单片机自动门控制系统论文？

1.1.1单片机的介绍与开发

什么是单片机？单片机有什么用？单片机，又称单片微控制器或单片机，自70年代问世以来，以其较高的性价比受到人们的关注和欢迎。因此应用广泛，发展迅速。不是一个芯片完成某个逻辑功能，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它集成了微处理器(CPU)存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入/输出接口(定时器/计数器、并行I/O口、A/D转换器和脉冲调制器PWM等。).一般来说，芯片就变成了电脑。它体积小、重量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理和结构的最佳选择。

根据其基本运算，单片机处理的位数可分为:1位、4位、8位、16位和32位单片机。

单片机的发展历史可以分为四个阶段:

第一阶段(1974 -1976)是单片机初级阶段。

可以说，20世纪跨越了三个“电”时代，即电气时代、电子时代和计算机时代。然而，这种电脑通常是指个人电脑，简称PC。它由主机、键盘、显示器等组成。(如图1)。还有一种电脑是大多数人不熟悉的。这种计算机是给各种机器赋予智能的单片机(也叫微控制器)。顾名思义，这种计算机的最小系统只用一个集成电路就能完成简单的运算和控制。由于体积小，通常藏在受控机器的“肚子”里。它在整个设备中的作用就像一个人脑。如果它出了问题，整个设备就会瘫痪。现在，这种单片机已被广泛应用，如智能仪器、实时工业控制、通讯设备、导航系统、家用电器等。单片机一旦用在各种产品上，就可以对产品进行升级。形容词“智能”常用在产品名称前，如智能洗衣机。现在有些工厂的技术人员或者其他业余电子开发人员做的产品，要么电路太复杂，要么功能太简单，容易被仿制。原因可能是产品没有使用单片机或其他可编程逻辑器件。

单片机的应用领域:

1.单片机在智能仪器中的应用:

2.单片机在工业测控中的应用:

3.单片机在计算机网络和通信技术中的应用:

4.单片机在日常生活和家用电器中的应用:

5.办公自动化中的单片机。

目前单片机已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难发现哪个领域没有单片机的痕迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪器的控制，计算机的网络通讯和数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的智能IC卡，民用豪华车的安全保障系统，录像机、照相机、自动洗衣机、自动门、程控玩具和电子宠物的控制等。，都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪器、医疗器械了。因此，单片机的研究、开发和应用将造就一批计算机应用和智能控制方面的科学家和工程师。

单片机是一种在线实时控制计算机。在线控制是现场控制，要求抗干扰能力强，成本低，这也是与离线电脑(如家用PC)的主要区别。

单片机依赖于程序，可以修改。不同的功能，尤其是一些特殊独特的功能，是通过不同的程序来实现的，这是其他设备需要花大力气才能做到的，而其他的设备则很难花大力气做到。如果一个不是很复杂的功能用美国50年代开发的74系列或者60年代的CD4000系列这样的纯硬件来实现，电路一定是大PCB！但如果用美国70年代成功投放市场的一系列单片机，结果就大不一样了！就因为单片机可以通过你写的程序实现高智能、高效率、高可靠性！

因为单片机对成本比较敏感，所以目前占主导地位的软件是最低级的汇编语言，是除了二进制机器码之外最低级的语言。既然这么低，为什么还要用？很多高级语言都达到了可视化编程的水平。为什么不用它们呢？原因很简单，就是单片机没有家用电脑那样的CPU，没有硬盘那样的海量存储设备。用可视化高级语言写的小程序哪怕只有一个按钮，也会达到几十K的大小！对于家用PC的硬盘来说不算什么，但是对于单片机来说是无法接受的。单片机必须有很高的硬件资源利用率，所以汇编虽然原始，但还是被广泛使用。同理，如果把超级计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上运行，家用PC也承受不了。

单片机的发展趋势将朝着大容量、高性能、内置外围电路的方向发展。为了满足不同的用户需求，各公司竞相推出能满足不同需求的产品。包括以下几个方面:

(1) CPU的改进是指采用双CPU结构，提高处理能力；增加数据总线宽度，意味着单片机采用16位数据总线，数据处理能力明显优于普通8位单片机；采用流水线结构，意味着指令以队列的形式出现在CPU中，运算速度快；串行总线结构，即用三条数据线代替现有的8位数据总线，大大减少了单片机的引线，降低了单片机的成本。目前，许多公司都在积极开发这类产品。

(2)存储器的发展包括增加存储容量，片内EPROM采用PROM或Flash存储器。闪存是一种非易失性存储器NVM(非易失性存储器)，即使在关闭电源后也能保持片内信息。然而，当电源关闭时，DRAM和SRAM等易失性存储器会丢失片上信息。闪存具有其他非易失性存储器的特点:与EPROM相比，闪存具有明显的优势——在系统中不需要特别高的电压即可电擦除和重编程(部分第一代闪存也需要高电压来完成擦除和/或编程操作)；与EEPROM相比，闪存具有低成本、高密度的特点。其独特的性能使其广泛应用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车设备，以及新兴的语音、图像和数据存储产品，如数码相机、数字录音机和个人数字助理(PDA)。

(3)有保密的程序，即EPROM或EEPROM被锁定。

1.1.2电机微机控制系统的应用与开发

随着大规模和超大规模集成电路制造技术的飞速发展，微型计算机的性能越来越高，价格越来越便宜。此外，电力电子技术的发展使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此，用微型计算机来控制各种电机，完成各种新颖的高性能的控制策略是可能的，这将充分发挥电机的潜在能力，使电机的性能更符合使用要求，也使易于控制的新型电机，使电机有一个新的面貌。

对电机进行简单的微机控制，如在适当的时刻启动、制动或反转电机，只能通过让微机控制继电器或电子开关元件接通或断开电路来实现。在各种机床和生产线上，危机可编程控制器已经被广泛应用于按照一定的规则控制各种电机的动作。

至于复杂的控制，就需要用微机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角，使电机按照给定的指令准确工作。

通过微机控制，电机的性能有了很大的提高。例如，传统的DC组装式交流电机有其自身的优点和缺点。DC电机调速性能好，但存在机械换向器、机械磨损和换向火花。交流电动机，无论是异步电动机还是同步电动机，都比DC电动机结构简单，运行可靠，但在恒频电网上运行时，不能方便经济地调节转速。交流电机采用正弦脉宽调制进行变频调速是比较理想的，但如果要用普通的模拟电路或数字电路来完成这个任务，电路相当复杂，用微机控制要简单得多。为了进一步提高调速精度和动态性能，可采用矢量控制方案，其调速性能将与DC电机相当。而矢量控制比较复杂，用传统的模拟电路或数字电路很难实现，但用微机控制可以方便地实现。目前广泛应用于数控机床等自动化设备的数控位置伺服系统中，其中电机由微机控制。为了提高性能，先进的数控交流伺服系统中采用了高速数字信号处理器(简称DSP)，指令执行速度达到每秒数百兆，并且具有适合矩阵运算的指令。

复杂电机的微机控制主要用于以下两个方面:

(1)发电机励磁系统控制。用于保证发电机电压在正常运行时稳定，故障后尽可能稳定，以达到最优控制的目的。

(2)电机调速和位置伺服控制。用于鼓风机或水泵、数控机床控制系统、微机磁盘驱动器、机器人等的调速节能。

在电机微机控制系统中，微机主要完成以下工作:

(1)实时控制。根据给定的要求和控制规律，可以在线实时控制发电机的优雅度、电机的转速等物理量。

(2)监控。完成事故报警、事故处理、系统诊断和管理等。

(3)数据处理完成必要的数据收集、分析和处理、计算、显示和记录。

1.2项目研究的意义和目的

毕业设计是获得本科毕业证和学位证的必要环节。毕业设计是将课堂知识转化为实用技术的手段，是理论联系实际、提高综合能力的必由之路。同时，毕业设计论文是毕业设计实现过程的总结。通过写论文，我们可以学会分析，获得将技术提升到理论认识的能力。

而且由于单片机的应用越来越广泛，而且我们所学的不仅仅是学科，将来还要从事这方面的工作，所以为了上班前得到足够的锻炼，毕业设计一定要认真完成。

通过本次设计，复习并进一步掌握单片机原理及应用和模拟、数字电路的相关知识，复习汇编指令的应用，更深入地理解汇编语言的思想，锻炼你的实际操作和创新设计能力。

通过综合运用相关基础理论课、专业基础课、专业课的知识和技能，培养我们分析和解决实际应用问题的能力。

我们接受系统开发基本能力的训练，使我们能够掌握解决一个实际问题和开发一个软件的一般程序和基本方法。

毕业设计和毕业论文是本科培养计划中的重要环节。通过毕业论文，综合运用几年所学知识，分析解决一个问题。在毕业论文的写作过程中，对所学知识进行整理和应用，既是复习，也是锻炼。完成毕业设计后，能感觉到自己的动手和写作能力得到了锻炼，进入社会竞争和创作的自信心得到了增强。

1.3项目功能概述

本文设计的自动门单片机控制系统有三个主要功能:

(1)无论门的当前状态是什么，一旦有人进出门，门就必须被打开。

(2)为了兼顾门运行时的速度和安全，关门过程前半段快，后半段慢；开门的过程前半段快，后半段慢。这样既能保证有人来时立刻开门，又能避免关门时两扇门的碰撞或开门时两扇门的碰撞。

(3)通过测速系统，自动门遇到电机速度慢的障碍物时，转向开门，以免因电流过大烧毁电机。