1. 系統(tǒng)原理和框圖

人體紅外自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件組成如圖2-1所示。本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)及其外圍電路、人體紅外檢測(cè)電路，步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、開(kāi)關(guān)門(mén)狀態(tài)顯示電路等五部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)人體紅外檢測(cè)電路和故障檢測(cè)電路，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，同時(shí)LED等作對(duì)應(yīng)流動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有人靠近時(shí)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一圈，LED燈由中間向左右兩邊逐漸點(diǎn)亮；完全開(kāi)門(mén)后等待三秒鐘，如果沒(méi)有人靠近，此時(shí)開(kāi)始關(guān)門(mén)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)一圈，LED燈由兩邊向中間逐漸熄滅。自動(dòng)門(mén)的開(kāi)啟可以分為3個(gè)階段，首先是單片機(jī)在接受到傳感器的信號(hào)后給馬達(dá)一個(gè)快速開(kāi)啟的信號(hào)，使馬達(dá)以比較快的速率工作，門(mén)迅速打開(kāi)，然后再慢速工作，緩慢打開(kāi)，最后保持禁止不動(dòng)，相反，當(dāng)自動(dòng)門(mén)關(guān)閉時(shí)，是先加速后減速，再到停止的過(guò)程。

人體紅外模塊探測(cè)到有人靠近時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以便通知其在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)在ULN2003芯片的下進(jìn)行開(kāi)關(guān)門(mén)，一個(gè)開(kāi)門(mén)完整周期是電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)360°，反之，關(guān)門(mén)則逆時(shí)針轉(zhuǎn)360°。若在關(guān)門(mén)過(guò)程中突然又有人靠近，此時(shí)單片機(jī)馬上相應(yīng)中斷，停止電機(jī)關(guān)門(mén)，并在電機(jī)停止的位置又重新開(kāi)門(mén)，經(jīng)過(guò)3秒后，自動(dòng)門(mén)才開(kāi)始關(guān)閉，并啟動(dòng)中斷。

2. 功能模塊的設(shè)計(jì)

單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒(méi)有顯示器，沒(méi)有鍵盤(pán)，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。

由于單片計(jì)算機(jī)具有體積小，重量輕，耗電少，功能強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)，又由于數(shù)據(jù)大多是在芯片內(nèi)傳送處理，所以運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)從七十年代問(wèn)世以來(lái)，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。

P3.0 —RXD：串行輸入口

P3.1 —TXD：串行輸出口

P3.2 —/INT0：外部中斷0

P3.3 —/INT1：外部中斷1

P3.4 —T0：記時(shí)器0外部輸入

P3.5 —T1：記時(shí)器1外部輸入

P3.6 —/WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

P3.7 —/RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)

ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。

/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。

* 與MCS-51 兼容

* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器

* 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)

* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年

* 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

* 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定

* 128*8位內(nèi)部RAM

* 32可編程I/O線(xiàn)

* 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

* 5個(gè)中斷源

* 可編程串行通道

* 低功耗的閑置和掉電模式

* 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。

此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號(hào)的傳感器。早在1938年，有人提出過(guò)利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動(dòng)了對(duì)熱釋電效應(yīng)的研究和對(duì)熱釋電晶體的應(yīng)用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測(cè)器，它可以作為紅外激光的一種較理想的探測(cè)器。它目標(biāo)正在被廣泛的應(yīng)用到各種自動(dòng)化控制裝置中。除了在我們熟知的樓道自動(dòng)開(kāi)關(guān)、防盜報(bào)警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域應(yīng)用前景看好。比如：在房間無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)的空調(diào)機(jī)、飲水機(jī)。電視機(jī)能判斷無(wú)人觀(guān)看或觀(guān)眾已經(jīng)睡覺(jué)后自動(dòng)關(guān)機(jī)的機(jī)構(gòu)。開(kāi)啟監(jiān)視器或自動(dòng)門(mén)鈴上的應(yīng)用。結(jié)合攝影機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)記錄動(dòng)物或人的活動(dòng)等等。

熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類(lèi)似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面荷電的現(xiàn)象。熱釋電傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有ΔT的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，ΔT=0，則傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生ΔT，則有ΔT輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出了。所以這種傳感器檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)傳感。 由實(shí)驗(yàn)證明，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱(chēng)菲涅爾透鏡)，其檢測(cè)距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測(cè)距離可大于7m。

BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門(mén)電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。
BISS0001采用16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。

1腳（A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A＝1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A＝0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。

2腳（V0）為控制信號(hào)輸出端，當(dāng)有傳感信號(hào)輸人時(shí)，V0輸出高電平。

3腳（RX）和4腳（CX）為輸出定時(shí)控制器T，的外接元件端，定時(shí)時(shí)間為：TX＝50×103RXCX。

5腳（Ri）和6腳Ci）為鎖定時(shí)間控制器Υi的外接元件，鎖定時(shí)間Ti＝24RiCi。

7腳（VSS）為電源正端。

8腳（VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，若按ⅤSS，可使定時(shí)器復(fù)位。

9腳（Vc）為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC＜VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時(shí)，允許觸發(fā)，VR＝0.2VDD.

10腳（IB）為偏置電流設(shè)置端，由外接電阻RB接ⅤSS端，RB一般取1MΩ的電阻。

11腳（VDD）為電源正、負(fù)端。

12腳（OUT2）為第二級(jí)運(yùn)放的輸出端

13腳（IN2-）為第二級(jí)運(yùn)放的反相輸人端。

14腳（IN1+）第一運(yùn)放的同相輸入端。

15凈（IN1-）第一運(yùn)放的反相輸入端。

16腳（OUT1）為第一運(yùn)放的輸出端。

如圖2-3-1中，運(yùn)算放大器OPl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器01：'2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COPl和ODP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。

BISS0001的特點(diǎn)：

*CMOS工藝，公耗低

*數(shù)�；旌�

*具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器

*內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾

*內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器

*采用16腳DIP封裝

* 內(nèi)置參考電源
    *工作電壓范圍寬（3V～5V)

表2-3-2  BISS0001管腳說(shuō)明

BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專(zhuān)用集成電路。當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測(cè)信號(hào)，然后由14腳輸入BISS0001,經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測(cè)信號(hào)（正向脈沖信號(hào)）。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻R9和電容C6來(lái)決定。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后，電子開(kāi)關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無(wú)線(xiàn)電發(fā)射電路由于得到電源而開(kāi)始工作。電源變壓器為5W/15V，E為12V免維護(hù)蓄電池，供停電使用。S1為鎖控電源開(kāi)關(guān)，可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所，用來(lái)接通工作電源，無(wú)必要時(shí)可取消設(shè)置。SCR采用1A的單向可控硅。HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲為“嘀、嘀”聲。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。將發(fā)射電路和接收電路組裝好后，先將發(fā)射機(jī)中C10的調(diào)至適當(dāng)位置后固定不動(dòng)，接著調(diào)整接收機(jī)中的C1，使接收機(jī)能收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)。若為“一對(duì)多”或“多對(duì)一”報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)先將主機(jī)“一”（可以是發(fā)射機(jī)，也可以是接收機(jī) ）調(diào)好固定，然后調(diào)整各分機(jī)，使其與主機(jī)統(tǒng)調(diào)。BISS0001 應(yīng)用線(xiàn)路圖如圖2-3-3-1所示。

圖2-3-3-1 BISS0001的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖

上圖中，R3為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠(chǎng)圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間TX由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。在BISS0001的內(nèi)電路中，運(yùn)放A是一個(gè)獨(dú)立的放大器，由它放大后輸出的信號(hào)電壓通過(guò).

    值得一提的是：本設(shè)計(jì)采用已封裝好的人體紅外檢測(cè)模塊，其基本原理與以上相同。模塊上有三個(gè)引腳，VCC接5V電源，GND接地，OUT接信號(hào)輸出，把信號(hào)引腳直接接到單片機(jī)INT0管腳，這可能會(huì)引起單片機(jī)的誤判斷，因?yàn)闊o(wú)人靠近時(shí)，信號(hào)輸出低電平，當(dāng)有人靠近時(shí)，輸出跳變?yōu)楦撸�而單片機(jī)外部中斷邊沿觸發(fā)的模式只能為下降沿，因此需要加入一個(gè)反向電路，即接入一個(gè)NPN型三極管，電路圖如2-3-3-2所示。

   人體紅外模塊信號(hào)為低時(shí)，NPN三極管截止，輸出為高，當(dāng)有人靠近時(shí)，人體紅外模塊的信號(hào)為高，此時(shí)三極管導(dǎo)通，輸出被拉低，即輸出低電平。這能保證單片機(jī)中斷的及時(shí)響應(yīng)，保證系統(tǒng)的順暢。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移。即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度．因此作常適合于單片機(jī)控制。設(shè)計(jì)中所用到的28BYJ48步進(jìn)電機(jī)，電氣性能如下所示：

* 額定電壓：12VDC(另有電壓：5V、6V、24V)

* 相數(shù)：4

* 減速比：1/64(另有減速比：1/16、1/32)

* 步距角：5.625°/64

* 驅(qū)動(dòng)方式：4相8拍

* 直流電阻：200Ω±7%(25℃)(按客戶(hù)要求而定：80、130歐姆)

* 空載牽入頻率：≥600Hz

* 空載牽出頻率：≥1000Hz

* 牽入轉(zhuǎn)矩：≥34.3mN.m(120Hz)

* 自定位轉(zhuǎn)矩：≥34.3mN.m

* 絕緣電阻：＞10MΩ(500V)

* 絕緣介電強(qiáng)度：600VAC/1mA/1S

* 絕緣等級(jí)：A

* 溫升：＜50K(120Hz)

* 噪音：＜40dB(120Hz)

              該步進(jìn)電機(jī)有兩種驅(qū)動(dòng)方式，一種為一相勵(lì)磁，步進(jìn)順序?yàn)椋篈-B-C-D-A，步距角為最小步距角的兩倍，即5.625°/64*2；另外一種稱(chēng)為1-2相勵(lì)磁，步進(jìn)順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，步距角為5.625°/64。本設(shè)計(jì)用到第二種驅(qū)動(dòng)方式，其分配順序如表2-4-2所示：

表2-4-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式相序分配情況

ULN2003 是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成，最大輸出電流可達(dá)500mA，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-4-3-1所示：

圖2-4-3-1 ULN2003內(nèi)部電路

其中第八腳接地，第九腳接VCC，只要將單片機(jī)IO口接入第一至七腳，就可以對(duì)應(yīng)從第十至十六腳輸出較大電流的信號(hào)。由于本設(shè)計(jì)正用到的是四相電機(jī)，故只需要用到其中的四對(duì)接口即可，對(duì)應(yīng)的電路圖如圖2-4-3-2所示：

圖2-4-3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接線(xiàn)方式

1. 程序描述與設(shè)計(jì)思路

（1）程序描述

程序中主要用到的知識(shí)點(diǎn)有：?jiǎn)纹瑱C(jī)外部中斷、定時(shí)器、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式和角度計(jì)算、LED燈的點(diǎn)亮熄滅等。其中，外部中斷尤為重要，如果單純把人體紅外模塊的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)普通IO口檢測(cè)，這將會(huì)產(chǎn)生有人接近自動(dòng)門(mén)反應(yīng)遲鈍或夾人的嚴(yán)重后果。另外，計(jì)算步進(jìn)電機(jī)走過(guò)的距離也是一個(gè)要點(diǎn)，需要精確計(jì)算才能確保電機(jī)在一個(gè)完成的開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)動(dòng)作中剛好走過(guò)360°。  

（2）程序設(shè)計(jì)思路

人體紅外模塊一旦檢測(cè)到有人靠近，此時(shí)中斷觸發(fā)，程序進(jìn)入外部中斷0，執(zhí)行完整地一次開(kāi)門(mén)信號(hào)，等待3秒后，程序跳出中斷服務(wù)程序，開(kāi)始執(zhí)行關(guān)門(mén)函數(shù)。若在關(guān)門(mén)過(guò)程中，又有人靠近的中斷信號(hào)出現(xiàn)，則關(guān)門(mén)程序被清除，再次執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并從關(guān)門(mén)的位置重新開(kāi)啟，如此循環(huán)。

2. 程序流程圖

（1）自動(dòng)門(mén)控制主程序

圖3-1 自動(dòng)門(mén)控制主程序流程圖

（2）LED燈開(kāi)關(guān)門(mén)控制編碼

根據(jù)硬件接口，低電平0表示點(diǎn)亮LED燈，高電平1表示熄滅LED燈，15個(gè)LED燈的流動(dòng)方式如表3-2-2所示：

表3-2-2  LED燈的流動(dòng)方式編碼表

注：燈從中間向左右逐漸點(diǎn)亮表示開(kāi)門(mén)，燈從左右向中間逐漸熄滅表示關(guān)門(mén)。

（3）步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)編碼

根據(jù)硬件電路接法，當(dāng)該相高電平1時(shí)，所在線(xiàn)圈得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期的順序編碼如表3-2-3所示：

表3-2-3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)順序編碼表

    步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)則是將第八步變?yōu)榈谝徊剑�第七步變�(yōu)榈诙�部，以此�?lèi)推。

3. 程序

1.原理圖

圖7-1 單片機(jī)控制自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)原理圖