自动门控制系统2

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1、自动们控制系统 董晓雅1自动门控制系统自动门控制系统董晓雅董晓雅 1010 港控港控 1212 班班摘摘 要要在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，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管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。本设计基于 AT89C52 单片机、人体热释电传感器、UL

2、N2003、步进电机设计了一种自动门控制系统，详细介绍了系统的整体工作原理、分析了系统的硬件及软件设计，并且基于仿真软件 PROTEUS 制作了仿真，仿真结果显示，系统整体工作良好。关键词： 自动门 单片机 PROTEUS自动们控制系统 董晓雅2一、概述1.11.1 课题背景课题背景随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活。所以，自动门进入人们的日常生活，成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备之物，是建筑智能化水平的重要指标之一。它具有美观大方、防风、防尘、降低噪音等优点，同时方便了人们出入，也方便了管理，增强了安全性。它实用性强，功

3、能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。数字时代的发展将加快科学技术的发展。控制系统是自动门的心脏，也是衡量其设计制造水平的重要指标。目前单片机的应用渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、广泛使用的各种智能 IC 卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制、以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。1.21.2 自动门系统现状自动门系统现状自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，

4、是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。自动门是指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。 自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在 1945 年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了 1962 年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很

5、低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门，如：感应自动门(红外感应，微波感应，触摸感应，脚踏感应)、刷卡自动门等等。1.31.3 本设计所做的主要工作本设计所做的主要工作本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。利用相关知识对自动门的工作原理和失效机理进行理论分析。在此基础上，完成对控制系统的设计。在硬件电路设计上，要实现系统各个功能模块的正确设计及连接。在软件编程方面，采用 AT89C52 单自动们控制系统 董晓雅3片机完成主控程序编写，实现对自动门的有效地监控。本课题主要分为以下几个具体实现步骤

6、： 1. 整理要运用的知识： (1) 掌握单片机的基本工作原理及指令系统；(2) 掌握 MCS-52 单片机应用系统开发方法；(3) 熟练应用 protel 软件2. 查阅设计中需要的资料(1)电机的控制机理。(2) 人体热释电原理。(3) 采用 AT89C52 单片机编程，实现控制思想。3. 将各个单元融合到一起，对其可兼容性进行观测，每一部的融入对整个系统进行调试，从而达到一个总体的效果。同时对电路板、原理图进行绘制。二、功能需求分析2.12.1 自动门发展的现状自动门发展的现状2009 年受国际金融危机影响，众多行业的发展出现了不同程度的下滑，中国自动门行业却保持了较快的增长速度。从目前

7、市场情况看，自动门产品还主要应用于经济发展的东部及东南沿海地区。自动门产品的应用正在不断的向内陆发达城市扩张，随着各省会城市的建设，以及外商投资向内地的转移，自动门的使用正在向内陆延伸。中国市场很大，这是中国自动门业取得发展的潜力所在。单中国住宅用门，每年大概就有 2700 亿元的市场容量，再加上工业用门，商业用门等。而今市场对自动旋转门的要求愈来愈高，分析人士认为，门业生产商不能仅满足传统意义上要求，除满足隔离、屏蔽、安全、开启等功能要求外，还要满足循环经济的要求，满足低碳经济的要求。自动门要实现可持续发展，环保非常关键和重要。有资料显示，门窗作为建筑维护的重要组成部分，其能耗占整个建筑物的

8、 30以上，因此，建筑物节能，门窗节能是不可能忽视的一个重要环节。 2.22.2 本设计实现的功能本设计实现的功能（1）根据该设计要实现的基本功能，设计大致应该分为信号采集，信号处理，信号控制和信号响应四个部分。信号采集接收部分即通过热释电传感器采集。信号处理部分是将热释电传感器采集到的信号进行必要的转换，为后一部分信号控制提供准备。信号控制部分是通过一预定控制方式等实现对设计要求的准确操作。信号响应是实现控制部分的要求。三、 硬件设计自动们控制系统 董晓雅43.1 系统总体设计本设计要完成的功能是设计一个基于单片机的自动门控制系统。当热释电传感器检测到有人时，此时单片机驱动电动机转动。如果检

9、测不到人了，停止电动机转动，如果再次检测到有人。再次启动电动机转动。此时根据以上要求，系统由单片机小系统，感应电路、控制电路组成，系统整体框图如图 3-1 所示。单片机晶振电路复位电路控制电路感应电路图 3-1 系统整体框图由 PROTEL 设计的电路原理图如图 3-2 所示自动们控制系统 董晓雅51B1 2B2 3B3 4B4 5B5 6B6 7B7 E8COM9C710C611C512C413C314C215C116U1P1.01 P1.12 P1.23 P1.34 P1.45 P1.56 P1.67 P1.78 RST/Vpd9 RXD/P3.010 TXD/P3.111 INT0/P3

10、.212 INT1/P3.313 T0/P3.414 T1/P3.515 WR/P3.616 RD/P3.717 XTAL218 XTAL119 Vss20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U389C51R510KC3 33pFC2 33pF12Y1VCCD1D3D2R1400S1C110nF+12vk b1k b2k b1 k b2 1 2 3P1VCCP3.2P3.2 1234

11、 56U2VCC1-D2+D3GND4U4VCC1 2P2+12vVCCVCC图 3-2 系统整体原理图整机工作原理如下：Y1、C2、C3 组成了晶振电路、电容 C1、按键、电阻 R5 组成了复位电路、ULN2003 做步进电机的驱动电路。U2 是电动机；U4 是 USB 供电口，给整个系统供电，U4 和单片机的 VCC 连（引脚 40） ；P1 是热释电传感器；P2 是 12V 供电，给单片机供电， P2 和单片机的 VSS 连（引脚 20） 。当热释电传感器检测到有人时，单片机如果检测到门是关着的旋转门就开始旋转。如果检测不到人了，就停止电机转动。如果再次检测到人，就再次启动电机转动。3.

12、23.2 子电路设计子电路设计3.2.1 单片机小系统89C52ULN2003自动们控制系统 董晓雅6AT89C52 单片机特性如图 2-3 所述。该型号单片机与 MCS-51 产品完全兼容，具有8k 字节的可重复擦写 Flash 闪速存储器，高达 1000 次的擦写周期，全静态操作：0HZ24MHZ，2568 字节内部 RAM，32 个可编程 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，8个中断源，可编程串行 UART 通道，低功耗空闲和掉电模式 。单片机的主要特性AT89C52 具有的标准功能如下：8k 字节 Flash 闪速存储器，256bitde 内部数据随机存储器，32 个 I/O

13、口线，3 个具有 16 位的定时器/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器则会停止工作，并且同时禁止其他部件的工作，需要等到下一个硬件复位才能继续工作。AT89C52 单片机的引脚功能P0：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即同时具有地址/数据总线功能的复用口。P1：P1 口是 8 位双向输入/输出口，内部具有上拉电阻。

14、P1 口可以驱动 4 个 TTL逻辑门电路。与 AT89C5l 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX） ，参见表 2-1。Flash 编程和程序校验期间，Pl 接收低 8 位地址。表 3-1：P1.0 和 P1.1 的第二功能图 3-3 AT89C52 引脚图自动们控制系统 董晓雅7引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数2捕获/重装裁触发和方向控制）P2：P2 口是 8 位双向输入/输出口，内部具有上拉电阻，P2 可以可驱动 4 个 TTL逻辑门电

15、路。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVXDPTR 指令）时，高 8 位的地址数据会通过 P2 口送出。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI 指令）时，P2 口输出的内容是 P2 锁存器里存储的信息。Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号。P3：P3 口是 8 位双向输入/输出口，内部具有上拉电阻，P2 可以可驱动 4 个 TTL逻辑门电路。P3 不但可以作为一般的 I/0 口线外，还具备相对更重要的第二功能，如表 2-2 所示。表 3-2：P3 口第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行

16、输出口）P3.2INT0（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0外部输入）P3.5T1（定时/计数器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）此外，对 Flash 快速存储器进行编程，校验程序等的一些具备控制功能的信号，也是由 P3 口进行接收。RST：复位信号输入。振荡器开始工作，只要 RST 端口引脚出现高电平，并持续两个周期以上，单片机将会复位。ALE/PROG：当需要访问外部 RAM 或者 ROM 时，锁存地址的低 8 位字节是通过 ALE输出脉冲来操作的。在对 Flash 存储器进行编程的时候，该引脚也还兼具输入编程脉冲(PROG)的作用。自动们控制系统 董晓雅8如有需要对 ALE 进行操作进行阻止，可通过对 SFR 寄存器区中的 8EH 单元的 D0 位置位。该位被置后，再次需要激活 ALE 操作，只能通过一条 MOVX 和 MOVX 指令才能实现操作。此外，在单片机执行外部程序时，由于该引脚会被微弱拉高，影响稳定性，因