单片机毕业设计论文_AT89C51红外线自动门控制系统

目录摘要ⅠAbstract Ⅱ第一章绪论 (2)1.1课题研究的可行性 (2)1.2课题的意义和目的 (2)1.3关于设计的简介和用途 (3)1.4 该设计的基本设计思路 (3)第二章主要器件的介绍 (4)2.1 单片机控制电路 (4)2.1.1 单片机简介 (4)2.1.2 时钟电路和复位电路 (5)2.2步进电机模块与驱动 (6)2.2.1步进电机 (7)2.2.2.步进电动机的驱动方法 (10)2.3 红外传感器的原理和使用 (13)2.4 BISS0001芯片介绍和典型电路 (15)2.5 菲涅尔透镜原理 (20)第三章系统硬件设计 (26)3.1 设计电路的电框图和原理 (26)3.2 各部分程序设计 (27)第四章系统软件设计 (33)4.1 设计电路原理图 (33)设计总结 (35)主要参考文献 (36)致谢信 (37)摘要随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。

同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。

它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。

它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。

过对“红外通感应自动门单片机控制系统”的研究和设计，精心撰写了单片机控制自动门系统论文。

本论文着重阐述了以单片机为主体，LED点阵显示芯片及无刷直流电机为核心的系统。

本设计主要应用AT89C51作为控制核心，无刷直流电机、红外传感器相结合的系统。

充分发挥了单片机的性能。

其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠性比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

关键词：单片机红外线传感器AT89C51 BIS0001芯片1第一章绪论1.1课题研究的可行性今天，人类已进入科学技术空前发展的信息社会，电子计算机、机器人、自动控制技术以及单片机嵌入系统的迅速发展，迫切需要行行色色的传感器。

作为“感觉器官”，传感器用于将各种各样的信息检测并转换为工作系统能进行处理的信息。

显而易见，传感器在现代科学技术领域中占有极其重要的地位，了解、掌握和应用传感器成了许多专业工程技术人员的必需，“传感器技术与应用”成了应用电子技术、自动控制技术、自动信号技术、测量技术、机器人技术及计算机应用等专业的必修课。

目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324，德国产的LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。

虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。

本设计主要应用单片机8051作为控制核心，步进电机、热释电型红外传感器、电位器相结合的系统。

充分发挥了单片机的性能。

其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

1.2课题的意义和目的经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。

自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动门。

自动门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门2时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。

当人通过门之后，再将门关闭。

由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。

1.3关于设计的简介和用途热释电红外传感器是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。

热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。

热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。

1.4 该设计的基本设计思路设计以AT89C51单片机为核心，统一控制红外感器和步进电机，并通过机械直线运动单元驱动玻璃门。

在硬件上实现了LED系统报警显示，人员进出信号的采集与A／D转换，监控报警(“看门狗”技术)，电机驱动控制以及光耦隔离技术，如图1所示。

在软件方面，主要采汇编语言对单片机控制系统进行编程。

与此同时，本系统在设计开发的过程中，考虑到实用性及性价比，所采用的芯片和器件均为通用器件，因而整个系统的造价并不高，并且有较强的应用价值和良好的发展前景。

进出LED显示控“看门狗”监控AT89C51自动门驱动控A/D转换报警显示控制红外传感人体信号图1 系统总体设计框图结构3第二章主要器件的介绍2.1 单片机控制电路2.1.1 单片机简介以大规模集成电路为主组成的微型计算机，简称为单片机，又称为嵌入式微控制器(Embedded microcontroller)。

它的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。

1）单片机的发展单片机从诞生至今已经经历了4个发展阶段，分别是：第一阶段（1974－1976年）：单片机初级阶段。

因工艺限制，此阶段的单片机采用双片的形式而且功能比较简单。

例如仙童公司生产的F8单片机，只包括了8位CPU,64个字节的RAM，和两个并行口，需要加一块具有1KB ROM、定时器/计数器和两个并行口的3851芯片才能组成一台完整的计算机。

第二阶段（1976－1978年）：低性能单片机阶段。

此阶段的单片机已成为一台完整的计算机，但内部资源不够丰富，以Intel公司生产的MCS-48系列为代表，片内集成了8位CPU、8位定时器/计数器、RAM和ROM等，但无串行口，中断系统也比较简单，片内RAM和ROM 容量较小且寻址范围不大于4KB。

第三阶段（1978－）：高性能单片机阶段。

此阶段的单片机内部资源丰富，以Intel公司生产的MCS-51系列为代表，片内集成了8位CPU、16位定时器/计数器、串行I/O口、多级中断系统、RAM和ROM等，片内RAM和ROM容量加大，寻址范围可达64KB。

有的型号内部还带有A/D转换器。

第四阶段（1982－）：8位单片机得巩固发展及16位、32位单片机推出阶段。

16位单片机以Intel公司生产得MCS-96系列为代表，在片内带有多通道A/D转换器和高速输入/输出（HSI/HSO）部件，中断处理和实时处理能力很强。

目前单片机的品种众多，其中性能优良的8位单片机在今后若干年内仍然将是工业检测、45控制应用领域中的主角。

2）单片机的特点：（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。

能利用它方便地组装成各种智能式测控设备及各种智能仪器仪表，很容易满足仪器设备既智能又微型化的要求。

（2）可靠性高、适用的温度范围宽。

单片机芯片一般是按工业测控要求设计的，能适应各种恶劣的环境。

这一点是其他机种无法比拟的。

（3） 易扩展、控制能力强。

通过单片机本身或扩展可以方便地构成各种规模地应用系统及多机和分布式计算机控制系统。

（4） 指令系统相对简单，较易掌握，且指令中又较丰富地逻辑控制功能指令，能较方便地直接操作外部输入输出设备。

由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等独特优点，已成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，具有广泛的发展前景。

单片机技术的应用，使得许多领域的技术水平和自动化程度大大提高，可以说，当今世界正面临着一场以单片机（微电脑）技术为标志的新技术革命。

2.1.2 时钟电路和复位电路1）时钟产生电路片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU 的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。

片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz ～24MHz 之间选取。

C1、C2是反馈电容，其值在20pF ～100pF 之间选取，典型值为30pF 。

本电路选用的电容为30pF ，晶振频率为12MHz 。

振荡周期＝s μ121； 机器周期s S m μ1=； 指令周期＝s μ4~1。

XTAL1和XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。

在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。

一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。

但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。

这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。

即用来连接8051片内OSC的定时反馈回路，如图2所示。

石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。

通常，OSC的输出时钟频率fOSC为0.5MHz-16MHz，典型值为12MHz或者11.0592MHz。

电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF，调节它们可以达到微调fOSC的目的。

2）单片机复位电路图3为单片机复位电路。

单片机在开机时都需要复位，以便中央处理CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。

MCS-51单片机的RST引脚是复位信号的输入端。

例如：若MCS-51单片机时钟频率为12MHz，则复位脉冲宽度至少应该为2μs。

图 2 时钟电路图 3 复位电路2.2步进电机模块与驱动步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

672.2.1步进电机步进电动机是纯粹的数字控制电动机：它将电脉冲信号转变成角位移．即结一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度．因此作常适合于单片机控制。

数字技术、计算机技术和水磁材料的迅速发展．推动厂步进电动机的发展，为步进电动机的应用开辟了广闹的前景。

步进电动机有如下特点。

1、步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比具有良好的跟随型。