基于单片机的自动门控制系统.doc
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1、(完整word)基于单片机的自动门控制系统完整毕业设计报告 题 目: 院 系: 信息与控制学院 专 业: 班级学号: 学生姓名: 指导教师: 成 绩: 2014 年 月 日目 录1 方案设计11。1 设计任务要求11。2 硬件方案设计11。3 软件方案的设计11。4 主要设计的实现原理12 硬件设计12.1 单片机的简介12。2 硬件器件选择12。2。1 单片机选型12.2。2 按键部分12.2.3 人体检测传感器12。2.4 光电检测传感器12.3 单片机最小系统12.4 按键部分电路图12。5 光电检测部分12。6 人体热释电传感器12.7 电机驱动电路13 软件部分设计13.1 总程序设
2、计13。2 按键程序流程图13.3 定时器0中断13.4 门控判断程序1参考文献1附录A 系统原理图1附录B 程序代码1附录C 实物图片1I1 方案设计1。1 设计任务要求对于自动门控制系统,需要实现的功能如下所示:(1)自动检测功能:能够自动检测门的附近是否有人,如果有人则开启该门,在没有人体信号时,延时数秒后自动关闭。(2)安全保护功能:关门时,检测门导轨上是否有人,如果有则停止关门,并迅速打开门,防止人被挤住。(3)电机调速功能:能够通过单片机控制电机的速度,开门关门时需要有个加速与减速的过程.(4)按键输入功能:能够通过按键来控制门自动还是手动运行,在特殊情况下需要手动来操作该门。(5
3、)门开关限位功能:在开门与关门的时候能够检测到门的限位开关,来检测是否到门的关门与开门的限位。1。2 硬件方案设计本设计选用STC89C52单片机作为本设计的微控制芯片。按键部分采用独立式按键, 人体检测部分,使用红外热释电传感器对外部人体信号进行检测。光电检测传感器使用TCRT5000光电传感器进行检测。硬件部分框图如图1.1所示。单片机按键输入电机驱动晶振电路安全检测人体检测复位电路限位开关检测图1。1 硬件部分框图自动门控制系统的硬件组成如图1.1所示,本系统主要由STC89C52RC单片机及其外围电路、红外检测电路,门行程检测电路、直流电机控制电路、安全检测电路等部分组成,单片机与晶振
4、复位电路构成最小系统电路,作为主控电路,来协调外部其他各部分硬件电路,各个电路的功能如下:(1)晶振电路给单片机提供时钟系统,让单片机能够有运行的节拍与动力,晶振与单片机内部的电路一同构成了一个波形发生电路,输出与晶振频率相同的时钟,该时钟用作单片机的运行.(2)复位电路复位电路为单片机提供一个足够的开机运行的复位脉冲,能够让单片机在上电时有足够的时间复位。(3)按键输入部分按键输入部分用来作为人机交互界面部分,能够控制门的手动开关,切换自动模式与手动模式。(4)电机驱动部分电机驱动部分,用来驱动直流电机,单片机输出控制信号,来进行对电机的调速(5)安全检测安全检测部分用来检测是否有人被夹,能
5、够提供使用者的安全。(6)人体检测人体检测用来检测是否有人接进门附近,检测到信号后单片机开始驱动外部电路开门。(7)限位开关限位开关主要用来检测开关门的行程位置。1.3 软件方案的设计C语言是一种计算机程序设计语言,它既具有高级语言的特点,又具有汇编语言的特点.随着微型计算机的日益普及,出现了许多C语言版本.由于没有统一的标准, 使得这些C语言之间出现了一些不一致的地方.为了改变这种情况,美国国家标准研究所(ANSI)为C语言制定了一套ANSI标准,成为现行的C语言标C语言是世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一。在操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合,用C语言明显优于其
6、它高级语言,以前有许多大型应用软件都是用C语言编写的(由于面向对象编程技术的出现,大型软件转由C+、JAVA、C再配合C语言开发;C语言在面对大型的软件开发时,会显得有些吃力)C语言绘图能力强,具有可移植性,并具备很强的数据处理能力,因此适于编写系统软件,三维,二维图形和动画。它是数值计算的高级语言.对于编译软件则使用Keil C51软件。Keil C51软件为目前相当流行的51系列单片机开发软件,它是一个基于32位Windows环境的应用程序,支持C语言和汇编语言编程。Keil是目前最好的51单片机开发应用软件。它是一款通俗易懂易于上手的单片机程序开发软件,与其他的单片机软件有很好的兼容性。
7、我们在日常的学习中都是使用这个软件,所以在本次设计中我使用Keil C51软件进行程序的编译。1。4 主要设计的实现原理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,单片机通过驱动H桥电路来驱动直流电机,来使门开关,在关门的时候使用光电传感器进行检测,是否有人在门轨道上,如果有则停止关门,防止有人被夹,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STC89C51的单片机控制系统。2 硬件设计2.1 单片机的简介单片机是把一个计算机系统集成到一块芯片上,它是采用大规模
8、集成电路技术把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、各种I/O口和中断系统、定时器等功能集成到一个芯片上构成的一个简小而完善的微型计算计系统.单片机已成为电子设计中使用最多最广泛的元件,它的体积小、低电压、低功耗、可靠性高、处理功能强、控制功能强、环境适应能力强、使用方便等优点,主要在仪器仪表、家用电器和玩具、医用设备、计算机通信技术、智能测量设备、航空航天等领域被广泛应用。大概可分如下几个方面:在智能仪器仪表中,单片机的优点使它广泛应用于各种仪器仪表中,单片机通过不同类型的传感器,可以测量温度、频率、速度、长度、音量、光亮、电压、功率等物理量。利用单片机控制使得仪器仪表准确率
9、更高,灵敏度更高,测量速度更快。 在家用电器和玩具中,随着国内国外的快速发展,现在的家用电器各式各样,其中少不了单片机控制,例如电视、空调、洗衣机、微波炉、电饭锅等。现在孩子手中的玩具更少不了单片机控制,例如音乐盒、遥控车等等其它智能玩具.这使我们的生活不仅方便而且更加有趣。在计算机通信中,单片机能够在计算机网络和通信设备之间提供方便的条件。现如今的通信设备也在一步一步实现单片机智能控制,例如手机、对讲机、楼宇门呼叫对讲系统、列车和飞机无线通信.在汽车电子产品中,单片机也实现了它的价值,例如汽车的集中显示系统、动力、速度、压力监测控制系统、自动驾驶系统、导航系统、安全保护系统等。单片机在办公自
10、动化设备,商业营销设备等其他领域中中也有着广泛的应用,它使我们的生活变得更加方便快捷,更加丰富多彩,生活工具也越来越智能化,如今我们的生活离不开单片机, 它是我们生活中不可缺少的一部分.2。2 硬件器件选择2。2.1 单片机选型方案一:传统51单片机AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,该处理器单指令周期为1us(在12M晶振下),工作频率024MHz,并且该芯片支持仿真,是经典51单片机课程中的芯片,抗干扰能力强,但是随着科技速度的发展,该芯片慢慢被后继的芯片所替代,因为该芯片价格比较高,而且仿真器的成本较高,所以本设计不适于使用该
11、芯片。方案二:使用430单片机TI生产的430系列单片机为超低功耗单片机,被广泛应用于各类低功耗的产品中,该系列单片机的优点为,功耗非常低,而且具有丰富的外设,能够直接进行ADC采集,高端芯片还可以进行DAC输出,并且外围电路简单,I/O口具有可控的输入与输出的方式,由于本设计不考虑功耗,所以此单片机不做考虑使用.方案三:使用STC系列单片机STC系列单片机由宏晶公司生产,其以低廉的价格与丰富的内部资源,深受广大使用者的喜爱,他内核与AT89S51的功能完全相同,我们采用STC89C52单片机为主控芯片,这样更能体现我们此次设计的性价比。综上所述,本设计使用方案三选用STC89C52单片机作为
12、本设计的微控制芯片。2。2.2 按键部分方案一:行列扫描按键行列式按键适用于按键应用数目比较多的设计,例如手机、电子称等需要输入数据较多的设备,行列式按键的优点是节省I/O口资源,使用8个I/O口就可以实现16个按键,分为行扫描口与列扫描口,该方案编程比较复杂,而且必须对I/O口进行实时的扫描。方案二:使用独立按键由于本设计使用的按键功能较少,只需要清零,计数压力值设置,需要4个按键,所以本设计使用独立按键,作为按键的输入部分,独立按键硬件电路设计简单,并且编程方便简单,而且速度快,不需要对I/O口做频繁的操作.综上所述,本设计使用按键较少,使用方案二作为本设计的按键部分.2。2。3 人体检测
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