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1、基于PIR的自动门控制器设计摘 要随着经济的发展，自动门越来越广泛的运用到诸多建筑物当中，除了节省了大量 的劳动力成本，也给我们的生活带来很大的便利。本系统采用STC89C52单片机作为控制中心，当红外传感器检测到有人接近，便 将相应信息传给控制中心，控制中心控制步进电机转动，从而控制门的开启；当人进 门后乂可以使门自动关闭，蜂鸣器的报警提醒行人门将即将关闭，让自动门更为人性 化。关键词STC89C52步进电机 红外热释传感器 自动门PIR-BASED AUTOMATIC DOORCONTROLLER DESIGNABSTRACTwith the development of economy,
2、 automatic door is more and more widely applied to many of the buildings, in addition to save a large number of labor cost, also bring to our lives very convenient.The system uses STC89C52 microcontroller as the control center, when infrared sensor detection to someone close, and the coiTesponding i
3、nformation to control center, the control center control step motor run, so as to control the door open； people come in the door with the door closing automatic. The buzzer alarm to remind people of the door will close, which make the automatic door more humanity.KEYWORDS STC89C52 step motor pyroele
4、ctric infrared sensor automaticdoor中文摘要I英文摘要II1绪论11.1研究背景与研究意义11.2自动门的简介21.3自动门的组成及分类21.3. 1自动门的组成21.3.2自动门的分类31.4 研究内容32方案设计与论证42.1总体方案设计42. 2 主控系统42.2电机驱动模块52.3驱动电机选择52.4 热释电模块63部分元器件介绍93. 1 STC89C52 的介绍93.2 L298N 的介绍113. 2. 1L298N的引脚功能123. 2.2 L298N 运行参数133. 2.3 L298N的逻辑控制133.3 LM317 的介绍144硬件设计16
5、4.1总体设计164.2各部分电路设计184. 2.1电源电路设计184. 2. 2STC89C52单片机控制电路184. 2.3热释电电路设计214. 2.4电机驱动电路224. 2.5蜂鸣电路235系统软件设计245.1系统软件结构245.2各部分程序设计255. 2. 1 主程序265. 2.2 门转速控制程序276调试296.1硬件调试296. 2 软件调试296.3调试中出现的问题29结束语30致谢31参考文献32附录34附录1: 原理图34附录2: PCB图371绪论1.1研究背景与研究意义21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性:有效的防范通行、疏散, 同时还突出了建筑
6、艺术的理念，强调门与建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环 境整体的协调、和谐。自动门大规模专业化生产始T 150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现岀大 批独具规模专业制造商。门的高级形式自动门起源在欧美，迅速发展至今，已经 形成了种类齐全、功能完善、造T精细的自动门家族。大中盘公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿态。自动门从理论上理解应 该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门 的认识应该从人们对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基木的意义上 讲，耍同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种耍求。因此门体本身应牢固、 密封。自动门的普及和应用
7、，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。自动门 除可美化出入口环境外，由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质 量良莠不齐。在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中, 稳定、节能、环保、安全、以及人性化是需要首先考虑的因素。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时乂可节约空调能源、防风、防尘、 降低噪音，既方便乂提高了建筑的档次，浴室迅速在国内外的建筑市场上得到大范用 的普及。同时也儿乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修所不可少的一项 配置。自动门平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门 时，雷达感应到人的存在，给控制器一个
8、开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。 当人通过门Z后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便 乂提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。微 波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，当有人在门附近的不想岀门而静止不 动后，这种原理的感应器的主要缺点是一旦物体静止不动，它便不再有相应，口动门 会关闭，容易造成夹人的现象。红外传感器（PIR）对物体存在进行反应，当有人员在移动，只要在处于传感器 的扫描范I韦I内，它都会反应即传出触点信号。但是红外传感器的反应速度稍慢，不会 岀现夹人的现象
9、，适用于有办公室等的人流量不大的出入场所。1.2自动门的简介自动门的英文名：automatic door自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪以后。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 岀油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了 1962年，电气式开 始出现，Z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、空圧速度控制及转换。但因 能源利用效率很低，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
10、流。例如：各种用可识别控制的口动专用 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。利用脚踏板、光电束等作用以电力、气压或液压为动力自动启闭门扇的系统。公 元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气圧和液压为动力的自 动门。现代自动门的操作主要有三种方。脚踏板式：在踏板Z下装有压力开关。 光电朿式：在门的附近设置光束发射装置和光电传感装置。按钮方式：用手按类似 开关的按钮使门扇打开。自动门以滑动、饺链或折叠等方式启闭门扇。为了防盗，必 须同时装有特殊的设备，例如家庭用的自动门就需要装设来人识别装置或电视监视器 等，对家庭以外的人员进行严格限制。自动门
11、在商场、宾馆、饭店、机场、车站、银 行等场合已得到广泛应用。1.3自动门的组成及分类1.3.1自动门的组成主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发 出相应指令、指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控制器调节门扇开启速度、 开启幅度等参数。感应探测器：负责釆集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工 作范囤时，它就给主控制器一个脉冲信号。动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。门扇行运轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进 行。门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。同步皮带（有的厂家
12、使用三角皮带）:用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走 轮系统。下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行吋岀现前后门体 摆动。1.3.2自动门的分类自动门主要有：旋转自动门、弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动 门、重叠自动门、医用自动门、卷闸自动门、车库自动门、特种自动门。如图1所示。弧形自动门双重平移自动门图1自动门的分类1.4研究内容本设计方案采用被动式红外传感器（PIR）作为感应器，检测人体辐射的红外线, 然后经过红外信号处理芯片BISS0001,将触发信号传送给STC89C52RC单片机。单 片机通过L298N控制步进电机的正转、反转、暂停；可用PWM编码控制开
13、闭速度。 通过蜂鸣器发岀不同频率的鸣响，从而实现开门、关门，提醒等功能。可全天候随时 随地T作。整个系统的电路结构比较简单，可靠性能高。实验测试结果满足耍求。2方案设计与论证2.1总体方案设计根据任务的耍求，确定如下方案：在制作的门模型的基础上，在门上加装卩欣红 外传感器，实现对门前是否有人员岀现的进行实时测量，并将测量数据经BISS0001 模块的处理，将电平信号传至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据 对电机进行智能控制。本方案能实现对口动门的运行状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可 满足对系统的齐项耍求。系统整体方框如图2所示。r a单片机STC89C52图2系统整体
14、设计框图2. 2主控系统根据设计耍求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了 以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：方案一：选用PLC作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。PLC具有使用灵活、通用性强、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等优点，可利用梯形图进行编写开发。 但PLC在成本控制上较单片机有较大的劣势。同时，PLC的体积比较大，而我们希 望控制系统能够越小越好。若用该方案，必将在设计上增加许多不必耍的难题。为此, 我们不采用该种方案，进而提出第二种设想。方案二：釆用单片机作为整个系统的核心，用其控制口动门，以实现其既定的性能指标。 充分分析我们的系统，其关
15、键在于实现门的自动控制，而在这一点上，单片机就显示 出來它的优势一控制简单、方便、快捷。这样一來，单片机就可以充分发挥其资源丰 富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案 是一种较为理想的方案。针对本设计特点一多开关量输入的复杂程序控制系统，需耍擅长处理多开关量的 标准单片机，而不能用精简I/O 口和程序存储的小体积单片机，D/A、A/D功能也不 必选用。根据这些分析，我选定了 STC89C52单片机作为本设计的主控装置，51单 片机具有强大的位操作指令,I/OM均可按位寻址，程序空间多达8K,对丁木设计业 绰绰有余，更可贵的是51系列单片机价格非常低廉。在综合考虑了传感器、电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充 分利用STC89C52单片机的资源。2. 2电机驱动模块方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的方向进行调 整。此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，易损坏，寿命较短, 可靠性不高。方案二：采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的冃的。但电阻网 路只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主耍的问题在于
