電子裝置設計報告
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班級目錄
摘要1第一章緒論1
1.1 課題的意義和目的1
1.2 課題的功能概述1
1.3 該設計的基本設計思路2
第二章主要器件的介紹3
2.1 熱釋紅外感測器的原理和使用3
2.2 biss0001晶元介紹和典型電路4
2.3 at89c51微控制器簡介9
2.4 菲涅爾透鏡原理12
2.5 步進電機13
第三章系統硬體設計15
3.1 設計電路的電框圖和原理15
3.2 設計電路原理圖16
第四章除錯17
第五章實習感想18
參考文獻19
隨著科技的不斷發展，自動門在人們日常生活中斷得到了廣泛的應用，同時對其安全性及各方面的效能的要求越來越高。自動門的控制系統是隨著人們對生活條件的不斷追求，科技的不斷發展應運而生的高科技產品。由於微控制器系統的適應能力強，穩定性高，所以本設計採用at89c51微控制器作為主控制器。
本次設計是紅外線自動門控制系統，使用紅外線感測器作為感應器，檢測到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉化為電訊號，傳給微控制器。交流電機作為門驅動裝置。通過微控制器控制交流電機，使門自動開啟，當人進門後又可以使門自動關閉。
本課題主要實現紅外線檢測和基於at89c51的微控制器控制系統。
關鍵詞：微控制器熱釋紅外線感測器 at89c51 bis0001晶元
經濟飛速發展的中國，高樓聳立的大都市，自動門已經是隨處可見，在各大廈、賓館、酒店、銀行、商場、醫院、寫字樓等場所，自動門更是得到大範圍的普及使用。
自動平移門最常見的結構形式是自動門機械驅動裝置和門內外兩側紅外線，當人走近自動門時，紅外線感應到人的存在，給控制器乙個訊號，控制器通過驅動裝置將門開啟。當人通過門之後，再將門關閉。由於自動門在通電後可以實現無人看管，同時又可節約空調能源、防風、防塵、降低噪音，提高了建築的檔次。
在自動門使用上要根據安裝的環境及要求，考慮選擇自動門的配置。由於公共場所（像醫院、機場等）的自動平移門使用頻率非常高，而自動門的使用頻率和壽命是有限的。在這種情況下，要使用自動門必須進行綜合考慮。
例如增加門的數量，加大門扇寬度，增加關門延遲時間等。
以上介紹的是自動門的安裝使用要點。下面介紹主要技術指標和構造部件：
一、 主要的技術指標：
技術指標單門雙開門
門重量 130kg×1扇 100kg×2扇
導軌長度 2000~5000mm
開門速度 200~450mm/秒(可調)
閉門速度 200~450mm/秒(可調)
慢行速度 30~50mm/秒(可調)
開門時間開門靜止後1~10秒的範圍內(可調)
控制器高速智慧型電腦處理器控制
馬達 dc24v 40w無刷步進電機
電源電壓 ac220v 50hz
消耗功率 100w
手動開啟力 3.5公斤以下
安全功能開閉時遇到障礙物能立即開啟,晚間轉換到報警功能
使用環境 -20℃～+50℃
二、主要構造部件
部件特性
智慧型控制器：自動檢測門的重量、寬度，使門保持在最佳執行狀態。
步進電機：高效率、省電、低噪音、高轉速、高扭力、連續使用不發熱。
皮帶：高效同步齒型帶，防止打滑，保證平穩執行。
吊架：用於運動門扇的懸掛，安全可靠。
1、有人來時（進門或出門）開門。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門上側的熱釋紅外線感測器訊號檢測裝置檢測到有人時，將啟動電動機帶動傳動鏈開門。
2、無人時關門延遲,當熱釋收發裝置沒有檢測到有人在離門1n的範圍內，將延遲1秒啟動電動機帶動傳動鏈關門。
3、關門中途來人，立即開門。當啟動電動機帶動傳動鏈關門時，感應探頭突然檢測到在離門1m的範圍內有人，則立即停止電動機關門，啟動電動機帶動傳動鏈開門。總體結構圖如下圖一：
圖 1—1 設計總結構圖
熱釋電紅外感測器是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電訊號的感測器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。熱釋電紅外感測器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，並將其轉變為電壓訊號，同時，它還能鑑別出運動的生物與其它非生物。
熱釋電效應：自然界的任何物體，只要其溫度高於絕對零度（－273℃），總是不斷地向外發出紅外輻射，並以光的速度傳播能量。物體向外輻射紅外輻射的能量與物體的溫度和紅外輻射的波長有關。
物體的溫度越高，它所發射的紅外輻射的峰值波長越小，發出紅外輻射的能量也越大。通常，電介質的內部是沒有載流子的，因此它沒有導電能力。但是任何電介質毫無例外地都是由自由電子和原子核組成的。
在外加電壓的作用下，這些帶電粒子也要發生移動，帶正電荷的粒子趨向負極，帶負電荷的粒子趨向正極。其結果是使電介質的乙個表面帶正電，另乙個表面帶負電，我們稱這種現象為電極化。下圖表示了熱釋電效應形成的原理。
將釋放出的電荷通過放大器放大後就成了一種控制訊號，利用這一原理製成的紅外感測器稱為熱釋電紅外感測器。
如果紅外輻射持續下去，電介質的溫度就會公升到新的平衡狀態，表面電荷也同時達到平衡。這時它就不再釋放電荷，也就不再有訊號輸出了，如下圖圖3—1所示。為了滿足這一要求，通常在熱釋電感測器的使用中，總是要在它的前面加裝乙個菲涅爾透鏡。
圖 3—1 熱釋電效應的形成原理
能產生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶(litao3 等)、壓電陶瓷（pzt等）及高分子薄膜（pvfz等）。熱釋紅外線感測器內部結構與電路如下圖3—2所示。由於它的輸出阻抗極高，所以感測器中有乙個場效電晶體進行阻抗變換。
熱釋電效應所產生的電荷δq會跟空氣中的離子所結合而消失，當環境溫度穩定不變時，δt=0，感測器無輸出。當人體進入檢測區時，因人體溫度與環境溫度有差別，產生δt，則有訊號輸出；若人體進入檢測區後不動，則溫度沒有變化，感測器也沒有輸出，所以這種感測器能檢測人體或者動物的活動。熱釋電紅外感測器的結構及內部電路見下圖所示
圖3—2 熱釋電紅外線感測器的結構及內部電路
biss0001是一款具有較高效能的感測訊號處理積體電路，它配以熱釋電紅外感測器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。
biss0001採用16腳標準型塑料封裝結構。①腳（a）為觸發方式控制端，當a＝1時，電路可重複觸發；當a＝0時，電路不可重複觸發。②腳（v0）為控制訊號輸出端，當有感測訊號輸人時，v0輸出高電平。
③腳（rx）和④腳（cx）為輸出定時控制器t，的外接元件端，定時時間為：tx＝50×103rxcx。⑤腳（ri）和⑥腳ci）為鎖定時間控制器υi的外接元件，鎖定時間ti＝24rici。
⑧腳（vrf）為參考電壓及復位端，使用時一般接vdd，若按ⅴss，可使定時器復位。⑨腳（vc）為觸發禁止端，當vc＜vr時禁止觸發；當vc＞vr時，允許觸發，vr＝0.2vdd.
⑩腳（ib）為偏置電流設定端，由外接電阻rb接ⅴss端，rb一般取1mω的電阻。12腳（out2）和13腳（in2-）分別為第二級運放的輸出端和反相輸人端。14腳（in1+）和15淨（in1-）分別為第一運放的同相和反相輸入端。
16腳（out1）為第一運放的輸出端。11腳（vdd）和7腳（vss）分別為電源正、負端。
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