基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)

一、項(xiàng)目介紹

隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)門成為公共場(chǎng)所、商業(yè)建筑和住宅社區(qū)等地的常見(jiàn)設(shè)施。自動(dòng)門的出現(xiàn)使得進(jìn)出門的操作更加便捷，提高了人們的生活質(zhì)量和工作效率。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開(kāi)關(guān)控制，本項(xiàng)目基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)門控制系統(tǒng)。

本項(xiàng)目的主控芯片選擇了STC89C52，這是一款性能穩(wěn)定且廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)。具有較高的計(jì)算能力和豐富的外設(shè)接口，非常適合用于本項(xiàng)目中的自動(dòng)門控制。

自動(dòng)門的開(kāi)關(guān)控制通過(guò)紅外熱釋電傳感器實(shí)現(xiàn)。紅外熱釋電傳感器是一種能夠檢測(cè)人體紅外輻射的傳感器，當(dāng)有人靠近時(shí)，傳感器會(huì)感知到人體的存在。本項(xiàng)目中，紅外熱釋電傳感器被安裝在自動(dòng)門的控制區(qū)域，用于檢測(cè)人體的接近。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，本項(xiàng)目采用了SG90舵機(jī)進(jìn)行控制。SG90舵機(jī)是一種小型直流電機(jī)，具有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度和響應(yīng)速度。通過(guò)模擬控制方式，根據(jù)控制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)控制門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，紅外熱釋電傳感器不斷檢測(cè)周圍的人體活動(dòng)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到人體接近時(shí)，會(huì)向主控芯片發(fā)送信號(hào)。主控芯片接收到信號(hào)后，會(huì)控制SG90舵機(jī)執(zhí)行開(kāi)門動(dòng)作，使門自動(dòng)打開(kāi)。當(dāng)人體離開(kāi)控制區(qū)域時(shí)，傳感器再次發(fā)送信號(hào)，主控芯片控制舵機(jī)執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的關(guān)閉。

自動(dòng)門控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）通過(guò)紅外熱釋電傳感器實(shí)現(xiàn)人體接近檢測(cè)，無(wú)需人工干預(yù)，使門的開(kāi)關(guān)更加智能化。

（2）采用SG90舵機(jī)進(jìn)行控制，具有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度和響應(yīng)速度，門的開(kāi)關(guān)動(dòng)作更加準(zhǔn)確和迅速。

（3）通過(guò)使用STC89C52主控芯片，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和可靠性，可以方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展和故障排除。

自動(dòng)門控制系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，如商場(chǎng)、酒店、醫(yī)院、辦公樓、住宅小區(qū)等，為人們提供便捷、安全的出入門體驗(yàn)，提高生活和工作的效率。

二、設(shè)計(jì)思路

硬件選型：

（1）主控芯片：STC89C52是一款常用的8位單片機(jī)，具有豐富的外設(shè)資源和較大的存儲(chǔ)空間，適合用作自動(dòng)門控制系統(tǒng)的主控芯片。

（2）紅外熱釋電傳感器：紅外熱釋電傳感器可以檢測(cè)到人體的紅外輻射，用于感知人體接近門的情況。常用的紅外熱釋電傳感器模塊包括HC-SR501等。

（3）舵機(jī)：SG90舵機(jī)是一種小型伺服舵機(jī)，適合用于控制門的開(kāi)關(guān)動(dòng)作?？梢园凑罩付ǖ慕嵌染_控制轉(zhuǎn)動(dòng)。

軟件設(shè)計(jì)思路：

（1）引腳連接：將紅外熱釋電傳感器的輸出引腳連接到STC89C52的一個(gè)GPIO口，將舵機(jī)的控制引腳連接到另一個(gè)GPIO口。

（2）初始化設(shè)置：在程序開(kāi)始時(shí)，初始化GPIO口的方向和狀態(tài)設(shè)置。

（3）檢測(cè)人體接近：通過(guò)讀取紅外熱釋電傳感器的輸出狀態(tài)，判斷是否有人體接近門。如果有人體接近，則執(zhí)行下一步開(kāi)門操作；否則執(zhí)行關(guān)閉門操作。

（4）開(kāi)門動(dòng)作：控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)至開(kāi)門角度，使門打開(kāi)。

（5）關(guān)閉門動(dòng)作：控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)至關(guān)閉門角度，使門關(guān)閉。

（6）延時(shí)處理：為了避免舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快或過(guò)慢，可以增加適當(dāng)?shù)难訒r(shí)操作。

（7）循環(huán)檢測(cè)：通過(guò)循環(huán)結(jié)構(gòu)，不斷檢測(cè)人體接近狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開(kāi)關(guān)控制。

三、核心代碼

3.1 基礎(chǔ)框架

#include <reg52.h>

sbit infraredSensor = P1^0;  // 紅外熱釋電傳感器連接的引腳
sbit servoMotor = P2^0;      // SG90舵機(jī)連接的引腳

void delay(unsigned int ms) {
    unsigned int i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 112; j > 0; j--);
}

void servoRotate(unsigned int angle) {
    unsigned int i;
    for (i = 0; i < angle; i++) {
        servoMotor = 1;   // 產(chǎn)生脈沖信號(hào)
        delay(1);         // 控制脈沖寬度，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度
        servoMotor = 0;
        delay(19);
    }
}

void main() {
    while (1) {
        if (infraredSensor == 1) {   // 檢測(cè)到人體接近
            servoRotate(90);        // 打開(kāi)門，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90度
            delay(2000);            // 延時(shí)2秒，保持門開(kāi)啟狀態(tài)
            servoRotate(0);         // 關(guān)閉門，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置
        }
    }
}

代碼框架中，使用了reg52.h頭文件來(lái)定義了單片機(jī)的寄存器和引腳。紅外熱釋電傳感器連接到P1口的第0位引腳，SG90舵機(jī)連接到P2口的第0位引腳。

主函數(shù)中使用了一個(gè)無(wú)限循環(huán)，不斷檢測(cè)紅外熱釋電傳感器的狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到有人接近時(shí)，調(diào)用servoRotate函數(shù)控制舵機(jī)打開(kāi)門（轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90度），然后延時(shí)2秒，保持門開(kāi)啟狀態(tài)。最后，再次調(diào)用servoRotate函數(shù)將舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置，關(guān)閉門。

3.2 優(yōu)化版

增加防夾功能，預(yù)防小孩子、小動(dòng)物 誤開(kāi)門設(shè)計(jì)。

要增加防夾功能以防止小孩子、小動(dòng)物誤開(kāi)門，可以通過(guò)阻擋傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的改進(jìn)方案用于檢測(cè)門是否被阻擋，如果有阻擋則停止或反向門的運(yùn)動(dòng)。

#include <reg52.h>

sbit infraredSensor = P1^0;      // 紅外熱釋電傳感器連接的引腳
sbit obstructionSensor = P1^1;   // 阻擋傳感器連接的引腳
sbit servoMotor = P2^0;          // SG90舵機(jī)連接的引腳

void delay(unsigned int ms) {
    unsigned int i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 112; j > 0; j--);
}

void servoRotate(unsigned int angle) {
    unsigned int i;
    for (i = 0; i < angle; i++) {
        servoMotor = 1;   // 產(chǎn)生脈沖信號(hào)
        delay(1);         // 控制脈沖寬度，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度
        servoMotor = 0;
        delay(19);
    }
}

void main() {
    while (1) {
        if (infraredSensor == 1) {   // 檢測(cè)到人體接近
            if (obstructionSensor == 0) {   // 檢測(cè)到門被阻擋
                // 停止或反向門的運(yùn)動(dòng)
                // 可以在此處添加相應(yīng)的代碼來(lái)停止或反向門的運(yùn)動(dòng)
                // 例如，可以調(diào)用servoRotate(0)來(lái)立即關(guān)閉門
            } else {
                servoRotate(90);        // 打開(kāi)門，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90度
                delay(2000);            // 延時(shí)2秒，保持門開(kāi)啟狀態(tài)
                servoRotate(0);         // 關(guān)閉門，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置
            }
        }
    }
}

在代碼改進(jìn)中，添加了一個(gè)名為obstructionSensor的阻擋傳感器，連接到P1口的第1位引腳。該傳感器用于檢測(cè)門是否被阻擋。在檢測(cè)到人體接近的同時(shí)，檢測(cè)阻擋傳感器的狀態(tài)。如果阻擋傳感器檢測(cè)到門被阻擋，可以根據(jù)需求添加相應(yīng)的代碼來(lái)停止或反向門的運(yùn)動(dòng)，例如調(diào)用servoRotate(0)來(lái)立即關(guān)閉門。