基與52單片機自動門控制系統(tǒng)設計與制作

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

目錄

1.設計背景及功能分析.............................................................................................1

1.1設計背景及內(nèi)容...........................................................................................1

1.2功能分析.......................................................................................................1

2.設計方案遴選.........................................................................................................2

2.1單片機的選擇...............................................................................................2

2.2傳感器的選擇...............................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖設計...............................................................................................3

3.產(chǎn)品硬件設計.........................................................................................................3

3.1系統(tǒng)原理圖...................................................................................................3

3.2控制按鍵電路設計.......................................................................................4

3.3指示電路設計...............................................................................................5

3.4人體感應電路和門設計...............................................................................6

4.產(chǎn)品軟件設計.........................................................................................................9

4.1主程序流程圖...............................................................................................9

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境.....................................................................................10

4.3程序設計過程.............................................................................................10

5.產(chǎn)品使用說明.......................................................................................................13

5.1產(chǎn)品裝配圖.................................................................................................13

5.2產(chǎn)品調(diào)試.....................................................................................................13

7參考資料.................................................................................................................16

附錄................................................................................................錯誤!未定義書簽。

附錄1元器件清單..........................................................................................17

附錄2電路原理圖..........................................................................................18

附錄3PCB設計圖...........................................................................................19

附錄4作品實物照..........................................................................................20

附錄5主程序代碼..........................................................................................21

1

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

基于52單片機自動門控制系統(tǒng)設計與制作

1.產(chǎn)品功能分析

1.1設計背景及內(nèi)容

隨著社會的不斷的發(fā)展，人們?yōu)榱俗非蟀踩煽?、?jié)能、壽命長的技術，

而自動門控制系統(tǒng)技術就出現(xiàn)在人們的眼前，同時也慢慢的進入家庭，市、行

等現(xiàn)代建筑的所必備之物。它具有防塵和降噪等優(yōu)點，同時為了方便人們的出

入和管理，也增強了安全。因為實用性強、功能齊全、技術先進，使人們更相

信這是科技進步的成果。

于是本次產(chǎn)品設計我就選擇了，基于52單片機自動門控制系統(tǒng)的設計與制

作。

設計內(nèi)容如下：

（1）方案的選擇。

（2）硬件電路的設計及組成。

（3）成品調(diào)試。

產(chǎn)品設計要求如下：

（1）人在門的一定范圍內(nèi)，門就會自動打開。

（2）門開門關都會一個燈提示。

（3）每個部分都有一個燈會提示，方便在出現(xiàn)故障時查出故障。

1.2功能分析

本次設計是基于52單片機自動門控制系統(tǒng)，它是由52單片機為核

心，外接人體感應模塊、按鍵及最終要控制的門，幾部分組成；該模塊在

自動模式下（默認自動模式）采用人體感應模塊作為感應器（檢測人

體），在一定范圍內(nèi)檢測到人時門就會自動打開，當在這范圍內(nèi)未檢測到

人時門自動關閉；在手動模式下，按下開門鍵門就打開，按下關門鍵門就

關閉。

1

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

2.設計方案遴選

2.1單片機的選擇

方案一：AT89C52

本芯片是Atmel公司生產(chǎn)（國外）的一塊低壓高性能的8位微控處理器，

內(nèi)部有128字節(jié)的隨機存取存儲器、4k的數(shù)據(jù)存儲器、兩個16位定時器

（T0、T1）、32個雙向I/O口、2個串行中斷可編程UART串行通道、2外部中

斷源（共8個中斷源）；另外還可以選擇低功耗空閑模式和掉電保護模式，最

高可運行頻率至24HZ。

方案二：Stc89C52是由宏晶公司生產(chǎn)（國產(chǎn)）的一塊高性能及低

STC89C52功耗的微控制處理器，內(nèi)部有256字節(jié)的隨機存取存儲器、8k的數(shù)據(jù)

存儲器、三個16位的定時器(T0、T1、T2)、看門狗定時器、32位I/O口線、

四個外部中斷、1個全雙工串行口；該單片機可降到0HZ的靜態(tài)操作、可選擇

兩種節(jié)電模式（空想模式、掉電保護）、最高頻率可運行到53HZ。

本次設計采用方案二，因為速度快。

2.2傳感器的選擇

方案一：光電傳感器

該傳感器是由光源、光學通路及光電元件組成，它先把被測的變化轉(zhuǎn)換成

光信號的變化，隨后通過光電元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

方案二：人體感應模塊HC-SR501

該模塊是基于紅外線技術的自動控制模塊，采用了HI778探頭設計、靈敏

度高、可靠性強、低壓工作模式；該模塊具有全自動感應、光敏控制、溫度補

償、兩種觸發(fā)方式、具有感應封鎖時間、工作電壓范圍寬、微功耗、輸出高電

平信號等特點。

本次設計采用方案二，數(shù)據(jù)采集準確。

2

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

2.3系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖所示如下圖。

STC89C52

圖1系統(tǒng)框圖

3.產(chǎn)品硬件設計

3.1系統(tǒng)原理圖

本產(chǎn)品是以STC89C52單片機為核心，外接人體感應模塊、電機、按鍵、

LED燈組成。該產(chǎn)品有兩種模式對門控制，自動模式下，人體感應模塊在一定

范圍內(nèi)對人體的檢測，當檢測到人體時門就會打開，反之關閉；手動模式下，

按關閉按鍵時門就關閉，反之按打開按鍵時門就打開。

如圖2所示：

3

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

圖2系統(tǒng)原理圖

3.2控制按鍵電路設計

本次控制按鍵電路設計用到了三個按鍵，分別是S2、S3、S4；S2是控制

模式轉(zhuǎn)換，當?shù)谝淮伟聪耂2按鍵時是自動模式控制門，再按一次S2時是手動

控制門；在自動模式下，按下S3按鍵是打開門、按下S4按鍵是關閉門。S1按

鍵是復位按鍵。

如圖3、圖4所示：

圖3按鍵電路圖

4

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

圖4按鍵實物圖

3.3指示電路設計

本此設計的指示電路采用的是發(fā)光二極管，共用到了L1、L2、L3、L4、

L5、L6共六個發(fā)光二極管，L1-L4指示的信息是控制按鍵，L5L6指示的是有沒

有檢測到人體，如圖5所示：

圖5指示電路原理圖

當發(fā)光二極管紅燈亮時是自動模式、黃燈亮時是手動模式（這里要注意這

個黃燈是與紅燈緊挨著的）、綠燈亮時是開門（注意該綠的是與藍燈緊挨著

的）、藍燈亮時是關門、第二個黃燈亮時和第二個綠燈亮時是有檢測到人體、

反之第二個黃燈和第二個綠燈未檢測到人體。

如圖6所示：

圖6指示電路實物圖

5

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

3.4人體感應電路和門設計

3.4.1.人體感應電路

本次設計采用的是人體感應模塊HC-SR501，因為他使用方便、特點多，使

用了兩個該模塊。

該模塊具有如下幾個特點：

（1）全自動感應人，只要進入該模塊的感應的范圍內(nèi)則輸出高電平，反

之則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

（2）光敏控制，就是可以設置白天或者光線強時不感應。

（3）溫度補償，就是在夏天當環(huán)境溫度升高到30至32攝氏度時，探測

距離縮短一點，溫度補償可作一定的性能補償。

（4）兩種觸發(fā)方式，第一種是不可重復觸發(fā)方式：就是感應輸出高電平

后，

延時時間段已一結(jié)束，輸出自動從高電平變成低電平。

第二種可重復觸發(fā)方式：就是感應輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果還有

人在其感應范圍內(nèi)活動，則輸出一直保持高電平，直到人未在其感應范圍內(nèi)

時，則輸出才會從高電平變成低電平。

（5）具有感應封鎖時間，就是該模塊在每一次感應輸出后(高變底)，可

以

緊跟著設置一個封鎖時間段，此時間段內(nèi)感應模塊不接受任何感應信號。

（6）工作電壓范圍寬，默認DC4.5V-20V。

（7）微功耗,靜態(tài)電流50ma。

（8）輸出高電平信號

模塊接線如下：

1腳接電源正極、2腳接OUT輸出信號、3腳接地，如圖7所示：

圖7人體感應模塊電路圖

6

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

圖8人體感應模塊實物圖

3.4.2.28BYJ48步進電機

本次設計用步進電機（28BYJ48）的正反轉(zhuǎn)來代替門的開關過程。

28BYJ48步進電機具有如下幾個特點：

（1）精度為步進角的3%-5%，且不累積。

（2）外表允許的限高溫度。

（3）力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。

（4）低速時可以正常運轉(zhuǎn)。

28BYJ48具有以下幾個特征：

（1）要加驅(qū)動才可以運轉(zhuǎn)，驅(qū)動信號，沒有脈沖信號時，電機靜止。

（2）具有瞬間啟動和急速停止。

（3）改變脈沖的順序，可以方便改變轉(zhuǎn)動的反向。

該步進電機不能直接接到工頻交直流電源上，必須使用專用的驅(qū)動器，它

由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護單元組成；驅(qū)動單元與電機直接耦

合，也可以理解成步進電機微機控制器的功率接口。

圖9電機接口及驅(qū)動芯片

7

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

步進電機驅(qū)動要求能夠提供較快的電流上升和下降速度，使電流波形盡量

接近矩形，具有供截至期間釋放電流流通的回路，具有較高的功率及效率；本

次設計采用了ULN2003驅(qū)動芯片來驅(qū)動步進電機；如圖9所示：

圖10電機接口及驅(qū)動芯片實物圖

圖11電機實物圖

8

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

4.產(chǎn)品軟件設計

4.1主程序流程圖

圖12主程序流程圖

4.2程序軟件開發(fā)環(huán)境

本次設計采用的是keil4軟件編程，該軟件是KeilSoftware公司出品的

9

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，它與匯編語言相比，在C語言功能

上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上更有優(yōu)勢，使開發(fā)者易學易懂大大提高了工

作效率；它在2009年2月，引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，讓開發(fā)者可以使用

多臺監(jiān)視器；在2013年3月，其編譯器、調(diào)試工具與RAM器件的完美匹配。

4.3程序設計過程

第一步，由與本次設計采用的是keil4軟件編程燒入，需要建立一個可

編程的工程文件。

第二步，觀察本次設計，使用了那些模塊和元器件；本次設計使用到了人

體感應模塊、步進電機、led燈、按鍵。

第三步，設置使用到的元器件及模塊的變量。

如下所示：

第四步，編寫程序。

voidmain()

{

uchari;

T0_T1_init();//初始化定時器

a=b=c=d=0;//初始化步進電機控制引腳

delay1m(500);

LED3=1;//默認關門

LED4=0;

while(1)

10

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

{

Key_Detection();//按鍵自檢

if(flag_1==0)//自動模式

{

LED1=0;

LED2=1;

if(rt1==1||rt2==1)

{

delay1m(5);

if((rt1==1||rt2==1))

{

tt=0;

TR0=0;

if(i==0&&flag1==1)

{

LED3=0;

LED4=1;

i=1;

if(flag_jiao!=0)

flag_jiao=4096-flag_jiao;

a=b=c=d=0;

flag1=0;

TR1=1;}

}

else

{

flag_k=1;

flag_3s=0;

tt=0;

i=0;

}

11

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

}

else

{

if(TR1==0)

{

TR0=1;

}

}

if(flag_k==1&&flag_3s==1)

{

LED3=1;

LED4=0;

flag_k=0;

flag_3s=0;

TR1=1;

a=b=c=d=0;

flag1=1;

TR1=1;

}

}

else

{

LED1=1;

LED2=0;

}

}

}

第五步，編譯程序、連接線將程序燒入到單片機內(nèi)。

第六步，插上USB線打開電源開關，剛上電的時候需要等幾分鐘，讓這兩

個人體感應傳感器初始化一下，傳感器先別對著人或者用東西遮起來；然后按

一下第一個按鍵該按鍵是手動和自動模式切換，同時觀察LED燈紅燈是否點

12

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

亮，如果亮則是自動模式，黃燈亮時是手動模式；在手動還是自動模式下，開

門時，傳感器檢測到人體且人體指示燈亮、LED燈綠燈亮同時步進電機正傳，

關門時，傳感器未檢測到人體且人體指示燈不亮、LED燈藍燈亮同時步進電機

反轉(zhuǎn)。

5.產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖13產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

1.未連接電源，程序燒入在單片機內(nèi)實物圖，如圖14所示：

13

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

圖14未連接電源實物圖

第一步：連接電源

圖15連接電源實物圖

第二步：按控制按鍵調(diào)試，因為默認是自動模式，所以第一次按控制按鍵

時自動模式切換到手動模式，且手動模式燈亮，在按一次控制按鍵手動模式會

切換到自動模式，且自動模式燈亮；如下手動模式實物圖所示：

圖16手動模式且手動燈亮

14

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

第三步，開門和關門調(diào)試，在手動模式下按下開門鍵，電機正轉(zhuǎn)且開門燈

會亮，按下關門鍵，電機反轉(zhuǎn)且關門燈亮；在自動模式下，當人體檢測傳感器

檢測到人時，人體檢測燈亮、電機正轉(zhuǎn)且開門燈亮，當人體檢測傳感器未檢測

到人時，人體檢測燈滅、電機反轉(zhuǎn)且關門燈亮；如下自動模式下人體檢測傳感

器檢測到人體，人體檢測燈亮、電機正轉(zhuǎn)且開門燈亮。實物圖：

圖17自動模式開門實物圖

15

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

參考資料

[1]單片機在自動化控制系統(tǒng)中的應用與研究[J].鄭相哲.電子世界,2018(07)

[2]智能窗戶控制系統(tǒng)設計[J].白辰驕;趙航毅;劉思蒙;張厲陽.通訊世界,2018(06)

[3]基于單片機小車自動掉頭控制系統(tǒng)設計[J].賴義漢;熊益康;蘇繼東;周國雄;龍忠華;劉子鑠.新鄉(xiāng)學

院學報,2019(06)

16

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄1元器件清單

17

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄2電路原理圖

18

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄3PCB設計圖

19

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄4作品實物照

20

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄5主程序代碼

//基于52單片機自動門控制系統(tǒng)的設計與制作