單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的賓館智能自動(dòng)門設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　單片機(jī)原理及應(yīng)用A</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　起止日期： 2014 年1月4日 至 2014年1月10日</p><p><b>　　控制與機(jī)械工程學(xué)院</b></p><p>　　2014年1月

2、10日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、原理3</b></p><p><b>　　二、硬件設(shè)計(jì)3</b></p><p><b>　　2.1時(shí)鐘電路3</b></p><p>　　2

3、.2 復(fù)位及復(fù)位電路4</p><p>　　2.3 熱釋電紅外傳感器4</p><p>　　2.4電動(dòng)機(jī)電路5</p><p>　　2.5單片機(jī)介紹6</p><p><b>　　三、程序設(shè)計(jì)7</b></p><p><b>　　1.流程圖7</b></p

4、><p><b>　　2.程序8</b></p><p><b>　　四、總結(jié)9</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p>　　附錄 protues總電路圖11</p><p><b>　　一、原理</

5、b></p><p>　　本課題主要實(shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)和基于AT89C51的單片機(jī)控制系統(tǒng)。自動(dòng)門控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測(cè)到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳給單片機(jī)。單片機(jī)控制揚(yáng)聲器和ＬＥＤ使其播放“歡迎光臨”和點(diǎn)亮彩燈。步進(jìn)電機(jī)作為門驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)，使門自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。單片機(jī)控制門鎖打開。原理方框圖如圖1-1所示。</p><p><

6、;b>　　二、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1時(shí)鐘電路</b></p><p>　　AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳X1和X2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。時(shí)鐘電路如圖2-1 所示，在X1和X2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶

7、體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　圖2-1 時(shí)鐘電路</p><p>　　2.2 復(fù)位及復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常

8、初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持

9、續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2 復(fù)位電路</p><p>　　2.3 熱釋電紅外傳感器</p><p>　　熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制

10、由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10-20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。</p><p>　　自動(dòng)門感應(yīng)器

11、選擇紅外感應(yīng)器，型為HZKT002，它采用紅外專用芯片BISS0001 芯片。模塊線路板尺寸35mm×30mm， 透鏡直徑約25mm，模塊厚度20mm，體積小，容易嵌入其他設(shè)備。為增大感應(yīng)范圍，在感應(yīng)器前面加上半球形菲涅爾透鏡。</p><p>　　熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。</p>

12、<p>　　缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。</p><p>　　圖2-3 紅外檢測(cè)電路</p><p><b>　　2.4電動(dòng)機(jī)電路 </b></p><p>　　直流伺服電機(jī)也稱執(zhí)行電機(jī)，它具有一種服從控

13、制信號(hào)的要求動(dòng)作的職能，在信號(hào)來(lái)到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)來(lái)到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)信號(hào)小時(shí)，轉(zhuǎn)子能即使自行停轉(zhuǎn)，由于這種“伺服”性能，因此而得名。按照在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的功用所要求，伺服電機(jī)具備可控性好、穩(wěn)定性高和速應(yīng)性強(qiáng)等基本性能。可控制性好是指尋好消失以后，能立即自行停轉(zhuǎn)；穩(wěn)定性高是指轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下家；速應(yīng)性強(qiáng)是指反應(yīng)快，靈敏。直流伺服電機(jī)的工作原理和普通直流電機(jī)相同。只要在其勵(lì)磁繞組中有電流通過(guò)且產(chǎn)生了磁通，當(dāng)電樞繞組中

14、通過(guò)電流時(shí)，這個(gè)電樞電流與磁通互相作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使伺服電機(jī)投入工作。這兩個(gè)繞組其中的一個(gè)斷電時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)，它不象交流伺服電動(dòng)機(jī)那樣有“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。所以我們選擇直流伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)門的轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　直流伺服電機(jī)采用H橋驅(qū)動(dòng)；單片機(jī)的一個(gè)引腳分別產(chǎn)生兩種占空比不同的PWM（脈沖寬度調(diào)制）波形作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和制動(dòng)；在門的中間及兩邊位置設(shè)置開關(guān)，作為中斷信號(hào)產(chǎn)生源，來(lái)判斷電機(jī)是否應(yīng)該停止。電

15、機(jī)電路如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 電動(dòng)機(jī)電路</p><p><b>　　2.5單片機(jī)介紹</b></p><p>　　單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一

16、個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。 </p><p>　　由于單片計(jì)算機(jī)具有體積小，重量輕，耗電少，功能強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)，又由于數(shù)據(jù)大多是在芯片內(nèi)傳送處理，所以運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)從七十年代問世以來(lái)，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來(lái)越

17、多的應(yīng)用。</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制

18、造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p><b>　　三、程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.流程圖</

19、b></p><p><b>　　2.程序</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　sbit L=P3^2;//接受傳感器信號(hào)</p><p>　　

20、bit Flag;//標(biāo)志位</p><p>　　sbit R=P2^3;//正轉(zhuǎn)</p><p>　　sbit LED=P2^0;//彩燈</p><p>　　sbit LED=P2^1;</p><p>　　void Delay_2s(unsigned int DATA)

21、//2s延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int x,y;</p><p>　　for(x=DATA;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</

22、b></p><p>　　void main()//主函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　D=R=0; LED=1;</p><p>　　Delay_2s(6000);//延時(shí),減少傳感器誤差;</p><p>　　Delay

23、_2s(6000);</p><p>　　Delay_2s(5000);</p><p>　　Delay_2s(5000);</p><p>　　L=R=0; LED=0;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></

24、p><p>　　L=R=0; LED=0;</p><p>　　Ld_Display();</p><p>　　L=R=0; LED=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>&l

25、t;b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是“基于單片機(jī)的賓館智能自動(dòng)門設(shè)計(jì)”，我很認(rèn)真而且有著從未有過(guò)的靜下心來(lái)學(xué)習(xí)態(tài)度。我發(fā)現(xiàn)，要干好一件事并非那么簡(jiǎn)單，但也不是很難，敷衍了事是萬(wàn)萬(wàn)不可的，對(duì)待任何事情都要認(rèn)真去思考，用思想來(lái)完成任務(wù)。</p><p>　　開始時(shí)搜集資料，我在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)下通過(guò)各種渠道開始準(zhǔn)備工作—通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)

26、論文、核心期刊、書籍等。接下來(lái)，我開始對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理、分析研究，并制作了課題研究的方案。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)我所學(xué)的東西的膚淺，知識(shí)面的不牢固，在選擇方案的時(shí)候，產(chǎn)生模棱兩可的情況。經(jīng)常是邊設(shè)計(jì)邊復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)過(guò)的課本知識(shí)。這些使我知道“紙上談兵”是絕對(duì)不行，只有通過(guò)實(shí)踐，自己親自動(dòng)手試一試，才能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的缺陷，才能更好的與所學(xué)的知識(shí)相結(jié)合。在課程設(shè)計(jì)中我們每個(gè)人都能學(xué)到很多，有很大

27、的收獲。做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來(lái)就可以事倍功半。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

28、　　【1】張金鐸 金歡陽(yáng)名編著.《傳感器及其應(yīng)用》.西安電子科技大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　【2】何希才編著.《傳感器及其應(yīng)用實(shí)例》.機(jī)械工業(yè)出版社.2003.</p><p>　　【3】吳玉香. 空間矢量調(diào)制技術(shù)在自動(dòng)門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電氣傳動(dòng), 2003(2): 11-13.</p><p>　　【4】JHA A R. 紅外技術(shù)應(yīng)用——