单片机介绍.doc

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1、第1章 摘要随着世界科技的发展越来越快，自动门已经成为人们生活中不可或缺的一部分。自动门作为建筑物的出入设备不但美观而且方便了人们的生活，使人们更好的享受智能化自动化的福利。随着科技发展自动门主控系统不断地向人性化的方向发展。本论文主要说明了以单片机为主控部件，传感器及步进电机为配件的自动门系统。本系统是以AT98C51单片机为主控部件，以步进电机和红外传感器为辅助部件，再加上LED灯等其他零件组合而成的自动门系统，红外传感器可以通过对人体放出的红外线自动检测进而控制自动门的开关，智能化及安全性兼备，步进电机可以有效的控制门的稳定开关。单片机作为主控部件，热释电式红外传感器，步进电机作为驱动部

2、件，都显示出了本次设计对自动门安全性高，稳定性好的优点的体现。第1章 绪论1.1课题研究可行性当今社会飞速发展，科技化、信息化程度随之突飞猛进，单片机的应用领域也在不断扩大，这使得单片机成为人们生活中不能缺少的一部分。随着社会的转型、科技的快速发展以及人们生活的水平日新月异，各种对人类生产生活有着不可或缺的作用的自动控制系统逐渐和人们的生活融为一体，由单片机作为主控部件的自动门控制系统就是众多自动化器件的其中之一。同时这也标志着以单片机为首的自动控制系统成与数字化时代相辅相成，成为生活不可分割的一部分。单片机实用性极强，可随意擦写功能，技术比前期成熟，这使人们感受到了科技进步的好处。它更让人类

3、明白，一块微小的单片机将颠覆人类的生活，将促使科学研究朝着更加便利高效的方向进步。本论文着重讲解了以单片机为主控部件，以步进电机、红外传感器为辅助配件，及其他零件组成的自动门控制系统。1.2课题研究的意义和目的身处一个科技飞速发展的时代，科技的发展是大家有目共睹的，自动门自上世纪二十年代出现后就深得世界各地商场的喜爱，自动门应用了先进的红外传感技术，通过单片微型计算机进行可编程控制和对电机的速度控制系统的结合形成了一个相对封闭的门系统。自动门起源于上个世纪20年代，当自动门刚刚问世时只是用于防火和开关方便。随着科技的发展，这一发明逐渐进入人们的生活，现在，酒店，宾馆，银行等大型建筑都配有自动门

4、，这一发明不仅提高了建筑物档次，也使得人们的生活更加便捷。然而我国在自动门生产方面还不是很强大，现在的自动门主要生产国为处于欧洲美洲等地的发达国家和日本。要想打破我国在自动门这一方面薄弱的局面，首先就要让学生敢于动手制作，以此引导学生逐步发展这一环节，使学生了解自动门的原理和设计过程，这样才能使我国自动门产业逐步前进，不再总是受制于人1.3课题设计与要求不论是什么控制系统的研发，首先我们都要有一个明确的方向，明确本次设计的基本要求，首要目的就是分析需要完成的控制部件。感应自动门，顾名思义，就是用红外传感器探测门周围有没有人，进而将信号传输至单片机控制器，由单片机的控制系统控制电机运行然后打开自

5、动门。这是对自动门设计的最基本的要求，在之后的设计中还可以加入其他更人性化的功能，比如门开关的速度，门开关的时长等都应在考虑范围之内。设计中应考虑以下几个问题的实现：一、设计应力图智能化，有人接近时开门，无人时应关门，红外传感器检测到有人体红外信号时将发出信号启动电机，进而带动传动链打开自动门。二、门附近没有红外信号时应该有关门延迟，当红外传感器没有检测到红外信号时，应当延迟一秒发出关门指令，以防夹到货物等没有红外信号的物品。三、关门时突然有人进入，当步进电机正在执行关门行为时突然有人过来，此时传感器应立即传输信号至单片机，控制步进电机作出相应的开门行为。第2章 系统总体方案设计及论证2.1设

6、计的基本思路一、有人接近时开门，无人时应关门，红外传感器检测到有人体红外信号时将发出信号启动电机，进而带动传动链打开自动门。二、当红外传感器没有检测到红外信号时，应当延迟一秒发出关门指令，以防夹到货物等没有红外信号的物品。三、关门时突然有人进入，当步进电机正在执行关门行为时突然有人过来，此时传感器应立即传输信号至单片机，控制步进电机作出相应的开门行为。2.2系统控制的核心部件的选择自动门系统的核心就是利用单片机程序使步进电机带动机械部件实现自动开关门的功能。因为自动门多与人进行交互。所以在自动门系统设计过程中要注意自动门的安全性，这就要求自动门在开关时要平稳，速度要合理，而且要运行可靠，如此对

7、系统的数字控制要求就会很高。那么在众多的控制芯片中挑选合适的芯片就非常重要。在此，以PLC、单片机和DSP进行横向对比。单片机在集成电路中应用较早，而且一直沿用至今，由于单片机的结构特殊，因此在一些领域中，单片机往往担任一些大型计算机和微型计算机无法胜任的工作，这里以AT89C51为例，单片机主要有以下几个优点：单片机具有很高的性价比，单片机的高性能低价格是最大的优点，也是它在数控硬件中能屹立不倒的原因。单片机作为一种微处理器，它的集成度高，系统稳定，突出了单片机原件的可靠性，体积小的优势也使得单片机可以在要求整洁的地方正常使用。单片机的各种功能都集成在一块很小的芯片上，得益于其应用的总线结构

8、，单片机的抗干扰和可靠性也比同类更具优势。自动门控制系统经常在风吹日晒的环境中工作，那么单片机的体积小也能发挥相应的优势，可以在模拟电路不能工作的环境中照常工作。单片机有很强的控制功能。单片机虽然体积较小，但是五脏俱全，非常适合用于专门化控制，单片机的逻辑功能和处理速度均高于同档次的微型计算机。在大型用电设备中，单片机的低功耗低电压也是一个明显的优点。DSP是可编程的用于数字信号处理的微处理器，多用于自动控制，信号图像音频处理等方面，其具有较高的集成度，更快的CPU和容量更大的存储器，内置各种串口，乘法器，具有独立的程序数据空间，通俗的讲，DSP也是一个单片机芯片，但是其快速并且计算功能强大时

9、普通单片机所不能及的，虽然架构与单片机相似，但是内部更强的硬件运算器使得DSP处理问题更加高效。PLC是可编程序控制器，采用可编程存储器，通过对输入的数据进行采样，用户程序执行以及输出刷新这几个阶段完成扫描周期，运行时这三个阶段不断重复，主要应用在数控，中央空调和交通系统中，PLC可以说是封装的单片机，其内部构架也和单片机相仿，整体而言PLC扩展了输入输出的驱动能力，比单片机多了三极管和继电器，PLC在抗干扰方面也有更好的处理，所以PLC在抗压方面更胜一筹，经常用于高压等环境恶劣的工作地点，PLC更像是一种适用于专门场所的单片机，主要用于工业控制，同时也具备工业标准，进一步加强了单片机的可靠性

10、，但是相应的，PLC在运行速度上与DSP有所差距。通过对三种硬件系统的比较，本次设计采用了单片机中性能相互对均衡的AT98C51单片机，这种硬件更符合自动门需要的低成本，可靠和安全性的考虑。2.3电机的选择自动门系统需要相应的电机作为动力系统。想要做好自动门就要重视整体中最关键的执行工作部分，自动门开关是一种直线运动，所以要求电机性能稳定，而且必须兼顾高效性和安全性来做出选择，这里考虑直流无刷电机和步进电机两种器件。直流无刷电机作为一种高性能的电动机，主要由电机主体和驱动器构成，作为电机它最大的优势就是以自控式运行，相比之下步进电机需要另加启动绕组在这里就变得非常复杂，直流无刷电机即使出现负载

11、突变也不会因此而发生震荡和失步的情况，而且治理无刷电机没有机械接触结构。采用永磁体转子，这一部件使励磁的损耗这一属性不再被考虑，为了散热更加容易，发热的电驱绕组装置也稍有改动，被装在外面的定子上。步进电机的工作原理有所不同，是一种将电脉冲信号转化为角或者线位移的，采用开环控制的元步进电机件。如果不会超载的话，电机停止运转的位置和电机的转速只受脉冲信号的频率和脉冲数控制，而与负载变化一点关系也没有。步进电机和直流无刷电机的区别有以下几点：步进电机的转速低，直流无刷电机转速高；步进电机和直流无刷电机在驱动原理上有很大不同，直流无刷电机通过采用霍尔原件定位所提供的交变电源进而控制转动，而步进电机完全

12、不同，它是应用单向脉冲电压直接进行驱动控制的，省去了霍尔元件定位的步骤，但是要通过改变控制方加向电机的脉冲数量的多少来决定旋转的角度，进而控制转速；由于驱动原理的大不相同，所以直流无刷电机的控制精度并不高，一般应用的方向也是精度要求不高的地方，而步进电机由于其过载性好，控制方便，整机结构简单，经常被应用在精度要求较高的工作场所。综上所述，考虑到本次设计要更为方便的控制自动门的行动，防止开关门出现问题，步进电机的逐步运行更具优势，而且步进电机在安全性，高效性方面也相对较为优秀，所以选择步进电机。2.4传感器的选择目前自动门控制系统应用的传感器部件有两个大的种类，它们分别是微波传感器和红外传感器。

13、微波传感器性能强大，当出现物体时对物体反应速度非常快，即使是对移动的物体也能准确无误的进行反馈，多用于有人通过的场所，这种传感器基于多普勒原理，目前主要依靠进口，产品可靠性很高。应用非接触探测，而且基本不会受到温度湿度影响。红外传感器是一种反应灵敏的传感器，当红外线源进入它的探测范围内，都会做出反应。根据不同的功能和属性，不同的自动控制系统需要不同的传感器，但是作为自动门的一个关键部位，传感器的性能高低直接影响到了自动门的安全性和稳定性应该根据不同的应用选取不同的传感器，在这里选用红外传感器，而红外传感器根据发出方式的不同，也分为两大类型，分别是主动红外传感器和被动红外传感器。主动红外传感器：

14、这种红外传感器的探测技术主要采用一发一收的形式，从最早的单光束发展到现在的多光束，虽然有极强的安全性和可靠性，但是这种传感器由于模式问题，只有在阻断红外线时才能下达指令，所以还是多用于报警系统。被动红外传感器：这种传感器通过名字就能了解到它的原理，通过接受特定波长的人或者动物自身发出的红外线发出相应的电平信号，当外界红外辐射被传感器采集到的时候，传感器中的热释电元件接收信号工作，当元件接收红外辐射发生温度变化达到一定程度时，会向外释放电荷，检测处理后如果判定通过会向主控部件发出高电平开门指令。由于这种传感器是以探测人体红外辐射为最初目的的，所以设计之初就使其对10微米左右的红外辐射十分敏感，为

15、了达到更好的效果，内部还加装了特殊滤光片，大大减少了环境因素的干扰。在被动红外传感器中有一种热释电式红外传感器，这种传感器元件自身通过吸收附近的红外辐射的热效应来改变自身的温度，进而实现自身参数的变化，以此来实现检测的功能，这种传感器的探测能力和反应速度都属于一般水平，但是值得一提的是，这种传感器可在室温下使用，不论波长长短灵敏度都不会发生变化，这凸显出这种传感器应用范围广的特点，特别是铁电体热释电传感器，这种类型传感器灵敏度格外的高，因此应用在各大领域中。综上所述，应用于自动门的红外传感器应能适应各种环境，应用范围广，且应有对生物的针对性，所以在此选用适应性高，灵敏度高的热释电红外传感器。2

16、.5总体方案论证本设计用AT89C51单片机为主控制器，选用热释电式红外传感器作为人体红外检测器，由于热释电式红外传感器只会对人体红外做出反应，所以可以明显减少传感器误操作次数。驱动方面选用步进电机，因为步进电机接受脉冲信号，通过使用D/A转换器可以改变步进电机的方向，以固定的角度旋转，可以更好的控制自动门的开关速度，以达到自动门安全，高效，稳定的设计目的。大部分设备由单片机进行控制，也凸显了自动门设计的自动化。以上是总体方案的论证。第3章 硬件系统设计3.1 单片机介绍3.1.1 AT89C51主要特性单片机是整个自动门控制系统最核心的部分，作为控制系统的平台，单片机的稳定性毋庸置疑，它还有

17、着不弱于其他控制系统硬件的可操作性，在这个设计中，单片机是重中之重。51单片机的指令系统十分完善，所以执行速度很快，它的基本组成部分构架就是一个完整的计算机。51单片机的特性如下：51系列单片机包括其子系列都是兼容的；8位CPU； 单片机中的自带片内振荡器是51单片机的优点之一。该振荡器可以实现1.212MHz的频率范围。 芯片的数据存储容量为128B，64KB地址空间的片外数据存储器。 存储在芯片上的存储容量为4K的程序存储器，64KB的程序存储器作为寻址空间。 有两个16位定时/计数器； 4个8位并行I/O接口各自为P0、P1、P2和P3。 处理比特的能力非常强大。51系列单片机芯片有众多

18、种类，但结构和基本组成大体一样。51单片机的中央处理器由控制部分和演算部分两部分组成。演算元件由累加器ACC、B寄存器、暂存器和标志寄存器PSW等元件构成，可以实现多种演算和数据传输的处理，演算元件的核心是算术逻辑运算单元ALU。另一部分是控制单元，它是单片机的控制中心、定时控制电路、指令寄存器、指令译码器、计数器、堆栈指针、数据传输指针和信息输导控制单元，都由控制单元操作。3.1.2 AT89C51引脚说明在所有51单片机的系列中，各个芯片的引脚基本都相互兼容，甚至不同名称的芯片引脚情况都是基本相同的，只是引脚功能在不同芯片中略有差异。51单片机有40个引脚，在仿真中地线和电源线不表示，由H

19、MOS工艺制造的芯片主体，封装方式采用双列直插式，另一种采用CHMOS工艺制造的芯片有部分机型是采用方形封装结构。各引脚说明如下：输入输出引脚：P0口(3932引脚)P0.0P0.7统称为P0口，这些接口在不与片外存储器和扩展I/O接口相接时，一般作为准双向输出接口。在与上述两个接口和存储器相接时，P0口分时复用为低八位地址总线和双向数据总线P1口（18引脚）P1口包括P1.0P1.7接口，使用时可作为准双向I/O接口。在52单片机的子系列中，1.0和1.1接口还有另外一个功能，1.0接口可以作为定时器或计数器2的计数脉冲输入端T2，1.1口可以作为定时器计数器2的外部控制端T2EX.P2口（

20、2128引脚）P2.0P2.7统称为P2口，一般这种接口用作准双向I/O接口使用;有时这些接口也用作高八位地址总线，这种情况一般是在皆有片外存储器或者扩展I/O接口，并且寻址范围超过256字节才会出现。P3口（1017引脚）P3.0P3.7称作P3口，这些接口不但可以作为准双向接口使用，而且每个位都有独一无二的第二个功能，3.0可作为串行口输入端，3.1可作为串行口输出端，在低电平时3.2作为外部中断0请求输入端，3.3作为外部中断0请求输出端，3.4是定时器/计数器0外部计数脉冲输入端，3.5是定时计数器1外部计数脉冲输出入端，在低电平时，3.6和3.7分别作为外部存储器写读信号。控制线：A

21、LE/PROG（30引脚）地址锁存信号输出端。ALE在每个机器周期输出两个脉冲,也就是说每六个ALE输出一个脉冲。在访问片外存储器期间，下降沿用于控制锁存P0输出的低八位地址；相反地在不访问期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但在访问时ALE脉冲会跳空一个，这时就不适合作为始终时钟输出了，若是片内有EPROM的机型，在编程时，该引脚作为编程脉冲PROG输入端。PSEN(29引脚)在低电平时，作为片外程序存储器读选通信号的输出端。在程序从外部程序存储器读取控制指令或者数据常数的时候，每个机器周期同ALE一样该信号有效两次。若是在外部RAM读取时，则PSEN脉冲会被跳过，两个脉冲都不会输

22、出。RST/Vpd31（引脚）RST就是RESET，V作为备用电源，该引脚的功能是为单片机上的上电复位或者掉电保护端。当单片机中的振荡器工作时，该引脚上会出现高电平并持续两个机械周期，这时就可以实现复位操作，单片机会随之回复初始状态。由于振荡器需要一定的时间作为起振时间，而且其他电路也需要有时间作为稳定时间，所以上电时这个引脚的高电平必须保持10ms以上才能使复位功能实现。EA/Vpp（31引脚）此引脚作为片外存储器程序选用端。引脚处于高电平时或者悬空时选用片内程序存储器，反之，当这个引脚时低电平时，选用片外程序存储器。若是片内有EPROM的单片机型，在编程时，引脚作为21V编程电源Vpp的输

23、入端。主电源引脚：Vcc（40引脚）接+5V电源正端Vss（20引脚）接+5V电源接地端外接晶体引脚：XTAL1、XTAL2(19、18引脚)当单片机的内部振荡电路作用时，这两个引脚用作外接石英晶体和微调电容。在单片机内部，它构成的是一个片内振荡器，相当于一个反相放大器的输入端。当采用外部时钟时，在HMOS单片机中，XTAL1引脚接地，2接片外振荡脉冲输出（带上拉电阻）。在CHMOS单片机中正好相反，XTAL2引脚接地，1接片外振荡脉冲输入（带上拉电阻）3.1.3引脚具体方案XTAL1和XTAL2接外部晶振，作为计时器。RST为复位按钮。P1.0P1.4口连接步进电机驱动模块。 P2.02.3

24、口分别接入4个发光二极管作为指示信号。 P2.42.5口接收热释电红外模块信号。3.2 红外热释电模块3.2.1 红外模块主控芯片介绍BISS0001是一款非常基础的传感器主控芯片，这种芯片静态电流非常小，性能却很好，而且运行时非常稳定。被动式的热释电红外传感器由biss0001芯片与传感器的接收装置、作为波长过滤器的菲涅尔光学透镜和电容电阻等外接元器件构成。它能高效并且快速地自动开启各类灯具、蜂鸣报警器、自动门装置、空调、烘干机和冲水系统等装置，这种便利性使得它非常适用于企业安全、家庭报警、商场出入、库房安全及学校的过道、走廊等敏感区域，或用于街道的自动灯光照明系统。特 点：CMOS工艺，数

25、模混合控制，具有自身携带的高输入阻抗运算放大器，内部的双向鉴幅器能在抑制干扰方面起到极大的作用，芯片内部设置有延迟时间定时器和封锁时间定时器，通过物理方式来对延时和封锁进行调整，采用16脚DIP封装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。 不可重复触发工作方式 、利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。 、然后经C3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.

26、7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，VH3.5V、VL1.5V，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VcVR0.2VCC=1.0V时，COP3输出为低电平封锁与门U2,禁止触发信 号Vs向下级传递。当输入电压VcVR0.2VCC=1.0V时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 、 当A端接“0”电平时，在输出延迟时间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，输出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

27、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。可重复触发工作方式 、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（高电平）。、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。3.2.2红外模块特性技术参数：工作电压DC5V至20V静

28、态功耗65微安电平输出高3.3V，低0V延时时间可调(0.3秒18秒)封锁时间默认0.2秒 触发方式L不可重复，H可重复，默认值为H 感应范围传感器前方小于120度的锥形范围，7米以内都是在可调控的范围内工作温度-15度+70度 主要功能及其特点： 全自动感应：这是传感器必备的功能，当能发出红外线的物体在其侦测区间内那么传感器输入高电平，红外源离开后延时输出低电平。光敏控制(可选）：光敏控制作为附加功能,如果对光线控制有需要，这种控制方式可明显的加强传感器在不同光线下的工作能力，但是传感器在出厂时并没有配备光敏电阻。两种触发工作方式：L为不可重复的触发模式，H是可重复的触发模式。两种不同的模式

29、可以通过接线的方式进行选择，一般情况下默认为H，即可重复触发模式。 A.不可重复触发方式：即传感器接收到红外信号输出高电平后，延时然后转变为输出低电平，在接收到延迟期间不再探测红外信号 B.可重复触发方式： 即传感器接收到红外信号输出高电平后，在延时时间段内，继续探测红外信号，如果有红外源在其探测范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到红外源离开后才延时将高电平变为低电平。具有感应封锁时间(默认设置：0.2秒)：在封锁时间段内感应器不接收任何红外信号。可应用于间隔探测产品。也可以有效抑制外界频繁的干扰。 工作电压范围宽：默认工作电压DC5V至20V 微功耗：静态电流65微安，特别适合干电池供电

30、的电器产品。输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。 应用范围：作为传感器它能配合单片机、继电器实现对各类家用、商用电器的开关控制，是一种高技术产品。在 安防产品、人体感应玩具、人体感应灯具、工业自动化控制等方面都有应用3.2.3红外模块调整方案本次设计选用的是自动控制模块HC-SR501，这是一种基于红外线技术以BISS001为部件主控芯片的模块，由于传感器灵敏度过高，探测范围过大，所以把传感器的对人探测距离更改到3m左右。本次购买的原件触发方式是可以通过物理方式调整的，在自动门的应用中不可重复触发的模式由于不会对长时间在传感器监测范围内的人做出检测，可能会对人造成不必要的意外伤害，所以为

31、了自动门使用者的安全起见，将触发方式设置为对这种突发情况更能良好应对的，而且相比之下更安全的可重复触发模式：即传感器在接收到人体发出的信号后会向单片机输出高电平，在传感器自身设计的延时时间段内，如果有人体在其侦测范围内活动，其输出的电平将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平。将延迟时间设为2s也是为了整个自动门系统的安全考虑，确保单片机每次间歇接收红外模块信号都正确，使系统更加安全可靠。3.3 步进电机3.3.1 步进电机主控芯片介绍ULN2003是一种可以抵抗高压、大电流的复合晶体管阵列，这种芯片由七个硅NPN 复合晶体管组成，每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻，在5

32、V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。该电路的基本要点如下：ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封装。 ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输

33、入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003是高耐压、大电流达林顿系列,由七个硅NPN达林顿管组成。 该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。引脚1：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号输出端。引脚2：CPU脉冲输入端。引脚3：CPU脉冲输入端。引脚4：CPU脉冲输入端。引脚5：CPU脉冲输入

34、端。引脚6：CPU脉冲输入端。引脚7：CPU脉冲输入端。引脚8：接地。引脚9：该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。引脚10：脉冲信号输出端，对应7脚信号输入端。引脚11：脉冲信号输出端，对应6脚信号输入端。引脚12：脉冲信号输出端，对应5脚信号输入端。引脚13：脉冲信号输出端，对应4脚信号输入端。引脚14：脉冲信号输出端，对应3脚信号输入端。引脚15：脉冲信号输出端，对应2脚信号输入端。引脚16：脉冲信号输出端，对应1脚信号输入端。3.3.2步进电机特点

35、步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将脉冲信号转变成角位移即一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度因此作常适合单片机控制。近30年来步进电动机的发展得益于数字技术、计算机技术和水磁材料的迅速发展，步进电动机的应用现阶段具有广阔的前景。步进电动机有如下特点: 步进电机的角位移与输入信号数严格成正比，具有良好的跟随型。由步进电动机与驱动电路组成的开源系统，非常简单、廉价，又非常可靠。 步进电动机的动态响应快。易于急停、正反转及变速。 速度可在很宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大扭矩，因此，一般可以不用减速器可以直接驱动负载。 步进电动机只能通过脉冲电源供电才能运行。它不能直接使用交流电源和直流

36、电源。步进电动机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和负载采取相应的防干扰措施。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3.3.3步进电机控制系统组成步进电机必须由环形脉冲、功率放大器等组成的系统进行控制，其方框图如图所示：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

37、P1口输出控制信号，0表示绕子通电，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所示：（2）通电状态 P1.2(C) P1.1(B) P1.0(A) 控制（3) 控制电路如图所示3.3.4步进电机运行方案步进电机开关门过程分为8步，每步正向或者反向转360度，每步完成之后都由单片机检测红外模块信号，然后继续控制电机正转或者反转一步，达到安全开关门的目的。3.4 电路设计框图及其原理自动门系统由以下部件组成： AT89C51：它是自动门的中心处理器，检测红外模块信号发出相应指令，指挥步进电机、led指示灯等工作。热释电红外模块：负责探测外部红外辐射，当人进入他的辐射范围时，它就输出高电平，由单片机接收。 步进电机：提供开门与关门的主动力，控制门转动固定角度。led指示灯：多种闪烁方式提示自动门的工作状态。 外部按钮：控制门自动手动开和关。一次自动化工作流程如下： 红外热释电传感器检测到有红外源靠近接收器时，接收红外信号的传感器输出部分向单片机输出高电平，单片机处理器分析后控制步进电机开始运行开门，开完门之后单片机检测红外模块信号，高电平则延时进入等待状态，低电平则进入等待状态，等待状态之后再检测红外模块，高电平则继续等待不关门，低电平则进入关门状态伴蜂鸣器响一声，关门中途检测红外模块若为高电平则立即反向开门，进入开门之后的步骤循环运行第4章 软件系统设计