电动感应门设计.docx

摘 要单片机SCM(Single Chip Microcomputer)，即MicroController，是把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。主要包括了微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出口(1/0口)和定时器/计数器、中断系统等功能部件。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本次设计是红外线自动门控制系统，使用红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电机作为门驱动装置。通过单片机控制交流电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。本课题主要实现红外线检测和基于AT89C51的单片机控制系统。关键词：单片机 热释红外线传感器 AT89C51 BIS0001芯片IAbstract Single chip SCM ( Single Chip Microcomputer ), namely MicroController, is the main part of micro computer are integrated on a chip and single chip microcomputer. Includes a microprocessor ( CPU ), memory ( ROM, RAM ), input / output port ( 1 / 0 ) and counters / timers, interrupt system and other functional components. SCM since the nineteen seventies since, with its high cost performance, by the peoples attention and concern, a very wide application, development is very rapid. While the 51 SCM is the most typical and the most representative one. The design of infrared automatic door control system, an infrared sensor is used as a sensor, detecting the infrared radiation of human body energy change, transforming it into an electrical signal, transmitted to the single chip microcomputer. AC motor as the door driving device. Through the MCU to control the AC motor, so that the door opened automatically, when the person after the door and can make the door is automatically closed. This topic mainly realizes the infrared detection based on AT89C51 and single chip microcomputer control system.Key words: single chip pyroelectric infrared sensor AT89C51 BIS0001 ch26目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11. 1电动感应门的发展历史11. 2电动感应门研究背景11.3国内外的研究概况及发展趋势2第2章 系统整体方案设计32.1系统功能要求32.2系统设计指标32.3系统方案设计概述32.4本章小结3第 3 章 系统的硬件电路研究与设计43.1 热释红外传感器的原理和使用43.2 BISS0001芯片介绍和典型电路63.2.1 BISS0001的内部：63.2.3 BISS0001工作原理73.3 AT89C51单片机简介103.3.1 AT89C51主要特性：113.3.2 AT89C51管脚说明：123.3.3振荡器特性：143.3.4芯片擦除：143.4步进电机143.4.1步进电动机有如下特点:143.4.2反应式步进电机153.4.3 反应式步进电动机的步进原理163.4.4驱动控制系统组成183.4.5 脉冲信号的产生与分配183.5本章小结19第4章 系统软件设计204.1 系统软件结构204.2 各部分程序设计20第5章 系统调试225.1 初步检查225.1.1 为了确保该门控系统的安全高效运行必须满足下列条件：225.2 自动化性能测试225.2.1手工操作225.2.2恢复正常运行模式235.3 维护235.4本章小结23结 论24参考文献25第1章 绪论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、写字楼，电动感应门已经是随处可见。电动感应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。电动感应门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，中国已经迎来了电动感应门发展的黄金时期。2003年电动感应门的平移门产品在中国市场异军突起，以其优异的性能及良好的厂家技术支持，迅速占领了广大的市场，成为中国电动感应门行业的一支新兴力量。电动感应门这一品牌也逐步被我国广大的用户、工程商、代理商所认可。1. 1电动感应门的发展历史现如今自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。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“红外线电动感应门控制系统”的研究和设计，我精心撰写了红外线控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机、传感器为核心的系统。1. 2电动感应门研究背景21世纪的今天，门更加突出了安全理念，情调了有效性：有效的防范、通行疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。 电动感应门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批赌具规模的专业制造商。门的高级形式电动感应门起源在欧美，迅速发展至今天，也将形成了种类齐全、功能完善、造工精细的电动感应门家族。大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽。时尚的姿彩。电动感应门从理论上理解应该是门的使用 观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对电动感应门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。1.3国内外的研究概况及发展趋势电动感应门开始在建筑物上使用，是在二十世纪以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，电动感应门开始被使用，受此影响，世界第一电动感应门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式电动感应门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式已开始出现，电动感应门技术的领域每年都在增加。然而伴着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式电动感应门逐渐成为主流。近几年来， 电动感应门在国内得到了快速的发展。 据不完全统计，目前国内大大小小生产电动感应门的厂家已有 50 多家，但普 遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面 还不具备和进口产品竞争的实力。专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委 托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如 电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋 势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。 高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场， 目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略 嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。 产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之电动感应门产品 往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大， 加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。 同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。1.3本章小结本章主要介绍了电动感应门的发展历史，以及研究背景，并且对国内外的发展也作了介绍。第2章 系统整体方案设计2.1系统功能要求在电动感应门使用上要根据安装的环境及要求，考虑选择电动感应门的配置。由于公共场所（像医院、机场等）的自动平移门使用频率非常高，而电动感应门的使用频率和寿命是有限的。在这种情况下，要使用电动感应门必须进行综合考虑：智能化设计、安全性设计、稳定性设计。2.2系统设计指标智能、安全、稳定的控制是本系统的最主要的要求。2.3系统方案设计概述1、有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的热释红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。2、无人时关门延迟,当热释收发装置没有检测到有人在离门1N的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。3、关门中途来人，立即开门。当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门。总体结构图如下图一：图一设计总结构图 2.4本章小结本章主要对电动感应门控制进行了整体上的概述，依次介绍了该系统的功能要求，技术指标，最后给出了系统的整体设计方案。第 3 章 系统的硬件电路研究与设计3.1 热释红外传感器的原理和使用 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。热释电效应：自然界的任何物体，只要其温度高于绝对零度（273），总是不断地向外发出红外辐射，并以光的速度传播能量。物体向外辐射红外辐射的能量与物体的温度和红外辐射的波长有关。物体的温度越高，它所发射的红外辐射的峰值波长越小，发出红外辐射的能量也越大。通常，电介质的内部是没有载流子的，因此它没有导电能力。但是任何电介质毫无例外地都是由带电粒子组成的，即自由电子和原子核组成的。在外加电压的作用下，这些带电粒子也要发生移动，带正电荷的粒子趋向负极，带负电荷的粒子趋向正极。其结果是使电介质的一个表面带正电，另一个表面带负电，我们称这种现象为电极化。对于上述现象，某些铁电体电介质材料却是个例外，像上述的几种铁电体材料，当被极化后撤去外加电压时，这种极化现象仍然保留下来，这种现象被称为自发极化。自发极化的强度与温度相关，当温度升高时，极化强度降低。自发极化的铁电体平时靠捕捉大气中的浮游电荷保持平衡状态。当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，下图表示了热释电效应形成的原理。将释放出的电荷通过放大器放大后就成了一种控制信号，利用这一原理制成的红外传感器称为热释电红外传感器。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。由于系检知从物体放射出出来的红外线，所以不必直接接触就能够感知物体表面的温度，故人体检知以及移动中物体的温度当然均能以非接触之方式测得。热电型红外线传感器系接受检知对象物所发出的红外线，因此是被动型，由于不是主动型，所以并不需要校对投光器、受光器之光轴等烦琐的作业。热电效果系温度变化而产生的，这将在稍后说明之，因此只接受因温度变化之能量(Energy)，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之。如果红外辐射持续下去，电介质的温度就会升到新的平衡状态，表面电荷也同时达到平衡。这时它就不再释放电荷，也就不再有信号输出了，如下图图31所示。因此，对于这类热释电红外传感器，只有在红外辐射强度不断变化，它的内部温度随之不断升降的过程中，传感器才有信号输出，而在稳定状态下，输出信号则为零。因此在应用这类传感器时，应设法使红外辐射不断变化，这样才能使传感器不断有信号输出。为了满足这一要求，通常在热释电传感器的使用中，总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。热释红外线传感器内部结构与电路如下图32所示。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱电压V。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，T=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的使环境的干扰受抑制作用。 3.2 BISS0001芯片介绍和典型电路BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、电动感应门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。它的内都是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。 BISS0001采用16脚标准型塑料封装结构。脚（A）为触发方式控制端，当A1时，电路可重复触发；当A0时，电路不可重复触发。脚（V0）为控制信号输出端，当有传感信号输人时，V0输出高电平。脚（RX）和脚（CX）为输出定时控制器T，的外接元件端，定时时间为：TX50103RXCX。脚（Ri）和脚Ci）为锁定时间控制器i的外接元件，锁定时间Ti24RiCi。脚（VRF）为参考电压及复位端，使用时一般接VDD，若按SS，可使定时器复位。脚（Vc）为触发禁止端，当VCVR时禁止触发；当VCVR时，允许触发，VR0.2VDD.脚（IB）为偏置电流设置端，由外接电阻RB接SS端，RB一般取1M的电阻。12脚（OUT2）和13脚（IN2-）分别为第二级运放的输出端和反相输人端。14脚（IN1+）和15净（IN1-）分别为第一运放的同相和反相输入端。16脚（OUT1）为第一运放的输出端。11脚（VDD）和7脚（VSS）分别为电源正、负端。3.2.1 BISS0001的内部： 上图中，运算放大器OPl将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器01：2进行第二级放大，再经由电压比较器COPl和ODP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号vs去启动延迟时间定时器，输出信号VO经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。3.2.2 BISS0001的特点：*CMOS工艺，公耗低*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚DIP封装* 内置参考电源 *工作电压范围宽（3V5V)3.2.3 BISS0001工作原理BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 不可重复触发工作方式下的波形首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。1、不可重复触发工作方式以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明工作过程。图3-5 BISS0001不可重复触发工作方式以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。 在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。 2 、可重复触发工作方式以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明工作过程。图 3-6 BISS0001可重复触发工作方式当热释电红外传感器接收到人体红外辐射后输出检测信号，然后由14脚输入BISS0001,经地内部电路处理，由2脚输出探测信号（正向脉冲信号）。输出脉冲信号的宽度由外接电阻R9和电容C6来决定。当 2脚输出控制脉冲后，电子开关被接通，数字编码电路和无线电发射电路由于得到电源而开始工作。电源变压器为5W/15V，E为12V免维护蓄电池，供停电使用。S1为锁控电源开关，可根据需要安装在适当处所，用来接通工作电源，无必要时可取消设置。SCR采用1A的单向可控硅。HFC9301为软封装发声电路，发声为“嘀、嘀”声。电路的调试主要是主机与各分机之间的统调。将发射电路和接收电路组装好后，先将发射机中C10的调至适当位置后固定不动，接着调整接收机中的C1，使接收机能收到发射机发出的信号。若为“一对多”或“多对一”报警系统，应先将主机“一”（可以是发射机，也可以是接收机 ）调好固定，然后调整各分机，使其与主机统调。BISS0001 应用线路图如3-7所示: 图 3-7 BISS0001的热释电红外开关应用电路图上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。在BISS0001的内电路中，运放A是一个独立的放大器，由它放大后输出的信号电压通过.3.3 AT89C51单片机简介单片机是把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，即将运算器，控制器，输入输出接口，部分存储器以及其他一些逻辑部件集成在一个芯片上，故可以把单片机看成是一个不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。其结构如图2-8所示： 图3-8 单片机结构框图由于单片计算机具有体积小，重量轻，耗电少，功能强和价格低等特点，又由于数据大多是在芯片内传送处理，所以运行速度快，抗干扰能力强。单片机从七十年代问世以来，在二十多年的时间里，发展异常迅速，并已广泛应用于各种领域。单片机具有通讯接口，用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，大大地提高了系统的运行速度，所以在网络通讯领域也得到了越来越多的应用。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，外形及引脚排列如图3-9所示。图3-9 AT89C51外形及引脚排列3.3.1 AT89C51主要特性：* 与MCS-51 兼容* 4K字节可编程闪烁存储器* 寿命：1000写/擦循环* 数据保留时间：10年* 全静态工作：0Hz-24Hz* 三级程序存储器锁定* 128*8位内部RAM* 32可编程I/O线* 两个16位定时器/计数器* 5个中断源* 可编程串行通道* 低功耗的闲置和掉电模式* 片内振荡器和时钟电路3.3.2 AT89C51管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。在实际应用中，大多数情况下都使用P3口的第二功能。P3.0 RXD：串行输入口P3.1 TXD：串行输出口P3.2 /INT0：外部中断0P3.3 /INT1：外部中断1P3.4 T0：记时器0外部输入P3.5 T1：记时器1外部输入P3.6 /WR：外部数据存储器写选通P3.7 /RD：外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。33.3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3.3.4芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 3.4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。近30年来数字技术、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。3.4.1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。以由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭外数控系统。2、 步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转及变速。3、 速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。4、 步进电动机只能通过脉冲电源供电才能远行。它不能直接使用交流电源和直流电源5、 步进电动机存在振荡和失步现象必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。6、步进电动机自身的噪音和振动较大带惯性负载的能力较差。3.4.2反应式步进电机以下是三相反应式步进电动机结构图。从图中可以看出，它分成转于和定子两部分。定子是由砧钢片叠成的。定子上有6个磁极(大极)，每2个相对的磁极(N、S极)组成一对，共有3对。每对磁极都缠有同一绕组，也即形成一相，这样3对磁极有3个绕组，形成三相。如果给处于错齿状态的相通电则转子在电磁力的作躺下，将向磁导率最大(或磁阻最小)的位置转动，即向趋于对齿的状态转动。步进电动机就是越于这一原理转动的。每个磁极的内表面部分布着多个小齿，它们大小相同，间距相同。转子是由软磁材料制成的，其外表面也均匀分布着小齿，这些小齿与定子磁极上的小齿的齿距相同形状相似。由于小齿的齿距相同，所以不管是定子还是转子，它们的齿距角都可以由下式来计算： -式中Z是转子的齿数如果转子的齿数为40，则齿距角为9度。反应式步进电动机运动的动力来自于电磁力。在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率(或者最小磁阻)的位置(如下图3-11所示，定子小齿与转子小齿对齐的伦置)，共处于平衡状态。对三相步进电动机来说，当某一相的磁极处于最大磁导位置时，另外两相必须处于非最大磁导位置(如下图3-11所示，定子小齿与转于小齿不对齐的位置)。图3-11 三相步进电机结构我们把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿：把定子小齿与转子小齿不对齐的状态称为错齿。错齿的存在是步进电动机能够旋转的前提条件。所以。在步进电动的结构中必须保证有错齿存在也就是说，当某一相处于对齿状态时，其他相必须处错齿状态。3.4.3 反应式步进电动机的步进原理如果给处于错齿状态的相通电则转子在电磁力的作用下，将向磁导率最大(或磁阻最小)的位置转动，即向趋于对齿的状态转动。步进电动机就是越于这一原理转动的。步进电动机步进的过程也可通过下图进一步说明。省开关Ka合上时，A相绕组通电，使A相磁场建立。A相定子磁极上的齿与转子的齿形成对齿，同时。B相、C相上的齿与转子形成错齿。图 3-11 步进电机工作原理将A相断电。同时将Kb合上，使处于1/3个齿距角的B相通电，并建立磁场。转子在电磁力的作用下，向与B相成对齿的位置转动。其结果是：转子转动了1/3个齿距角，B相与转子形成对齿：C相与转子错1/3个齿距角；A相与转子错2/3个齿距角；相似地，在B相断电的同时，合开开关Kc给C相通电建立磁场。转子又转动了1/3个齿距角。与C相形成对齿，并且A相与转子错1/3个齿距角；B相与转于错2/3个齿距角。当C相断电。再给A相通电时，转子又转动1/3个齿距角。与A相形成对齿，与B、C两相形成错齿。至此，所有的状态与最初时一样只不过转子累计转过了一个齿距。可见，如于按A-B-C-A顺序轮流给各相绕组通电，磁场按A-B-C方向转过了360度。转子则沿相同方向转过一个齿距角。同样。如果改变通电顺序，即按与上面相反的方向(A-C-B-A的顺序)通电，则转子的转向也改变。如果对绕组通电一次的操作称为一拍，那么前面所述的三相反应式步进电动机的流通电就需要三拍。转于每拍走一步转一个齿距角需要3步。转子走一步所转过的角度称为步距角，N可用下式计算：式中 N-步进电机工作拍数。电动感应门选用的是三相六拍的工作方式，即：步进电动机的正转通电顺序为：A-AB-B-BC-C-CA；反转通电顺序为：A-AC-C-CB-B-BA。磁场旋转一周。通电需要换相6次(即六拍)，转子才转动一个齿距角。如于转子转动一个齿距角要六伯。根据上式，六拍工作时的步进精度要高。六拍工作时，各相通电的电压和电流波形如下图3-12所示。可以看出在使用六拍工作方式时，有三拍是单相通电，有三拍是双相通电；对任一相来说，它的电压波形是一个方波，周期为六拍。其中毛三拍连续通电，有三拍连续断电。图 3-12 六拍工作方式相电压电流波形3.4.4驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如3-13所示：图 3-13 驱动控制系统方框图3.4.5 脉冲信号的产生与分配步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下:1) 反应式步进电动机控制换相顺序步进电动机的通电换相顺序严格安照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这过程称为脉冲分配。三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序为A-CA-C-BC-B-AB；共有八个通电状态P1口输出控制信号，0表示绕子通电，1表示绕子断电，则可以用六个字来表示六个通电状态。这六个字表示如下表：2) 通电状态 P1.2(C) P1.1(B) P1.0(A) 控制字A11006HAB10008HB10109HBC00101HC01103HCA01002H3) 控制电路模型如3-14图所示：图 3-14 控制电路模型3.5本章小结本章介绍了本系统所使用的四种芯片，详细的介绍了各种芯片的使用方法以及功能简介。第4章 系统软件设计4.1 系统软件结构整个系统软件主要由主程序、开门子程序、关门子程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序、外部中断服务子程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置等功能。程序设计中设置了一个外部中断0，它保证红外电动感应门能够在无人操控情况下自动运行，主要功能是当检测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。4.2 各部分程序设计红外电动感应门运行状态分为慢速开门、加速开门、减速开门、延时开门、慢速关门、加速关门、减速关门几个部分。在开门过程中首先进行门状态检测，根据所检测到的信号判断电动感应门上次停机所处位置。根据检测结果确定门此刻应运行方式，如检测出门是半开状态，门直接转入加速开门的过程。如检测出门是全开状态，门转入延时开门过程。如检测出门是全关状态，那么在检测到有人出人时，门会缓慢打开，之后加速运行，接着减速运行，最后电机停止运转，门由于惯性缓慢关闭。电动感应门开门后暂停一段时间，然后关门。关门是开门的一个反过程，它经过慢速运行、加速运行、减速运行、惯性运动直至停止这几个过程。在电动感应门关闭过程中当系统接收到由红外线传感器电路发出的有人出入的信号时，门会重新打开。与开门情况不同的是当在关门过程中检测到故障信号时门会朝反方向运动，将门打开，这样可以排除因电动感应门遇到障碍物或人身体而产生故障信号使整个系统停止工作的可能。 开门子程序流程图 T0中断服务程序流程图NNNYYY 开门门状态检测加速 电机减速减速？ 电机减速停止？ 电机停止 返回Y关T0中断读按键操作开门否？开门子程序关门子程序装载T0常数 开中断中断返回NNY关门否？第5章 系统调试 在电动感应门系统的设计过程中，对系统的调试，常常是伴随着设计而时常需要进行的，只有通过对系统软硬件的调试，才可以知道当前工作中存在哪些问题，并通过对问题原因的分析而进一步完善对系统的设计工作。5.1 初步检查5.1.1 为了确保该门控系统的安全高效运行必须满足下列条件：1）大门的结构必须适合于自动控制 特别要注意滚轮的直径必须与需要控制的大门重量相匹配其尺寸和重量符合有关技术规范之规定。2) 确保大门在滑动过程中不发生倾斜 。3) 确保大门活动平稳 准确 在整个移动过程中不出现任何不正常的摩擦现象。4) 确保地面条件稳固 避免固定基座的膨胀螺丝发生摇晃。5) 认真检查上方导轨和行程限位的机械挡块是否安装到位。5.2 自动化性能测试安装完成以后对门控系统以及与其相连的种辅助件特别是各种安全装置 要进行认真细致的功能测试 注意要将 用户指导材料交给客户并向他们解释正确操作和使用传动马达的方法 。5.2.1手工操作如果由于门控系统发生故障而必须人工移动大门时请使用下列释放装置：1) 用一枚硬币打开防护门2) 从门内取出厂方提供的钥匙 插入释放系顺时针旋转 直到碰上机械档块转不动为3) 手工打开或关闭大门5.2.2恢复正常运行模式1） 人工将大门推回关闭位置 2） 逆时针旋转释放钥匙3） 拔去释放钥匙 放回原处 关闭防护门 4） 移动大门 直至碰上释放网格5.3 维护下列工作至少每六个月进行一