单片机自动门控制系统

摘要 21 世纪是一个电气产品迅速发展的时代，随之而来的，人们的 生活水平也越来越高，去商场、超市等公共场所购物或参与其他活 动已渐渐成为人们生活的一部分。因此，自动开关门也就随之进入 了人们的日常生活，成为上述公共建筑的必备设施。自动开关门的 核心便是单片机的控制系统， 而单片机也是衡量其科技水平的标杆， 也标志着自动化控制系统正在向一个越来越智能的方向发展。 论文的控制技术核心，是基于 89C51 单片机、直流电机、热释 电红外传感器等元器件相结合而组成的控制系统。它使得89C51 单 片机的性能能够最大化的发挥出来，并且因其同时具备了硬件电路 简单、控制功能强大、系统安全且稳定、性价比相对较高等优点， 使其具有了一定的研究价值和实用价值。 关键词：自动开关门，单片机，热释电红外传感器，自动控制 目 录 第一章 绪论. 1 1.1 探究课题可行性 1 1.2 国内自动开关门的发展现状 1 1.3 课题的意义与目的 1 第二章 自动开关门控制系统设计方案. 3 2.1 基本功能的需求与分析 3 2.2 基本设计思路 3 2.3 设计思想和整体框图 3 2.4 设计电路的框图和原理 4 第三章 主要元器件的介绍. 6 3.1 什么是单片机 6 3.1.1 AT89C51 主要特性 7 3.1.2 芯片擦除 8 3.2 红外检测电路 8 3.2.1 热释电红外传感器 8 3.2.2 热释电效应的介绍 9 3.3 直流电机. 10 3.3.1 直流电机的特点. 11 3.3.2 驱动控制系统的组成. 11 3.3.3 斩波驱动. 12 3.4 检测模块. 13 第四章 自动开关门的软件设计 15 4.1 整体程序流程图. 16 4.2 直流电机驱动模块. 16 4.2.1 PWM 驱动系统 . 16 4.2.2 继电器. 17 4.3 整体电路图. 18 第五章 Altium Designer软件的系统设计 19 5.1 软件的介绍. 19 5.2 Altium Designer 的电路图绘制 . 19 致谢 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 参考文献. 24 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 探究课题可行性探究课题可行性 21 世纪是一个自动化、信息化、数字化技术越来越高的时代，所以，单片机的应用领 域也越来越广，与人们的生活密切相关。随着时代的发展、科学的进步和人们生活质量的 日益提高，各种方便且实用的自动控制系统进入了人们的生活，其中以单片机为核心的自 动开关门控制系统就在行列之中。这也标志着自动控制系统成为科技化时代不可或缺的一 部分。它的实用性强，功能众多，技术高端先进。更让人们懂得，数字时代的发展会改变 人类的生活质量，推动科学技术的发展。 论文着重讲解了以单片机为主体、传感器为核心的自动开关门控制系统。 1.21.2 国内自动开关门的发展现状国内自动开关门的发展现状 自动开关门的大批量专业化生产开始于150 年之前，随着科学技术的发展自动开关门 也在日臻完善。门的高级形式——自动门起源于欧美发达国家，并迅速的发展至今，目前 已形成种类全、功能完善、做工精密的自动门大家族。上世纪 90 年代以来，自动化控制技 术发展较快，技术也较为成熟，并且取得了巨大的成就。 自动开关门是由单片机控制系统组成。 在现实生活中可以极大的节约资源、 减少噪声、 防风、防尘，同时也能让出入口显得高档且简洁，所以生活中应用极其广泛。在国外发达 城市里的酒店、宾馆、大厦、银行、商场等随处可见，但是在国内，自动开关门的研发还 处于初级阶段。在自动开关门控制系统的设计中，节能环保、安全稳定和人性化是需要考 虑的重要因素。 1.31.3 课题的意义与目的课题的意义与目的 随着科学技术的飞速发展，各式各样的自动化控制系统步入人们的生活。自动开关门 控制系也就成为了商场、大厦等人流较为密集的地方疏通人流、控制出入口的首要选择。 自动开关门能够实现出入授权的的自动化控制等功能。 为了使自动开关门能够更好的被使用， 选择一种电路简单， 功能较为完善， 性价比高， 1 控制系统稳定的自动开关门控制系统， 论文研究以 89C51 为控制核心， 热释电红外传感器， 磁开关，步进电动机相结合的系统。使其充分发挥单片机的性能，具备一定的参考与使用 价值。 2 第二章第二章 自动开关门控制系统设计方案自动开关门控制系统设计方案 2.12.1 基本功能的需求与分析基本功能的需求与分析 分析日常生活中经常接触到的自动开关门，设计的自动开关门控制系统应具有以下功 能： 1.具有手动控制和自动控制两种模式，以便于使用和维护。当热释电红外传感器检测 有人时发出信号，通过电动机的正转与反转控制门的开与关。 2.在关门时如出现夹人等非正常情况时，控制系统应能根据关门时的异常负载或其它 异常情况，启动应急措施——停止自动开关门的关门进程，转入开门过程。 2.22.2 基本设计思路基本设计思路 1、检测出有人靠近时开门。 当人们走到自动开关门附近时， 热释电红外传感器可检测 出人的存在并发出开门信号，起动电动机开始正转，打开自动门。 2、自动开关门打开后， 自动启动延时器， 延时数秒后， 热释电红外传感器如检测到周 围没有人，将起动电动机反转， 控制自动门关门； 如果热释电红外传感器检测到周围有人， 将再次启动延时器进行延时，直到周围无人。 3、如果在关门的过程中热释电红外传感器检测到有人的靠近， 则会发出信号， 控制系 统会立即停止关门，并控制电动机正转使自动开关门打开。 4、在关门时如出现夹人等非正常情况时， 控制系统应能根据关门时的异常负载或其它 异常情况，启动应急措施——停止自动开关门的关门进程，转入开门过程。总体思路大致 如下图 2.1 所示： 人体 信号 光学系统（菲涅 尔透镜） 热释电红外 传感器 信号 处理 自动开关 门 控制电路 图图 2.12.1 设计总结构图设计总结构图 2.32.3 设计思想和整体框图设计思想和整体框图 论文将电动机的正转模拟为开门，反转模拟为关门，通过单片机从而实现门的打开与 3 闭合。门应该自带感应器，能够快速感应出进入或者出去的人。当人们经过热释电红外传 感器并且被检测到时，感应探头会将这一脉冲信号迅速发送至单片机，控制器经过判断， 将会通知电动机进行正转，同时控制合适的转速，使电动机能够以正确的转速运行。整体 框图大致如图 2.2 所示。 位置给 定 单片机 PWM 功率接口 电流反馈信号 电动机负载 正/负位置反馈脉冲 传感器接口 绝对零位脉冲 图图 2.22.2 自动门框图自动门框图 2.42.4 设计电路的框图和原理设计电路的框图和原理 下图 2.3 便是系统设计的硬件组成图。由89C51 型单片机、红外信号检测电路、 直流电动机正反转控制电路、自动门开关行程检测电路、开关过程故障检测与故障显 示电路、自动控制与手动控制方式转换电路等数个控制部分共同组成了一个完整的自 动开关门控制系统。单片机会往复循环的进行红外检测电路所发出的脉冲信号，并会 根据实际情况对直流电动机进行控制， 从而实现门的开关。当按下手动控制的按键时， 自动开关门则会进入手动控制的状态，由按钮控制门的开关，热释电红外