主页！【盛博注册】！主页(论文) - PAGE II - 摘 要 随着科学技术的发展，自动门在人们日常生活的中断中得到了广泛的应用，同时对其安全性和各方面性能的要求也越来越高。随着人们对生活条件的不断追求，科技的不断发展，自动门控制系统也成为了一种与时俱进的高新技术产品。本文主要研究设计红外线自动门控制系统，通过红外线实现整体控制系统，检测人体放射出的红外线能量的变化，转换成电信号，传送到单芯片微型计算机。 ULN2003电机作为门驱动装置，用微型计算机控制交流电机，自动打开门，使人进入后可以自动关闭，对自动感应门的设计领域具有积极意义。 关键词： 单片机；红外线 Abstract With the continuous development of science and technology, automatic doors have been widely used in the interruption of peoples daily life. At the same time, the requirements for their safety and various performance are getting higher and higher. The control system of automatic doors is a high-tech product with the continuous pursuit of living conditions and the continuous development of science and technology. Due to the strong adaptability and high stability of single chip microcomputer system, AT89C51 single chip microcomputer is adopted as the main controller in this design. This design is an infrared automatic door control system, which uses an infrared sensor as a sensor to detect changes in infrared energy radiated by the human body, convert the changes into electrical signals, and transmit the electrical signals to a singlechip. The AC motor is used as the door driving device. The AC motor is controlled by a singlechip to automatically open the door, and the door can be automatically closed when a person enters the door. This subject mainly realizes infrared detection and MCU control system based on AT89C51. Key Words： MCU; Infrared sensors; AT89C51 （论文） 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 9792 摘 要 II 14657 Abstract III 4351 1. 绪论 1 15030 1.1 研究背景及意义 1 16680 1.2 研究目的 1 8125 1.3 研究方法 2 30769 1.4 国内外研究现状 2 29805 2.系统总体设计 4 2146 2.1 系统设计框图 4 9782 2.2 系统组成概述 4 9357 2.3 控制系统核心选择 4 13121 2.4 电机模块选择 5 30317 2.5 系统设计要求 5 31171 3.控制系统硬件设计 6 31009 3.1 单片机的介绍及其工作系统设计 6 20251 3.1.1 C51单片机的特点 6 16478 3.1.2 单片机工作系统设计 7 1203 3.2 热红外人体感应传感器电路 9 23115 3.3 LCD1602显示电路 10 28913 3.3.1?LCD1602液晶显示 11 10533 3.3.2LCD1602的基本参数及引脚功能 12 1221 3.3.3 LCD1602的指令说明及时序 13 15133 3.4 步进电机驱动电路 14 31384 3.4.1 ULN2003基本参数 14 6673 3.4.2 ULN2003简介 14 20892 3.4.3 电机驱动电路 15 6662 4.控制系统设计 16 8409 4.1 程序流程图 16 9367 4.2 程序设计 17 26477 4.3 系统初始化 17 12463 4.4 门跳闸检测及故障检测 17 27592 5.系统整体调试 19 20815 5.1 系统仿线 结 论 23 4433 参考文献 24 24639 附录A 设计电路原理图 26 5061 附录B 程序 27 31284 致 谢 33 （论文） PAGE 23 1. 绪论 1.1 研究背景及意义 电动机电流作为最主要的机电复合能源电流转换驱动装置，其主要应用领域范围已不断扩展涉及到我们国民经济的各个领域和以及人们的生产日常生活。工业化和农业机械生产，交通运输，国防，航空器和宇宙，医疗卫生，商务和私人办公常用机器，日常生活的常用家电产品，各种各样的家用电动机被大量广泛使用。据相关资料统计显示，所有柴油动力发电资源的90%以上都是来自马达，同样，中国公司生产的所有电能的60%以上用于柴油发动机。电动机更加贴近现代人的日常生活，在自动电气汽车时代，电动机的简单调速制动控制一般都是采用调速模拟法，多数应用于汽车电动机的简单调速控制。简单顺序控制广泛指通过启动马达，刹车，进行正反向运转简单控制和顺序控制。这种电源控制由开关继电器，可编程开关控制器和其他开关控制元件组合实现。另外，复杂的电动控制过程是主要指如何控制一台电动机的轴向旋转的加速度，旋转的偏角，扭矩，电压，电流，电力等各种物理的变量。 随着国内大规模和超大中小规模微型集成电路设计制造工程技术的不断飞速发展，微型集成计算机的综合性能变得越来越好，而价格也更加的亲民。另外，随着我国电力专用电子技术的不断发展，高功率动力电子设备的使用性能也已经得到了迅速性的提高。因此，可以较广泛地用于应用微电子机械技术控制各种驱动电机，完成新型，高性能的电机控制策略，可以将数控电机的各种功能完全更好的展露，使各种电机控制性能更好地符合电机使用者的要求，从而让各种新型的数控电机更好的问世发热,使各种电机控制出现新的技术面貌。比较简单的就是电机微型化控制，如在适当的空间时候直接启动一台电机，控制两路电子驱动开关等等元件后即使控制电路自动开通或电源断开就完全可以实现了：在各种大型机床设备和应用生广的交流线中，现在已经普遍广泛采用了用于微型机的各种可编程电机控制器，根据一定的工作规律性来控制各种微型电机的起动操作。 1.2 研究目的 在如今的信息化高速时代，所有的物品都在与时俱进，当然我们的自动门也不能落后，自动门已经在日常生活中非常常见，正因如此我们需要保证它的各项性能更加令人满意，它随着人们需求的增加与技术的进步已成为一种能够与时俱进的现代高新技术工业产品。由于有着对系统的稳定和适应性的要求，因此在本系统设计中主要采用了以at89c51整体系统作业器为主要的控制器。 自动门的种类繁多，历经多年发展，它们衍生出很多的新同胞，其中自动移动门被广泛使用。通常,自动门仅泛指自动门和移动门。感应门就是通过红外线检测进行反馈从而单片机驱使电机运转的,当有人要进入时，红外线传感器发出红外线触碰到人体感应到有物体然后向控制器做出反馈，控制器可以通过光线驱动门的机制打开门。人在通过自动门后，就可以关上门，自动门的控制系统在进行使用时可以做到自行运转，方便简洁。随着科技的发展以及人类对生活要求的提高，高科技实用产品正在渗入人们的生活，为大家带来方便。自动人流移动门感应控制人流系统已经成为在各种办公教学场所进行人流的引导疏通，防难防灾，合理出入中是第一步要考虑的,因此它对研究自动人流感应控制门的整体设计应用具有积极意义。 1.3 研究方法 （1）文献法。因为本研究将涉及许多单片机图形和转换的知识和技术，我们可以通过浏览，组织和分析大量的期刊杂志和其他书籍来更好的完成项目。这是我们收集获取信息的一个快捷方便的方法，因此它成为研究方法不可缺少的一部分。 （2）观察法。我们可以通过合理的观察来获得思路和将项目完美化的方法。可以在实验中让人灵光乍现获得新思路。 因此，它也是一大进行研究的良好方式。 （3）描述研究法也是一种常用的研究方法，由于它的简洁，直观的特性，使得它也很适合应用于研究，它可以将已经证实和发现的规律，现象等印入你的脑海，然后你再将它理解转化为能自己应用的东西。 1.4 国内外研究现状 国外研究现状：David J.（2018）研究表明，自动门用于建筑物是在20世纪以后。 20世纪末期，随着美国的发展，各种营业场所中自动门的使用力度加大，此外，自动门的种类也逐渐繁多，被应用于各种场合。 J.C. Hernánd（2017）说到，自动门的开关速度一直是个难题，它是由电动机控制，而随着对自动门需求的日益增加，单用电源控制显得越来越乏力，于是随着发展，电气系统出现在了人们的面前，它很完美的和自动门进行了融合，方便开关门。 国内研究现状：肖海荣（2017）随着科技的进步以及人们对生活质量的追求，自动门也正在被大家接纳中，因此对它安全性的要求也是不能放松的，再安全性的基础上，也要让它更加的美观，安置在何地可以与周身环境相融合，气派大雅，门的规模化生产已有多年历史，而自动门起源于欧美，随着发展，功能，种类和样式也在跟着进步。 梁子伊（2018）研究表明，比较简单的电机微机械控制，如适当时启动电机，制动或反转，只需要将微控机械继电器进行电力的供应和断开就能实现，微控机械继电器现在已经应用到各种车间，操作方便快捷。 陈至坤（2018）对于一些相对复杂多样的控制，可以用微型计算机控制电机，让电机按照我们需要的去运行，同时微机控制电机的好处有它不会受到物理磨损，因此耐久度更高，同时可以进行微调，精度更高。 2.系统总体设计 2.1 系统设计框图 本设计应用的控制系统为一个21单片机，我们设计的为红外线自动门的控制系统，利用红外线的传感器发射出红外线触碰到人体或物体感受到反馈的辐射能量的自动变化，转换成无线电信号，传送数据到一台单芯片微型监控计算机。ac驱动电机可以作为装在门上的驱动装置，用微型自动计算机进行控制驱动交流中的电机，自动打开门，使用时人们在进入后的门可以自动打开关闭。对于自动控制感应功能门的系统总体设计原理框图主要如图2-1所示： 图2-1 系统总体控制框图 2.2 系统组成概述 系统主要有：驱动控制模块系统核心、热红外温度检测驱动模块、电机高压驱动控制模块、直流高压电机和图像显示驱动模块。控制系统作为进行数据管理归纳的核心和海量数据处理控制中心；本文基于自动温度检测器在企业日常生活应用中的广泛应用。提出了一种基于门控单片机的自动门控控制系统的总体设计方案。该控制系统以图1at89c51单片机为自动控制系统核心，采用热敏充放电模式人体温度传感器自动测定门内是否发现有任何人员活动进入，采用红外激光传感器自动测定当前人和门的工作状态，此时该系统通过自动控制感应当前门框内是否有人靠近并且在确定当前人和门的工作状态后自动将门打开或关闭门。 2.3 控制系统核心选择 一：采用STC89C51作为系统的控制器。STC89C51是一种8位硬件结构的双核微处理器，有着高性能和低功耗的优点，它的内部含有使用起来契合度很高的可编程处理器[3]。这种芯片有着符合本设计的要求的功能：令人满意的系统稳定性还有极大程度的避免被干扰，能够很好的完成预期的设计与程序的撰写，适合于进行控制处理作业。 二:系统采用两个fpga电机作为系统的两个主要微控制器。fpga可以提供令人满意的操作功能，同时现在市面上广为使用的控制系统有大小适中、系统集成度高、系统稳定、硬件资源广、更好的进行拓展、同时处理速度让人满意等优点，但是它大多应用于那些结构复杂，形式多样化而且控制要求的精确度极高的系统中，同时这类控制器价格不菲，而且编程也比较麻烦。 由于本设计比较简单，所需控制的各种器件由stc89c51就能完美的控制，再从价格方面考虑我们决定使用c51单片机。 2.4 电机模块选择 一：首先利用装在uln2003芯片上的步进电机驱动控制电机，该驱动芯片用的是电机专用的驱动电机步进驱动控制芯片。芯片所控制自动转停的接口是与高低电压直接连接的，可以做到让电机使人满意的转停；也就是能够将整个单片上电机上的输出输入pwm芯片接在整个芯片所控制自动转停的端口上，由将pwm芯片进行合理化的自动改变从而进行电机旋转的调整,这样可以对电机转速的调节同时进行[6]。uln2003芯片驱动能力出色，可以对电流进行最大值为2安培的驱动。uln2003也能做到电机过热会断电还有检测出电流的反馈信息，非常的安全，靠谱，是一种广为使用的工作电机。 二：设计利用四个控制电机继电器驱动组成四个电机控制驱动组成模块，用四个驱动组成来完成电机的双向转动的调控[7]。这种方法的优点是比较容易就可以操作成功，但是缺点也很大就是继电器打开的时候电源需要很长时间的唤醒，并且较多次的反复进行开关继电器会影响使用的时长，可能会对后续操作有影响。 综合以上考虑,为了本设计的更好实现，所以选用步进电机。 2.5 系统设计要求 在自动化和感应式阀门的技术研究以及设计中，应该要达到以下几点基本要求： (1)使用价廉性：本设计需要的合理的设计，其中最需要顾及的就是价格能不能让大家接受，所以我们的产品设计团队应该始终追求物美价廉。这就必然要求我们必须要在技术和经济性的方面做好打算。 (2)工具实用性：我们要多多的考虑是否实用，否则如果不能被接受纯粹是做无用功。 (3)安全、可靠性:因为该智能自动安全感应防盗门系统是在居民生活中也能发挥很大的作用，所以它必须能保障不会有大问题才能进行使用，所以在制造的材料选用方面需要严格再严格，不能使用三无产品。 3.控制系统硬件设计 3.1 单片机的介绍及其工作系统设计 3.1.1 C51单片机的特点 1、与MCS-51单片机产品兼容 2、1000次擦写周期 3、时钟工作频率0~35mhz的一般80510至420mhz.其在实践中的工作频率一般可达48mhz三级数据加密应用程序二级存储器。 4、低功耗空闲和掉电模式 5、单片机引脚图结构如下图3-1所示: 图3-1 STC89C51引脚结构 stc89c51内部含有8k字节的flash处理器，它的应用非常广泛，其自身消耗能量不大。c51单片机的存储结构和方式采用的是稳定性高方便数据快捷流通的结构，和市面和工业中使用的其他单片机有着同样的功能和工作方式。 STC89C51单片机的引脚功能说明： VCC：电源正端输入。 VSS：接地。 RST：将单片机重新运行。 EA/VPP：外部访问允许。“EA”是英文“ExternalAccess”的缩写，表示存储外部程序代码，EA一定得接GND，才能实现从0-F的信息获得。 PSEN：控制外部存储器信号的进出。PSEN激活于进行关闸操作时，它有着一半的机器周期；如果不是此操作则不会作业。 ALE：这个引脚是用来将地址锁存的通过信号的流动。 p0口(p0.0―p0.7)：p0口一共有8个作业端，进行数据的流通。单片机在编程工作时，p0口接收到需要的指令字节；单片机解码时，另一个p0口将指令字节发送到外部。由低位到高位接口是0.0-0.7。在p0口到p3口中，只有p0口有不能够进行内部上拉操作的电阻。 p1(p1.0―p1.7)：p1口有8个作业端，可以在里面完成电阻的上拉操作。p1口输入的时候，它的程序要写成1，采集从外部传来的信息。 p2(p2.0―p2.7)：p2口也有8个作业端，电阻上拉同p1。当p2时高的电平时候，我们就能用它来收集信息。 p3(p3.0―p3.7)：p3口和其它的口如p1口，p2口一样，也有8个作业端，其内部也都一样是分别配置了四个上或下拉高速缓冲回路电阻的，其中一个放在输出端口上或下拉高速缓冲回路电阻值的级数也可以直接用来作为驱动4个8位ttl输出逻辑的一个入门控制电路。 XTAL1和XTAL2两者的功能就是采集和输送来自反向振荡器的数据。 3.1.2 单片机工作系统设计 单片机中不可或缺的两件东西就是晶振和复位。晶振电路和复位电路各司其职，分别进行着显示时间，提供能源和对单片机的重始化。下面将对单片机时钟源复位电路和地址复位电路分别进行详细的介绍。 （1）时钟电路设计 图3-2 时钟电路 在使用51单片机进行系统的设计时，晶振电路主要由石英晶体和有着瓷片的电容器组合成。石英晶体常用到的是12mhz或11.0592mhz这两个规格的，与之相配合的连瓷电容区间在20~30pf,这样的电容能够起到令人满意的功能而且使用。晶振电路也叫时钟电路如图3-2，使用的是11.0592mhz的石英晶振，图中显示在上瓷片电容的一端包含着两个30pf的电容另一端接地。 （2）复位电路设计? 如果单片机在作业的时候受到了各方面外加因素的影响导致程序出现故障，那就需要将单片机进行初始化，从头执行原来需要的代码，所以我们就需要设置一个能够方便的进行初始化的电路——复位电路。使stc89c51单片机复位只需要延长复位引脚的作业时间。我们也会使用到对单片机的上电重始化，所以可以添加一个应用于进行上电的按钮。 图3-3为本系统设计的复位电路。能够把上电和手动的重始化复位操作完美结合。上电的重始化操作是需要让系统在开始作业之前进行，对c3电容进行加电操作，此时的RST端口会显示出高电平，它的持续时间与电容加电的时间是相等的，当时间超过两个机器周期的就可以完成了；而手动复位则是在单片机运作时进行的。 图3-3 复位电路 3.2 热红外人体感应传感器电路 热电红外检测元件传感器主要检测元件是由氧化锆酸铅类陶瓷，钽酸锂，硫酸三聚糖等多种具有高热电率的材料制成2*1mm尺寸的热电红外检测元件。每个探测器内含一到二个用于探测的器件，以一个反极性传感器连接两个红外探测元件，以有效抑制由于温度的升高和振动引起的红外辐射干涉。热电红外检测元件将传感器检测得到的红外线辐射转化成微弱的电压信号，通过安装在传感器探针内的场效应管进行放大并发送输出信号到外部。为了有效提高传感器探针的红外探针分辨率和灵敏度，增加与探针的距离，一般在热电红外传感器的前方可以设置透明塑料制的透镜或菲涅耳光学透镜，将菲涅耳透镜的放大器从上部和下部的2个部分分别从中等分为几个部分，制作一个具有特殊红外光学系统的透镜，与菲涅耳放大器的电路进行组合，将红外辐射信号频率扩大70分贝以上，这样就已经可以准确检测得出了10-20米范围内的各种人类红外辐射行为。 热辐射红外温度传感器的元件内部结构和集成电路如图3-4所示。热发射红外传感器是利用热发射的效果，并且被认为是一种温度传感器。这元件是由一种陶瓷压电氧化物或者一种压电氧化物的晶体元件组合构成的，在压电晶体元件的2个电极表面分别制作了一个电极，在热发射传感器的分辨率和监测温度范围内进行温度变换发生璋t。当温度变化时，热发射放出的效果使得电荷璋q在2个监测电极上同时发生，即在2个电极间可以产生微弱的电压。由于其输出阻抗极高，因此传感器中需要有一个可以进行输出阻抗和温度变换的红外场效应管。利用热辐射红外场效应管所产生的电荷璋q与室内空气环流中的正负离子结合消失，环境中的温度稳定不发生变化时，传感器本身就没有信号输出。当监测人体温度进入需要测量的区域时，由于监测人体的温度和周围环境中监测温度的变化存在差异，如果测量区域产生了三角洲温度t，则就产生信号的输出现象。如果一个人体和动物进入一个可以检测温度的区域后不动，温度就不会发生变化，传感器也没有红外信号输出，因此该红外传感器元件可以很准确地检测到一个人体和其他动物的红外活动。热扩散红外传感器的热电元件结构及内部的电路结构如下图所示。红外传感器主要由热电元件外壳，过滤器，热辐射传感器元件外壳pzt,场效应管过滤器fet等部分构成。其中，过滤器场效应管设置在窗口中,构成了红外线和太阳光通过的窗口。热电元件过滤器场效应管是6mm多层膜对太阳光干涉的过滤器，可以对于太阳光和红外荧光灯的短波长红外辐射进行良好的检测和过滤。红外热电传感器元件外壳pzt的场效应管波长通常是8mm，由于将12mm以内的人体红外信号的微弱和强度变化转换成红外电信号，只对于人体的其他红外辐射敏感,因此，其他红外辐射传感器在瞄准装置和表面上通常都会分别布满特殊的菲涅尔滤波器，可以很有效的避免环境带来的干扰。 图3-4 热红外感应电路 3.3 LCD1602显示电路 液晶显示的工作原理主要是利用了液晶的各种物理特性，通过一定的电压控制其中的显示区域，只要通上电就是可以直接通过液晶显示来实现显示的图形。这种液晶显示器因为具有厚度薄，适合用于直接控制规模较大的集成电路工作，容易的色彩全面的表现特征，现在应用在各种的电子产品，可供显示娱乐。 3.3.1?LCD1602液晶显示 lcd1602的具体中文名字介绍它是一种工业字符型的液晶，作为广泛应用的液晶显示器，它的后缀1602表示的中文名字是16x02，非常简单的解释了它的主要功能是用来显示16列的2行字符。lcd1602主要是工业的用来接收和显示各种字母、数字、符号的，它的每一个字符都应该是由固定的每一个点阵字符位构成的，所以根据每一个点阵的字符位和数量可以用来形成各种数字，字符和一些常用的字母和符号。这个优点是它的第一个优点，但它的另一个缺点就是由固定的点阵字符位形成的,带字符位的点阵并不多，无法很好的用来表现各种图形。lcd1602由16个点阵的管脚字符位构成，其中p7到p13和p14是工业的用来对接收数据进行显示的，管脚结构如下图。 图3-5 LCD1602显示电路 1602采用标准的16脚接口，其中 第1脚：GND为电源地? 第2脚：VCC接5V电源正极? 第3脚: V0是对显示器的色彩对比度的自动调整端 第4脚:rs为选择数据指令寄存器的一种选择，当数据寄存器的位置rs不同时它所选择的指令寄存器也不一样,数据指令寄存器的这种选择对该指令的设计目的主要是为了能够使新的rs能够得到一个新的高电平；当我们需要正确地选择指令寄存器时则正好与之相反，使它为一个新的低电平。 第5脚:rw为低电平读写信号的电源线，读和写操作分为高低电平，不能出错，否则读写信号是完全无效的。 第6脚:e为一个数据自动使用功能器的端，想要自动通过执行程序读取数据时若是需要执行跳变，令它为一个数据高电平，这个端在任何一个时候重新开始自动使用该数据功能时会被自动激活；在它任何时候需要跳变，令它到一个低电平时,则这个使能端会重新开始自动通过运行系统程序分析所得数据。? 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。? 第15脚：脚背光正极? 第16脚：脚背光负极。? 特性：一般在3.3V或者5V的稳压电源下即可工作，对比度可以又第3脚调整。 内含复位电路。 有80字节的图形显示器和数据流的存储器ddram。 内部包建有192个5x7点阵的不同字型的多个嵌入式点阵字符一连串同时编码文件发生器例如cgrom,8个点阵字型编码可由每个用户自行选择自定义的5x7的多个点阵类型字符串同时编码发生例如cgram。 3.3.2LCD1602的基本参数及引脚功能 LCD1602参数： 显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 引脚功能说明 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL用来调整对比度，对比度需要适中调节，不能过高或过低，对比度过高时会产生“鬼影”，我们对对比度进行相应的调整通过用一个10K的电位器。 第4脚：RS为寄存器选择，数据寄存器和指令寄存器由于它们属性的不同需要在两个相反高低电平时选择使用。 第5脚:r/w为直接通过读写进行显示数字信号的专用数据线，高电平时同样可以读写进行显示读读的操作，低到高电平时同样可以直接读写进行显示读读以及写写的操作。当rs和r/w共同是低电平的时候，可以写入指令或显示数据流并显示消息信号在其中的写入地址和可以直接写入读忙显示信号，可以直接进行写入读取指令或者显示数据。 第6脚:e端为一个高电平经常使用的启动功能端，当它的e端由完成了电平的高到低突变时，液晶模块系统会将收到的命令运转。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。 3.3.3 LCD1602的指令说明及时序 1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令 1602液晶模块的显示，反应，操作都需要用指令来辅助实现。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清楚屏幕信息。 指令2：将光标重置到初始位置。 指令3:光标移动的改变，进行显示，根据电平的高低来让光标做出相应的右左位移。指令s:显示屏幕上文字表示屏幕是否平行移动。从电平高低判断出是否进行平移。 指令4:显示开关控制。开关的显示，光标的开闭与闪烁等控制都是由电平的高与低来分别控制实现的。 指令5：光标或显示移位 S/C：有显示文字移动现象则为高电平，有光标移动则为低电平。 指令6:点阵线路总线显示功能信号显示与指令设置功能命令显示dl：高并低电平时分别为4位双行点阵线位双行点阵线路总线n；低并高电平时分别显示为单行双位点阵总线显示和双行点阵显示单位点阵总线字符f；低并高电平时分别为单位双行点阵显示5x7的单行点阵总线显示字符和单行点阵显示5x10的双行点阵显示字符。 指令7：设置ram。 指令8：设置ddram地址。 指令9：读取忙信号和光标地址 BF：表示是否正忙，如果在忙则输出高电平，此时不能进行操作，如果能够进行数据操作则表示输出相反。 指令10：将数据写入其中。 指令11：完成数据读取。 3.4 步进电机驱动电路 3.4.1 ULN2003基本参数 表3-6 绝对最大额定值 特点 符号 等级 单位 输出电流（最大值） IOUT 500 毫安 工作温度 ? OPR 85 摄氏度 工作温度 ? OPR -40 摄氏度 储存温度（最大） ? 英镑 150 摄氏度 储存温度（最小值） ? 英镑 -55 摄氏度 输出击穿电压 V CE（SUS） 50 V 表3-7 电气特性 特点 条件 单位 直流电流增益（最小值） ? FE - 1000 - V IN（ON）（最大值） VIN（ON） - 24 V V IN（ON）（最小值） VIN（ON） - 2.8 V 推荐系统电源电压（最大值） V IN（推荐） - 24 V 推荐系统电源电压（最小值） V IN（推荐） - 0 V 3.4.2 ULN2003简介 uln2003有着复杂的组成，在工业设计中经常发挥着重要的作用。一般薄膜晶体管封装使用的是塑料的晶体管。 uln2003的特点： uln2003中会有一个2.7的基极电阻与它的每一对达林顿相串联，可以在需要的工作电压中对需要的信号进行妥善处理以达到预期的效果。uln2003工作电压高,工作时负载电流大，还有着极高的承受能力，可以在大电器工作需要的电流中也能跟随脚步。 uln2003用于进行大电流的驱动控制，用途繁多，主要是各种工业和科技研究中用来作业,可以直接给继电器提供控制和动力能量。简单地定义来说,uln2003作用就是将电流放大同时将它的推动的能力加强。比如说通过uln2003放大后可以把这些一般输出只有几mA的单片机引脚并无法驱动的电机，继电器等需要500mA才能让直流电机转的设备，经过放大后这些设备就可以很轻松的掌控操作。 3.4.3 电机驱动电路 当步进驱动器的电机接接收到运行的指令，它就可以给驱动器提供动力以按照指令的的速度和方向转动一个固定的脉冲转动角度(也即俗称的步进脉冲角)。我们的电机可以通过确定和控制角位移大小和指令的传达来保证电机的运作以便可以使电机更好的完成作业，协助完成脉冲定值旋转的操作；同时我们也可以通过确定和控制角位移和脉冲转动频率的大小来确定和控制驱动电机脉冲转动的速度和脉冲加速度，使得电机转动更加自如和达到理想的水平。 28byj4型电机特性是有着四相八拍，电压为dc5v~dc12v。当对四相步进驱动电机按一定的顺序分别施加一系列连续不断的单相通电控制脉冲时，它们就可以连续不断地进行转动。每一个控制脉冲的信号的发生会改变电机通电后的操控方式以完善的当前形态，也就是它的转子也会进行旋转偏移，偏移出一定的度数。例如电分别接通和关闭时，完成这两个操作时其实就完成了电量的转移。四相步进驱动电机的转子可以在不同的单相通电控制方式下稳定地运行。 本设计中，需要对电机调控以便按照我们需要的进行，将电机的in1、in2、in3和in4分别直接连到一台单片机的i/o口p2.3、p2.4、p2.5和p2.6上,该系统的步进电机是用直流电供电的一个四相步进电机,电机进行转动需要控制好电量来调节电机，四相八拍步进电机运行的方式即a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a。具体的电路如图3-10。 图3-10 电机驱动电路 4.控制系统设计 4.1 程序流程图 系统的软件部分的组成需要配合硬件，从硬件的工作方式考虑再加上软件的编程以便达到更好的调试，方便进行模拟操作[1]。然后对单片机下文章，对单片机的运行方式和控制方式做出解释,软件的设计与单片机的特性共行，用单片机控制，单片机前端控制系统设计软件程序的流程图设计如图4-1： 图4-1程序流程图 4.2 程序设计 c语言是计算机应用程序设计语言的一种，它的特性多样，适合于进行编程，是软件设计中常用的一种编程方法。c语言1972年产生于美国，它是由贝尔研究所的d.m.ritchie推出的。从此，c语言得到了推广应用，在各式各类的编程设备中，c语言能很好的运行完成代码编译。c语言不仅能编写代码，在计算机中运行,还能进行程序的设计,由于所占据的内存并不大，所以对硬件配置并没有特别高的要求。如今,c语言的普及更加广阔，在各种行业都有涉及，主要由于它的对数据流量的分析归纳能力，尤其是已经蔓延到科技研发工作，有着出色的表现[8]。c语言容易上手，学习周期短，适应范围广，操作性强，同时在硬件配置上受限制小。搬运起来方便，容易完成与其他程序的互通。c语言开发者可以将开发的编程代码进行封存，因为c语言是通用的，所以封存的代码在进行别的设计时如果应用得到可以随时提用，此举便捷，可以有效地节省工时。 4.3 系统初始化 软件系统的设计设置包含声明库函数如：#includereg51.h,#includeabsacc.h等利用热红外对人体的感应传感器,对于热红外人体的检测都是一种需要考虑使用红外线进行反馈到系统从而系统作出反应,软硬件的运作都需要按照一定的规律进行。单片机开始运转时会有一个应用于重始化的信号，这个信号的作用是让对应的所有芯片置为重始，只有当rom发送指令让单片机工作时，系统才会让对应的元件运作,系统会自动使用一个相应编码的热红外传感器进行激活。当热红外对人体的传感器被自动激活后,它将一直处于自动等待相应的存储器芯片访问请求的状态[3]。 4.4 门跳闸检测及故障检测 门跳闸栅极开关检测控制电路通过根据检测电动机的门跳闸栅极开关的闭合情况向电动机发送不同的门跳闸信号，使得电动机的方向和转速发生变化，进而有效地控制了跳闸门的方向和动作速度从而提高了门动作的效率，为了有效保护跳闸门的安全不受到跳闸的损害，在常用的门跳闸信号检测控制电路中分别设置了4个门的跳闸栅极开关。这些分别是表示了电动机开门的界限，跳闸门开门界限1，跳闸门开门界限2,关门界限。门的低速开闭和停止过程：分别是经历了低速，加速，减速，停止4个过程，门的低速开闭和停止过程与上述的过程完全相反。当跳闸栅极开关走到电动机的极限控制位置时，限位栅极开关单片停止操作，并且限位开关单片根据电动机接收到响应的门跳闸信号改变了电动机的正常行驶方向和速度。在单片机故障的检测显示电路中，配置了专用于监视电机的工作和转动状况的温度和转动速度传感器，以便更好的防止电机的过热以及栅极的工作故障，同时电路还设置了单片机电压异常监视显示电路，检测单片机系统异常。单片机检测显示电路首先将单片机检测得到的单片机信号电压转换为单片机的电压，然后经由单片机内部的控制门，转换器成为单片机的数字信号，单片机读取到之后，立即做出反应，向单片机系统控制器发送指令显示故障的信号，系统自动停止，向单片机故障的显示电路控制器发出单片机指令，发出故障警报信号，显示单片机故障的类型。 5.系统整体调试 通过对设计好的单片机电路的分析编程好适合的程序用keil_c完成操作，具体操作包括对电路的设计进行更改调测，从而使设计能够精密，准确性高,如果单片机采用了专业型的单片机标准mcs-51内核对单片机进行模拟，那仿真的适用性和数据会更加的可靠,但是他也有复杂性。用于单片机监测和打印显示单片机输出信号的目标单片机的txd引脚同时支持了keilprintf函数，而打印是因为它的个体特性：能够明确的将内部的情况做出反应汇报，提醒并引导设计者进行正确的操作，它主要是能对电路起到很好的防破坏功能，降低损失，模拟器还有这强大的存储和处理功能[14]。 Keil_c软件界面如图 图5-1 Keil_c软件界面 5.1 系统仿真演示 该系统利用Keiluvision4仿真软件，Keilμvision4将窗口控制系统引入软件，该系统有着灵活可控性，放置位置选择比较随意，窗口小可以进行多个窗口同时开展，可以更好的完成设计。 KeiluVision4软件界面图[14]： 图5-2 KeiluVision4软件界面图 通过对软件的学习和使用我们对本系统进行了仿真操作接下来我们演示系统仿线为本系统的系统仿线 本系统的系统仿线 硬件实物的焊接 硬件焊接需要对每一个需要的器件的功能、性能、型号等有着熟悉的认知和规范的操作。 焊接的方法有很多种，其中最为广泛应用的是用激光进行焊接，但是由于我们的操作比较简便，同时为了预算的考虑，所以本次设计就用的是最为传统的手工焊接，手动操作握烙铁要尤为注意，不能伤到自己。 手工焊接有以下几步： 焊前准备：要焊接就要做到有十足的把握，焊接之前注意焊接物的准备是否充分，质量是否过关，不能让焊接物有所损坏。 焊前等待：焊接时候需要蘸取少许松香到烙铁头，然后再触碰被焊元器件，要细心的等待络铁头变热后在进行。 （3）检查焊点：焊接完成之后需对焊接成果进行检查，确保无问题。 焊点的要求： （1）强大的导电性。 （2）不易损伤。 （3）焊点摩擦力小。 易坏元器件：被焊元器件的种类有很多，分类和应用的途径广泛,为了保证设计的合理和高完成度，易损坏元件需要重视。易损元器件指的是容易损坏的元器件，主要是在焊接过程或者是准备过程中容易被焊坏或者是容易受到其他东西的损害的元器件。所以焊接前要做好准备工作。第一要保证元件的质量，不能再焊接之前就是个损坏的元件，这样会对实验产生极大的干扰,第二将焊接温度控制好，不要过热或者是不热，过热会损害元件同时有能量损失，不热则容易焊不住。第三,精确焊接的位置，如果位置不当会造成元件的美观大打折扣，同时还会费时费力。做好焊接工作会大大提高效率以及完成度，节省时间。 对于焊接过程的过程是有规律可循：焊前多找些其他元件测试焊接的温度，对温度有着熟悉的了解，焊接从小元器件开始，这样有规划的焊接可以避免损失用不到的元器件，可以降低成本。 如图5-13为实物正面图： 图5-13 实物正面 如图5-14为实物背面图： 图5-14 实物背面 结 论 在这次的有关自动门的各种控制硬件和系统的研究和设计中，虽然复杂，但却非常适合我们的工作和日常生活，在普适没有得到广泛应用的馀地，并不像我们想象的那么简单，但也不是任何无法突破和克服的障碍和堡垒。在开始设计各种控制硬件前，首先我们一定要好好收集一些相关的自动门基础资料，准备好良好的自动门应用技术类参考书和相关的专业技术类的参考书。对于有关的科技期刊和相关的专利文献，也不得不经常的阅读提高保障，了解最新技术发展的情况，借鉴自动门现有的经验，以便更好完成。在系统的设计中，应充分掌握和了解如何使用自动门芯片的基本条件和其输入/输出特性，以有效避免由于使用不当而可能产生的电路绕远故障和短路。自动门电路设计部最主要的部分之一就是对资料的收集。光靠自己头脑中的自动门知识收集是远远不够的，如果哪里出了自动门的问题，就要舍得翻些自动门的书籍,或者在网上查资料。当然，也就没有必要不过多的考虑如何才能使系统的控制电路更加完美。例如，我的自动门设计主题是通过如何使用单片微型的计算机芯片来设计对自动门进行控制的系统。如果设计自动门的话,就可以很轻松的运用上马达。 在控制电路设计中，应该有效地地充分利用一种单芯片微型模拟计算机的存储和运算能力来评估和判断系统的控制能力，不应该采用复杂且运行稳定性差的微型模拟计算机电路。此设计可使应用程序以简单的c语言进行编写，便于数据的读取，写入和进行修改。c语言还可以用于设计和创建控制系统的软件和过程控制软件，这些控制软件拥有高速运行的优点。为了更好地使微机械自动控制系统的各种硬件和设备正常地工作，有效地实现对电机各种硬件和控制系统链路的实时控制和自动化管理，不仅要对控制硬件和电路的设计需要完美合理的构建，还需要我们提供高质量的控制软件和技术支持。因此，制作用先进的汇编语言和软件进行的电机控制系统整体设计和控制的软件和应用程序，在整个电机控制系统中无疑是非常重要的环节和内容。最后感谢我们的学校和老师给了我这么好的技术学习和实践机会，让我亲身地体验了一个电机控制项目的复杂性和开发困难，这让我对开发研究产生了极大的兴趣，同时也感谢学校和老师对我的帮助，无论是选题进行还是内容改正，谢谢你们的悉心指导，让我顺利的将这次的学习做好。 参考文献 .张金铎《传感器及其应用》编著.西安电子科技大学出版社，2002. 何希才《传感器及其应用实例》.编著.机械工业出版社.2003. 单成祥《传感器的理论与设计基础及其应用》，编著.国际工业出版社 .2002. Konikoff.Sensor Technology and Application [M]. Chicago: American library Association, 2017 J.C. Hernáernational Federation of library Association and institutions. Names of persons: national usages for entry in catalogues [M]. 3rd ed. London: ifla international office for UBC, 2017 David J. Introduction to information systems [M].7th ed.Burr Ridge, Ⅲ.:Irwin,2018. RodH J. Logic and structured design for computer programmers[M]. 3rd ed.[S.1.]:Brooks/Cole-Thomson Learning,2001. 肖海荣．编著《传感器及其应用》[M].西安电子科技大学出版社，2017.. 蒋祥华．编著《传感器及其应用实例》[M].机械工业出版社.2003. 李一凡．编著《传感器的理论与设计基础及其应用》 [M]. 国际工业出版社.2002. 梁子伊．编著《传感器技术与应用》[M].机械工业出版社.1994. 韩润园．编著《单片微行计算机原理、应用及接口技术》 [M].国防工业出版社.2000. 赵晓燕．编著《电子技术基础》[M].高等教育出版社,1998. 王森．编著《单片机原理及其接口技术》[M].北京：清华大学出版社.2004. 李福坤．编著《红外线探测与控制电路》[M].北京：人民邮电出版社.2004. 魏正杰．等编著《传感器工作原理及应用实例》[M].人民邮电出版社.2002. 李叶婷．编著《基于单片机的智能系统设计与实现》[M].北京.电子工业出版社.2005. 赵华智．编著阳宪惠《现场总线技术及其应用》[M].清华大学出版社.1999. 任红．编著《单片机原理应用与实验》[M].复旦大学出版社.2000. 李翠丽．编著《单片机原理及接口技术》[M].北京航空航天大学出版社.2017. 阎石．编著《数字电子技术基础》[M].高等教育出版社.2017. 设计电路原理图 附录B 程序 致 谢 在本论文行将完成之际，谨此向我的指导老师致以衷心的感激和高尚的敬意！全部毕业论文的进程都是在老师的悉心指点下完成的，从材料的搜集、计划的论证、结业论文的撰写，教员们对我做了很是仔细的指点。教员以他灵敏的洞察力、丰富的常识、严谨的治学立场、不断改进的做事风格和对科学的献身精力给我留下了铭肌镂骨的印象，这些使我收获颇丰. 我要感激一切给我上过课的辅导老师们，是他们教授给我各个方面的常识，拓宽了我的常识面，培育了我的功底。我还要感激学院的列位职员，他们严谨的工作促使我和同学们学习和生活做到井井有理。 最后，回顾这熟悉的文字，我感触良多，虽然我的经验不够，写出的也不完美，但这是我的一次经历，难忘的经历，这里面包含着各种关心，教诲以及帮助，十分感谢 (论文) - PAGE 36 -

　　2023年云南省中考历史试卷真题 （word精校版）+政治中考试卷.docx

　　双减背景下新课标单元整体作业分层设计案例 人教版初中化学九年级下册 第九单元 溶液(3).docx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者