电子装置设计报告--基于单片机

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1、 电子装置设计报告 题目：基于单片机控制的自动门系统设计学号：_ _姓 名：_ _班 级：_目录摘要. .1第一章 绪论.11.1 课题的意义和目的.11.2 课题的功能概述.11.3 该设计的基本设计思路.2第二章 主要器件的介绍.32.1 热释红外传感器的原理和使用.32.2 BISS0001芯片介绍和典型电路.42.3 AT89C51单片机简介.92.4 菲涅尔透镜原理.122.5 步进电机.13第三章 系统硬件设计.153.1 设计电路的电框图和原理.153.2设计电路原理图.16第四章 调试.17第五章实习感想.18参考文献.19 摘 要随着科技的不断发展，自动门在人们日常生活中断得

2、到了广泛的应用，同时对其安全性及各方面的性能的要求越来越高。自动门的控制系统是随着人们对生活条件的不断追求，科技的不断发展应运而生的高科技产品。由于单片机系统的适应能力强，稳定性高，所以本设计采用AT89C51单片机作为主控制器。本次设计是红外线自动门控制系统，使用红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电机作为门驱动装置。通过单片机控制交流电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51的单片机控制系统。关键词：单片机 热释红外线传感器 AT89C51 BIS0001芯片第一章 绪论1.1 课题的

3、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。1.2 课题的功能概述在自动门使用上要根据安装的环境及要求，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

4、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。 以上介绍的是自动门的安装使用要点。下面介绍主要技术指标和构造部件： 一、 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) 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

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 二、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。1.3 该设计的基本设计思路1、有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的热释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、无人时关门延迟,当热释收发装置没有检测到有人在离门1N的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链

6、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。总体结构图如下图一：图 11 设计总结构图第二章 主要器件的介绍2.1 热释红外传感器的原理和使用 热释电红外传感器是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电效应：自然界的任何物体，只要其温度高于绝对零度（273），总是不断地向外发出红外辐射，并以光的速度传播能量。物体向

7、外辐射红外辐射的能量与物体的温度和红外辐射的波长有关。物体的温度越高，它所发射的红外辐射的峰值波长越小，发出红外辐射的能量也越大。通常，电介质的内部是没有载流子的，因此它没有导电能力。但是任何电介质毫无例外地都是由自由电子和原子核组成的。在外加电压的作用下，这些带电粒子也要发生移动，带正电荷的粒子趋向负极，带负电荷的粒子趋向正极。其结果是使电介质的一个表面带正电，另一个表面带负电，我们称这种现象为电极化。下图表示了热释电效应形成的原理。将释放出的电荷通过放大器放大后就成了一种控制信号，利用这一原理制成的红外传感器称为热释电红外传感器。如果红外辐射持续下去，电介质的温度就会升到新的平衡状态，表面

8、电荷也同时达到平衡。这时它就不再释放电荷，也就不再有信号输出了，如下图图31所示。为了满足这一要求，通常在热释电传感器的使用中，总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。图 31 热释电效应的形成原理能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。热释红外线传感器内部结构与电路如下图32所示。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，T=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有信

9、号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。 图32 热释电红外线传感器的结构及内部电路2.2 BISS0001芯片介绍和典型电路BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。 BISS0001采用16脚标准型塑料封装结构。脚（A）为触发方式控制端，当A1时，电路可重复触发；当A0时，电路不可重复触发。脚（V0）为控制信号输出端，当有传感信号输人时，V0输出高电平。脚（RX）和脚（CX）为输出定时控制器T，的外接

10、元件端，定时时间为：TX50103RXCX。脚（Ri）和脚Ci）为锁定时间控制器i的外接元件，锁定时间Ti24RiCi。脚（VRF）为参考电压及复位端，使用时一般接VDD，若按SS，可使定时器复位。脚（Vc）为触发禁止端，当VCVR时禁止触发；当VCVR时，允许触发，VR0.2VDD.脚（IB）为偏置电流设置端，由外接电阻RB接SS端，RB一般取1M的电阻。12脚（OUT2）和13脚（IN2-）分别为第二级运放的输出端和反相输人端。14脚（IN1+）和15净（IN1-）分别为第一运放的同相和反相输入端。16脚（OUT1）为第一运放的输出端。11脚（VDD）和7脚（VSS）分别为电源正、负端。2.2.1 BISS0001的内部：图 33 热释红外传感器处理芯片BISS0001的内部电路上图中，运算放大器OPl将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器01：2进行第二级放大，再经由电压比较器COPl和ODP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号vs去启动延迟时间定时器，输出信号VO经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。 2.2.2 BISS001管脚图： 图34 BISS001管脚图 2.2.3 BISS001管脚说明：引脚名称I/O能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触。