银行门自动控制系统软件设计.doc

郑州航空工业管理学院毕 业 论 文 2014 届 电气工程及其自动化 专业 1206 班级题 目 银行门自动控制系统软件设计 姓 名 学号 指导教师 崔建锋 职称 副教授 二 一四 年 五 月 五 日内 容 提 要随着世界工业化程度的不断加深，特别是电气化水平的不断向前发展，各种大型建筑例如银行、宾馆、机场等公共场所的大门已经从过去的推拉门换成了现在的自动门。自动门充斥了我们生活中的方方面面，自动门不仅结构简单，方便清洁和维护，而且具有隔音、防风、阻尘等功能，更重要的是，自动门为人们的出入提供了极大地方便，还有，在一些建筑上安装自动门会给建筑以美感。本论文设计主要以AT89C51为主控制单元，以热释电红外传感器和红外对管为检测单元，以直流电机为主动力单元而是自动门能够自动打开和闭合。本设计的特点是：结构简单、功能齐全。该设计的自动门是用AT89C51单片机控制的，主要由AT89C51单片机及其外围电路，红外检测电路，门行程检测，直流电机控制电路等几部分组成。热释电红外传感器作为传感器的使用，检测到人体辐射的红外能量的变化，转化成电信号，传输到单片机，直流电机作为驱动装置，通过单片机控制直流电机，使门自动打开，当人进门后，门自动关闭。关 键 词 自动门；AT89C51；热释电红外线传感器；BISS0001芯片；红外对管传感器；直流电机Design of automatic control system software for bank door Tutor：Cui Jianfeng Professor AbstractWith the deepening of industrialization, especially the continuous development of the level of electrification, various large buildings such as banks, hotels, airports and other public places the door from the past have been sliding into the automatic door now. Automatic door filled with every aspect of our lives, automatic door has the advantages of simple structure, convenient cleaning and maintenance, but also has sound insulation, wind resistance, dust and other functions, more importantly, automatic door for peoples access to provide great convenience, and, in some buildings to install automatic doors to the building a sense of beauty.This thesis mainly AT89C51 as the main control unit, a pyroelectric infrared sensor and infrared tube as the detection unit, a DC motor as power unit but automatic door can be automatically opened and closed. The characteristics of this design are: simple structure, complete function. The design of automatic door is controlled by the single chip AT89C51. mainly consists of AT89C51 single-chip microcomputer and its peripheral circuit, infrared detection circuit, gate stroke detection, DC motor control circuit composed of several parts. Pyroelectric infrared sensor as the sensor, detect changes in the infrared energy body radiation, into electrical signals, transmitted to the single-chip microcomputer, the DC motor as driving device, through the single-chip microcomputer control DC motor, so that the door opened automatically, when the person after the door, the door automatically closed.KeywordAutomatic door；AT89C51; Pyroelectric infrared sensors; BISS0001 chips; Infrared sensor the pipe; DC motor目 录第一章 绪论11.1 自动门研究的意义11.2 自动门的发展状况2第二章 整体设计方案介绍42.1 自动门的设计思路42.1.1 控制要求42.1.2 设计思路框图42.2 硬件电路的框图42.3 自动门各部分作用及整体工作原理52.3.1 自动门各部分作用52.3.2 自动门整体工作原理6第三章 硬件简介73.1 直流电机73.1.1 直流电机的选择73.1.2 直流电动机结构83.1.3 直流电动机的特点123.1.4 直流电动机的工作原理123.2 单片机简介143.2.1 AT89C51简介153.2.2 AT89C51引脚的功能173.2.3 AT89C51的主要特性简介203.3 驱动电路203.3.1 L298N芯片简介203.4 门行程检测213.5 热释电红外传感器233.5.1 热释电红外传感器简介233.5.2 热释电红外传感器结构简介233.5.3 热释电红外传感器的优缺点243.6 BISS0001芯片简介243.6.1 BISS0001芯片特点简介253.6.2 BISS0001芯片管脚排列图和它的管脚功能说明253.7 红外对管简介25第四章 系统软件设计264.1 系统软件结构264.2 系统主程序流程图274.3 T1中断服务程序流程图284.4 T0中断服务程序流程图294.5 开门子程序流程图30致谢31参考文献31附录32银行门自动控制系统软件设计 指导教师：崔建锋 副教授第一章 绪论自动门，即可以把物体接近门的动作（或某种入门授权）作为开门的控制信号，通过自动门驱动系统将门打开,待物体离开后再自动将门关闭，并实现对开启和关闭过程的控制系统。 现在自动化和信息化程度越来越高，人们对其要求也越来越高，而单片机的快速发展为自动化和信息化提供了极大的助力，所以单片机的运用范围也就越来越宽，它在人们的日常生活中扮演着主要的角色。社会的进步和科技的飞速发展加上人们对美好生活质量的期望，促使便利人们生活的自动控制系统出现在人们的生活中，以单片机为控制核心的自动门系统就是这众多自动控制系统中的宠儿。同时自动门控制系统也成了自动控制领域中较有代表性的。自动门结构简单，安装方便，实用耐用，功能技术一流，是人类科技进步的伟大成果。1.1 自动门研究的意义进入21世纪以来，特别是在近几年我国经济飞速发展，加上工业电气化程度的不断发展和加深，在全国各地大小城市的大小商铺和一些公共场所，自动门深受人们的喜爱，在各大厦、机场、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等大型场所，自动门深受人们的青睐。自动门不但使我们进出方便，还有其他一些令人称道的功能，例如自动门可以使室内空调节约电能，自动门可以挡风、防止灰尘进入室内，还有自动门的使用可以为我们的办公场所增添一些高科技的高贵气息。自动门按使用场所和开关方式可分为几种类型如自动平移门，自动平开门，自动旋转门，自动圆弧门，自动折叠门等等，在这些类型中自动平移门是用得最多的，自动平移门就是我们经常说的自动门。自动门驱动装置和门里外两侧红外线是自动平移门常见的结构形式。当人走近自动门时，红外线做出感应，把信号传给控制器，控制器驱动电机装置把门打开；当人经过自动门之后再将门闭合。自动门通电后可以自动运行从而实现无人操作管理，提高了建筑的智能化。1.2 自动门的发展状况进入二十世纪二十年代，自动门开始逐渐运用在建筑物上。到了二十年代后期，美国的大商场的对公共的开放，自动门应运而生，随后，多玛发展成为世界第一自动门品牌，并且该品牌在1945年开发出油压式、空气式等自动门，一些新建大楼的大门也使用了自动门。1962年，电气式自动门被研究出来，随着城市化进程的加快，自动门技术日新月异。当时对于用电力控制电动机的速度技术还不成熟，因此就用油压、空压进行速度转换控制，这样能源利用效率很低，随着工业电气化的发展，电气控制技术日趋成熟，直接用电气手段控制电动机的速度和转动方式的自动门也被开发了出来，并且这样的自动门迅速占据了大部分市场。 斗转星移，自动门也随着时间迅速发展和完善，自动门对使用者来说不仅仅强调了它的使用性能，还更加注重它的其他方面的性能，例如好的自动门要求它的安全理念是有效地防护、通行，必要时能够有效地疏通等，同时对自动门的样式、外观等也提出了更高的要求即符合建筑设计整体的艺术性，强调了自动门要与建筑本身以及建筑物周围的环境相契合。自动门在150年前就开始进入了它的工业化时代，在迅速发展和不断完善的历程中，出现了很多自动门专业制造商，自动门通过这些制造商无论从功能、类别还是使用性能上都日臻完善。社会不断向前发展，人们的生活水平也在不知不觉中发生着变化，与此同时人们对于更高生活水平和更高生活质量的追求也与日俱增，自动门普及到了我们的日常生活中，并且自动门还在朝着更加大型化、精细化、功能化、智能化方向迅速发展，自动门的快速发展取代了以往的推拉门成为各种大型建筑如机场、银行、酒店、医院等大型公共场所的首选。自动门不仅仅代表了当代建筑向智能化、艺术化发展的趋势，更是现代自动控制技术发展的重要标志。自动门不仅功能多样、美观大方、而且可以隔离室外噪音、阻挡室外大风和尘土的作用。国外制造的自动门的控制系统性能相对优良，但是它的价格有点高；而国内的自动门却相对便宜，但是国内自动门的缺陷是性能不好，容易产生故障。所以本论文设计的是结构简单，实用耐用，运行可靠且性价比较高的热释电红外自动门自动门控制系统。该系统运用热释电红外传感器作为检测装置，它通过对人的出入进行自动检测来控制自动门的开、关，使自动门具有智能化运行的理想功能。第二章 整体设计方案介绍2.1 自动门的设计思路2.1.1 控制要求1、有人来进、出时开门。当人走到接近自动门的时候，信号检测装置开始工作，这项工作是由热释电红外传感器来完成的，然后由单片机发出信号使直流电机工作将门打开。2、无人进、出时关门。当信号检测装置没有检测到时，即热释电红外传感器没有检测到有人时，单片机根据这种情况发出信号启动电动机工作将自动门关闭。3、正在关门时遇到有人靠近自动门则停止关门，继续开门。当电动机工作使自动门关门时，检测装置检测到1m之内的信号，应使电动机动作停止关闭自动门，然后由电动机带动自动门开门。2.1.2 设计思路框图人体信号热释电红外线传感器或按键控制单片机信号处理直流电机自动门的开或关图1 银行自动门设计思路框图2.2 硬件电路的框图单片机不间断检测热释电红外线检测电路的门输出信号，同时行程检测电路的输出信号也传给单片机，单片机接收这些信号后产生信号来控制直流电机，直流电机带动自动门进行打开和关闭动作。所以该设计的主控制装置是AT89C51单片机和它的外围电路、热释电红外检测，直流电机正反转控制、门行程检测等几部分组成。即该银行自动门硬件控制系统组成如下框图所示。AT89C51单片机红外检测电路门行程检测直流电机控制电路图2 自动门控制系统硬件框图2.3 自动门各部分作用及整体工作原理2.3.1 自动门各部分作用（1）主控制器：它是银行自动门的大脑，本论文采用AT89C51单片机。该单片机有大规模集成块，这些集成块内部有很多指令程序，通过该大脑发出相应信号指令，指挥直流电机工作；人们也可以通过单片机调节自动门打开、关闭速度和幅度等参数。（2）感应检测装置：它的作用是收集门附近的信号，本论文承担这一任务的是热释电红外传感器。当人进入它的信号检测范围时，它就给主控制器单片机发出一个脉冲信号。（3）动力装置：利用动力装置将自动门打开和关闭，这一任务的完成要靠直流电机。当主控制器单片机发出命令信号时，直流电机就会根据这一信号做出相应动作来控制银行自动门的打开和关闭。另外，还有自动门行进轨道、自动门吊具走轮装置、自动门下部导向系统等几部分。2.3.2 自动门整体工作原理该银行自动门系统完成一次任务即使其打开和闭合一次的工作过程是这样的：当信号检测装置即热释电红外传感器检测到信号，也就是有人进入或者出去银行自动门时，检测装置会发出一个脉冲信号并把它传送给单片机，单片机识别后指挥直流电机动作，直流电机接收到单片机信号后开始工作即正向转动带动银行自动门执行开门动作；门打开后，假如信号检测装置检测不到信号即没有人进、出银行时，仍会发出信号传给单片机，通过单片机对此信号识别处理后发出信号给直流电机，直流电机接收信号后动作即反向转动执行关门动作。如果直流电机在带动银行自动门打开和闭合的过程中，另外一个自动监测装置即红外对管检测到信号时，也就是说红外对管检测到银行自动门中间有夹物时，不管事人或者是其他物体，就会发出一个信号并把这一信号传送给单片机，单片机对这一信号进行分析处理后也会发出一个信号并且传送给直流电机，此时直流电机会接收到信号而产生相应动作进行正向转动执行开门过程；如果红外对管自动检测装置没有收到信号，也就是说明银行自动门中间没有夹物，同样会发出一个信号给单片机，经过单片机对此信号进行分析处理后接着指挥直流电机动作，就是使直流电机反向转动，执行关门过程。红外对管关门开门直流电机单片机热释电红外传感器无人来人开始有夹物无夹物按钮图3 自动门各部分工作框图第三章 硬件简介3.1 直流电机3.1.1 直流电机的选择自动门打开和关闭的动力核心就是电机，因为对银行自动门的打开和关闭控制实际上就是对每一台电动机的控制。要稳定的实现对银行自动门的两扇同时执行打开或者关闭的动作，那么就必须能够实现对电动机的转动过程稳定控制。电机用的较多的是直流电机和步进电机。直流电机的优点是控制过程简单，调速性能比较好，调速范围比较广，还有就是比较容易平滑调节，还有就是它的起动和制动转矩比较大，所以比较容易快速起动和控制，除此之外它还具有良好的性价比。步进电机也能够实现精确控制，但是步进电机有缺陷，那就是振荡和失步，相同功率条件下，步进电机的尺寸和直流电机相比要大很多，还有一个问题是当步进电机转动的时候，它各相绕组上的电感会形成反向电动势，比较容易使整个系统产生抖动,而且频率越高，同步电机产生的反向电动势就会越大。在此作用下，同步电机随频率或者速度的增大而相电流就会减小，从而使同步电机的力矩下降。综合以上情况考虑，应用直流电机比较合适。3.1.2 直流电动机结构直流电机是有定子和转子两部分构成的。定子一般情况下是指磁路中静止的部分包括其机械支撑即机座，换向极，主磁极，还有端盖以及轴承和电刷装置等部件，产生磁场就是定子的主要作用。转子即是运行时转动的部分，转子是由转轴和电枢铁心以及电枢绕组还有换向器和风扇等部分组成的，产生电磁转矩还有感应电动势是转子的主要功能，转子是直流电机内部进行能量转换的枢纽所在，因此通常又被叫作电枢。 图4 小型直流电机的剖面图1-机座 ；2-风扇 ；3-出线盒 ；4-主极线圈 ；5-主极铁心 ；6-电枢线圈 ；7-刷架 ；8-轴承 ；9-换向器 ；10-转轴 ；11-轴承盖 ；12-电枢 ；13-端盖 ；14-换向极线圈 ；15-注油孔 ；16-换向极铁心 ；17-螺母垫圈 ；18-视察窗（一）、直流电机的定子部分1、机座直流电机的机座可以分为磁轭是整体型的和叠片型的机座两种型式。机座既承担电机机械支撑，又承担了磁极间磁路的通路两重任务。加工机座所用材料一般选择铸钢或者钢筒而不选择铸铁是因为基座必须具有较好的导磁性能。除此之外，为了使机座中磁路的磁通密度低一些，要求机座要有一定的导磁截面积，这样一来机座的机械强度和刚度就会大幅提高。2、主磁极电枢表面存在的气隙磁通密度之所以能在空间会按一定的形状分布靠的就是主磁极的作用，同时可以在磁极上固定一些励磁绕组。一般情况下用0.5-3mm厚的低碳钢板加工成一定形状的冲片，然后再经过叠压就形成了主磁极。主极叠片整体通常是用铆钉铆成的，再使用螺钉把它固定在磁轭上。主磁极的励磁绕组通常分为串励和并励两种形式。它们的特点是串励绕组的匝数少而且导线粗；但是并励绕组的匝数多而且导线细。一般来说主磁极在电机里面总是成对出现的，主磁极的极性总是沿圆周方向N、S交替的，由此可知相邻两主极线圈串联时它们中的电流环绕方向总是相反的。 图5 主磁极示意图3、换向极换向极即为相邻主磁极间的一个小极。在容量为1KW以上的直流电机中换向极的作用是帮助换向，通常情况下有几个主极就会有几个换向极。它一般采用厚钢板略加刨削加工而成，所以比较简单。但是在磁通变化非常快而且对换向极要求比较高的情况下，它也要用钢片绝缘后再经过叠装而成。4、电刷装置直流电机的电枢绕组还有电流都是通过电刷装置与外部连接。电刷实际就是一导电块，是用石墨做成的，将其置于刷握中，刷握再固定在刷架上。通常情况下由电流大小在每个刷架上安装一个或一组并列的电刷，刷架上同极性的电流流一块儿后，然后被引向接线板，进而通向机外。电刷组的数目通常和主磁极的数目是相等的，每个电刷组都被分布在换向器的表面，而且它们的分布是等距的。直流电机正常工作与否是与电刷装置的性能好坏分不开的。5、转轴转轴在转子旋转的时候是起支撑作用的，所以要求有一定的机械强度和韧性，通常情况下是用圆钢加工而成的。（二）、直流电机转子部分1、电枢铁心电枢铁心的作用是提供主磁极下磁通的通路。当电枢在磁场里面旋转的时候，铁心里面的磁通方向就会不断发生变化，所以就会产生涡流以及磁滞损耗。减少损耗的办法就是在加工电枢铁心时采用低硅钢片或者是冷轧硅钢片叠成，然后再在片之间涂抹少许绝缘漆，硅钢片要用0.5mm厚的。除此之外，还可以在硅钢片上加工出转子槽，以便放置电枢绕组。2、电枢绕组电枢绕组是用绝缘铜导线绕制的线圈元件，放置于电枢铁心的槽里面，各线圈元件按规律接到相对应的换向片上形成的。电枢绕组是电路中非常重要的一部分，产生感应电动势以及电磁转矩是它的主要功能，是电机中实现能量转换的重要部分。3、换向器许多换向片经过组合就形成了换向器。换向片之间通过云母片相互绝缘，整体通过云母环实现对地的绝缘。换向片通常是由铜料加工制成的，尾端开沟或者接有联接片即升高片，可以使电枢绕组元件的端线焊在里面。换向器结构型式多样，燕尾式结构通常适用于中小型电机，这样的换向片下面是呈燕尾式的，这样可以方便用V形截面压圈夹紧。通常会在燕尾和V形压圈间采用V形云母环做垫，从而使它们之间互相绝缘。3.1.3 直流电动机的特点1、直流电机的调速范围比较广，并且比较容易进行平滑调速；2、直流电机的过载和启动以及制动转矩比较大；3、直流电机比较容易控制，可靠性非常高；4、直流电机在调速的时候能量损耗比较小。3.1.4 直流电动机的工作原理图6 直流电机工作原理图如图（a）如果A刷接在直流电源正极，B刷接在直流电源负极，同时换向片1与A刷相接触而且换向片2与B刷相接触，那么电流就会从A刷流入，然后经线圈a、b、c、d从B刷流出来。在N极导线ab中的电流方向是由a流向b的；在S极导线cd中的电流方向是由c流向d的。由电磁力定律可以知道，载流导体在处于磁场中时要受力，该力的方向可用左手定则来判定，该力的大小为：F=BLI，公式中B指的是导体所在位置的磁通密度，单位是Wb/m2；L是指导体切割磁感线的有效长度，单位是m；I是指流过导体的电流，单位是A。导线ab受到方向向左的力的作用，导线cd受到方向向右的力的作用。两磁场力对转轴有逆时针方向的电磁转矩，从而使电枢沿逆时针方向旋转。如图（b）当线圈转过180的时候，换向片2与A刷相接触与此同时换向片l与B刷相接触。此时电流从正极经过换向片2流入导线，导线dc中的电流是从d流向c的，导线ab的电流从b流向a的，然后从换向片l经过B刷流回负极。这样一来，导线里面的电流方向就会改变，同时导线所处磁场的极性也会改变，但是电磁力和电磁力对转轴的电磁转矩方向没有改变，还是原来的逆时针方向，在这种情况下电动机就会沿同一个方向不停运转下去。综上所述，直流电动机的基本工作原理就是给直流电动机通以直流电源，然后在换向器及电刷的作用下，流过直流电机电枢线圈的电流的方向是交变的，因此使电枢产生电磁转矩的方向保持恒定不变，使直流电机朝一定方向连续运转。3.2 单片机简介单片机也就是单片微型计算机。单片机是计算机发展历程中的一大进步，同时也是非常受欢迎的一种处理器。单片机经过多年的发展，它的各种性能也得到了显著地增强和完善，如今的单片机不仅集成度高、功能强大、运行速度快、占用体积小同时它在功耗、性能、价格方面也显出了它独特的优势，还有就是单片机操作简单。因此单片机在很多领域都有很广泛的运用，例如在各种工业控制方向、智能精细仪器和仪表控制、数据的收集与处理和分析方面、通信网络系统控制方面、汽车电子工业、国防技术工业、家用电器控制等很多领域都有单片机的身影。一般的单片机是由单块芯片构成的，而这块芯片是一个集成电路，这个芯片可以完成单片机应该完成的所有功能，比方说中央处理器也就是我们通常说的CPU，它是实现单片机的计算和控制功能，而单片机中的存储器RAM/ROM是实现其数据和程序的存储作用，单片机中的定时器/计数器的功能则是完成单片机对时间和事件的设定和记录功能，多种类的输入/输出端口的功能是实现串、并行和输入、输出功能的元件，除此之外还有模数转换器、数模转换器可以实现模数、数模 转换等。电源中断复位定时内部总线（数据总线、地址总线、控制总线）定时/计数器模块并行I/O口串行I/O口其他模块A/D、D/A模块RAM/ROM模块单片机CPU图7 单片机结构框图单片机自从被人们开发出来后经过二十多年的迅速发展，其各项功能也得到了大幅提高，不管是在单片机的处理速度方面，还是在它的各种性能上都是很多领域里控制装置的最佳选择。正式由于单片机控制系统的运行性能、处理速适应能力和稳定性方面的巨大优势，因此本论文中银行门自动控制系统中的控制装置就使用AT89C51单片机。3.2.1 AT89C51简介AT89C51单片机深受人们喜爱的原因是它有这样的优势，首先，此单片机是CMOS8位的，而且低电压和高性能是它的一个特点；其次，它里面有一个程序存储器即PENROM，它是一个4K字节的存储器，并且它可以实现反复擦写。这样的元件是ATMEL公司生产的，它不仅有高密度的特点而且不会丢失存储数据，还有就是它可以与MCS-51系列单片机实现兼容，另外，单片机内部含有8位CPU以及闪烁存储的单元，这样的单元有强大的功能，所以AT89C51单片机可以在自动控制领域中大显身手。AT89C51的功能标准部件：包括一个闪烁存储器，它是4K字节的；一个随机存取数据存储器，它是128字节的；还有32个输入输出端口，还有2个定时/计数器，它们是16位的；还包含1个5向量的两级中断结构，还有一个串行通信口和片内震荡器以及时钟电路等。另外AT89C51还可以实现0HZ静态逻辑操作功能，可以支持实现两类软件的省电模式。闲散方式停止CPU即中央处理器的工作，能够使定时/计数器，随机存取数据存储器，串行通信口和中断系统继续执行其工作。掉电方式时可以保存随机存取数据存储器里面的存储内容，但是震荡器停止工作同时禁止其它各类部件工作直至下一个复位为止。 图8 AT89C51整体及引脚图3.2.2 AT89C51引脚的功能VCC：也就是电源线。VSS：通常接地，即接地信号线。P0.0-P0.7（32-39）：这样的引脚有8条，它们P0口专用的，在这里面P0.7是最高位而且P0.0是最低位。P0口，即地址/数据总线复用口，它是8位的漏极开路双向I/O口。当P0口被当做输出口的时候，它的每一个引脚都可以驱动8个TTL电路。当“1”即高电平被写入P0口的时候，每个引脚均可以当作高阻抗输入端。而且P0口还可以在直接访问外部数据或程序存储器的时候，转换地址以及数据总线复用，同时激活内部上拉电阻。P0口在进行闪烁编程的时候，P0口能够接收到指令，当进行程序校验的时候，能够输出指令，此时需要接电阻才能完成。P1.0-P1.7：这些端口和P0口像似，其中P1.7就是最高位而且P1.0即最低位。P1口是一个8位双向的I/O口，它的内部带有上拉电阻，P1口的每一个输出缓冲级都可以驱动4个TTL电路。而且对端口写入“1”的时候，利用内部电阻可以把端口拉至高电平，这个时候它们可被当做输入口来用。由于它们的内部均有电阻，所以某一个引脚当被外部信号拉低的时候可以输出电流。闪烁编程和程序校验的时候，P1口通常是接收低8位的地址的。P2.0-P2.7（21-28）：P2口也是一个8位双向I/O口并且它的内部也是带有上拉电阻的，其输出缓冲级同样可以驱动4个TTL电路。同样对端口写入“1”的时候，它能够通过内部电阻将端口拉至高电平，与此此时还可以作为输入口来使用。由于它的内部包有电阻，所以它的引脚能够被外部的信号拉低时可以输出电流。当访问外部的程序存储器和16位的地址数据存储器的时候，此时P2口就可以输出高8位地址的数据了。当访问8位地址外部数据存储器的时候，P2口的线上存储的数据在整个运行时期是不会改变的。当在闪烁编程或当在校验的时候，P2口接收的是高位的地址和一些其它的控制信号。P3.0-P3.7：P3口也一个8位双向I/O口，与P2口一样也是带有内部电阻的端口，P3口能够输出缓冲，所以可以驱动4个TTL电路。对P3口写入“1”的时候，它们就能够被内部电阻拉至高电平并且可被用来作为输入端的时候，被外部拉低的P3口将被用做电阻输出电流。P3口通常作为I/O口来使用，但是它还有一些其他重要功能，例如：P3.0/RXD可当做串行输入口使用；P3.1/TXD可当做串行输出口使用；P3.2/INT0可当做外部中断0使用；P3.3/INT1可用作外部中断1使用；P3.4/T0可以当做记时器0外部输入来用；P3.5/T1可当成记时器1外部输入使用；P3.6/WR可当成外部数据存储器使用；P3.7/RD也可当成外部数据存储器来用；P3口也能够接收用于闪烁存储编程以及程序校验等的控制信号。RST：即通常所说的复位输入。也就是说当振荡器工作的时候,RST的引脚出现了两个机器周期或者以上的高电平从而使单片机可以复位。ALE/PROG：也就是当访问外部程序存储器以及数据存储器的时候，ALE输出的脉冲可以用在锁存地址低8位字节。即不访问外部存储器的时候，ALE也可以以时钟震荡频率1/16而输出固定正脉冲信号，因而它可以对输出时钟采用定时的目的。假如有必要的话，可以使特殊寄存器区里面的8EH单元中的D0位置实行禁止ALE的操作。从而此位置后只可以有一条MOVX还有MOVC指令时ALE才可以会被应用。除此此外，此引脚会被微弱拉高，当单片机执行外部程序的时候，应该设置ALE无效才可以。PSEN：即程序储存许可输出的是外部程序存储器里面的读选通信号。当AT89C51单片机选择使用外部程序存储器来读取指令的时候，每一个机器周期均有两次PSEN可以有效，也就是说可以输出两个脉冲，在这个时候，当单片机访问外部数据存储器的时候，这两次有效PSEN信号将不会出现。EA/VPP：外部访问许可。想要使中央处理器即CPU只能访问外部程序存储器的时候，EA端必须始终保持低电平才可以。这里需要特别注意的是加密位如果被编程，那么复位的时候在其内部会锁存EA端的状态，例如当EA端为高电平的时候，CPU即中央处理器就会执行内部程序存储器里面的指令。当执行闪烁存储器编程的时候，这个引脚在加上+12V的编程许可电压VPP才可行。XTAL1：也就是震荡器的反相放大器和其内部时钟发生器的输入端。XTAL2：即震荡器反相放大器的输出端。3.2.3 AT89C51的主要特性简介首先它可以与MCS-51 实现兼容;可编程的闪烁存储器，它是4K字节的；写/擦循环为1000的；数据最长可以保留10年；还有全静态工作频率为0Hz-24Hz；还有三级程序存储器锁定；还有128*8位内部RAM和32可编程I/O线；另外还有两个16位定时器/计数器以及5个中断源；值得一提的是它还有可编程串行通道和低功耗闲置及掉电模式；此外片内振荡器和时钟电路也是单片机的一部分。3.3 驱动电路驱动能力也是单片机自身的重要性能之一。单片机I/O口电流的值等于10mA左右，对于发光二极管等器件驱动不用特殊驱动电路，但是对有些大负载器件，则需要很大的启动电流通常是正常电流的几倍，这是单片机无法满足的，因此需要专门驱动来完成这一任务，此时单片机只是充当逻辑控制部分的角色即单片机控制驱动电路实现驱动电机的任务。本设计的驱动电路是采用L298N和外部电路以及电机组成驱动电路。驱动电路中最基本的结构是桥式电路，电机正转和反转的控制就是这种电路参与控制的。3.3.1 L298N芯片简介L298芯片是15脚封装的，特点：该芯片的工作电压非常高，可达46V；该芯片的输出电流比较大，瞬间峰值电流最高可达3A，而且持续工作的电流可以是2A；该芯片的额定功率25W。还有一个特点是该芯片内部有两个用来驱动感性负载的高电压大电流全桥式的驱动器，例如可以驱动可以直流电机或者是步进电动机以及继电器和线圈等装置；该芯片是运用标准的TTL逻辑电平信号控制的一种芯片；因此该芯片有两个使能端，可以在不受输入信号影响的情形下允许或者禁止器件参与工作；另外还有一个逻辑电源的输入端，它可以使部分的内部逻辑电路能够在低电压下正常工作；该芯片能外接检测电阻，从而可以把变化量信号反馈给控制电路。 图9 L298N的外形及引脚排列图3.4 门行程检测行程开关就是一个普通的开关，它是利用外部电路输出的高低电平信号来判断分析银行自动门的位置是不是处于完全关闭或者开启的状态。行程开关作用是一方面它的外部电路比较简单，另一方面它可以使门立刻停下来。把两只对管传感器分别安装在两扇银行自动门上面，可以用它们来检测自动门之间是不是有人。另外在自动门的两边分别各安装对管传感器，并且通过调节红外对管测量的距离也是能方便的实现门位置检测的，还有一个好处是对距离检测的可调性使对机械部分的要求降低了。综合以上分析，我们一方面为减少外部电路，另一方面为检测方便，因此我们就采用行程开关。行程开关也可以叫做限位开关，它一般是小电流的主令电器。行程开关的原理是用生产过程中机械运动的部件之间的碰撞从而行程开关的触头动作而实现对控制电路的接通或分断，从而达到一定控制的目的。一般情况下，行程开关是对机械运动位置或者行程进行限制的，它能够使运动的机械可以按规定的位置或者行程自动停止或者反向运动或者变速运动或着进行自动往返运动等功能。图10 行程开关本论文是利用检测门的行程开关的闭合状况而输出不同的信号，传给直流电机，使直流电机的转速改变，从而可以控制门运行的速度，进而可以提高动作效率，我们为了保护门即使银行自动门不受损害而且保证银行自动门运行的较高效率，所以我们在这里把门行程检测电路里面安装了四个行程开关来实现这一目的。这四个开关各自代表开门极限和行程极限1，还有行程极限2以及关门极限。在开启银行自动门的过程中，慢速和加速，还有减速以及停止等四个阶段是必须要经历的，与此同时银行自动门关闭的过程就会和上面的过程相反。所以当银行自动门在运行到极限位置的时候，这个时候会促使限位开关发生动作，与此同时单片机会接收到响应的信号，对此信号进行分析和判断来改变直流电机的运行速度。3.5 热释电红外传感器3.5.1 热释电红外传感器简介热释电红外传感器是一种探测元件，它的制作材料是具有高热电系数的，比如硫酸三甘钛、锆钛酸铅系陶瓷等，尺寸一般为2*1mm。热释电红外传感器的原理是热电效应，它可以检测到从人体上发出的红外线，并且对红外线的探测具有高灵敏度。热释电红外传感器的缺陷是它对偏离10m波长的红外辐射不太敏感，而人体辐射红外线波长就是10m左右，因此不是人体的其他物体将不会使探头动作。它可以在一定的距离范围内检测出我们辐射的红外线变化，并且能够把它转换成电压信号从而输出。然后把输出电压信号放大，就能驱动多种控制电路了。3.5.2 热释电红外传感器结构简介如图6热释电红外传感器由三部分组成，它们分别是传感探测元和干涉滤光片以及场效应管匹配器。传感器的组成部分有外壳和滤光片，还有热释电元件PZT以及场效应管FET等，一般来说不同的传感器探测元制造材料也不同。例如由锆钛酸铅制成SD02的敏感单元；由LiTaO3制成P2288。把这些材料加工成薄片，从薄片相对的两个面各自引出来一根电极，从而在电极的两端会形成等效的小电容。这些小电容会在自身产生极化从而在其两端产生正负电荷，这是由于两小电容是在一个硅晶片上的。热释电红外传感器中的两电容的极性相反同时是串联的。 图11 热释红外线传感器内部结构3.5.3 热释电红外传感器的优缺点优点：传感器本身不会发出任何类型的辐射；热释电红外传感器功耗非常小；它的体积小所以安装后隐蔽性比较好；市场价格低廉。缺点：传感器检测过程中易受到各种热源还有光源的干扰；被动红外穿透力比较差，人体发出的红外辐射比较容易被遮挡从而不容易被探头检测和接收；当环境温度与人体温度非常接近的时候，传感器检测识别的灵敏度下降比较明显，因此有的时候会造成短时失灵的现象。3.6 BISS0001芯片简介BISS0001是一种对传感信号进行处理的集成电路，它的静态电流非常小，此芯片和热释电红外传感器配合后在加上一些其他的元件就可以组成一种热释电红外开关。这种开关能够自动地迅速打开各种装置，例如灯泡、荧光灯、自动门、风扇、烘干机等装置，这种开关非常适用于宾馆、机场、商场、库房以及普通家庭中的过道和走廊等需要敏感装置的区域，当然它可以被用在需要安全的区域的自动照明灯和报警系统中。3.6.1 BISS0001芯片特点简介（1）、该芯片是采用CMOS工艺制成的；（2）、该芯片采用数模混合的处理技术；（3）、该芯片具有独立的运算放大器而且具有高输入阻抗；（4）、该芯片内部由于有双向鉴幅器因此能够有效的抑制其它干扰；（5）、在该芯片内部设置有延迟时间定时器而且还有封锁时间定时器；（6）、该芯片采用的是16脚DIP封装的。3.6.2 BISS0001芯片管脚排列图和它的管脚功能说明 图12 BISS0001芯片的管脚图3.7 红外对管简介红外对管是人们对红外线发射管和接收管的统称。红外对管有着和普通的圆形的发光二极管相似的外形，其工作原理图如下：图13 红外对管传感器工作原理图图中，当D1管与D2管间无障碍物的时候，发射管发出的红外线信号就能直接到达接收管，这样一来接收管的PN节就会导通，从而比较器一端就有了电平的变化，然后经过比较器以后就会输出相应的电平。D1管和D2管间有无障碍物的检测正是运用了这个原理，因此把有效信号输出给单片机，进而单片机可以控制电机工作过程。第四章 系统软件设计4.1 系统软件结构本论文设计的银行自动门控制系统软件设计是面向硬件来编写的，所以我们就选择用汇编语言程序。银行门自动控制系统软件程序有好几部分组成，有自动门主程序以及开门子程序和关门子程序，除此之外还有T0中断服务程序和T1中断服务程序，还有外部中断服务子程序也是其重要的一部分。主程序的功能主要是为了完成对系统实现初始化还有中断设置。为了保证银行自动门具备自动运转的性能，我们在软件程序中增加了外部中断0，也就是说当检测到有人进出银行自动门的时候，程序会促使单片机发出指令使直流电机正确运转，以此来保证实现银行自动门自动动作的效果。4.2 系统主程序流程图开始定时器T0、T1设置开定时器中断优先级设置开中断开定时器T04.3 T1中断服务程序流程图关T1中断指向0809地址启动下一通道转换结束否？数据存放通道号加1数据指针加1采样结束否？开T1中断中断返回NYNY4.4 T0中断服务程序流程图关T0中断读按键操作开门否开门子程序开门否关门子程序装载T0常数开中断中断返回NNYY4.5 开门子程序流程图开 门门状态检测加速