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1、菏泽学院Heze University本科生课程设计（论文）题目 基于单片机的自动门设计 姓名 董济德 学号 201117010 院 系 蒋震机电工程学院 专业 自动化专业 指导教师 侯建华 职称 副教授 2014年6月 19日菏泽学院蒋震机电工程学院课程设计任务书及成绩评定设计题目 基于单片机的自动门设计 专业 自动化 学生姓名 董济德 学 号 201117010 指导教师姓名 侯建华 指导教师职称 副教授 设计任务书一、设计的主要内容（技术指标）与要求 利用51单片机实现自动门控制系统设计。具体要求如下：1、有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的热释红外线传感
2、器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。2、无人时关门延迟，当热释收发装置没有检测到有人在离门1m的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。3、关门中途来人，立即开门。当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门二、进度安排6.18-6.19查阅相关文献6.20-6.21确立多个方案，选择最优方案6.22-3-6.23针对方案进行硬件电路设计并调试6.24-6.25针对方案进行软件设计并调试6.26 总结报告，撰写论文成绩评定设计成绩：指导老师： （签字） 年 月 日目 录摘要1关键词1Abstrac
3、t1Keywords11绪论21.1 课题研究的可行性21.2 课题研究的意义和目的21.3 课题的功能概述2（1）安全辅助装置2（2）备用电源3（3）辅助光线传感器31.4 课题研究设计思路32 方案论证42.1 电动机调速控制42.2 单片机42. 4系统组成43 主要器件的介绍53.1 红外传感器的原理和使用53.2 L293D芯片介绍和典型电路53.3 AT89C51单片机简介63.3.1 AT89C51主要特性73.4 稳压模块83.5 步进电机93.5.1步进电动机特点:94 系统硬件设计94.1 设计电路的电路图和原理94.1.1系统硬件总体逻辑设计104.2设计电路原理图105
4、 系统软件设计115.1系统软件问题115.3 系统程序流程图125.4 软件的汇编程序136 结 论17致 谢 词19基于单片机的自动门设计基于单片机的自动门设计自动化专业 董济德 指导教师 侯建华 摘要：本设计主要应用8051作为控制核心，直流电机、红外传感器、磁开关结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。关键词：单片机；自动门；直流电机； 红外传感器；转速测量The Design of Infrared Automatic Door Based on SCMAutomation DongJiDeTut
5、or Name:HouJianHuaAbstract：It is uses 8051 as core of controlling, the DC motor, infrared sensor and electromagnetic switch combine together mainly to design originally. Give full play to the performance of the one-chip computer. Its advantage hardware circuit is simple, the software is with perfect
6、 function, the control system is reliable, higher characteristic of the sex price, and it has certain use and reference value.Keywords：Microcontroller；Auto-door；DC motor；Infrared sensor；Rotate speed- measure1绪论 1.1 课题研究的可行性现如今自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方
7、便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 通过对“自动门单片机控制系统”的研究和设计，精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机、传感器为核心的系统。1.2 课题研究的意义和目的 经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动门不但能给我们
8、带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。1.3 课题的功能概述在自动门使用上要根据安装的
9、环境及要求，考虑选择自动门的配置。由于公共场所（像医院、机场等）的自动平移门使用频率非常高，而自动门的使用频率和寿命是有限的。在这种情况下，要使用自动门必须进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。由于采用步进电机驱动，配合T型齿条同步带，使门体自低速至高速的运行中具有卓越的稳定性。由于采用高性能的电源输入，不管电压波幅多大均可自动稳压。此外在负载瞬间短路时还有过压及过流保护措施，有效保障自动门运转的稳定耐久和安全。自动门在具体场合的使用设计上，还应注意做好以下配置的选用：（1）安全辅助装置如在高档酒店等地方可以选择安装防夹人红外感应器，防止停留在门附近的人被门所夹住。
10、（2）备用电源为保证停电时自动门也能工作正常，应配置备用电源。（3）辅助光线传感器在需要的地方，自动门可以安装辅助光线传感器（红外对射保护装置），当门打开时，人站着不动，用手遮挡辅助光线传感器，门应该保持打开状态。当手离开后几秒后，门应该重新关闭。综上所述，自动门在很多领域具有不可比拟的优越性，随着国民经济的快速发展，自动门在我国已经迎来了快速发展的黄金时期。自动门构造的技术参数 主要的技术指标： 技术指标 单门 双开门门重量 130kg1扇 100kg2扇导轨长度 20005000mm开门速度 200450mm/秒(可调)闭门速度 200450mm/秒(可调)慢行速度 3050mm/秒(可调
11、)开门时间 开门静止后110秒的范围内(可调)控制器 高速智能电脑处理器控制马达 DC24V 40W无刷步进电机电源电压 AC220V 50Hz消耗功率 100W手动开启力 3.5公斤以下安全功能 开闭时遇到障碍物能立即开启,晚间转换到报警功能使用环境 -20+50 主要构造部件 部件 特性智能控制器 自动检测门的重量、宽度，使门保持在最佳运行状态步进电机 高效率、省电、低噪音、高转速、高扭力、连续使用不发热皮带 高效同步齿型带，防止打滑，保证平稳运行吊架 用于运动门扇的悬挂，安全可靠铝槽 高强度设计，承重不变型1.4 课题研究设计思路（1）有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时
12、，安装在门上侧的红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。（2 ）当人离开后，自动门将延迟1秒启动电动机带动传动链关门，如图1.1：图 1-1 红外门原理图2 方案论证2.1 电动机调速控制（1）电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种 ： 保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。（2 ）步进电机是
13、一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2.2 单片机单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。MCS-51系列单片机有3个基本类型：8031、8051、8751。这里选用的是8051单片机。2.3 传感器的分类与选择根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 ： 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。在这里使用的是红外传感器。 2. 4系统组成 本设计属于单片机应用系统。它是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，是典型的嵌入式系统。嵌入式系统一般分为四种:工控机，通用CPU模块，嵌入式微机处理，单片机。嵌入式系统具有
