随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。本论文介绍的自动门控制器使用简单、工作稳定、成本低廉，采用双速运行、动作迅速。除能实现自动开关门之外，还具有计数，蜂鸣器提醒，液晶显示等多种功能。通过对“控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了控制自动门系统论文。本设计主要应用单片机STM32作为控制核心STM32F103C8T6单片机，步进电机、红外光电传感器、按键设置结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功装能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
单片机主要组成部分：中央处理器CPU（Central Processing Unit）、随机存储器RAM（Ramdom Access Memory）、只读存储器ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时器/计数器以及I/O（Input/Output）口电路等部件。单片机在控制领域的优点：体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便的组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。它能针对性的解决从简单到复杂的各类控制任务，抗干扰能力强，适用温度范围宽，可以方便的实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。本课题通过红外传感器感应到来人进出门时向单线片机送入一个高电平，后以单片机为控制核心对步进电机进行控制。系统实现简单，但功能强，能有效的对门进行开关控制。
关键词 : 单片机，自动感应，光电开关，蜂鸣器，声光提示 843系列
硬件组成部分：
整个实物设计过程：
2路红外感应+自动模式+手动模式+步进电机
开关门提醒 （版本一 51系列单片机）
基于51单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-1
液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式+步进电机
开关门提醒（版本二 51系列单片机）
基于51单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-2
红外遥控+液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式
步进电机+开关门提醒 （版本三 51系统单片机）
基于51单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-3
2路红外感应+自动模式+手动模式+步进电机
开关门提醒（版本四 STM32单片机）
基于STM32单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-4
液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式+步进电机
开关门提醒（版本五 STM32单片机）
基于STM32单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-5
红外遥控+液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式
步进电机+开关门提醒 （版本六 STM32单片机）
基于STM32单片机红外线感应自动门控制 红外遥控 系统设计（实物+程序+原理图+其他资料）843-6
2路红外感应+自动模式+手动模式+步进电机+开关门提醒
（版本一/四 ）
1. 2路红外光电开关分别用于感应进/出口方向
4个LED指示灯分别表示：
黄色：手动模式指示灯 绿色：自动模式指示灯
蓝色：开门指示灯 红色：关门指示灯
2. ULN2003驱动步进电机正反转实现开关门功能
3. 开关门过程种蜂鸣器会进行声光报警提示
4. 按下第一个按键实现自动模式/手动模式切换
自动模式下：
5. 2路红外感应进/出是否有人，如果有人
电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
5S内如果没有感应到有人自动关闭，蜂鸣器声光提示
自动模式下：
6. 直接按下第二个按键电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
直接按下第三个按键电机反转表示关门，蜂鸣器声光提示
液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式
步进电机+开关门提醒（版本二/五 ）
1. 2路红外光电开关分别用于感应进/出口方向
4个LED指示灯分别表示：
黄色：手动模式指示灯 绿色：自动模式指示灯
蓝色：开门指示灯 红色：关门指示灯
2. LCD1602液晶显示当前信息
In：进入人数 Out：出去人数 S：当前人数
Auto：自动模式 Manu：手动模式
3. ULN2003驱动步进电机正反转实现开关门功能
4. 开关门过程种蜂鸣器会进行声光报警提示
5. 按下第一个按键实现自动模式/手动模式切换
自动模式下：
6. 2路红外感应进/出
进入口先感应到有人，出入口后感应到有人表示进入
人数加一，液晶In闪烁提醒电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
出入口先感应到有人，进入口后感应到有人表示有人出去
人数减一，液晶Out闪烁提醒电机反转表示关门，蜂鸣器声光提示
5S内如果没有感应到有人自动关闭，蜂鸣器声光提示
自动模式下：
7. 直接按下第二个按键电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
直接按下第三个按键电机反转表示关门，蜂鸣器声光提示
红外遥控+液晶显示+人数统计+2路红外感应+自动模式+手动模式
步进电机+开关门提醒 （版本三/六 ）
1. 2路红外光电开关分别用于感应进/出口方向
4个LED指示灯分别表示：
黄色：手动模式指示灯 绿色：自动模式指示灯
蓝色：开门指示灯 红色：关门指示灯
2. LCD1602液晶显示当前信息
In：进入人数 Out：出去人数 S：当前人数
Auto：自动模式 Manu：手动模式
3. ULN2003驱动步进电机正反转实现开关门功能
4. 开关门过程种蜂鸣器会进行声光报警提示
5. 可以通过红外遥控器进行无线控制
6. 按下第一个按键实现自动模式/手动模式切换
自动模式下：
7. 2路红外感应进/出
进入口先感应到有人，出入口后感应到有人表示进入
人数加一，液晶In闪烁提醒电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
出入口先感应到有人，进入口后感应到有人表示有人出去
人数减一，液晶Out闪烁提醒电机反转表示关门，蜂鸣器声光提示
5S内如果没有感应到有人自动关闭，蜂鸣器声光提示
自动模式下：
8. 直接按下第二个按键电机正转表示开门，蜂鸣器声光提示
直接按下第三个按键电机反转表示关门，蜂鸣器声光提示
红外遥控模式下：
9. 按下遥控器上的MENU 切换自动/手动模式
10. 在手动模式下按下
“◄◄” 按键表示关
“►►” 按键表示开
1 前言
1.1课题的目的和意义
自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门和自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大。一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门和感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加感应器当人走近自动门时，感应器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平装移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的应用。所以本次以自动平移门为目标的设计系统具有现实应用意义。
1.2课题背景
自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。自动门指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。
1.3智能垃圾桶的发展概况
自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。自动门指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门，如：感应自动门(红外感应，微波感应，触摸感应，脚踏感应)、刷卡自动门等。21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。
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2 系统整体实现
本设计主要使用STM32F103C8T6单片机为基础设计并开发一个智能感应门系统。该系统实现智能开关，蜂鸣器提醒，光电开关感应，步进电机控制，液晶显示，按键设置自动和手动模式切换。设计主要以单片机为控制中心，通过红外遥控器也可以进行无线控制。当光电开关检测到有人时蜂鸣器进行提醒并且ULN2003控制步进电机正反转模拟开关门。当前的信息状态通过LCD1602液晶显示屏显示当前人数，门的状态等信息，当无人后5S自动关门。通过按键也可以直接切换为手动模式直接控制开关。也可以通过红外遥控器切换模式或者是直接控制门的开关。
主要内容包括：
1.单片机进行数据处理
2.步进电机驱动电路的设计
3.2路红外光电开关检测是否有人需要开关门
4.自动模式下开门后光电开关5S内没有检测到有人自动关门
5.开关门通过蜂鸣器声光提示
6.LCD1602液晶显示当前状态信息，人数等
7.通过LED指示灯分别表示自动，手动，开门，关门状态
8.通过红外遥控器无线控制
2.1系统整体实现
此功能自动感应门控制系统所要实现的功能包括：红外光电感应、按键设置、LED指示灯、单片机数据处理、ULN2003步进电机驱动、LCD1602液晶显示、红外遥控等。下图为单片机硬件控制系统
2.2 单片机的选择
方案一、MCS-51单片机
STC89C52是MSC-51单片机中应用最广泛的型号， 现在以其为代表介绍其参数。STC89C52单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。其内部结构主要有以下几部分：
-
- 微处理器 该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。
- 数据存储器 片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。
- 程序存储器 由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。
方案二、STM32 单片机
相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，STM32列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。由于采用了高性能的MCU,省掉了大量的外围器件,如外扩RAM、ROM存储器等,使硬件结构大大简化,提高了系统的可靠性。
-
- 它与其它结构类型单片机相比，AVR具有以下一系列的优点：
- 在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；
- 芯片内部的Flash、EEPROM、SRAM容量较大；
- 所有型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写(ISP)；
- 多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以工作；
- 每个IO口都可以以推挽驱动的方式输出高、低电平，驱动能力强；
- 内部资源丰富，一般都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、通信口、丰富的中断源等。
方案分析：
除了以上几种单片机，市场上还有好的其它结构单片机。如果实现本系统，基本上上述三种类型的单片机都可以实现。考虑到32系列的单片机具有较强的代表性以及该系列单片机资料较多，本设计采用STM32F103C8T6单片机来实现。
2.3 自动感应门方案设计
方案一 采用SR501人体红外感应模块，这种传感器的最大优势是价格较低，性能稳定，可以非常简便的和单片机相连。主要是用于数字显示上，实用性较高。但是人体红外检测的范围非常广，模块本身还具有延时，因此达不到设计的要求，此方案放弃。
方案二 是工业自动化领域非常常见的一类传感器，可以将被测量的变化转换为光信号的变化，然后再进一步将光信号转换成电信号输出。光电开关感应，通过漫反射检测物体是否被遮挡，外观较好，体型较小，容易进行安装，是比较有特色的一款传感器，很适用于本次设计，综合下来选择此方案。 故选择方案二。
2.4 液晶显示方案设计
方案一 LED数码管，这种数码管的最大优势是价格较低，性能稳定，可以非常简便的和单片机相连。主要是用于数字显示上，实用性较高。但是数码管显示的数字有限，本次设计涉及数字较多，因此达不到设计的要求，此方案放弃。
方案二 点阵式数码管显示，点阵式数码管是由发光二极管构成的，既可以显示数字，也能显示文字等信息，这种数码管的价格相对较高，用在本方案中的话，性能过剩，且成本较高，因此，本方案也不适宜。
方案三 选择OLED液晶显示，常和单片机配合使用，他可以显示大量的数据，文字等等，显示的位数也比较多，外观较好，清晰，并且它的程序编写起来比较简单。经济方面价格也比较低廉，其中OLED液晶显示屏随是比较有特色的一款，很适用于本次设计，综合下来选择此方案。 故选择方案三。
2.5 无线传输方式
方案一 选择采用NRF24L01模块进行传输，但是传输过程中需要只是2快板子分为主从才可以进行无线通信。
方案二 选用HC05蓝牙模块，我们只需要通过此模块进行串口通信在手机端下载厂家提供的APP就可以完成数据的传输和显示，但是必须要在手机端单独开发app进行控制，并且要专门安装app才可以。
方案三 采用是红外探头遥控器模块进行无线数据传输，和我们日常常见的电视遥控器或者是风扇遥控器类似，直接就可以进行使用，传输距离适中价格便宜、故选择方案三
3 硬件电路设计与实现
3.1 系统硬件总述
硬件和软件设计是单片机系统的两个重要方面。本章主要论述该系统的硬件电路设计。本系统在硬件电路设计时，主要从以下原则出发：
- 硬件电路设计与软件设计相结合优化硬件电路。一些由硬件实现的功能可用软件来实现，反过来一些由软件实现的功能也可用硬件来完成。用软件来实现硬件的功能时，其响应时间比用硬件实现长，还要占用CPU时间。但是用软件实现硬件的功能可以简化硬件结构，提高硬件电路的可靠性，系统升级简化等优点，还可降低成本，因此在本系统的设计过程中，在满足可行性和实时性的前提下尽可能地将硬件功能用软件来实现。
- 可靠性及抗干扰设计，根据可靠性设计理论，系统所用芯片数量越少，系统的平局无故障时间越长，而且所用芯片数量越少，地址数据总线在电路板上受干扰的可能性就越少，因此单片机基本系统的设计思想是在满足功能的情况下力争使用较少数量的芯片及线路，系统选用的光电开关也基于这方面的考虑。本系统大都采用了功能先进的DIP（插件）器件，因此从组件数、电路板空间、功耗、抗干扰及系统成本上都得以大幅度改善。
- 灵活的功能升级及系统扩展。一次设计往往不能完全考虑到系统的各个方面，系统需要不断完善，需要进行功能升级；并且，在设计时应考虑到系统在以后应用中扩展的方便性。功能扩展时系统应在原设计不需做很大变动的情况下，修改软件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。功能扩展是否灵活是衡量一个系统优劣的重要指针。
根据系统要求及上面几个硬件设计原则，确定系统硬件原理图。系统以单片机STM32F103C8T6为中央处理单元，按键设置、蜂鸣器报警、LED指示灯、光电开关，LCD1602液晶显示、红外遥控采集、原理图如下图所示：
