基于单片机的自动门迎宾门的设计.docx

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1、1绪论11.1 课题的研究背景和意义11.1.1 课题的研究的可行性11.1.2 自动迎宾门的发展历史11.2 国内外的现状21.3 本文主要工作22基于单片机的自动迎宾门控制系统总体方案设计32.1设计的基本思路32.2系统的总体设计32.3主要的元器件介绍42.3.1单片机介绍42.3.2热释电红外介绍52.3.3步进电机62.3.4步进电动机驱动模块63基于单片机的自动迎宾门控制系统硬件设计73.1主控芯片AT89C5173.1.1AT89C51的主要特性73.1.2AT89C51引脚说明83.1.3引脚具体方案83.2热释电红外模块电路93.3 步进电机及其驱动电路103.4 指示灯电

2、路103.5模式切换电路114基于单片机的自动迎宾门控制系统软件设计114.1 系统软件设计114.1.1 主程序设计124.1.2 子程序设计125仿真测试135.1热释电红外测试145.2整体功能测试145.2.1 手动模式控制测试145.2.2 自动模式控制测试156总结与展望166.1总结166.2展望17参考文献17基于单片机的自动迎宾门的设计摘要：这个时代是一个蓬勃发展的现代信息技术社会，伴随现代科技水准的日益成熟，人类不断地去追求便利快捷的生活的环境，人工智能和自动化早就渐渐的变成了了我们衣食住行中的一部分，于是乎相应的电子产品出现了，智能型自动迎宾门的面世给人的衣食住行提供了诸

3、多便利，比较传统门，自动迎宾门功能强大、抗风、防灰尘、降低噪音等特征，同时也方便了大家的进进出出，愈来愈多的场所采取运用自动迎宾门，例如宾馆、超市、银行和办公大厦等现代化建筑中均有自动迎宾门的存在。本毕业设计的是基于单片机的自动迎宾门控制系统，以单片机为核心实现自动迎宾门的智能控制。例如宾馆、超市、银行和办公大厦等现代化建筑中均有自动迎宾门的存在。本次毕业设计是设计一款基于单片机的自动迎宾门控制系统,以单片机为核心实现自动迎宾门的智能控制。本课题以AT89C51的单片机控制系统为基础进行研究。本文讲述了利用红外线传感器作为感应器的自动迎宾门控制系统电路设计，将红外光能量的变化探测到人体辐射并转

4、化成电信号，传输到单片机上,交流电机通过单片机进行控制。关键词：热释电红外线传感器；AT89C51；驱动电机1绪论1.1 课题的研究背景和意义1.1.1 课题的研究的可行性在经济飞速发展的中国，高楼林立的大都市，自动迎宾门已经随处可见，自动迎宾门已经广泛普及和使用，遍布于各个大厦、酒店、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动迎宾门更是得到了广泛的普及和使用，自动迎宾门已然变为人们平日生活中的不二之选，自动迎宾门在提升建筑档次的同时，不光能够为我们增添进进出出人员的便捷，节省空调能源，挡风防灰尘，减少噪音。伴随着集成电路领域的发展突飞猛进，单片机的功能也连带获得了巨大的加强，并且成本更加低廉

5、、功能更加强大，在我们的日常生活中随处可见以单片机为核心的控制系统，它们不仅方便了人们的日常生活、解放了劳动力，也让现代科技的发展渗透了人们的衣食住行，这里面智能自动迎宾门系统就是其中之一。1.1.2 自动迎宾门的发展历史自动迎宾门在概念上的解读应该是门的概念的外延，是遵循人的需要对门的职能采取的研究与创新。自动迎宾门(AUtOmatiCGate)是指能够识别由红外线传感器探测到人靠近门的动作，作为打开自动迎宾门的信号，在人远离后自动迎宾门门会自动关上的控制单元，并运用驱动系统来完成对打开和关闭的控制。门和人类文明进步是珠联璧合的，伴随着人类发展整体水平的提升，自动迎宾门的制作也连带更新。门的

6、高阶模式是自动迎宾门，起源于欧美，发展到现在的自动迎宾门，品类多样，功能完善，做工精细，是一种以自动迎宾门为代表的高级形式。中国早在十几年前就开始引入了的欧洲自动迎宾门。20世纪后，建筑物上开始出现自动迎宾门。自动迎宾门最初是在当时时代背景下流行的纽约一家超级市场上开始应用的,受此启发,一九四五年全球第一个命令中心公司DOMMA开发了油压空气的命令中心。到了一九六二年,又开始出现了电动式的命令中心，随后电动门的技术又随着城市的使用与开发而进一步完善。更多的建筑都采用了自动迎宾门技术。最开始，由于资源使用率非常低,使资源不能充分利用。随着时间的推移，电气控制技术的蓬勃发展，电气控制的自动迎宾门渐

7、渐的变成市场主流。有：感应式自动迎宾门(红外感应式自动迎宾门、触摸感应式自动迎宾门、踏感感应式自动迎宾门、微波感应式自动迎宾门)、刷卡式自动迎宾门等多种自动专门的自动合作，可以辨识出人体的动作。对于科技高速发展的今天，自动迎宾门不仅突出智能化理念、稳定性理念，同时更加突出安全性理念。强调了在地震、海啸、火灾等天灾人祸发生时，自动迎宾门系统能更好地防御、通畅和应急疏散，自动迎宾门系统同样还注重了现当代建筑艺术的追求，重视门与现当代建筑乃至周围环境整体造型的协调、和谐。在100多年前，门开始大规模专业化生产，在日趋完善和细化的过程中，显露出一大批独具风格的优质制造商。1.2 国内外的现状自动迎宾门

8、的开发在国内相对滞后，早期主要是为了保障日益增长的市场需求，因而引进其他国家生产工艺和设备进行制造，但目前国内独立设计的自动迎宾门制造已经具有了一定的专业技术力量和生产能力。自动迎宾门程序在上世纪80年代中期发展迅猛，逐步形成独立的产业。在中国的发展过程中，在中国的发展也呈现出越来越大的景象，这是伴随着省会的不断推进，外来的投资也随之出现。曾有国外商人说：“中国的自动迎宾门品质优良，但价格也较低”，因而导致了其整体水平在全球范围内依然趋向领先地位。这就是我们的核心优势之一。同时，国内自动迎宾门品牌的发展也为自动迎宾门企业在国际市场上添上了浓厚的一笔，而且国内的自动迎宾门厂商也开始运用专业的展会

9、、媒体、网络等进行品牌形象的宣传，逐步在市场上建立了自身定位和发展模式，实现了销售模式也实现了多元化发展，为了扩大市场份额份额和定量发展战略目的，也是为其发展特征。未来的自动迎宾门行业将向着：多功能、人性化的方向推进:更多的新功能也将在未来的自动迎宾门控系统中使用，例如远程遥控移动电话等；增加安全可靠性的面部(指纹)识别等。2. 3本文主要工作本文介绍了一种以单片机为核心的自动迎宾门控制系统，主要内容如下：(1)自动车门控制系统的整体设计；(2)介绍了MCU和各模块；(3)自动迎宾门控制系统的软硬件设计；(4)系统仿真测试；第一章绪论。论述了本课题的背景与意义，自动迎宾门的发展历史，国内外的发

10、展现状，国内外发展现状还有论文的核心内容。第二章用MCU实现了自动迎宾门控制的整体方案。本文主要阐述了自动迎宾门的基本原理、各个模块的介绍以及所实现的功能以及各电路特单片机和各模块特点。第三章基于单片机的自动迎宾门控制系统的硬件设计。介绍了各个模块所实现的功能以及各电路特点。第四章基于单片机的自动迎宾门控制系统的软件设计。介绍单片机的开发环境，阐述整个系统功能，编写各个部分程序以及画出程序框图。第五章系统的仿真测试。对各个外围电路进行测试程序是否能完成相应功能，针对实验结果做相关分析。第六章总结与展望。本文对全自动化门的总体情况进行了综述，并提出了今后需要进一步完善的方向。2基于单片机的自动迎

11、宾门控制系统总体方案设计2.1 设计的基本思路(1)在人靠近自动迎宾门(开门或关门)时，安装在门上的热释电红外线感应器在监控范围之内检测到人体的活动，然后由单片机控制电机来开启车门。(2)当无人接近时，关闭时间为1秒，打开后，未检测到人的热释光红外线模组，关闭等候。如果检测到人，将会推迟关闭等候时间。(3)在关门过程中热释电红外线传感器监测到人的信号，立即反向开门(防夹人功能)。3.4. 2系统的总体设计基于单片机的自动迎宾门控制系统主要由AT89C51单片机以及与之连接的外围电路，外围电路包括热释电红外检测电路、步进电机及其驱动电路、开关门显示电路、电源电路、切换电路等五部分组成。其中电源模

12、块起到了为其他模块供电的作用，热释电红外线侦测回路将输出讯号传送到AT89C51单片机，并根据该输出的信号来操纵步进电机的正向转动和反转方向，从而实现以步进马达带动车门运行的目标。例如，,当自动迎宾门在关闭过程中，自动迎宾门监测到有人或其他障碍物的信号时，自动迎宾门无条件地相反方向开启。整个自动迎宾门控制系统硬件模块主要由以下几个部分组成：(I)AT89C51单片机：是整个自动迎宾门控制系统的主控制器，也是指挥中心。对应命令可以在内部写进的集成。来指挥与之相连结的外围电路或驱动模块工作，同时通过主控制器去调节自动迎宾门的开关门速度等参数。(2)热释电红外传感器：主要负责接收人体信号，每每有活动

13、的物体处于其监测范围内，他就能给主控制器一个脉冲信号。像我们人类的眼睛一样，将观看到的人事物传输给我们的大脑。(3)步进电机及其驱动模块：提供开门和关门的主要动力，以及控制门的正转和反转(对应开门和关门)，加速和减速。(4)电源模块：为其余几个模块供电，提供直流电压。(5)指示灯模块：多种发光形式来体现门的状态。(6)切换控制模块：可以切换为手动模式和自动模式。当自动迎宾门感应到人的信号要完成一次开关门时，其工作流程如下：当热释电红外线感应器侦测到有人体讯号时，向AT89C51单片机(主控)发出脉冲讯号，AT89C51单片机作出判断后立即通知步进电机运作，同时监察步进马达的转速及步数。在开关门

14、的过程中，控制步进电机的变速运动，在电机得到一定的直流电流后，电机正转，控制自动迎宾门打开，自动迎宾门打开后由AT89C51单片机判断，在关门过程中是否有人体信号输入，若有立即开门，实现防夹人功能。如需关门，则电机反转，关闭自动迎宾门。2.3主要的元器件介绍2. 3.1单片机介绍单片微处理器是一种一体化的电脑。虽然他的大多数能力都集中在一片小小的晶片中，但他拥有一台电脑所需的大多数部件：CPU,内存，内部和外部的总线，而现在大多数仍将拥有外部内存。同时整合了通讯接口，定时器，即时钟等周边装置.而目前最先进的微处理器，可以将声音，图像，网络，复杂的输入和输出系统整合到一个芯片中。单片机也叫微控制

15、器，是典型的嵌入式微处理器，它的英文名是Sing1e-ChipMicrocomputer,在组成和功能上相当于微型计算机(最小系统)。与微型计算机相比，微型计算机缺少外围设备等。在单片机上编写相应的程序可以实现许多不同的功能，对于想要初步认识和学习计算机原理和计算机结构的人来说，单片机的学习和使用无疑是最好的的入门手段。因为单片机具有体积小、重量轻、耗电少、功能强、价格低等特点，而且许多控制系统的数据多是通过单片机进行传输处理的，所以单片机在各个领域的应用发展非常迅速。由于其良好的可操作性和可实现性，它是整个控制系统的中心。所以，本自动迎宾门的设计以MCU为主。因此，这个自动迎宾门设计主要集中在单片机上。AT89C51单片机具有全计算器需要的基本元件，具有很强的命令和快速的执行能力。2.2.2 热释电红外介绍热电式红外传感器是以热电效应为基础，对人体进行检测的一种新型传感器。与热电偶比较，红外热释电传感器的热功率因数差别较大，热功率系数较高。它的内部热电元件是用铁钛酸铅汞陶瓷，包酸锂,三甘铁硫酸组成，具有以下极化作用：温度对其影响的大小影响很大。热电式红外传感器随着工作时间的增加自身的温度会慢慢改变，为了防止这种温度的改变对传感器的正常工作造成干扰，在传感器的实际设计生产中常常会采取将两个具有完全相同电气特性的热电单元反向串联或者是接成差动平衡电路的方式，基于此原理感应器能够检测