采用单片机控制的红外自动门_毕业论文(编辑修改稿)

采用单片机控制的红外自动门_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

在本系统中采用红外探测方式来进行驱动门的开关，主要目的就是保证只对人体探测，确保探测器不被其他的红外辐射所干扰，更加方便人们使用。 热释电红外探测器只针对人体红外辐射探测，不容易被其他的红外辐射所干扰；而磁电感应传感器探测范围广与本设计的初衷不符，所以采用方案一。 本章小结 本章主要是对本设计系统中使用的主要器件的选择做了一个详细的说明，将本系统中所选的器件和其它 器件做比较，从而体现出所选器件的优势所在，提高本系统的整体性能 ，为系统硬件的选择和设计提供了依据。 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 8 第 3 章 系统硬件设计 系统硬件的总体设计 与元器件的选择 系统硬件总体设计 本系统主要是使用 红外探测器控制自动门开关 的设计，系统主要有 以下几个模块 ： 红外检测模块、门行程模块、故障检测模块、步进电机控制模块、故障显示模块、 警报 模块。 红外自动门的系统硬件框图如图 31 图 31 红外自动门系统硬件框图 各功能模块的具体功能如下 ： ：检测是否有人通过自动门； ：采用旋转方式开关门； ：检测门是否遇到故障或门与门框中间是否有异物； ：控制门的开关； ：通过指示灯来提示工作人员门出现故障； ：当系统检测遇到故障时蜂鸣器开始报警。 AT89C52 单片机 警报模块 故障显示模块 故障检测模块 门行程检测模块 红外线检测模块 步进电机控制模块 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 9 元器件选择 经过对市场的调研， 以及实用性等综合各方面的因素考虑，本系统的设计采用以下几款元器件： 主机：一台电脑 单片机： AT89C52 电机：步进电机 传感器：热释电型红外传感器 模块 电机 驱动： ULN2020 电机驱动模块 报警器：蜂鸣器 各功能模块的介绍与设计 AT89C52 单片机 的介绍 AT89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可 为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 具有如下特点： 40 个引脚， 8k Bytes Flash 片内程序存储器， 128 bytes的随机存取数据存储器 (RAM)， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时计数器， 2 个全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外， AT89C52 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写（ 1000 次 ） ISP Flash ROM 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 10 32 个双向 I/O 口 工作电压 2 个 16 位可编程定时 /计数器 时钟频率 033MHz 全双工 UART 串行中断口线 128x8bit 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗（ WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 图 32 AT89C52 芯片 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 11 AT89C52 引脚功能： I/O 口 ~ P0 口 8 位双向口线（在引脚的 39~32 号端子） ~ P1 口 8 位双向口线（在引脚的 1~8 号端子） ~ P2 口 8 位双向口线（在引脚的 21~28 号端子） ~ P2 口 8 位双向口线（在引脚的 10~17 号端子） 这 4 个 I/O 口 [11]具有不完全相同的功能，大家可得学好了，其它书本里虽然有，但写的太深，初学者很难理解，这里都是按我自已的表达方式来写的，相信你也能够理解。 1． P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 “ 1” 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P0 口有三个功能： (1)外部扩展存储器时，当做数据总 线（如图 32 中的 D0~D7 为数据总线接口）； (2)外部扩展存储器时，当作地址总线（如图 32 中的 A0~A7 为地址总线接口）； (3)不扩展时，可做一般的 I/O 使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 2． P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 “ 1” 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 只做 I/O口 使用：其内部有上拉电阻。 3． P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 12 地址信号和 控制信号。 P2 口有两个功能： (1)扩展外部存储器时，当作地址总线使用； (2)做一般 I/O 口使用，其内部有上拉电阻； 4． P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口有两个功能：除了作为 I/O 使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置， 具体功能请参考我们后面的引脚说明。 I/O 口管脚备选功能 ： RXD（ 串行输入口 ） TXD（ 串行输出口 ） /INT0（ 外部中断 0） /INT1（ 外部中断 1） T0（ 记时器 0 外部输入 ） T1（ 记时器 1 外部输入 ） /WR（ 外部数据存储器写选通 ） /RD（ 外部数据存储器读选通 ） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O 口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时 ， 实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容 读入到内部总 ， 线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。 只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面 ， 图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU 将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。 这是由硬件自动完成的不需要我们操心 ,然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错。 为什么看上面的图如果不对端口置 “ 1” 端口锁存器原来的状态有可能为 0Q 端为 0Q^为 “ 1”， 加到场效应管栅极的信号为 “ 1”， 该场效应管就导通对地呈现低阻抗 ,此时即使引脚上输入的信号为 “ 1” 也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的 “ 1” 信号读入后不一定是 “ 1”， 若先执行置 “ 1” 操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中 ， 实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类 I/O 口 ，被称为准双向口 89C51 的 P0/P1/P2/P3 口。 作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了 P1 口哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 13 外 P0/P2/P3 口都还有其他的功能。 功能引脚 ： RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 PSEN ：外部程 序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号将不出现。 EA / Vpp：当 EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 （ 0000HFFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源 （ Vpp）。 ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时， ALE 用于控制把 P0 口的输出低 8 位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。 在后面关于扩展的课程中我们就会看到 8051 扩展 EEPROM 电路，在图中 ALE与 74LS373 锁存器的 G 相连接，当 CPU 对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即 P0 口输出。 ALE 有可能是 高电平也有可能是低电平，当ALE 是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时， ALE 信号负跳变 (即由正变负 )将 P0 口上低 8 位地址信号送入锁存器。 当 ALE 是低电平时， P0 口上的内容和锁存器输出一致。 在没有访问外部存储器期间， ALE 以 1/6 振荡周期频率输出（即 6 分频），当访问外部存储器以 1/12 振荡周期输出（ 12 分频）。 从这里我们可以看到，当系统没有进行扩展时 ALE 会以 1/6 振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。 PORG 为编程脉冲的输入端： 单片机的内部结构及其组成中，我们 已知道，在 8051 单片机内部有一个 4KB 或 8KB 的程序存储器 (ROM)， ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个 ROM 中的呢。 实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是 PROG。 PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部 ROM 时 PSEN 低电平有效，以实现外部 ROM 单元的读操作。 (1)内部 ROM 读取时， PSEN 不动作； (2)外部 ROM 读取时，在每个机器周期会动作两次； (3)外部 RAM 读取时，两个 PSEN 脉冲被跳过不会输出； 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院本科 毕业设计（论文） 14 (4)外接 ROM 时，与 ROM 的 OE 脚相接。 EA /VPP： 访问和序存储器控制信号。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低 电平要求的宽度。 VCC：供电电压。 GND：接地。 结构特点： 8 位 CPU 片内振荡器和时钟电路 32 根 I/O 线 外部存贮器寻址范围 ROM、 RAM64K 2 个 16 位的定时器 /计数器 5 个中断源，两个中断优先级 步进电机的介绍 适用于控制步进电机要用环形脉冲 ，功率放大等组成的控制系统，如图33： 图 33 自动门控制系统图 脉冲信号 信号分配。