基于單片機(jī)的自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)

1、基于單片機(jī)的自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)摘 要現(xiàn)在的社會(huì)在不斷地發(fā)展、科技也在不斷的進(jìn)步，人們的生活水平也就逐漸的提高起來(lái)，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)開(kāi)始逐步的進(jìn)入人們的日常生活中，應(yīng)用于一些公共場(chǎng)所，例如：賓館、超市、銀行等，成為現(xiàn)代建筑中的必備之一。自動(dòng)感應(yīng)門(mén)具有美觀大方、防風(fēng)、防塵等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也方便了人們的進(jìn)出的管理，方便了人們出入，增強(qiáng)了安全。它具有較強(qiáng)的實(shí)用性，功能也十分齊全，用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使人們能夠更加方便的出入，不用再自己推門(mén)進(jìn)出。它讓我們大家知道智能時(shí)代離我們?cè)絹?lái)越近。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)AT89C51為控制核心，熱釋電型紅外傳感器，電機(jī)等相結(jié)合的設(shè)計(jì)作品。本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能，

2、其優(yōu)點(diǎn)為電路簡(jiǎn)單，軟件功能具備，控制系統(tǒng)完善等。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)感應(yīng)門(mén) 單片機(jī) 電機(jī) 熱釋電紅外傳感器AbstractNow society in constant development, science and technology is also in constant progress, people's standard of living will gradually rise up, automatic induction door began to gradually into the People's Daily life, used in some publi

3、c places, such as: hotels, supermarkets, Banks, etc., to become one of the essential of modern architecture. The automatic induction gate has the advantages of beautiful appearance, windproof, dustproof, etc. It also facilitates the management of people in and out, convenient for people to go in and

4、 out and enhance the security. It has a strong practicability, the function is also very complete, with the single-chip computer system to control, enables people to be more convenient to go in and out, do not have to push the door in and out. It lets us all know that the age of intelligence is gett

5、ing closer and closer to us.This graduation project mainly adopts single chip microcomputer AT89C51 as the control core, pyroelectric infrared sensor, motor and other design works. This design product gives full play to the performance of single chip microcomputer, its advantages are simple circuit,

6、 software function, control system perfect, etc.Keyword：automatic door;SCM;Electric machinery目錄1緒論11.1自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)的背景11.2自動(dòng)門(mén)的發(fā)展歷史11.3自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)的功能概述12 系統(tǒng)總體方案32.1系統(tǒng)的總體規(guī)劃32.2元器件介紹32.2.1單片機(jī)的引腳及定義介紹32.2.2熱釋電紅外傳感93 硬件設(shè)計(jì)113.1基本的單片機(jī)系統(tǒng)113.2 紅外檢測(cè)電路113.2.1 放大信號(hào)電路123.3 步進(jìn)電機(jī)電路143.4 LCD液晶顯示器簡(jiǎn)介153.4.1 液晶原理介紹153.4.2液晶模塊簡(jiǎn)介

7、163.4.3液晶顯示部分與89C51的接口173.5鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)184控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)194.1 主程序設(shè)計(jì)194.1.1 主程序流程圖194.2調(diào)試204.2.1 硬件調(diào)試204.2.2 軟件調(diào)試204.2.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題205總結(jié)與展望22致謝23參考文獻(xiàn)2421緒論1.1自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)的背景現(xiàn)在的社會(huì)在不斷地發(fā)展、科技也在不斷的進(jìn)步，人們的生活水平也就逐漸的提高起來(lái)，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)開(kāi)始逐步的進(jìn)入人們的日常生活。單片機(jī)對(duì)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的設(shè)計(jì)提供了方便，把單片機(jī)作為自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的中樞控住單元，這說(shuō)明人們離智能時(shí)代更進(jìn)一步。自動(dòng)感應(yīng)門(mén)具有出行便捷、方便管理等優(yōu)點(diǎn)。它有較強(qiáng)的實(shí)用性，功能也十分齊全

8、，用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使人們能夠更加方便的出入，不用再自己推門(mén)進(jìn)出。這讓我們知道，智能時(shí)代的來(lái)臨加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，讓我們的生活變得更加美好。1.2自動(dòng)門(mén)的發(fā)展歷史自動(dòng)門(mén)是門(mén)的一種，它的出現(xiàn)是根據(jù)人的生存需求所發(fā)展出來(lái)的。自動(dòng)門(mén)就是用感應(yīng)器把到人到來(lái)的信息當(dāng)做開(kāi)門(mén)信號(hào)，當(dāng)人到來(lái)后，感應(yīng)器把信號(hào)傳給單片機(jī)，然后再通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)把門(mén)開(kāi)啟，在人離開(kāi)后把門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，這種能夠根據(jù)人們的到來(lái)離去自動(dòng)開(kāi)關(guān)的門(mén)就是自動(dòng)門(mén)?，F(xiàn)在，自動(dòng)門(mén)在公共場(chǎng)所已是隨處可見(jiàn)。在二十世紀(jì)年以后自動(dòng)門(mén)逐漸應(yīng)用于建筑，在當(dāng)時(shí)，因?yàn)槊绹?guó)的超級(jí)市場(chǎng)的開(kāi)放，自動(dòng)門(mén)開(kāi)始走向世界的舞臺(tái)。油壓式、空氣式自動(dòng)門(mén)是世界上第一自動(dòng)門(mén)品牌是多瑪在194

9、5年研發(fā)出來(lái)的，從此自動(dòng)門(mén)被廣泛的應(yīng)用。電氣式自動(dòng)門(mén)出現(xiàn)于1962年，自此自動(dòng)門(mén)被人們?cè)介_(kāi)越重視，自此已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)在自動(dòng)門(mén)的存在是為了突出建筑的藝術(shù)美，自動(dòng)門(mén)與其建筑以及周邊環(huán)境的和諧自然、整潔大方等，同時(shí)也有其高效的通行理念。自動(dòng)門(mén)從出現(xiàn)以后，經(jīng)過(guò)大規(guī)模發(fā)展，出現(xiàn)了大批的專業(yè)制造商，形成了種類齊全、功能完善的自動(dòng)門(mén)產(chǎn)業(yè)，一直到現(xiàn)在自動(dòng)門(mén)還在不斷發(fā)展與完善的中，未來(lái)自動(dòng)門(mén)會(huì)更加的便捷與安全。1.3自動(dòng)感應(yīng)門(mén)設(shè)計(jì)的功能概述本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)感應(yīng)門(mén)主要有以下3點(diǎn)功能：（1）當(dāng)有人進(jìn)出門(mén)的時(shí)。當(dāng)人走到離自動(dòng)門(mén)一定的距離時(shí)，安裝在自動(dòng)門(mén)上的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)器探頭檢測(cè)到有人移動(dòng)時(shí)，就會(huì)傳

10、輸信號(hào)給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件編譯后，把控制信號(hào)傳輸給電機(jī)，進(jìn)行開(kāi)門(mén)。（2)當(dāng)人離開(kāi)后延遲關(guān)門(mén)。當(dāng)然人離開(kāi)后，熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)器沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門(mén)一定的范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，在延遲幾秒后，傳輸信號(hào)給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件編譯后，把控制信號(hào)傳輸給電機(jī)，進(jìn)行關(guān)門(mén)。（3)當(dāng)在關(guān)門(mén)的時(shí)候檢測(cè)到來(lái)人時(shí)，將立即開(kāi)門(mén)。當(dāng)關(guān)門(mén)時(shí)，熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)器探頭突然檢測(cè)到在離門(mén)一定的范圍內(nèi)有人移動(dòng)，則傳輸信號(hào)給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件編譯后，把控制信號(hào)傳輸給電機(jī)，立刻停止關(guān)門(mén)，進(jìn)行開(kāi)門(mén)。2 系統(tǒng)總體方案2.1系統(tǒng)的總體計(jì)劃本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)為核心的自動(dòng)感應(yīng)門(mén)。當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)在工作的時(shí)候，單片機(jī)將不間斷的檢測(cè)紅外檢測(cè)電路的輸

11、出信號(hào)，然后把紅外檢測(cè)電路的輸出信號(hào)傳輸給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件的編譯后，再把控制信號(hào)傳輸給電機(jī)，電機(jī)根據(jù)控制信號(hào)帶動(dòng)自動(dòng)門(mén)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到紅外檢測(cè)電路的輸出信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，就轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)的模式。如自動(dòng)門(mén)在關(guān)門(mén)的過(guò)程中遇到阻礙時(shí)，自動(dòng)門(mén)將立即開(kāi)門(mén)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理方框圖如2-1所示。 2.2元器件的介紹2.2.1單片機(jī)的定義及引腳簡(jiǎn)單介紹AT89C51是一種高性能的CMOS8位單片機(jī)，其中AT89C51內(nèi)含有128bytes的隨機(jī)儲(chǔ)存器（RAM）和4K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀22程序存儲(chǔ)器（PEROM）。AT89C51采用非易失性儲(chǔ)存、高密度的生產(chǎn)技術(shù)，它與標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51系列的單片機(jī)指

12、令和引腳是一樣的，所以可以兼容MCS-51系統(tǒng)，AT89C51主要優(yōu)勢(shì)是內(nèi)置Flash儲(chǔ)存單元和通用8位中央處理器（CPU）。AT89C51的引腳圖為圖2-2-1：圖2-2-1 AT89C51引腳圖下表2-2-1是各引腳的端口名稱及功能:管腳管腳編號(hào)功能VCC40腳輸入電流端口、電源正極。GND20腳接地端口、電源負(fù)極。XTAL119腳反向振蕩放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。XTAL218腳是反向振蕩器的輸出端。P0.0P0.73932腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線端口，低8位地址線A0A7，數(shù)據(jù)線D0D7。P1.0P1.718腳標(biāo)準(zhǔn)I/O端口

13、。P2.0P2.72128腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：地址端口，高8位地址線A8A15。P3.010腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：串行輸入端口。P3.111腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：串行輸出端口。P3.212腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：外部中斷0。P3.313腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：外部中斷1。P3.414腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：計(jì)時(shí)器0外部輸入。P3.515腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：計(jì)時(shí)器1外部輸入。P3.616腳功

14、能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器寫(xiě)選通。P3.717腳功能一：普通的I/O端口，輸出/輸入端口。功能二：外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器讀選通。RST9腳復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，要保持RST腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)間。PSEN29腳外部程序儲(chǔ)存器的讀選通線。在外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。ALE/PROG30腳地址鎖存允許/編程信號(hào)線。用于將P0口送出的片外儲(chǔ)存器的低8位地址鎖存到外部地址鎖存器中。EA/VPP31腳片外ROM允許訪問(wèn)端/編程電腦端。表2-2-1各引腳的端口名稱及功能1. 單片機(jī)的時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是一個(gè)

15、振蕩器，給單片機(jī)提供一個(gè)震蕩頻率，單片機(jī)在執(zhí)行操作時(shí)，必須在這個(gè)頻率的控制下進(jìn)行，因此時(shí)鐘電路是單片機(jī)必須的結(jié)構(gòu)。在AT89C51單片機(jī)中有一個(gè)高增益的反向放大器，反向放大器的輸出端為引腳XTAL2，輸入端為引腳XTAL1。由這個(gè)放大器構(gòu)成的振蕩電路和時(shí)鐘電路在一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式。根據(jù)硬件電路的不同連接方式，單片機(jī)的時(shí)鐘方式分為外部時(shí)鐘方式和內(nèi)部時(shí)鐘方式兩種。這兩種時(shí)鐘方式如圖2-2-2所示。 （1）外部時(shí)鐘方式 （2）內(nèi)部時(shí)鐘方式 圖2-2-22. 單片機(jī)的復(fù)位電路復(fù)位就是把單片機(jī)初始化操作，把CPU和系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)到的一個(gè)設(shè)定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。其主要功能是當(dāng)程序運(yùn)

16、行出錯(cuò)或系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，為了使程序能夠運(yùn)行，需要進(jìn)行復(fù)位操作處理這類問(wèn)題，從設(shè)定的初始狀態(tài)重新啟動(dòng)程序。RST引腳是AT89C51單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端，當(dāng)此引腳運(yùn)行二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作；當(dāng)此引腳的輸入一直為高電平時(shí)，單片機(jī)將進(jìn)行循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)不能使用。當(dāng)AT89C51單片機(jī)使用6MHz的晶振進(jìn)行復(fù)位操作時(shí)，高電平的持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能夠完成復(fù)位操作。復(fù)位電路的邏輯圖為2-2-3所示:圖2-2-3復(fù)位電路的邏輯圖一個(gè)完整的復(fù)位電路應(yīng)該由內(nèi)、外兩部分構(gòu)成。其中外部電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)由引腳RST輸送至到密特觸發(fā)器，再由單片機(jī)內(nèi)的復(fù)位電路在運(yùn)轉(zhuǎn)周期的特定

17、時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出信號(hào)進(jìn)行收集，得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。根據(jù)應(yīng)用上的要求，復(fù)位電路一般分為上電自動(dòng)復(fù)位和上電（開(kāi)關(guān)）復(fù)位兩種形式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在上電后保持RST一段時(shí)間的高電平，單片機(jī)將自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位操作，其電路如圖2-2-4（1）所示。上電（開(kāi)關(guān)）復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種。其中，按鍵電平復(fù)位比上電自動(dòng)復(fù)位的不同主要在于，當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候也可以進(jìn)行復(fù)位操作。其電路如圖2-2-4（2）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也能夠在單片機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位操作。其電路如圖2-2-4（3）所示。 （1） （2）

18、（3） 圖2-2-4 （1）上電自動(dòng)復(fù)位（2）按鍵電平復(fù)位（3）按鍵脈沖復(fù)位2.2.2熱釋電紅外傳感器紅外傳感器是檢測(cè)紅外線能量變化的探測(cè)元件，本次設(shè)計(jì)采用熱釋電紅外傳感器。熱釋電紅外線傳感器由場(chǎng)效應(yīng)管阻抗變換器、探測(cè)元、干涉濾光片三大部分組成。在制作時(shí)將高熱電系數(shù)材料制成薄薄的片子，在片子的兩面鍍上金屬電極，加電進(jìn)行極化，在極化的兩端形成極性相反的電容器。熱釋電紅外傳感器采用非接觸式檢測(cè)外界紅外線輻射的變化，并根據(jù)其輻射變化量轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管后加以放大進(jìn)行輸出。當(dāng)熱釋電紅外傳感器沒(méi)有檢測(cè)到人體紅外線信號(hào)時(shí)，外界紅外輻射無(wú)變化，熱釋電紅外傳感器無(wú)電壓輸出。 當(dāng)人體靜止在熱釋電紅

19、外傳感器的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，紅外線輻射處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的外界紅外輻射無(wú)變化，熱釋電紅外傳感器仍然沒(méi)有電壓輸出。當(dāng)人體在熱釋電紅外傳感器的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，此時(shí)的紅外線輻射則發(fā)生脈沖式變化，熱釋電紅外傳感器有電壓輸出。綜上所述，熱釋電紅外傳感器只能夠?qū)σ苿?dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體和體溫近似人體的物體起作用。熱釋電紅外傳感器的前面安裝有菲涅爾透鏡是為了提高探測(cè)接收的靈敏度。菲涅爾透鏡利用透鏡的光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，當(dāng)有人從透鏡前經(jīng)過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外輻射就不斷地在“盲區(qū)”與“高靈敏區(qū)”之間交替，這樣就使接收到的紅外輻射以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)能量輻射變化，使的

20、輸出電壓信號(hào)更加明顯。其中人體輻射的紅外輻射波長(zhǎng)一般是在910um之間，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在220um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。為了使探測(cè)更加精準(zhǔn)便在傳感器頂端開(kāi)裝有一個(gè)可以通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為710um的濾光鏡片，正好適用于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的范圍的波長(zhǎng)予以吸收，這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器-熱釋電紅外傳感器。下圖2-2-5為雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)框圖。 圖2-2-5雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)框圖3 硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的選用單片機(jī)是自動(dòng)門(mén)感應(yīng)門(mén)的控制核心。在選用單片機(jī)的時(shí)候我是基于單片機(jī)的功能來(lái)進(jìn)行選購(gòu)的，本次設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)主要要求是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和時(shí)

21、間延遲設(shè)定。AT89C51單片機(jī)的性能滿足我的要求，在價(jià)格方面也比較的便宜，所以本畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用AT89C51單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)的電路圖如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)電路圖3.2 熱電釋紅外檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)紅外檢測(cè)電路主要由檢測(cè)放大電路和熱釋電紅外傳感器組成，其核心元件是熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器采用非接觸式檢測(cè)外界紅外線輻射的變化，并根據(jù)其輻射變化量轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管后加以放大進(jìn)行輸出。熱釋電紅外傳感器自身的接收靈敏度一般較低，檢測(cè)距離僅2m左右，因?yàn)榧t外檢測(cè)元件是高熱電系數(shù)材料制成的，其輸出電壓極微弱且其阻抗很高，所以在傳感器內(nèi)部設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)管及偏置厚膜電阻，從

22、而放大電路電壓。當(dāng)有人在檢測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)（向門(mén)靠近時(shí)），熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到紅外輻射脈沖式的變化，并將其轉(zhuǎn)換成微弱電壓信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)放大電路內(nèi)部放大等處理后傳輸給單片機(jī)，控制自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的運(yùn)動(dòng)。熱電釋紅外檢測(cè)電路如圖3-2所示。圖3-2熱電釋紅外檢測(cè)電路3.3 步進(jìn)電機(jī)電路步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是把脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行者，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。這樣可以通過(guò)控制脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中要求單片機(jī)要精確控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和位移，經(jīng)過(guò)多方面的考慮之后，決定采用130HZ308-450型號(hào)的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。130HZ308-450的三相反應(yīng)式

23、步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.2°，即畢業(yè)設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)角的控制精度可以達(dá)到1.2°，這有了較高的精確度。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路是根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)（電脈沖信號(hào)）進(jìn)行工作的。本測(cè)控系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為控制中心，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由脈沖控制器、功率驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)幾部分構(gòu)成的。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖如圖3-3（a）所示，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的電路圖與3-3（b）所示。圖3-3（a）步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖圖3-3（b） 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)電路圖在AT89C51單片機(jī)輸出控制信號(hào)（電脈沖信號(hào)）后，再由脈沖控制器控制各端口的通斷，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。其控制系統(tǒng)由設(shè)計(jì)程序完成脈沖

24、分配工作，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案，這可以有效地對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路在較大脈沖電流狀態(tài)工作時(shí)，單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)功率回路的共地干擾，可以用光電耦合器把單片機(jī)與步機(jī)電機(jī)隔離，不僅能夠進(jìn)行有效的避免強(qiáng)功率的干擾信號(hào)反串進(jìn)主控系統(tǒng)還能在驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障時(shí)，防止功放中較高的電壓串入單片機(jī)而使其燒壞單片機(jī)。3.4 LCD液晶顯示器在畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用了LCD1602液晶顯示器作為界面顯示一些相關(guān)的參數(shù)，。 3.4.1 液晶原理介紹LCD1602液晶顯示器采用了液晶控制透光度技術(shù),通過(guò)控制顯示器是否透光來(lái)控制液晶的亮和暗，這樣的好處是當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，

25、因此無(wú)須考慮刷新率的問(wèn)題。 LCD1602液晶顯示器是指它能顯示16x2的內(nèi)容，及它最多能顯示32個(gè)字符，其中一個(gè)字符由5x7的點(diǎn)陣符位組成，每位之間都有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有一定的間隔，起到了字符間距與行間距的作用，能夠很好地顯示字符，在顯示圖形的時(shí)候就不夠好了，但考慮到本次設(shè)計(jì)主要顯示一些重要參數(shù)，所以最后還是選用LCD1602液晶顯示器。在顯示字符時(shí)要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的35個(gè)點(diǎn)，使每個(gè)字節(jié)的高位是1，低位是0，0位的點(diǎn)暗，1位的點(diǎn)亮，這樣就組成某一個(gè)字符。內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器可讓控制器工作用文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)

26、應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可顯示。3.4.2 LCD1602液晶模塊簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602液晶模塊使用HD44780控制器，HD44780具有較強(qiáng)的指令集，可以提供各種控制命令，如：顯示位移、閃爍、清屏等功能。LCD1602與單片機(jī)通訊模塊采用8位或4位并行傳輸兩種方式，IR作為寄存指令碼，只能寫(xiě)入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫(xiě)入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出數(shù)據(jù)，當(dāng)BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字節(jié)。8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系，CGRAM是為用戶編寫(xiě)特殊字符

27、留用的，它的容量?jī)H64字節(jié)，能自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，地址碼隨指令寫(xiě)入IR，則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或CGRAM。LCD1602液晶模塊的引腳圖如圖3-4-1所示，液晶寄存器選擇控制如表3-4-2。圖3-4-1 LCD1602引腳圖RSR/W操作說(shuō)明00寫(xiě)入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（DB7）、讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0DB6）值11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)10寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器表3-4-2寄存器選擇控制3.4.3液晶顯示部分與89C51的接口 把89C51的P2端口作為數(shù)據(jù)線，P3.5、P3.6分

28、別為L(zhǎng)CD的EN、RS端口。其中RS是寄存器選擇信號(hào)，EN是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，R/W是讀寫(xiě)信號(hào)。在使用顯示器時(shí)，首先進(jìn)行清屏操作，再設(shè)置字型為5×7的點(diǎn)陣，接口數(shù)據(jù)為8位，顯示行數(shù)為1行，然后設(shè)置為整體顯示，取消字體和光標(biāo)的閃爍，最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。89C51單片機(jī)向LCD的顯示緩沖區(qū)中輸送字符，程序中采用2個(gè)字符數(shù)組，一個(gè)顯示顯示電壓數(shù)據(jù)，另一個(gè)字符，要顯示的字符被送到相應(yīng)的位置后，完成后統(tǒng)一顯示。首先取一個(gè)要顯示的字符輸送到LCD的顯示緩沖區(qū)，程序?qū)⒀訒r(shí)，判斷LCD是否夠顯示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。 LCD1602與89C51的接口圖3-

29、4-3所示：圖3-4-3 LCD1602與89C51的接口圖3.5鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)按鍵模塊采用的是3位并聯(lián)電路，此按鍵的一端接地，另一端接IO端口，因?yàn)锳T89C51的IO端口內(nèi)部上拉，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下的時(shí)候，IO端口檢測(cè)為高電平：當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，相當(dāng)于IO端口短接地，這時(shí)候單片機(jī)檢測(cè)到的電平為低電平。AT89C51單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)不同時(shí)刻的IO口狀態(tài)就可以判斷按下的是那個(gè)按鍵。3個(gè)按鍵分別代表以下功能，P11為開(kāi)按鍵，P12為關(guān)按鍵，P13為功能按鍵。鍵盤(pán)模塊電路圖如圖3-5所示。圖3-5 按鍵模塊電路圖4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件方面采用C語(yǔ)言編程。這個(gè)控制程序分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式

30、兩個(gè)方面。當(dāng)在手動(dòng)模式的時(shí)候，需要自己進(jìn)行控制電機(jī)開(kāi)關(guān)門(mén)；在自動(dòng)模式時(shí)，由熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)到有人進(jìn)出時(shí)，電機(jī)正傳自動(dòng)開(kāi)門(mén)，在人離開(kāi)后，延遲10秒鐘后，沒(méi)人情況下電機(jī)反轉(zhuǎn)自動(dòng)關(guān)門(mén)，若是有人進(jìn)出電機(jī)將繼續(xù)延遲，直到10內(nèi)檢測(cè)不到人，電機(jī)反轉(zhuǎn)自動(dòng)關(guān)門(mén)，無(wú)需手動(dòng)控制。4.1 主程序的流程圖圖4-1主程的流程圖4.2調(diào)試4.2.1 硬件調(diào)試在硬件調(diào)試中，我第一步是在Protel中畫(huà)出了電路原理圖，包括繪制出來(lái)PCB板接線圖。然后根據(jù)PCB板接線圖進(jìn)行實(shí)物制作。在制作實(shí)物中我是采用萬(wàn)能板進(jìn)行制作，在制作的過(guò)程中，我事先根據(jù)PCB板的接線圖進(jìn)行排版布局，先焊接電源部分，用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)試后，沒(méi)有

31、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。再圍繞著單片機(jī)，從最簡(jiǎn)單的線路少的元件開(kāi)始著手焊接，把所有元件焊接完畢，再按照PCB板的接線圖用銅絲把所有的線路連接起來(lái)。最后，在焊接完畢之后需要檢查調(diào)試。在調(diào)試之前我先對(duì)萬(wàn)能板進(jìn)行了檢查了，檢查線路的的連接問(wèn)題，觀察是否有漏焊、虛焊、短路、錯(cuò)線等問(wèn)題，防止通電后燒壞電路板和元器件。在通電觀察電路板的時(shí)候，一有一次因?yàn)榻渝e(cuò)發(fā)生短路而使電路冒煙，發(fā)熱過(guò)高而使電路發(fā)燙、燒毀了電路。經(jīng)過(guò)這次我經(jīng)歷我更的細(xì)心進(jìn)行元器件的焊接，尤其是在連接線路的時(shí)候，更加的小心。當(dāng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，我立即關(guān)斷電源，排查出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行修復(fù)后再通電重新檢測(cè)。在第一步檢測(cè)完畢沒(méi)有異常情況后，再進(jìn)行輸入信號(hào)，用萬(wàn)用表進(jìn)

32、行數(shù)據(jù)的檢測(cè)。把檢測(cè)結(jié)果與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)比較檢查出出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，再進(jìn)行修改電路進(jìn)行調(diào)試，直到未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，最終通過(guò)調(diào)試。4.2.2 軟件調(diào)試在軟件的編程調(diào)試中，我先用Keil C51編譯器對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試模擬。在使用Keil C51編譯器的時(shí)，對(duì)工程進(jìn)行編譯、連接后，在主菜單中打開(kāi)“調(diào)試”菜單欄，點(diǎn)擊“開(kāi)始/停止調(diào)試模式”圖標(biāo)，進(jìn)入軟件模擬仿真調(diào)試狀態(tài)。在仿真結(jié)果出來(lái)后，與我想要的結(jié)果對(duì)比，查找不理想的地方，找到并修改程序，直到得到我想要的結(jié)果。最后將在Keil C51編譯器中調(diào)試好的程序?qū)懼羻纹瑱C(jī)里。 在接上電源后，觀察整體電路的運(yùn)作情況，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能等。并根據(jù)電路的運(yùn)行情況推測(cè)程序

33、出錯(cuò)的部分，然后修改程序，再經(jīng)過(guò)Keil C51編譯器調(diào)試后寫(xiě)至單片機(jī)中，直到作品能夠完美表達(dá)我想要的程序。4.2.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的調(diào)試中，出現(xiàn)許多錯(cuò)誤。其中在繪制PCB原理圖的過(guò)程中出現(xiàn)了一些元器件的結(jié)構(gòu)與線路繪制問(wèn)題，在查閱了資料后又重新繪制元器件，改正單片機(jī)與元器件的連線圖。在制作的過(guò)程中，我一共購(gòu)買(mǎi)了3份材料，在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)了一些虛焊和漏焊現(xiàn)象，最嚴(yán)重的是一次把元器件的電源管腳線給焊錯(cuò)了，導(dǎo)致整塊萬(wàn)能板被燒掉。只能重新開(kāi)始，在最后通電測(cè)試中，感應(yīng)器不靈敏，經(jīng)過(guò)檢查、排查出來(lái)是在焊接過(guò)程中線的接口松動(dòng)導(dǎo)致的。在軟件的編程中，我也查閱學(xué)習(xí)有關(guān)的技巧，經(jīng)過(guò)多次的修改軟件才能正確的表達(dá)我想要的效果。最終在不斷地調(diào)試過(guò)程后電路板終于正常工作了。5總結(jié)與展望在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我從中學(xué)到了許多的知識(shí)，不像是在書(shū)上說(shuō)的那樣