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1、摘 要目前，计算机正向着小型化、便捷化、普遍化的方向飞速发展。尤其是个人计算机的发展更为迅速，随着人们生活水平的提高，和网络技术的日趋成熟，个人计算机的性能也变得越来越强大，形成了独具特色的家用机。现今，家用机不但有着强大的功能，还兼具时尚、美观便捷的特性。自动门一般具有使用方便、程序简单、操作简单、成本低等特点。本文通过对自动门系统硬件与软件的分析，总结了设计各模块的功能和特点，对几种实现方案进行了介绍和比较，选择了合适的器件行了电路设计。本系统以STC89C52为核心，MAX232作为通信电路，通过编程使单片机实现舵机的控制和门位置的判断。最后较详细的介绍了系统调试的基本过程。 关键词：活
2、动门；自动控制；通信电路；STC89C52AbstractAt present, the computer is thinking small, convenient, the generalization of the direction of rapid development. In particular, the development of personal computers more quickly, with the improvement of living standard, and network technology matures, the performance o
3、f personal computers have become more powerful, developed a unique home machine. Today, not only has a strong console features, but also possesses the fashion, beauty and convenient features. Chassis Automatic doors generally have easy to use, simple procedures, simple and low cost.Based on the chas
4、sis automatic door system hardware and software analysis, design modules summarized the functions and characteristics of some implementations are introduced and compared, select the appropriate line of the circuit device.STC89C52 as the core system, programmed to enable single chip motor control, an
5、d gate position of judge. The MCU can not directly drive DC-click features, the paper gives a common solution, and finally a more detailed description of the basic process of debugging the system.Key words： activities doors； control；communication circuit； STC89C52目 录第1章 绪论11.1 引言11.2 选题背景11.3 国内外发展现
6、状21.4 本设计的目的意义2第2章 需求分析32.1 智能活动门的功能需求分析32.2 智能活动动门的控制要求42.2.1安全性52.2.2经济性52.3系统开发环境分析5第3章 系统总体设计5第4章系统硬件设计94.1硬件设计原理94.1.1 通信接口组成及工作原理94.1.2通信接口电路的作用104.1.3通信电路的具体方案及具体实现104.1.4通信电路的具体实现114.2红外传感器的系统设计124.2.1红外传感器124.2.2红外传感模块的设计154.3蜂鸣器射模块的设计164.4 舵机模块的设计184.4.1舵机的结构及工作原理184.4.2舵机模块的控制及设计原理图184.5单
7、片机的设计以及原理图204.5.1单片机STC89C52204.5.2单片机系统说明及原理图244.6 智能活动门的总体原理图26第5章 系统软件设计275.1计算机部分的程序设计275.1.1 作用275.1.2技术方案275.1.3具体实现285.2单片机部分的程序295.2.1作用295.2.2技术方案295.2.3具体实现29第6章 系统调试306.1调试串口306.2 硬件调试306.3 软件调试31结 论32致 谢33第1章 绪论 本设计根据智能家居的理念，主要针对未来人口老龄化的社会现象以及更加人性化的社会公共设施所设计，进而适应人类社会更加智能、便捷、舒适的发展趋势。1.1 引
8、言本设计是一种智能活动门的控制，它主要实现的功能是通过远程上位机的控制从而实现活动门的开关。针对于设计本身采用了蜂鸣器模块，红外模块，按键模块等。其中蜂鸣器模块所实现的功能是在开门几秒钟后，若无人通过它将发出蜂鸣声进行自动报警预备关门。红外模块实现的功能是对门通道进行自动检测人体发出的红外信号，在活动门打开后若在几秒钟后无人通过，将发出信号使蜂鸣器发出警报使准备关门。对于按键模块，本设计主要所用到的有六个按键，其中有一个状态转换按键，它实现的功能是可以将活动门的状态调整为手动状态以及自动状态；三个门活动控制键如向右侧打开、关闭、向左侧打开；两个门状态识别键，它门的功能是当活动门自动关闭时，若有
9、人进入时，触碰活动门，活动门将自动碰触这两个按键并向行人行驶方向打开，是行人不用自己推门就可继续行进。1.2 选题背景随着社会的进步，21世纪的今天，我们日常生活中所使用的活动门不仅更加突出了安全、有效防范、通行、疏散的理念，同时还突出了建筑艺术、科技应用以及人性化的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、与人类活动的和谐。面对日益增多的老龄化人口比例以及科技不断的进步，将我们日常生活中的门与科技相结合也成为未来社会的智能家居的必然趋势。如我们最常见的自动门形式是门内外两侧加红外传感器，当人走近自动门时，红外传感器感应到人的存在，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
10、后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，因此成为银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。根据实际需求，通过对自动门的市场需求了解。从实际出发，采用上位机远程控制自动门的状态，以及利用成本相对较低的红外模块，蜂鸣器模块的可以更好的满足未来智能家居市场的需求。1.3 国内外发展现状在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。
11、随着我国经济的飞速发展，自动门在人们的生活中的运用越来越广泛，自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等，使用自动门。但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。1.4 本设计的目的意义在超级市场、公共建筑、银行、医院入口，经常使用自动门控制系统。使用自动门，可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出口显得庄重高档，因此应用非常广泛。自动门最常见的形式是活动门及门内外的红外传感开关，当人走进活动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门的信号，控制器通过驱动装置将门打开，当人通过门之后，在将关闭。由
12、于活动门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到了广泛应用。此外，由于本设计还加入了上位机的控制，使设计在智能家居的应用方面也有了很大的开发空间与市场需求。本设计的活动门设计运用不但使用了下位机单片机的手动自动开关门，而且还应用上位机做控制器能大大提高活动门的稳定性和经济性，对与整个活动门的行业是一次技术革新，提高了智能活动门的使用率，因此，进行活动门的智能控制系统的设计，可以推动自动门行业的发展，扩大上位机控制在智能活动门行业乃至整个智能化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。第2章 需求分析本章对系统的功能、可行性方面、实现的目标方面进行了分析。
13、2.1 智能活动门的功能需求分析本设计面向智能家居以及社会公共场所出入口的应用，需要有安全性和可靠性。因此根据应用中对智能活动门的具体要求，本设计的基于单片控制的活动门应由以下功能：（1）开门和关门控制应有手动和自动方式为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当红外信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，单片机动作输出信号开控制舵机转动方向来开门或者关门。（2）紧急停止当活动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，智能活动门自动进入开门过程。自动门控制系统包含单片机控制和执行元件构成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为目前大多智能活动动门的控制方式。本设
14、计的智能活动门控制系统采用单片机为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。2.2 智能活动动门的控制要求（1）当有人由内到外或由外到内通过红外传感检测开关时，单片机根据红外传感信号判断人行方向，进而控制舵机的旋转方向，使活动门的打开方向与人行方向一直，为行人带来便利。（2）自动门在开门位置停留几秒后，单片机控制活动门自动进入关门过程。（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过准备通过活动门时并触碰到活动门，此时活动门应立即停止关门活动，并根据触碰的方向自动进入开门程序。（4）在门打开后的几秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过红外传感检测装置或触碰到活动门，必
15、须重新开始等待几秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。（5）在开门后，根据实际需求，若需要持续保持开门状态，可将手动推门进行固定，使单片机不再工作并始终保持开门状态。2.2.1安全性本设计采取了红外传感系统以及人体推动活动门带动舵机使门固定的设计思路，这样可以双重的保证了通过活动门的行人不会被门意外夹伤和碰伤。从而保证了行人通行的安全，降低了由于门的磕碰造成的意外伤害的可能，且更加体现了智能家居的安全性和人性化。 2.2.2经济性本设计采用了价格低廉的单片机STC89S52作为主要芯片，这样可使本设计在成本上大大降低。也可使一般的中小用户的使用。从而使智能家居更加的普及，并打破了新产品
16、往往由于成本太高而不能在研发初期就被大量生产，且售价极高的现象。2.3系统开发环境分析本系统采用硬件和软件两方面共同完成。硬件：Proteus ISIS仿真软件；软件：Keil C51单片机编译软件。第3章 系统总体设计本设计制作了一个通过单片机的控制从而实现智能家居中活动门的状态变化。主要针对于社会公共场所、家庭等活动地点。主要分为系统硬件设计和系统软件设计。根据设计任务要求，本设计的系统流程框图如图3-1。 门右开同时检测door_left=0门左开同时检测按键K2、K3初始化开始door_though=0door_though=1door_left=0door_right=0door_r
17、ight=0door_left=0自动模式检测按键检测K1 K2 K3红外检测door_left door_rightdoor_though红外检测关门同时检测按键K1、K2门右开同时检测按键K1、K3门左开同时检测door_right=0延时4秒关门 图 3-1 系统流程框图其硬件部分分为：按键检测控制部分和红外检测控制部分。按键检测控制部分，此部分主要包括六个按键，其中K1、K2、K3为控制门活动门，K4为状态转换开关，K5、K6为活动门状态识别系统信息。其结构框图如图3-2： K1、K2、K3检测活动门状态K4手动自动状态转换单片机K5、K6活动门状态识别开关活动门的状态图3-2 按键检
18、测结构框图工作原理：当系统通过状态转换按键K4调整为手动状态时，通过手动的调节按键K1、K2、K3可以使单片机控制舵机进行不同状态的旋转，从而达到活动门左开、右开、以及关闭的状态。在通过状态转换按键K4调整为自动状态时，单片机可通过红外检测来自动将活动门调整为不同的状态。当活动门出去由开向关闭的状态时，通过触碰活动门，活动门将自动调节K5、K6两个活动门状态识别按键，进而控制单片机，使单片根据不同的按键调节来改变舵机的运动方向及状态，从而使活动门改变其状态。红外检测控制部分是整套系统的自动控制部分，其内部包含了红外传感器检测模块，蜂鸣器模块。其结构框图如图33：红外传感模块单片机活动门的状态蜂
19、鸣器模块图3-3 红外传感检测控制活动门结构框图工作原理：在通过K4按键调节为自动模式后，红外传感模块通过红外检测智能活动门左右两侧人体说发出的红外信号，向单片机发出转动方向的信号，单片根据所接收到的信号向舵机发出转动状态的指令，舵机控制活动门进行左右开关的活动，当活动门停留在打开状态几秒钟后，单片机将根据活动门保持状态的时间，向蜂鸣器模块发出指令，是蜂鸣器发出预备关闭警报，在报警后，若红外检测模块没有再向单片机发出打开活动门的信号，单片机将向活动门发出关闭指令，从而使活动门自动关闭，从而完成了自动控制活动门的功能。第4章 系统硬件设计本章从硬件系统上描述了本设计主要应用的一些工作，其中包括红
20、外传感器模块、通信模块、蜂鸣器射模块、舵机模块、工作显示模块以及按键模块等。4.1硬件设计原理4.1.1 通信接口组成及工作原理通信接口电路是连接前台计算机和活动门的通信桥梁，通过它，上位机可以向下位机单片机发送指令，使单片机控制活动门的不同状态。它通过一个MAX232串行通信接口将单片机连接到计算机。其结构框图如图4-1： 计算机通信借口MAX232串行通信接口单片机各个模块的状态图4-1 通信接口结构框图 MAX232芯片是专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产
21、生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚DNG、16脚
22、VCC（+5v）。4.1.2通信接口电路的作用由于计算机串口是标准的RS-232接口，发出的数据信号是以字节为单位进行传送，而CAN 总线信号是以帧为单位进行传送的，因此要想在计算机串口与CAN 总线之间进行数据传送，就必须有CAN总线通信接口卡，此卡的作用就是把计算机串口发出的信号和CAN 总线发出的信号进行格式转换，使每一方都能识别对方发送来的信号，实现数据流通。4.1.3通信电路的具体方案及具体实现MAX202器件是专为RS-232和V28通信接口设计的收发器，尤其是12V供压无法实现的情况。MAX202板载的电荷泵将+5V的输入电压转换为RS-232协议所要求的10V输出电平。 图4-
23、2 MAX232芯片及其管脚MAX232发送器和接收器的数据传输速率达20kbps，完全符合EIA/TIA-232E和CCITT V28的规格。只要根据EIA/TIA-232E的规格接入负载，当数据传输速率超过120kbps时，MAX202驱动器仍将保持5V的EIA/TIA-232E输出信号电平4.1.4通信电路的具体实现在设计中实现方式是通过把单片机的TDX和RDX引脚分别与MAX232的T1IN和R1OUT引脚相连形成信号转换电路，如图4-3所示 图4-4信号转换电路4.2 红外传感器的系统设计4.2.1红外传感器根据红外传感器的功能需求和总体设计方案，在一定程度是来说可以认为红外传感器抗
24、干扰能力强，但在太阳光很强的场所，则容易受到干扰，所以对于活动门使用红外传感器应考虑其抗干扰性。 由于活动门不仅在一些室内环境需要应用，在一些室外环境也有很多的应用，所以在本设计中需要充分考虑日光的外界因素对红外传感器的影响。本设计采用热释电人体红外线传感器。热释电人体红外线传感器的工作原理有：热释电人体红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。1.敏感单元对不同的传感器来说，敏感单元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效
25、的小电容P1、P2。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这正是传感器的独特设计之处，因而使得它具有独特的抗干扰性。当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，由于P1、P2自身产生极化，在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，而这两个电容的极性是相反串联的，所以，正、负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到P1、P2上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同
26、理，在灯光或阳光下，因阳光移动的速度非常缓慢，P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上传感器的响应频率很低（一般为0.110Hz），即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄（一般为515um），因此，传感器对它们不敏感。当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时，因P1、P2做在同一硅晶片上的，它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消，传感器无输出。从原理上讲，任何发热体都会产生红外线，热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化，而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向
27、外输出信号；而传感器的低频响应（一般为0.110Hz）和对特定波长红外线（一般为515um）的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感，而这种变化对人体而言就是移动。所以，传感器对人体的移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢的人体不敏感；它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。2.滤光窗它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，滤光窗能有效地滤除7.014um波长以外的红外线。例如，SCA02-1对7.514um波长的红外线的穿透量为70%，在6.5um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288的响应波长为614um，中心波长为10um。物体发射出的红
28、外线辐射能，最强波长和温度的关系满足m*T=2989（um.k）（其中m为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为3637.5。C ，即309310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为m=2989/（309310.5）=9.679.64um，中心波长为9.65um。因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（714um）的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。根据上述原理本设计采用HS38B红外传感器，原理图如图4-5所示图4-5 HS
29、38B红外传感器原理图4.2.2红外传感模块的设计本设计在采用红外传感器中使用LM339芯片与晶振相连，对三极管进行发到作用，使红外传感器发出红外光线从而接收外界信号。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，外型及管脚排列如图。由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大
30、IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状
31、态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。 LM339可构成 单限比较器、 迟滞比较器 、双限比较器（窗口比较器） 、振荡器等。 LM339还可以组成高压数字逻辑门电路，并可直接与TTL、CMOS电路接口。本设计通过LM339的工作原理图如图4-6所示图4-6 LM339的工作
32、原理图4.3蜂鸣器射模块的设计蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，这一点与家用电器中的功放有相似之处。由上所述，一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音，所以增加了一个三极管来增加通过蜂鸣器的电流，如4-7与4-8原理图所示。蜂鸣器的正极性的一端联接到5V电源上面，另一端联接到三极管的集电极，三极管的基级由单片机的P1.5管脚通过一个与非门来控制，当P1.5管脚为低时，与非门输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣
33、器的电流形成回路，发出声音。当P1.5管脚为高时，与非门输出低电平，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。在这里与非门是作为非门来用的，这里采用一个非门的作用是为了防止系统上电时峰鸣器发出声音，以为系统复位以后，I/O口输出的是高电平。用户可以通过程序控制P1.5管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整P1.5管脚的置高时间及输出的波形进行控制。 图4-7 原理图 。 图4-8 原理图4.4 舵机模块的设计4.4.1舵机的结构及工作原理舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。一般来讲主要由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流
34、电机、控制电路板等及部分组成。控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。4.4.2舵机模块的控制及设计原理图舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的位置为0180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，他的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，
35、它才会改变输出角度到新的对应位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。正式舵机的控制信号是一个脉宽调制信号，所以很方便和数字系统进行接口。只要能产生标准的控制信号的数字设备都可以用来控制舵机，如单片机等。舵机的设计原理图如图4-9所示。图4-9 舵机原理图4.5单片机的设计以及原理图4.5.1单片机STC89C52系统以单片机STC89S52作为控制中心，完成一下几方面的功能：按键调节的状态转换；红外信号的发射和接收；处理红外传输信号，红外信号的检测；舵机控制活动的门状态转换；
36、蜂鸣器预警功能的实现。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞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。单片机总控制电路如图410所示。图410 单片机总控制电路1.时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路，在RXD和TXD
37、引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。2.复位及复位电路（1）复位操作复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作
38、错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。3.看门狗电路从本质上来说看门狗电路就是一个定时器电路，一般有一个输入和一个输出，其输出连接到单片机的复位端，在单片机正常工作的时候，每隔一段
39、时间输出一个信号到输入，给看门狗电路清零，如果在超过规定的时间没有输入信号，WDT定时超时，就会回给一个复位信号到达单片机，使单片机复位，防止单片机死机6。总的来说，看门狗电路的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。IMP813LCMOS监控电路能监控电源及电池电压和的工作状况。 当电源电压降至4.65V以下时，即产生复位。该产品能提供多种功能。每个器件在上电、掉电期间及在电压降低的情况下可产生一个复位信号。此外，IMP813L带有一个1.6秒的看门狗定时器。IMP813L的引脚和功能与IMP705相同但只具有高电平有效的复位输出。具有1.25V门限的电源故障报警电路可用于检测电池电压和
40、非5V的电源。所有器件都具有手动复位（MR）输入。看门狗定时器的输出如果连接至MR将会触发复位信号。所有器件都具有8脚DIP、SO和MicroSO封装。 IMP813L具有以下特点1可替换Maxim公司的MAX705/6/7/8及MAX813L2精确的电源监控，4.65V门限3去抖动的手动复位输入4电压监控，1.25V门限，电池监控/辅助电源监控5看门狗定时器6200ms复位脉冲宽度7高电平有效的复位输出其引脚说明如表4-1所示。 表4-1 引脚说明IMP813L名称功能DIP/SO封装1手动复位输入。 低电平有效的输入可触发复位脉冲。 250A的上拉电阻允许此脚被TTL/CMOS逻辑驱动或由
41、开关短路到地2Vcc+5V电源输入3GND所有信号的基准地4PFI电源故障电压监控输入。 当PFI小于1.25V时，变为低电平。不用时将PFI接地或接至Vcc5电源故障输出。该输出低电平有效且当PFI小于1.25V时吸收电流6WDI看门狗输入。 WDI控制内部看门狗定时器。WDI端保持高电平或低电平达1.6秒可使内部定时器完成计数，并将变为低电平。将WDI悬空或连接一个高阻抗三态缓冲器将禁止看门狗功能。 内部看门狗定时器清零的条件有三种：发生复位；WDI处于三态；或WDI检测到一个上升沿或下降沿8看门狗输出。当内部看门狗定时器超时1.6秒时，拉至低电平，并直到看门狗被清零才变为高电平。此外，当
42、Vcc低于复位门限时，保持低电平。和不同，没有最小脉冲宽度，只要Vcc超过复位门限，就变为高电平而没有延迟7RESET高电平有效的复位输出。RESET与相反。IMP813L只有一个RESET输出IMP813L管脚图如图4-11所示。图4-11 IMP813L管脚图所示4.5.2单片机系统说明及原理图单片机接收从传感器检测电路输入的逻辑信号和脉冲信号，并将输入的信号进行处理运算，以控制电流或控制电压的形式输出给被控制的单元电路，完成各项任务的要求。为了方便单片机引脚的使用，将单片机所有I/O口引脚用接口引出。在实际应用中，串行通信与单片机控制电路密切相关，因此把串行通信与单片机控制电路联合一起组
43、成单片机最小系统，单片机系统电路原理图如图4-12所示。图4-12单片机系统电路原理图4.6 智能活动门的总体原理图智能活动门的总体原理图如图4-13所示。 图4-13 智能活动门的总体原理图第5章 系统软件设计5.1计算机部分的程序设计5.1.1 作用利用单片机实现活动门控制的一个优点是，可以利用软件控制活动门的开关，从而将计算机软件和硬件动作联系起来，更加方便用户对活动门的操作。在上述的技术方案中，采用串行通信的方式连接上位计算机和单片机有若干好处。首先，对于微机而言，控制外部设备的接口有多种多样，如并口、串口、PCI，ISA等。从电路设计的简便性考虑，利用串口最为理。这是因为，一般的计算
44、机均带有4个以上的串行接口，而并口只有一个，计算机机的生产厂家不可能仅仅为了活动门而占用微机有限的并口资源。 同样，使用PCI，ISA插槽不仅占用了主板资源，更是需要开发独立的驱动，开发成本较高；此外，从开发的成本和复杂性上考虑，采用串口无疑是最为简便而低廉的设计方案。5.1.2技术方案用户通过软件界面选择和控制活动门的开关。控制界面和单片机相当于是上、下位机的关系。控制界面通过串行通信传递给单片机控制指令，单片机接收指令后，选择和控制所需要动作的活动门。5.1.3具体实现软件控制活动门需要实现两个功能：一是人机控制界面的编写，二是活动门控制信号的传送和执行。第一个功能的主要内容是Window
45、s环境下可视化程序的开发；第二个功能主要是计算机与单片机之间的通信。1控制界面目前，软件界面一般都是基于Windows环境下的程序开发，Visual Basic, Visuat C+以及C语言等。在这里只给出本设计所采用的人机控制界面。控制界面中一般需要完成如下的内容：选择动作：决定活动门的开关动作。执行内容：在活动门动作后，选择应用程序。2微机与单片机的通信计算机和单片机的通信和以下的两个方面有关：一是计算机端的软件，二是通信的协议。在本设计中，上位计算机采用C语言作为编程语言，单片机使用STC89C52，二者之间通过串行通信传输控制指令。控制指令的定义：上位机程序需要将用户在人机控制界面中
46、的选择，如活动门编号的选择、开关门动作的选择等，转换为可以传递的ASCII码控制指令，通过串行数据的发送、接收和处理，实现控制动作。5.2单片机部分的程序5.2.1作用当计算机向单片机发出控制指令时，单片机通过当时开关和门的状态，依据程序控制舵机转动角度与状态，最终达到控制门开启与关闭的功能。5.2.2技术方案活动门通过单片机的控制来达到门的开启与关闭，其对门的控制采用中断的工作方式，与上位机的通信采用串口的工作方式5.2.3具体实现单片机的程序完成两个功能。首先是监测活动门开关和活动门状态，并以此为依据输出活动门的控制指令。其次，单片机程序还需要随时接收上位机发送的控制指令，并根据指令发送对活动门的控制指令。并根据指令发送对活动门的控制指令。单片机和微机控制指令的传递在本设计中使用的是串口通信。NN第6章 系统调试6.1调试串口串口的调试分为两步，一是控制软件所发送的指令是否正确，二是单片机能否正确接收和处理控制指令。指令的发送可以采用采用专门的串口调试程序程序检测软件所发送的控制指令是否正确。本例使用的程序是 Windows自带的超级终端软件。读者可以按照以下的步骤进行指令发送正确性的调试：指令选择：用户在控制界面上选择活动门的开关动作，相应的控制指令会自动生成。启动超级终端：在Windows下，选择“开始”菜单中的“附件”，从“附件”菜单中选择“通讯”一项，在“
