电子信息工程自动化单片机自动门控制系统设计-优快云博客

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系统简介

伴随着社会经济的发展进步、科学技术的发展进步以及人民群众日常生活质量的逐渐提升，自动门开始全面进入人民群众的生活，逐渐发展成为了宾馆、大型超市、政府等当代建筑里必须配备的设备，是建筑自动智能化综合水平的主要标准之一。它具备美观、大方、减少噪声等优势，与此同时，便捷了人民群众出入，也便捷了综合管理，加强了安全性。它实际性强，功能完备，专业技术先进，得到人民群众信任，这些都是科学技术进步提高的技术成果。它让人们充分懂得，数据时代的发展进步将会转变人们的日常生活，将会加快提速科学专业技术的发展进步。操控管理体系是自动门的核心所在，同时也是衡定其综合系统设计加工制造综合水平的主要标准，与此同时，自动门操控管理体系逐步向大规模化、庞杂化与智能化的分布方向发展。本次综合系统设计主要完成根据AT89C52的单片机设备操控管理体系，运用红外热释电感应设备HC-SR501作为自动感应控制器设备，检测到人体并且把其转化成为电力数据信号，传给单片机设备。经过单片机设备操作控制交流电机设备，使门自动开启，当人进门后又可以使门自动关闭。

关键词：AT89C52；自动门；HC-SR501；智能化

引言

自动门参考依据运用的场所及作用功能的差异，可以划分为自动平行移动门、自动平开门等，在这其中，自动平行移动门运用得最为广泛，我们一般所说的自动门、自动智能感应门就指的是自动平行移动门。自动平行移动门最普遍的组成构造方式，是自动门机械设备联动设备与门内外两端红外线，当人走近自动门的时候，红外线自动智能感应到人的产生存在，给控制操作设备一个数据信号，控制操作设备经过联动设备把门开启。当人经过门之后，再把门关停。因为自动门在通电之后，能够完成无人看管控制，与此同时，又可以减少噪声，提升了建筑的水平档次。伴随着电子科学技术的逐渐发展进步，多种人工智能操控管理体系全面进入人民群众的日常生活。自动平行移动门操控管理体系逐渐发展成为了院校、企业等人流密集、需智能操作控制出入的第一选择。自动门指：能够把人靠近门的动作（或者把某一种入门下发权力）辨别为开门数据信号的操作控制基本单元，经过联动体系把门启动，在人离开之后再把门自动智能关停，并且针对启动与关停的发展过程完成操作控制的体系。体系经过热释电红外感应设备，来测试有没有行人进出。开门后没有自动感应到人，系统就会自动延时3秒后自动关门，即电机反转一圈。

第一章系统方案设计

1.1 系统方案设计
本次设计的总体结构如图1-1所示：

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（1）第一步有人来时自动开门。当人距离门很近的时候，安装设置在门上侧的热释红外感应器设备数字信号测试设施，检测到有人的时候，将会开启机动设备联动机械传动链开门。
（2）而无人的时候，就关门延迟，当感应器设备没有检测到有人在距离门一米的控制范围里，把延迟一秒开启机动设备联动机械传动链关门。
（3）关门中有来人，立刻开门。当开启机动设备联动机械传动链关门的时候，自动智能感应探测头忽然检测到在距离门一米的控制作用范围里有人，则立刻暂停机动设备关门，开启机动设备联动机械传动链开门。
自动门操控管理体系，通常是由AT89C52单片机设施及其外围工作电路、红外测试工作电路，门行程测试工作电路、步进电机控制设备操作应用控制工作电路、问题故障测试工作电路、问题故障自动显示工作电路、操作控制模式转换工作电路等七部分构成。单片机设备周期循环测试红外测试工作电路与门行程测试工作电路自动输出数据信号，因此形成步进电机设备操作控制数据信号，机动设备联动门运行工作，当体系检测得操作控制模式产生转变的时候，体系全面进入相对应的操作控制模式。假如门在关门过程里，碰到人或者其他阻碍物的时候，门无条件地朝完全相反方向开启，当体系产生问题故障，全面进入问题故障全面处理应用程序。自动感应自动门的类型许多，在这里，仅仅是以平行移动型自动感应自动门机，作为综合系统设计的核心要点。第一步，平行移动式自动门设施机组，是由如下组成部件构成：
（1）主控制操作设施：它是自动门的指挥操作管理中心，经过内部设置指示应用运行程序的大规模应用集成块，发送相对应指示，指挥操作管理马达或者电锁类体系运行工作；与此同时，人民群众经过主要控制器设备调节控制门扇启动速率、启动幅度等系数。
（2）自动感应检测控制器设备：全面负责收集外界数据信号，类似人民群众的眼睛，当有移动的物体全面进入它的作用控制范围的时候，它就给主控制操作设施一个脉冲数字信号。
（3）原始推动力马达：供应开门和关门的主动力，操作应用控制门扇加速推动和减小速度运行工作。
（4）门扇行进运行轨道：束缚门扇的吊具构件走轮体系，使其按照指定方向进行作业。
（5）门扇吊具的走轮体系：应用在吊挂活动门扇，与此同时，在原始推动力牵引带领下联动门扇运行工
作。
（6）下部智能导向体系：是门扇下部的智能导向和准确定位设施，预防门扇在运行工作的时候，产生前后门体的机械摆动。
（7）当门扇要实现了1次开门和关门，其业务流程具体如下所示：
自动感应检测控制器设备检测到有人全面进入的时候，把信号脉冲数据信号传给主要控制器设备，主要控制器设备判定后通告马达运行工作，与此同时，监督控制马达转数，方便通告马达在一定时候加力与全面进入慢行运行工作。
1.2 方案选择
1.2.1 单片机的选择
本设计应用AT89C52控制芯片，具备支持兼容ISP下载、运用方便，可行性好、在线联网程序编译可擦除等优势。在本次综合系统设计里因为要求我们撰写的应用程序程序代码多，为了预防4K 字节的储存设备的保存空间不够，因此我们选用具备自带8K字节只读储存设备的单AT89C52片机设备控制芯片。与此同时，在线联网程序编译可擦除的优势也方便我们对撰写的程序代码实时展开修改调整。
1.2.2 传感器的选择
应用热释电红外感应设备，热释红外感应设备反应很灵敏，一旦位于它的检测控制范围里，均会有反应。参考依据不相同的作用功能与作用功能推广使用在各种不相同场所的自动智能化控制管理体系里，是自动门控体系的核心所在位置，其作用功能严重影响自动门控体系的安全稳定。
1.2.3 电机的选择
本次综合系统设计里，关键的履行基本单元就是电机设备部分，要求操作控制好电机设备来联动门的控制开关。而平开门仅仅是直线机械运动，更需要电机设备实现了直线机械运动的稳定。因此，我们选用电机设备时，也应当在数个方面思考，例如稳定安全性，高效率，安全性来选择电机。运用步进电机设备，步进电机设备是一类能够机械转动固定角度的履行组织机构。当步进电机设备联动自动接收到一个数字信号的时候，它就联动步进电机控制设备按照设立的分布方向机械传动一个固定的层面。控制操作设备能够经过操作控制信号脉冲数目来操作控制旋转角度精准自动定位；与此同时，能够经过操作控制数据信号频次来操作控制电机设备实际转速，实现操作控制速率的发展目的。步进电机设备使用其角度操作控制作用功能以及没有累计有效误差的特征，广泛应用在多种开源操作控制。

第二章硬件系统设计

2.1 单元电路设计
2.1.1 AT89C52单片机
AT89C52单片机是一类带4K字节闪烁可程序编译，可擦除只读储存设备的低额定电压，高功能CMOS八位微运算处理器设备，也就是单片机设备。其外形及管脚排布序列如下示意图2-1所示：

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图2-1 AT89C52外形及引脚图
AT89C52简介：
（1）兼容MCS51指令系统
（2）8kB可重复擦写
（3）三十二个双向I/O端口
（4）内部RAM
（5）三个十六位可程序编译定时/计数控制器间断
（6）控制时钟频次兆赫兹
（7）两个串行连接信号间断，可程序编译UART串行连接信号数据通道
（8）两个外界信号间断源，共八个信号间断源
（9）两个读写信号间断口线，3级加密位
（10）低能耗空置与断电方式，操作应用软件设立睡眠与唤醒作用功能
（11）有及等几大类封装处理方式，来满足不相同产品的使用要求。
2.1.2 热释电红外传感器
热释电红外感应设备在结构组成方面，引进场作用效应管，其根本目的是实现了额定阻抗转换。红外热释电模块HC-SR501的专业技术应用参数：
（1）工作电压：DC5V至20V
（2）静态功耗：65微安
（3）电平输出：高3.3V，低0V
（4）延时时间：可调(0.3秒~18秒)
（5）封锁时间：默认0.2秒
（6）触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H
（7）感应范围：小于120度锥角，7米以内
（8）工作温度：-15~+70度
作用功能特征：
（1）全自动智能感应：当有人全面进入其检测作用控制范围则自动输入高压电平，人离开后延时自动输出低压电平。
（2）光敏操作应用控制(可以选择）：光敏操作应用控制为可以选择作用系统功能，出厂时未安装设置光敏额定电阻。
（3）两大类触发模式：L不可重复多次，H可重复多次。可跳线选用，提出H。 A.不可重复多次触发模式：也就是自动感应到红外数据信号自动输出高压电平之后，延时之后自动输出低压电平，时期不检测红外数据信号 B.可重复多次触发模式：也就是自动感应到红外数据信号自动输出高压电平之后，在延时时间分布段内，继续探测红外信号，假如有人体在它的检测控制应用范围里活动，其自动输出将会长期维持高压电平，一直到人离开后才延时把高压电平发展为低压电平。
（4）有自动感应封锁作用时间(默认设立：0.2秒)：在封锁时间分布段内自动感应控制器设备不自动接收任何红外数据信号。可应用在间隔检测产品。也能够高效遏制外界频繁多次的影响干扰。
（5）运行工作电压控制作用控制范围宽：默认运行工作电压DC5V至20V
（6）微能耗：静态工作电流65微安，尤其合适干工作电池供应电源的电器设施产品。
（7）自动输出高压电平数字信号：可方便和各种工作电路完成对接。
使用作用范围：作为感应设备它可以配合单片机设备、继电器设备完成对各种家用、商耗电控制器设备的控制开关操作控制，是一类高专业技术产品。在人体自动感应玩具、人体自动感应照明灯具、第二产业自动智能化操作控制等多个方面都存在使用。热释电红外线感应设备内部结构与电路如图2-2所示。

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图2-2 热释电红外线传感器内部结构与电路
2.1.3 步进电机
步进电机设备是一类把电信号脉冲转化成为角位移的履行组织机构。一般一点讲：当步进联动控制器设备自动接收到一个脉冲数字信号，它就联动步进电机控制设备按照设立的分布方向机械传动一个固定的层面（及步进角）。近30年来．数据专业技术、电脑计算机专业技术与水磁物质材料的快速发展进步。推进厂步进机动设备的发展进步，为步进机动设备的使用，开启了辽阔的发展前景。
步进机动设备的特征：
（1）步进机动设备的角位移和自动输入信号脉冲数严格，为正比例关系，具备优良的跟随型。
（2）步进机动设备的实时动态反应快。
（3）速率可以在相当宽的控制范围里平滑调节控制。所以，通常能够不用减小速度控制器设备而直接联动荷载。
（4）步进机动设备只可以经过信号脉冲工作电源供应电源，才可以远行。它不可以直接运用交流工作电源与直流工作电源。
（5）步进机动设备存在振荡与失步问题现象．需要针对操控管理体系与机械设备荷载采用相对应的措施手段。
步进机动设备自身实际的噪声与震动比较多．带惯性荷载的水平比较差。联动操控管理体系的构成运用、操作控制步进电机设备需要由环形信号脉冲，额定功率扩大等构成的操控管理体系。步进机动设备的联动工作电路参考依据操作控制数据信号运行工作。在步进机动设备的单片机设备操作控制里，操作控制数据信号由单片机设备形成。具体如下所示：
（1）反应式步进机动设备操作控制换相顺序
步进机动设备的通电换相顺序，严格根据步进机动设备的任务工作模式展开。一般我们将通电换相这—工作过程，称之为信号脉冲调配。其一共有八个通电分布状态P1口自动输出操作控制数据信号，0代表绕子通电，代表绕子断电，则能够用六个字来代表六个通电分布状态。
（2）控制电路如图2-3所示：

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图2-3 步进电机驱动电路图
2.2 整体硬件电路设计

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图2-4 整体硬件电路
在开门过程里最先展开门分布工作状态测试，参考依据所检测到的数字信号，来判定自动门上次停机所处具体位置。关门，它经缓慢速运行工作、加速推动运行工作、减小速度运行工作、惯性机械运动一直到暂停这多个过程。在自动门关停过程里当体系自动接收到由光电线感应设备工作电路发送的有人出入的数据信号的时候，门会重新再次开启。和开门实际状况不相同的是当在关门过程里检测到问题故障数据信号的时候，门会朝反方向机械运动，把门开启，这样一来能够全面排除因自动门碰到阻碍物或者人身体而形成问题故障数据信号，促使整套体系暂停运行工作的可能。

第三章软件系统设计

3.1 程序设计思路
本次设计的作品功能是对电机的操作，控制自动门的开关。采用红外感应全自动和手动，安全方便。自动门控制综合管理体系的综合系统应用设计通常包括：开门应用运行程序与关门应用运行程序。当门前有人或按开门按键的时候，热释电红外感应器设备检测到数字信号之后，传给单片机设备，则其进行开门操作。
当没有人在感应区内移动或者按下关门按钮时，则履行关门应用程序。当关门途中忽然自动感应到人，则立刻开启门，预防夹人意外突发事故产生。假如没有人在门中间或在门口移动，则重新再次履行关门应用程序，直到门全部关闭。操作控制本次研究设计按照如下思路开展分析研究：
3.1.1 智能化综合系统设计
设立2个间断按键完成人工手动控制开关门；设立led指示信号灯，空闲工作分布状态、延时进入等待状态、等待工作分布状态、警示工作分布状态等。
3.1.2 安全稳定性综合系统应用设计
当关门中途，有人产生则反向开门，有人在则维持一直不关门；步进电机控制设备机械传动划分为8步，非常好的操作应用控制了门行程，预防过盈实际间隙矛盾问题。
3.1.3 稳定性设计
自动门应用步进电机设备联动，相对旧有传统类型的交流伺服电机设备而言具备节约用电、高弯曲扭矩、低噪声等优势。
3.2 系统运行流程图
整套体系操作应用软件通常是由主应用程序、定时设备与T0间断综合服务应用程序、开门子应用程序、关门子应用程序、与电机设备停转应用程序构成。主应用程序通常都是实现了对体系展开初始处理化、定时设备与间断初始处理化程序对单片机中定时器和中断模块的配置。自动门控制系统的软件流程设计，如图3-1所示。

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图3-1 系统运行流程图
程序语言综合设计里设立了一个IO搜查应用程序，应用在测试有没有人全面进入到红外感应设备测试作用范围。T0间断综合服务应用程序保障红外自动门可以在无人操作控制实际状况下自动智能辨别有没有人，同时中断程序亦能保证当自动门在关停过程里有人忽然进出时自动智能反应，暂停关门应用程序，开启开门应用程序，也就是测试应用程序辨别不相同实际状况的时候，完成相对应的响应过程。假如测试出门是全关分布状态，则在检测得有人出人的时候，门会缓慢开启，以后加速推动运行工作。自动门开门之后，就会自动暂停一定时间，之后关门。在自动门关停过程里，当体系自动接收到由光电线传感器电路发出的有人出入的信号时，门会重新打开。和开门实际状况不相同的是当在关门过程里检测到问题故障数据信号的时候，门会朝反方向机械运动，把门开启，这样一来能够全面排除因自动门碰到阻碍物或者人身体而形成问题故障数据信号使整套体系暂停运行工作的可能。为了运行工作过程可靠，在以不相同速率运行工作过程里，对运行工作时间进行了安全设立，当在开门分布状态下检测到运行工作时间超越安全时间，或者体系产生问题故障的时候，应用程序转人问题故障全面处理应用程序。
3.3 主程序分析
开启键盘扫描，电路中共设置4种模式，分别为1,2,3,4，模式1为自动模式，开启指示灯当红外传感器检测到人时，步进电机转动，应用模式2是手动操作应用模式。