)，微波感應(yīng)，觸摸感應(yīng)，腳踏感應(yīng))、刷卡自動(dòng)門等。 21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級(jí)形式自動(dòng)門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門家族。 單片機(jī)的發(fā)展及89C51系列的運(yùn)用擔(dān)任本設(shè)計(jì)處理部分的是89C52單片機(jī)（89C51系列）.目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。 紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展紅外探測(cè)技術(shù)在軍事技術(shù)、工業(yè)控制、安全保衛(wèi)、家用電器以及人們的日常生活等諸多領(lǐng)域中都有著非常廣泛的應(yīng)用,而一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)控系統(tǒng)也在教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用。紅外探測(cè)技術(shù)利用紅外光波(又稱紅外線)作為載波來傳送測(cè)量信號(hào)或者控制指令,例如紅外遙控電視開關(guān)、紅外報(bào)警器、自動(dòng)玻璃門等。之所以采用紅外光波作為測(cè)控光源,落在近紅外波段內(nèi),而且二者的光譜恰好重和能夠很好地匹配,可獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。紅外測(cè)控系統(tǒng)一般包括發(fā)射、接收以及處理部分。在本設(shè)計(jì)中，紅外線探測(cè)器中的熱電元件檢測(cè)人體的存在或移動(dòng)，并把熱電元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。然后，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析。于是，只有當(dāng)通過波形分析檢測(cè)到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)，才輸出檢測(cè)信號(hào)。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號(hào)，且將被放大的信號(hào)用于鑒別由人體引起的信號(hào)。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。無人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測(cè)到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。人體信號(hào)光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾透鏡）熱釋電紅外線傳感器信號(hào)處理自動(dòng)門控制電路圖11 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。總體結(jié)構(gòu)圖如下圖11： 第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要元器件 設(shè)計(jì)整體框圖及總電路圖本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用單片機(jī)程序?qū)Σ竭M(jìn)伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，從而對(duì)門進(jìn)行開、關(guān)的控制。在門的兩側(cè)各有一個(gè)感應(yīng)器，分別感應(yīng)從里面出去和從外面進(jìn)來的人。感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人靠近時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器單片機(jī)，主控器判斷后通知電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知電機(jī)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。檢測(cè)人進(jìn)出的傳感器采用紅外傳感器。圖21，是自動(dòng)門系統(tǒng)整體框圖。圖22，是總電路圖。位 置給 定單片機(jī)PWM功率接口電動(dòng)機(jī)負(fù)載傳感器接口電流反饋信號(hào)正/負(fù)位置反饋脈沖絕對(duì)零位脈沖圖21 自動(dòng)門系統(tǒng)整體框圖圖22 總電路圖 主要元器件介紹 單片機(jī)單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，