基于-單片機(jī)商場自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z. 基于單片機(jī)的商場自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要首先進(jìn)展整體方案設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件電路和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，最后進(jìn)展了自動門控制系統(tǒng)的仿真與分析。該系統(tǒng)主要應(yīng)用8051單片機(jī)作為控制核心，直流電機(jī)，紅外線傳感器相結(jié)合的組成構(gòu)造，充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。該系統(tǒng)用紅外線傳感器對進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域的移動物體進(jìn)展實(shí)時檢測，當(dāng)移動物體進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域時，紅外線傳感器接收到的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號并發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)輸出指令控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，然后電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)使門開啟，9秒鐘后，當(dāng)感應(yīng)到人已不在感應(yīng)區(qū)域時關(guān)門。其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比擬高等，具有一定的使用和參考

2、價(jià)值。關(guān)鍵詞: 單片機(jī)；商場自動門；步進(jìn)電機(jī)；紅外傳感器-. zThe Design of Automatic Door Based on Single Chip MicroputerAbstractFirst overall program design，and then to design program design system hardware circuit and the corresponding software is developed finally the principle of automatic control system model and design a

3、functional verification.This system mainly 8051 as control core，of DC motors，infrared sensor bination of position structure giving full play to the microcontroller performance.This system uses infrared sensors to enter induction area real-time detecting moving object，when moving object into inductio

4、n area，infrared sensor received signals into digital signals through frequency-field concurrent to microcontroller，SCM output mand control motor rotation，then motor drive transmission mechanism to make the door open，when induction to people already not induction area to close the door. Its advantage

5、 is hardware circuit is simple，software function consummation，the control system is reliable，cost-effective higher，has some of the use and reference value.Keywords: Single chip microputer; Automatic door; DCmotor; Infraredsensors基于單片機(jī)的商場自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- . z.目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3569396031緒論

6、 PAGEREF _Toc356939603 h 1HYPERLINK l _Toc3569396041.1課題背景 PAGEREF _Toc356939604 h 1HYPERLINK l _Toc3569396051.2國外開展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc356939605 h 2HYPERLINK l _Toc3569396061.3課題研究的意義和目的 PAGEREF _Toc356939606 h 2HYPERLINK l _Toc3569396071.4主要研究容 PAGEREF _Toc356939607 h 2HYPERLINK l _Toc3569396082自動門系統(tǒng)方案

7、 PAGEREF _Toc356939608 h 4HYPERLINK l _Toc3569396092.1自動門的功能需求分析 PAGEREF _Toc356939609 h 4HYPERLINK l _Toc3569396102.2自動門的控制要求 PAGEREF _Toc356939610 h 4HYPERLINK l _Toc3569396112.3設(shè)計(jì)整體框圖 PAGEREF _Toc356939611 h 4HYPERLINK l _Toc3569396123自動門系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939612 h 6HYPERLINK l _Toc3569396133

8、.1 根本單片機(jī)系統(tǒng) PAGEREF _Toc356939613 h 6HYPERLINK l _Toc3569396143.2 紅外檢測電路 PAGEREF _Toc356939614 h 8HYPERLINK l _Toc3569396153.3 步進(jìn)電機(jī) PAGEREF _Toc356939615 h 9HYPERLINK l _Toc356939616步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc356939616 h 9HYPERLINK l _Toc3569396173.3.2 驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc356939617 h 10HYPERLINK l _Toc35

9、6939618斬波驅(qū)動 PAGEREF _Toc356939618 h 10HYPERLINK l _Toc3569396193.4 檢測模塊 PAGEREF _Toc356939619 h 11HYPERLINK l _Toc3569396204自動門系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939620 h 13HYPERLINK l _Toc3569396214.1 整體程序流程圖 PAGEREF _Toc356939621 h 13HYPERLINK l _Toc3569396224.2 功能模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939622 h 13HYPERLINK l _T

10、oc3569396234.2.1 PWM信號發(fā)生程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939623 h 13HYPERLINK l _Toc3569396244.2.2 轉(zhuǎn)速測量模塊程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939624 h 14HYPERLINK l _Toc356939625檢測開關(guān)程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc356939625 h 16HYPERLINK l _Toc3569396265設(shè)計(jì)仿真與分析PAGEREF _Toc356939626 h 17HYPERLINK l _Toc3569396275.1 仿真軟件介紹 PAGEREF _Toc356939627

11、h 17HYPERLINK l _Toc3569396285.2軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc356939628 h 18HYPERLINK l _Toc3569396295.3 硬件仿真 PAGEREF _Toc356939629 h 20HYPERLINK l _Toc3569396306結(jié)論 PAGEREF _Toc356939630 h 21HYPERLINK l _Toc356939631參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc356939631 h 22HYPERLINK l _Toc356939632致 PAGEREF _Toc356939632 h 23-. z1 緒論現(xiàn)代社會是

12、一個快速開展的信息化社會，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們不斷去追求舒適，方便的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生，智能型自動門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。隨著自動門的技術(shù)、性能日趨成熟、完善，它被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院、商業(yè)、工業(yè)等不同行業(yè)，改善了人們的生產(chǎn)生活條件。自動門不但能給我們帶來人員出入方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、防噪音等好處，更令我們的建筑物增添了不少高貴典雅的氣息。1.1課題背景21世紀(jì)的今天，門更加突出了平安理念，強(qiáng)調(diào)了有效性:有效的防通行、疏散，同時還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)和諧。自動門廣泛應(yīng)用于大中型公共場所，為這

13、些建筑增添了亮麗、時尚的姿態(tài)。自動門從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對門的功能的提升和完善1。所以對自動門的認(rèn)識應(yīng)該從人們對門功能的要求開場。作為建筑物一局部的門，從最根本的意義上講，要同時滿足隔離外部環(huán)境和不阻礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應(yīng)結(jié)實(shí)、密封。自動門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識，提升了人們的平安觀念。由于中國沒有相關(guān)的自動門國家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動門檔次、質(zhì)量良莠不齊，因此最好選擇一個由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后效勞的自動門品牌。不要認(rèn)為樣本上全是外國語，資料也是外國語的商品就是進(jìn)口商品，其實(shí)這樣是違反國家規(guī)定的。真正的知名品牌，合法的商品不會這樣做。自動

14、門平移門最常見的形式是自動門機(jī)及門外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動門時，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門翻開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國外建筑市場上得到大圍的普及。1.2國外開展現(xiàn)狀自動門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，隨著科技的進(jìn)步自動門也在不斷的開展和完善。門的高級形式自動門起源在歐美，迅速開展至今，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動門家族。進(jìn)入90年代以來，自動化技術(shù)開展很快，技術(shù)已經(jīng)很成熟，并取得了驚人的成就。自動化技術(shù)是自動門的重要局部。在現(xiàn)在人們生活中自動門可以節(jié)約空

15、調(diào)能源、降低噪音、防塵、防風(fēng)，同時可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。在國外大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商樓、寫字樓，自動門已經(jīng)隨處可見，但在國，自動門的自主研發(fā)尚處于初級階段。在自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、平安、以及人性化是需要首先考慮的因素。1.3課題研究的意義和目的隨著電子科技的不斷開展， 各種智能控制系統(tǒng)進(jìn)入人們的生活。自動門控制系統(tǒng)成為商場、超市等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。自動門能實(shí)現(xiàn)入門授權(quán)的自動識別控制和防擠壓等功能。為了使商場自動門能夠更好的為商場效勞， 得到一種電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比擬高的商場自動門系統(tǒng)，本文研究一種

16、雙翼對開式自動門控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了入門授權(quán)的識別控制和防擠壓等功能。該系統(tǒng)以8051作為控制核心，步進(jìn)電機(jī)、紅外傳感器、磁開關(guān)相結(jié)合的系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。具有一定的使用和參考價(jià)值。1.4主要研究容單片機(jī)以及自動控制相關(guān)知識。通過去圖書館查閱材料，閱讀文獻(xiàn)，利用網(wǎng)絡(luò)參考網(wǎng)絡(luò)上的論文，并在此根底上利用單片機(jī)完成*商場自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先進(jìn)展自動門系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，根據(jù)功能要求和控制要求設(shè)計(jì)出了整體框圖，然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件系統(tǒng)，選出了單片機(jī)型號，步進(jìn)電機(jī)，紅外檢測電路，還有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，根據(jù)要求設(shè)計(jì)了整體流程圖，和功能模塊設(shè)計(jì)，最后利用軟件對自動門控制系統(tǒng)進(jìn)展了仿真與分析。最終完成了

17、基于單片機(jī)的商場自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)要求具有如下功能：開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動和自動方式；緊急停頓；自動門在開門位置停留9秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程。-. z2 自動門系統(tǒng)方案2.1自動門的功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場入口的應(yīng)用，需要有平安性和可靠性。根據(jù)商場中對自動門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動門應(yīng)由以下功能：1.為了便于維護(hù)，自動門應(yīng)具有手動和自動方式。當(dāng)信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未翻開或者檢測到已無人接近門口且門未關(guān)閉，單片機(jī)動作輸出信號開控制點(diǎn)動機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。2. 當(dāng)自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停頓開關(guān)，自動門自動進(jìn)入開門過程。2.2自動門的控制要求1.當(dāng)有

18、人由到外或由外到通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動作，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機(jī)停頓運(yùn)行。 2.自動門在開門位置停留9秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時，電機(jī)停頓運(yùn)行。3.在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到或由到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停頓關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。4.在門翻開后的9秒等待時間，假設(shè)有人員由外至或由至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開場等待9秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員平安通過。2.3設(shè)計(jì)整體框圖本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用單片機(jī)程序?qū)Σ竭M(jìn)伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)進(jìn)展控制，從而對

19、門進(jìn)展開、關(guān)的控制。在門的兩側(cè)各有一個感應(yīng)器，分別感應(yīng)從里面出去和從外面進(jìn)來的人。感應(yīng)探測器探測到有人靠近時，將脈沖信號傳給主控器單片機(jī)，主控器判斷后通知電機(jī)運(yùn)行，同時監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知電機(jī)在一定時候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。檢測人進(jìn)出的傳感器采用紅外傳感器。圖2-1，是自動門系統(tǒng)整體框圖。位置給定單片機(jī)PWM功率接口電動機(jī)負(fù)載傳感器接口電流反響信號正/負(fù)位置反響脈沖絕對零位脈沖圖2-1 自動門系統(tǒng)整體框圖-. z3 自動門系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 根本單片機(jī)系統(tǒng)8051單片機(jī)最早由Intel公司推出， 作為系統(tǒng)的控制器，單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法，并且

20、具有功耗低，體積小，技術(shù)成熟，本錢低廉2。在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且我們也比擬熟悉這款芯片，因此采用8051構(gòu)成系統(tǒng)控制局部。這是自動門系統(tǒng)的控制核心， 一般情況下以單片機(jī)片的根本硬件資源為主，有必要時再擴(kuò)展局部外部器件3。在本設(shè)計(jì)中需要完成的控制比擬簡單，以單片機(jī)片的根本硬件資源完全可以實(shí)現(xiàn)， 因此不需擴(kuò)展。其單片機(jī)電路圖如圖3-1。圖3-1 單片機(jī)電路圖8051芯片各個引腳的作用4：1輸入/輸出引腳I/O口線P0口P0.00.7P：8位雙向I/O口，占39.32腳。其第一功能作為通用的輸入輸出作為輸出口線;其第二功能是在系統(tǒng)擴(kuò)展時，P0口先用作地址總線，通過分時操作到達(dá)復(fù)用的目的。CPU在外

21、部擴(kuò)展操作時，P0口先用作地址總線，在ALE信號的作用下將地址鎖存，然后再將P0口轉(zhuǎn)作為數(shù)據(jù)總線使用，在作通用的輸入輸出口使用時，P0口線的輸出驅(qū)動電路是開漏的，所以，驅(qū)動集電極開路電路或漏極開路電路時需外接上拉電阻。當(dāng)作為地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時，口線不是開漏的，無需外接上拉電阻。P0口線的每一位能以吸收電流的形式驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載P1口P1.0P1.7:8位準(zhǔn)雙向I/O，占18腳。P1口一般作通用I/O口線使用，用于完成8位數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。準(zhǔn)雙向口是指改口部設(shè)有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路或漏極開路電路所驅(qū)動，無需外接上拉電阻，其每一位口線能以吸收或輸出電流的方式驅(qū)動4個L

22、STTL負(fù)載。P2口P2.0P2.7：8位準(zhǔn)雙向I/O，占2028腳。其第一功能為根本的輸入/輸出口線；其第二功能是在系統(tǒng)擴(kuò)展時作高8位地址總線使用。同P1口，P2口的每一位口線能以吸收或輸出電流的方式驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3口P3.0P3.7：8位準(zhǔn)雙向I/O，占1017腳。P3口是一個雙功能端口，即P3口除可作通用I/O口線使用外，其每一條口線都具有第二功能，其第二功能見表。同P1口，P3口的每一位口線能以吸收或輸出電流的方式驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。2控制信號引腳線PESN (29腳)；外部程序存儲器讀選通信號。在單片機(jī)外部擴(kuò)展程序存儲器ROM時，PESN作為外部擴(kuò)展程序存儲器的讀選通

23、信號低電平有效，定時輸出脈沖。在單片機(jī)部程序存儲器時，PESN信號無效高電平。ALE/PROG30腳： 地址鎖存允許/片EPROM編程脈沖輸入信號。在單片機(jī)片外存儲器時，該引腳是地址鎖存信號，用于鎖存低8位地址。在 ALE為高電平時P0口上的信息為低8位地址，在ALE為低電平期間，P0口上的信息為指令或數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)低位地址與數(shù)據(jù)的別離。在單片機(jī)不片外存儲器是 ，ALE 引腳能按主振頻率的1/6固定的輸出正脈沖，此脈沖可用作外部的時鐘或定時脈沖使用這里應(yīng)當(dāng)注意，在外部存儲器時，ALE會缺少一個脈沖。而當(dāng)對單片機(jī)部的程序存儲器編程時如對8751部的EPROM編程時，此引腳為編程秒沖的輸入端。

24、EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲器允許/固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA為低電平時，CPU直接外部程序存儲器，當(dāng)EA為高電平時，則CPU要先對單片機(jī)部04KB程序存儲器進(jìn)展，然后自動延至外部超過4KB的程序存儲器。當(dāng)對8751單片機(jī)部的EPROM進(jìn)展編程時，此引腳為編程電源輸入端一般為+21V電源。RST/Vpd(9腳)；復(fù)位信號/備用電源輸入端。當(dāng)振蕩器工作時，假設(shè)在此引腳上加兩個周期的高電平，就能使單片機(jī)復(fù)位。此引腳也可作為備用電源的輸入端，當(dāng)單片機(jī)電源失電期間，由Vpd向單片機(jī)提供備用電源，以保護(hù)單片機(jī)中的容。 3電源及其他Vcc40腳：電源端，引入單片機(jī)的工作電源。 Vss(20腳)：接

25、地端。*TAL1，*TAL21918腳：時鐘電路引腳。當(dāng)使用部引腳時，這兩個引腳端外接石英晶體和微調(diào)電路。當(dāng)使用外部時鐘時，兩引腳用于外接外部時鐘。3.2 紅外檢測電路紅外檢測電路主要由熱釋電紅外傳感器和檢測放大電路組成，核心元件是熱釋電紅外傳感器，它能以非接觸形式檢測人體輻射出的紅外線能量變化，并將此變化轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出5。不需要紅外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動接觸開關(guān)由于敏感元件的輸出電壓極微弱且其阻抗很高，故在傳感器部設(shè)有場效應(yīng)管及偏置厚膜電阻，從而構(gòu)成信號放大及阻抗變換電路6， 一般熱釋電紅外傳感器自身的接收靈敏度較低， 檢測距離僅2m 左右。當(dāng)有人靠近自動門時，被熱釋電紅外傳感器接

26、收下來，并將其轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)檢測放大電路部放大等處理后輸出給單片機(jī)7。其熱電釋紅外檢測電路如圖3-2所示。圖3-2熱電釋紅外檢測電路3.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即結(jié)一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度8。因此作常適合于單片機(jī)控制，近30年來，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速開展推動步進(jìn)電動機(jī)的開展，為步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)9(1)步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價(jià)，又非?？煽俊Ｍ瑫r，它也可以與角度反響環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)

27、。(2)步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。(3)速度可在相當(dāng)寬的圍平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。(4)步進(jìn)電動機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和步進(jìn)電源。(5)步進(jìn)電動機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。(6)步進(jìn)電動機(jī)自身的噪音和振動較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如圖3-3所示。信號分配脈沖信號負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大圖3-3 驅(qū)動控制系統(tǒng)圖步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作。在步進(jìn)電動機(jī)的單片機(jī)控制中

28、，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生。其根本控制作用如下:反響式步進(jìn)電動機(jī)控制換相順序：步進(jìn)電動機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動機(jī)的工作方式進(jìn)展。通常我們把通電換相這過程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序?yàn)锳-CA-C-BC-B-AB；共有八個通電狀態(tài)。斬波驅(qū)動斬波恒流驅(qū)動的原理如圖3-4所示。T1是一個高頻開關(guān)管。T2開關(guān)管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動機(jī)繞組的電流經(jīng)這個電阻到地，所以這個電阻是電流取樣電阻。比擬器的一端接給定電壓Uo，另一端接取樣電阻上的壓降，當(dāng)取樣電壓為0時，比擬器輸出高電平。圖 3-4斬波恒流驅(qū)動電路原理圖當(dāng)控制脈沖Ui為低電平時T

29、1和T2兩個開關(guān)管均截止；當(dāng)U1為高電平時，T1和T2兩個開關(guān)管均導(dǎo)通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高，當(dāng)超過給定電壓Uc的值時，比擬器輸出低電平，使與門輸出低電平、Tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時，比擬器輸出高電乎，與門也輸出高電平，T1又導(dǎo)通，電源又開場向繞組供電。這樣反復(fù)循環(huán)，直到Ui為低電平。3.4 檢測模塊 檢測有無人進(jìn)出采用對射主動紅外探測器。限位開關(guān)則由磁開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。 生活中的檢測防裝置有許多種，其中對射紅外探測器的應(yīng)用最為廣泛，它由發(fā)射器和接收器兩局部組成。其中發(fā)射器發(fā)射出一定波長的紅外線，平時狀態(tài)下由接收器接收，但如果發(fā)射器所發(fā)射

30、的紅外線被物體擋住，就會發(fā)出報(bào)警信號10。設(shè)計(jì)在自動門的門門外一定高度處各設(shè)置一個對射探測器。并由導(dǎo)向管套住發(fā)射管和接收管，確保所發(fā)出的光線是一束，而且不宜受其他光線的干擾。接收管的光線被阻擋時輸山高電平信號。兩接收器的輸出端接到一個或門上，再經(jīng)過一個非門接到INT0引腳。這樣不管是有人進(jìn)門或有人出門，都會有低電平信號輸入INT0端口，從而使單片機(jī)得到有人的信息，并調(diào)用相應(yīng)程序執(zhí)行相應(yīng)的開門動作。限位開關(guān)分別設(shè)置在開門極限位置、關(guān)門極限位置、和一半處的位置。此開關(guān)是這樣種器件：半有磁鐵在其附近時，磁開關(guān)就被吸為關(guān)閉狀態(tài)，輸出高電平，相反輸出低電平。將兩小塊磁鐵分別置于門的右上角位置，則當(dāng)自動門

31、移到限位開關(guān)處時，此開關(guān)就會被吸合，發(fā)出高電平信號，分別輸出給P0.4、P0.5、P0.6這三個引腳，單片機(jī)經(jīng)過查詢這三個引腳來判斷到那個限位開關(guān)，再執(zhí)行變速或停頓的相應(yīng)動作。限位開關(guān)的安裝方法如圖3-5所示，整體電路如圖3-6所示。圖3-5 檢測有無人進(jìn)出及限位開關(guān)模塊圖3-6 整體電路圖-. z4 自動門系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 整體程序流程圖本設(shè)計(jì)程序以匯編語言編寫，因?yàn)閰R編語言易于讀寫、易于調(diào)試和修改，同時匯編語言用來編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件，其目標(biāo)程序占用存空間少，運(yùn)行速度快。本程序的設(shè)計(jì)主要由PWM信號發(fā)生程序、轉(zhuǎn)速測量模塊程序和檢測開關(guān)程序組成。整體程序流程圖如下頁圖4-1所示。4

32、.2 功能模塊設(shè)計(jì)本軟件主要采用查詢的方法來實(shí)現(xiàn).雖然中斷的方法要比查詢具有實(shí)時性并節(jié)約時間，但是基于本系統(tǒng)的要求，因?yàn)槿绻捎糜腥诉M(jìn)入INT0中斷效勞程序的話，服效勞程序很不容易判斷自動門終究出于哪一局部，要用哪種速度開門。查詢?nèi)绻O(shè)置的適宜也是完全可以的。4.2.1 PWM信號發(fā)生程序設(shè)計(jì)PWM信號就是脈沖寬度信號，一定時間的高電平和一定時間的低電平的循環(huán)即可形成PWM信號11。于是本程序采用將P0.0清0和置l的方法來實(shí)現(xiàn)。首先在程序開場初始化的時候?qū)0.0清0，調(diào)用PWM信號產(chǎn)生程序時，先將P0.0置1，然后經(jīng)定時程序延時一段時間后再將P0.0清0。然后判斷有沒有中斷要執(zhí)行，如到達(dá)限

33、位開關(guān)或是有人進(jìn)出時。如果以上情況都沒發(fā)生就繼續(xù)調(diào)用這一個方波的發(fā)生程序。直至有中斷打斷時，執(zhí)行清0 P0.0或調(diào)用另一個方波發(fā)生程序?qū)嵤┳兯?。變速是根?jù)程序的順序執(zhí)行順序而判斷門所處的位置來實(shí)現(xiàn)的。此程序嚴(yán)格按照自動門開關(guān)一次的順序來編寫的，考慮了各階段可能遇到的所有問題，因此根據(jù)程序執(zhí)行的控制器可判斷自動門是該快速還是慢速。 轉(zhuǎn)速測量模塊程序設(shè)計(jì)本程序采用定時和延時技術(shù)結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。其中定時沒有采用定時器計(jì)數(shù)器。因?yàn)榍斑呉呀?jīng)有了根本延時程序，為了使程序更簡便并且有更高的利用率高的利用率，因而仍采用軟件延時的方法。具體程序如下：T10: MOV TMOD，*50H; T1為方式1計(jì)數(shù)器

34、MOV TL1，*0 MOV TH1，*0 MOV R0，*10; 測試一秒的轉(zhuǎn)速 SETB TR1LOOP2:LCALL DEL DJNZ R0，LOOP2 CLR TR1 MOV A，TL1 CJNE A，*0，JI*U1JI*U1: P0.6，GSLOW AJMP GFAST當(dāng)調(diào)用關(guān)門程序的過程中才有必要測速，其他局部不需要設(shè)置此程序。在調(diào)用關(guān)門PWM信號的過程中，調(diào)用測速程序。計(jì)數(shù)器采用的Tl計(jì)數(shù)。首先將計(jì)數(shù)器Tl啟動并設(shè)置初值為0，然后開場定時，定時l秒后，將計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)值傳給存放器A，在將此計(jì)數(shù)值與電機(jī)正常狀態(tài)下最低轉(zhuǎn)速的二倍相比擬(因?yàn)閳A盤上設(shè)有兩個孔，因此是最低轉(zhuǎn)速的二倍)。如

35、果計(jì)數(shù)值小于最小值的二倍則代表有障礙物，從而轉(zhuǎn)到開門程序執(zhí)行。其中TMOD是定時器計(jì)數(shù)器的工作方式存放器。它用于選擇定時器計(jì)數(shù)器的工作模式和工作方式，它的字節(jié)地址為89H，不能進(jìn)展位尋址。其格式如圖4-1所示。圖4-1TMOD格式當(dāng)GATE位為0時，僅由運(yùn)行控制位TR*(*=0，1)=1來啟動定時器計(jì)數(shù)器運(yùn)行。 M1、M0為工作方式選擇位。本程序中將其設(shè)置為01，表示定時器計(jì)數(shù)器工作在方式l，為l6位定時器計(jì)數(shù)器。開場系統(tǒng)初始化啟動紅外探測器有人嗎快速開門有人嗎到半處限位開關(guān)嗎慢速開門有人嗎到開門限位開關(guān)嗎電機(jī)停頓延時9秒有人嗎快速關(guān)門有人嗎有障礙嗎到半處限位開關(guān)嗎慢速關(guān)門有人嗎嗎有障礙嗎到關(guān)

36、門限位開關(guān)嗎電機(jī)停頓延時9秒返回NK1NK4K2K3NNK5YYYYYNNNYNNYK5YYK2K3K4K1YNYN圖4-2 整體程序流程圖C/T=1時為計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對外部輸入引腳TO(P34腳)或Tl(P35腳)的外部脈沖(負(fù)跳變)計(jì)數(shù)。 TRl為計(jì)數(shù)器控制位，TRl為1啟動定時器計(jì)數(shù)器工作(GATE為0的時候僅由它來控制定時器計(jì)數(shù)器)。該位可由軟件置l或清0。圖4-2 整體程序流程圖。檢測開關(guān)程序設(shè)計(jì)檢測是否有人的探測器接到了INT0引腳，由于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的需要，本設(shè)計(jì)采用了查詢的方法。因?yàn)榧僭O(shè)使用中斷的方法，在中斷效勞程序中開門的速度很難確定，因?yàn)殚T無論處于何種狀態(tài)，都有可能有人進(jìn)

37、出而需要執(zhí)行開門動作。如果不能準(zhǔn)確判斷自動門日前所處的位置，就不能正確的調(diào)用相應(yīng)的PWM信號，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速。查尋方法如下：JNB P3.2，KSLOW還有 P0.6，GSLOW等語句。JNB指令意思是：如果P3.2為高電平，則跳轉(zhuǎn)到KFAST執(zhí)行。指令是當(dāng)此引腳為高電平時進(jìn)展跳轉(zhuǎn)。系統(tǒng)中有多個請求源，均采用了對輸入引腳查詢的方式。這有助于準(zhǔn)確的判斷所應(yīng)執(zhí)行的動作。-. z5 設(shè)計(jì)仿真與分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，一般都包括如下幾個過程：首先設(shè)計(jì)硬件電路，并在Multisim上仿真，仿真好了就完成硬件組裝工作，然后進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和硬件調(diào)試階段。5.1 仿真軟件介紹本設(shè)計(jì)的仿真軟件采

38、用Multisim和Keil uVision3軟件相結(jié)合的方法。Multisim是美國國家儀器NI推出的以Windows為根底的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作12。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)展仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)展捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)

39、計(jì)和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計(jì)流程。Multisim以庫的形式管理元器件，經(jīng)菜單Tools/ Database Management翻開Database Management數(shù)據(jù)庫管理窗口，對元器件庫進(jìn)展管理。 在Database Management窗口中的Daltabase列表中有兩個數(shù)據(jù)庫：Multisim Master和User。其中Multisim Master庫中存放的是軟件為用戶提供的元器件，User是為用戶自建元器件準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫13。用戶對Multisim Master數(shù)據(jù)庫中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權(quán)。中選中Multisim Master時，窗口中對庫的編輯按鈕全部失效而變

40、成灰色。但用戶可以通過這個對話窗口中的Button in Toolbar顯示框，查找?guī)熘胁煌悇e器件在工具欄中的表示方法。據(jù)此用戶可以通過選擇User數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而對自建元器件進(jìn)展編輯管理。 在Multisim Master中有實(shí)際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差異在于：一種是與實(shí)際元器件的型號、參數(shù)值以及封裝都相對應(yīng)的元器件，在設(shè)計(jì)中選用此類器件，不僅可以使設(shè)計(jì)仿真與實(shí)際情況有良好的對應(yīng)性，還可以直接將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到Ultiboard中進(jìn)展PCB的設(shè)計(jì)。另一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實(shí)際器件對應(yīng)，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。它們在工具欄和

41、對話窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標(biāo)與該類實(shí)際器件的圖標(biāo)形狀一樣，但虛擬器件的按鈕有底色，而實(shí)際器件沒有。本設(shè)計(jì)主要是針對Multisim的原理圖設(shè)計(jì)和利用Multisim實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的仿真。軟件局部采用Keil軟件進(jìn)展匯編語言編程，Keil uVision3是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)匯編語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)仿真步驟如下：在Multisim中繪制電路原理圖。在Keil中輸入?yún)R編程序，并編譯通過。在Multisim中加載程序，觀察仿真結(jié)果。5.2軟件調(diào)試第一步調(diào)試是軟件對所編程序的調(diào)試，看是否存在語法錯誤。一般來說這一步

42、很容易實(shí)現(xiàn)。但是剛開場進(jìn)展調(diào)試時一下子出來了89處錯誤。后來發(fā)現(xiàn)我將微機(jī)原理中的指令和單片機(jī)的指令搞混了。雖然有好多指令是通用的，但并不完全一致。如微機(jī)中的CMP比擬指令在單片機(jī)中不可用。還有點(diǎn)格式上的錯誤就是在十六進(jìn)制立即數(shù)的A、B、C、D、E、F前必須加上0，不然系統(tǒng)不認(rèn)識。改正來之后順利完成了這一步的調(diào)試。有些錯誤是因?yàn)榍贸绦驎r太快了，記憶符都寫錯，一改正錯誤提示減少了很多。下列圖5-1是調(diào)試前的截圖，圖5-2是調(diào)試后的截圖。第二步是將程序利用匯編軟件Keil uVision3對已經(jīng)調(diào)試好的程序進(jìn)展匯編在線調(diào)試，變成可執(zhí)行的目標(biāo)代碼裝入。Keil uVision3中可以進(jìn)展模擬仿真，對軟

43、件進(jìn)展單步調(diào)試。這可以讓用戶清晰的看到程序執(zhí)行到何處，哪里出現(xiàn)錯誤。這一步主要看程序是否有邏輯上的錯誤，語法沒錯遠(yuǎn)遠(yuǎn)不代表著軟件調(diào)試成功。在必要的時候可以設(shè)置端口狀態(tài)和斷點(diǎn)，并查看標(biāo)志位和各存放器的狀態(tài)。如有邏輯錯誤，改正之后，再重新回到開場調(diào)試，直至邏輯錯誤消除為止。硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件的錯誤是通過對軟件的調(diào)試而發(fā)現(xiàn)和糾正的。圖5-1 調(diào)試前 在進(jìn)展單步執(zhí)行時，定時程序在計(jì)數(shù)器溢出后就自動跳出，但在實(shí)際調(diào)試過程中，它卻一直在循環(huán)程序中，不往下執(zhí)行。后來經(jīng)過程序的改良，解決了此困難。我在軟件調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)我的程序比擬復(fù)雜且邏輯不清晰，主要是由于采用了中斷的方法，在中斷效勞程序中每個程序都需要考慮很多情況，處于半處限位開關(guān)的左側(cè)怎么辦，另一側(cè)又應(yīng)如何等。導(dǎo)致程序很長且邏輯混亂。后來我重新編寫了一個程序并換了一種思路，跟蹤門的來回這一動作路線來編程。這樣可以清晰的知道門處于何位置，應(yīng)調(diào)用何種速度。程序采用查詢的方法來實(shí)現(xiàn)有無人的檢測和到?jīng)]到限位開關(guān)的判斷。這樣，不但思路清晰了許多，而且變短了不少。圖5-2 調(diào)試后5.3 硬件仿真第三步是硬件電路仿真。首先是進(jìn)展靜態(tài)的調(diào)試，靜態(tài)的調(diào)試的目的是排除明顯的硬件故障。在加電之前，可以先用萬用表等工具，根據(jù)硬件邏輯設(shè)