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1、学 号 11750315天津城建大学单片机原理及应用A设计说明书基于单片机的宾馆智能自动门设计起止日期： 2021 年1月4日 至 2021年1月10日学生姓名王宁班级11电气3班成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院2021年1月10日目录一、原理3二、硬件设计32.1时钟电路32.2 复位及复位电路42.3 热释电红外传感器42.4电动机电路52.5单片机介绍6三、程序设计71.流程图72.程序8四、总结9参考文献10附录 PROTUES总电路图11一、原理本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51的单片机控制系统。自动门控制系统电路设计，使用红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外
2、线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。单片机控制扬声器和使其播放“欢送光临和点亮彩灯。步进电机作为门驱动装置，通过单片机控制电机，使门自动旋转。单片机控制门锁翻开。原理方框图如图1-1所示。二、硬件设计 2.1时钟电路AT89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚X1和X2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。时钟电路如图2-1 所示，在X1和X2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作
3、用。图2-1 时钟电路 2.2 复位及复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些存放器有影响，它们的复位状态如表2-2所示。表2-2 一些存放器的复位状态存放器复位状态存放器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X00
4、0000BPCON0XXX0000BTMOD00HRST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。假设使用颇率为6MHz的晶振，那么复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路如图2-2所示图2-2 复位电路2.3 热释电红外传感器 热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内
5、的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两局部各分成假设干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10-20米范围内人的行动。自动门感应器选择红外感应器，型为HZKT002，它采用红外专用芯片BISS0001 芯片。模块线路板尺寸35mm30mm， 透镜直径约25mm，模块厚度20mm，体积小，容易嵌入其他设备。为增大感应范围，在感应器前面加上半球形菲涅尔透镜。 热释电红外探头的优缺点：优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性
6、好。价格低廉。 缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。图2-3 红外检测电路2.4电动机电路 直流伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求动作的职能，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这种“伺服性能，因此而得名。按照在自动控制系统中的功用所要求，伺服电机具备可控性好、稳定性高和速应性强等根本性能。可控制性好是指寻好消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩的增加而均匀下家；速应性强是指反响快，灵敏。直
7、流伺服电机的工作原理和普通直流电机相同。只要在其励磁绕组中有电流通过且产生了磁通，当电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通互相作用而产生转矩使伺服电机投入工作。这两个绕组其中的一个断电时，电动机立即停转，它不象交流伺服电动机那样有“自转现象。所以我们选择直流伺服电动机来进行自动门的转动。 直流伺服电机采用H桥驱动；单片机的一个引脚分别产生两种占空比不同的PWM脉冲宽度调制波形作为驱动信号实现启动和制动；在门的中间及两边位置设置开关，作为中断信号产生源，来判断电机是否应该停止。电机电路如图2-4所示。图2-4 电动机电路2.5单片机介绍单片机是把微型计算机主要局部都集成在一个芯片上的单芯片微型
8、计算机，即将运算器，控制器，输入输出接口，局部存储器以及其他一些逻辑部件集成在一个芯片上，故可以把单片机看成是一个不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。 由于单片计算机具有体积小，重量轻，耗电少，功能强和价格低等特点，又由于数据大多是在芯片内传送处理，所以运行速度快，抗干扰能力强。单片机从七十年代问世以来，在二十多年的时间里，开展异常迅速，并已广泛应用于各种领域。单片机具有通讯接口，用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，大大地提高了系统的运行速度，所以在网络通讯领域也得到了越来越多的应用。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只
9、读存储器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。三、程序设
10、计1.流程图2.程序主程序：#includesbit L=P32;/接受传感器信号bit Flag;/标志位sbit R=P23;/正转sbit LED=P20;/彩灯sbit LED=P21;void Delay_2s(unsigned int DATA)/2s延时函数 unsigned int x,y; for(x=DATA;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void main()/主函数 D=R=0; LED=1; Delay_2s(6000);/延时,减少传感器误差; Delay_2s(6000); Delay_2s(5000); Delay_2s(5000); L=R
11、=0; LED=0; while(1) L=R=0; LED=0; Ld_Display(); L=R=0; LED=0; 四、总结 本次设计的题目是“基于单片机的宾馆智能自动门设计，我很认真而且有着从未有过的静下心来学习态度。我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，敷衍了事是万万不可的，对待任何事情都要认真去思考，用思想来完成任务。开始时搜集资料，我在指导老师的指点下通过各种渠道开始准备工作通过网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊、书籍等。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，并制作了课题研究的方案。通过本次设计，我才发现我所学的东西的浅薄，知识面的不牢固，在选择方案的时
12、候，产生模棱两可的情况。经常是边设计边复习学习过的课本知识。这些使我知道“纸上谈兵是绝对不行，只有通过实践，自己亲自动手试一试，才能发现自己知识的缺陷，才能更好的与所学的知识相结合。在课程设计中我们每个人都能学到很多，有很大的收获。做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。参考文献【1】张金铎 金欢阳名编著.?传感器及其应用?.西安电子科技大学出版社，2002.【2】何希才编著.?传感器及其应用实例?.机械工业出版社.2003.【3】吴玉香. 空间矢量调制技术在自动门控制系统中的应用J. 电气传动, 2003(2): 11-13.【4】JHA A R. 红外技术应用光电、光子器件及传感器M. 张孝霖, 译. 北京: 化学工业出版社, 2004.【5】基于单片机的智能系统设计与实现?.沈红卫编著.北京.电子工业出版社.2005.附录 protues总电路图
