自动门控制装置毕业论文

1.1 课题背景1.1.1 单片机的介绍和发展概况 什么是单片机?单片机有什么用?单片机又称单片微控制器或单片微型计算机,它自20世纪70年代问世以来，以其高的性能价格比受到人们的重视和欢迎。所以应用很广，发展很快。它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它集成了微处理器（CPU）存储器（RAM、ROM、EPROM）和各种输入输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，A/D转换器以及脉冲调制器PWM等），概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位、4位、8位、16位和32位单片机。单片机的发展历史可以分为四个阶段：第一阶段（1974年-1976年）单片机初级阶段。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。单片机的应用领域 ：1.单片机在智能仪器仪表中的应用； 2.单片机在工业测控中的应用； 3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用； 4.单片机在日常生活及家电中的应用；5.单片机在办公自动化方面。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录相机、摄相机、全自动洗衣机，自动门的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来实现的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。单片机的发展趋势将是向着大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。为满足不同的用户要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。包括以下几个方面：（1） CPU的改进，是指采用双CPU结构，以提高处理能力；增加数据总线的宽度，指单片机内部都采用16位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机；采用流水线结构，意思是指令以队列形式出现在CPU中，且具有很快的运算速度；串行总线结构，即用三条数据线代替现行的8位数据总线，从而大大的减少了单片机引线降低了单片机的成本。目前许多公司都在积极地开发此类产品。（2） 存储器的发展包括加大存储容量，片内EPROM采用 PROM或闪烁(Flash)存储器。闪速存储器（Flash Memory）是一类非易失性存储器NVM（Non-Volatile Memory）即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAM、SRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。 Flash Memory集其它类非易失性存储器的特点：与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）；与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理（PDA）。（3）有程序的保密化，即对EPROM或EEPROM采用加锁方式。1.1.2 电机微机控制系统的应用和发展随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微型计算机的性能越来越高，价格也越来越便宜。此外电力电子技术的发展，使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此就有可能比较普遍地应用微机来控制各类电机，完成各种新颖的、高性能的控制策略，是电机的各种潜在能力得到充分发挥，是电机的性能更符合使用要求，还可以制造出便于控制的新型电机，使电机出现新的面貌。比较简单的电机微机控制，例如在适当的时刻让电机启动、制动或反转之类，只要让微机控制继电器或电子开关元件使电路开通或关断就可以了。在各种机床设备及生产流水线中，现在已普遍采用危机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电机的动作。至于复杂的控制，则要用微机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等等，使电机按给定的指令准确工作。通过微机控制，电机的性能有很大的提高。例如传统的直流电集合交流电机各有优缺点，直流电动机的调速性能好，但带有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题；交流电动机，不论是异步电动机还是同步电动机，结构都比直流电动机简单，工作也比直流电动机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，他们的速度不能方便而又经济的调节。交流电动机采用正弦脉宽调制方式进行变频调速是比较理想的，但若要用普通的模拟电路或数字电路完成这一任务，电路相当复杂，用微机控制就简单多了。若要进一步调速精度及动态性能，可采用矢量控制方案，它的调速性能将与直流电动机相当。但矢量控制比较复杂，用传统的模拟电路或数字电路很难做到，而应用微机控制，则能方便的实现。目前，广泛应用于数控机床等自动化设备的数控位置伺服系统，其中电动机都是由微机控制的。为了提高性能，在先进的数控交流伺服系统中，已采用高速数字信号处理芯片（Digital Signal Processor简称DSP），指令执行速度达到每秒数百兆以上，且具有适合于矩阵运算的指令。复杂的电机微机控制主要用于以下两个方面：（1）发电机励磁系统的控制。用以保证正常工作时发电机电压稳定，发生故障后尽可能保持稳定，达到优化控制的目的。 （2）电动机调速及其位置伺服控制。用于鼓风机或水泵的调速节能、数控机床、微型计算机磁盘驱动器、机器人等控制系统。 在电机微机控制系统中，微机主要完成下列工作：(1)实时控制。根据给定的要求及控制规律，对发电机的典雅，电动机的转速等物理量实现在线实时控制。 (2)监控。完成事故报警、事故处理、系统诊断及管理等。 （3）数据处理 完成必要的数据采集、分析处理、计算、显示、记录等。1.2 课题研究的意义和目的 毕业设计是获得本科毕业证书及学位证书的必要的一环。毕业设计是课堂知识转化为实践技术的手段，是理论结合实际、 提高综合能力的必经之路同时毕业设计论文是对完成毕业设计的实现过程的总结，通过撰写论文我们可以学会分析，获得将技术上升到理论认识的能力。而且既然单片机的应用越来越广泛，而且我们所学的既是本学科，将来既有可能就是从事这方面的工作，为了让自己在走向工作岗位之前得到充分的锻炼，毕业设计必须认真完成。通过本次设计，复习并进一步掌握单片机的原理与应用及模拟数字电路的有关知识，复习汇编指令的应用，更深层地了解汇编言的思想，锻炼自己的实际操作及创新设计能力。培养我们综合运用有关的基础理论课、专业基础课和专业课的知识和技能去分析和解决实际应用问题的能力。对我们进行系统开发基本能力的初步训练，使我们能掌握解决一个实际问题，开发一个软件的一般程序和基本方法。毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。我们通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。使我们在作完毕业设计后，能够感到自己的实践动手、动笔能力得到了锻炼，增强了即将跨入社会去竞争、去创造的自信心。1.3 课题的功能概述本次设计的自动门单片机控制系统必须实现的功能主要有三个：（1） 无论门当前处于何状态，一旦有人进出门时，门必须打开。（2） 在门运行的时候为了同时考虑速度和安全问题，关门过程前一半快速，后一半慢速；开门的过程是前一半快速后一半慢速。这样既可以保证有人来时立即开门没人时立即关门，又可以避免关门时两门相冲撞或开门时各个门的碰撞。（3） 由转速测量系统，当自动门遇到障碍是电机速度变慢时，转为开门，以免使电流过大烧毁电机。

业设计简介 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。 通过对“微机控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了微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点阵显示芯片及步进电机为核心的系统。 本设计主要应用AT89C51作为控制核心，LED点阵显示芯片、步进电机、压力传感器、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。 关键词 单片机 自动门控制 A/D模数转换 传感器 Abstract Progress of with the development of society , science and technology and gradual improvement of people’s living standard, various kinds of help automatic control system in life begin to enter people’s life, the system of automatically-controlled door taking one-chip computer as the core is one of them. Indicate too that the automatic controlled field became a member in digitized era at the same time. Its practicability is strong, multiple functional, modern techniques, make people believe this is an achievement of scientific and technological progress. It lets the mankind understand even more, the development in digital era will change human life, will quicken the development of science and technology. Through the research and design to the thing that "the computer controls the system of automatically-controlled door" , have written the computer and controlled the systematic thesis of automatically-controlled door meticulously. Thesis this is it rely mainly on one-chip computer to explain emphatically, LED lattice show chip and walk into electrical machinery central systems. Is it use AT89C51 as core of controlling , LED lattice show chip , walk into electrical machinery , pressure sensor , electric potential system that device combine together mainly to design originally. Give full play to the performance of the one-chip computer. Its advantage hardware circuit is simple, the software is with perfect function, the control system is reliable , higher characteristic of the sex price, have certain use and reference value. Key words: One-chip computer The automatically-controlled door controlling A/D modulus changing Sensor 目 录 摘 要... I Abstract II 第1章 绪论... 1 1.1 课题研究的可行性... 1 1.2 课题研究的意义和目的... 1 1.3 课题的功能概述... 2 1.4 课题研究的方案... 3 第2章 系统硬件设计... 4 2.1 系统硬件总体逻辑设计... 4 2.1.1 8051单片机内部结构... 5 2.1.2 LED点阵显示模块... 6 2.1.38279显示及键盘扫描电路... 11 2.1.4 步进电机模块... 13 2.1.5 LCD 液晶显示器... 14 2.1.6 A/D转换器... 14 2.1.7 压力传感器... 16 2.2 总体设计原理图... 16 第3章 系统软件设计... 18 3.1 基本功能模块设计... 18 3.1.1 LED点阵显示部分... 18 3.1.2 门外触发部分... 19 3.1.3 门内触发部分... 19 3.1.4 步进电机控制部分... 19 3.1.5 键盘控制部分... 20 3.1.6 LCD液晶显示部分... 20 3.2 整体程序设计... 20 第4章 系统调试... 22 4.1 硬件电路调试... 22 4.2功能模块的调试... 22 4.3 综合测试... 23 结 论... 25 致 谢... 26 参考文献... 27 附录1. 28 附录2. 321.1 课题研究的可行性近年来随着社会的进步，人类的发展,计算机在社会领域的渗透,单片机以其体积小、重量轻、价格便宜等特点广泛应用到国民经济建设及人们工作和生活各方面,并成为科学技术现代化的重要工具。由于单片机所拥有的诸多特点，人们将其溶入于生活。在我们所处的生活环境中，充斥着各种各样与单片机相结合而诞生的产物，如交通灯、声控灯、感应自动门等。我在这次毕业设计中所选择的，就是单片机与门结合的产物，自动门系统。在经济飞速发展的中国，在我们高楼耸立的大都市，在大厦、宾馆、酒店、银行、商场和写字楼，自动门已经是随处可见。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，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。本设计的题目是“微机控制自动门系统”，实现办法是在实验台上仿真后的效果为通过电位器和压力传感器实时采样所采回来的值来决定门的运动形态，并相应的对LCD液晶显示屏和步进电机进行与LED点阵相对应的操作。应用到实际中可以完全的对门进行自动管理。 1.2 课题研究的意义和目的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、自动圆弧门和自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门和感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加感应器，当人走近自动门时，感应器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。 1.3 课题的功能概述这次的毕业设计主要应用于通过微机程序对LED点阵的显示顺序和步进电机的正转、反转进行控制，从而对门进行开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器，分别感应从里面出去和从外面进来的人。当有人或物品进入到感应器的扫描范围内，感应器就会做出感应，向中央处理器提出申请，中央处理器转而控制电机进行正转，实现了开门的过程。这其间，感应器不停的对其范围内的空间进行扫描，一旦两个感应器都无法扫描到其间的人或物品，也就说明人或物品已经离开，那么就开始执行关门程序。在感应器的选择方面是很灵活的，在高档酒店、写字楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方，可以选择特定区域有效的感应器；在医院手术室门前可以采用压力感应器；而车库的门可以采用固定光照感应器。而现在被广泛应用的感应器主要有微波感应器和红外感应器。我在设计时选择采用的是红外线感应器对是否有人进入感应区域进行感应，而没有采用微波感应器。这是因为微波感应器只能对其感应区域内运动的物体进行感应，虽说反应速度快，但对于其感应区域内不动的物体不能够进行感应，便会根据程序所设定的步骤进行关门操作，容易出现门将人夹到的行为。而红外感应器是对存在的物体进行感应，只要在其感应区域内有物体，红外感应器就能够感应到，而无需辨别感应区域内的物体是否是运动的，也就避免了门将人夹到的行为。 另外，在系统设计中加入了紧急刹车键和手动开关门键，主要是在系统出现故障时能对门进行人为的开关门操作，以缓和系统在意外情况下出现的故障。还有就是电机的转速是可控的，以适用各种场合。自动门控制系统中还加入LCD液晶屏显示欢迎信息以及客人离开时的送客信息，认人们感觉更亲切，感觉更人性化。。。。。。。。。。。。。相关毕业设计

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