基于单片机的自动门系统设计（51基础版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22016-01C-LW
设计摘要：
本设计旨在实现一个智能化的自动门系统。系统主要包括以下几个关键组件：显示屏、按键、红外测温模块、门控制电路。首先，显示屏用于显示温度最大值和当前体温。通过该显示屏，用户可以直观地了解当前的温度情况，并能够对温度最大值进行调整，以适应不同的需求。其次，按键是系统的控制接口，用户可以通过按键来调整温度最大值。按键的设计应简洁易用，方便用户进行操作。接下来，系统采用非接触式的红外测温模块，实现对人体温度的准确测量。当有人靠近门口时，红外测温模块会自动检测人体温度，并将测得的温度值传输给单片机进行处理。系统的核心部分是门控制电路，其主要功能是根据温度检测结果来控制门的开关。当系统检测到有人且体温低于设定的最大温度值时，门控制电路会发送信号给电动门控制装置，使门自动打开，以便人员通行。
综上所述，基于51单片机的自动门系统设计了显示屏、按键、红外测温模块、门控制电路等关键组件。通过这些组件的协作，实现了温度信息的显示与调整、人体温度的非接触式测量、自动门的开关控制功能，为用户提供了智能化、便捷的门禁体验。
关键词：单片机；红外对管；自动门；温度检测
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 非接触式温度传感器
3.3 红外对管模块
3.4 ULN2003步进电机
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 体温检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 自动门运行实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3手动开门测试
6.4自动开关门测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
体温是人体正常生理活动的一个重要参数，维持适宜的体温对于人体的正常功能运行至关重要。通过测温可以了解自己的体温水平，判断是否需要采取相应的调节措施，维持身体的健康状态。异常的体温可能是某种疾病或感染的早期症状之一。某些传染病，特别是呼吸道传染病如流感、新冠病毒等，常常伴随着体温升高的症状。通过测温可以及早发现体温异常，通过测温可以及时发现有潜在传染风险的人员，采取相应的防控措施，进一步的筛查和诊断，有助于早期发现和治疗疾病，保护人体健康。避免疾病的传播，保护人体健康。定期测量体温可以作为健康监测的一部分，帮助人们了解自己的体温变化。通过长期的体温监测，可以发现体温异常的趋势，及时就医进行进一步检查，预防潜在的健康问题。
公共场所的体温检测是首选的非常重要的筛查措施。在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼已经随处，安排工作人员测温，温度正常才可以进入各大公共场所的现象已然变成了一种常态，那么在顾客一拥而上时，出现漏测现象总是会有的，而且传统的测温方法需要与被测物体接触，测温速度慢。红外温度计可以为我们提供监控防患于未然。那么如果我们可以在顾客进入门口时，就知道体温是否正常，这对于人工测温繁重任务会减轻并精准很多，众所周知，自动门已经随处可见，自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的光电感应开关来感应人的出入，当感应到信号时使得控制器发出开门、关门信号，进而控制驱动装置将门打开、关闭。它是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人们对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲。要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。基于此，本设计是非接触式安全自动门系统设计，集检测、报警等多功能于一体的设计，具有很强的实用性，有着重要的实际意义。
1.2 国内外研究现状
在国内，自动门系统的研究主要集中在技术改进和应用探索方面。一些学校和研究机构致力于改进传感器的准确性和灵敏度，以提高温度检测和人体检测的可靠性。同时，还有研究团队关注自动门系统的智能化和自适应性，通过引入机器学习和人工智能算法，使系统能够自主地学习和适应不同的环境和用户需求。此外，还有一些工程师和设计师将自动门系统与其他智能设备集成，如人脸识别技术、语音识别技术等，以进一步提升系统的功能和安全性。非接触测温自动门已经在国内的机场、车站、商场、医院等公共场所得到广泛应用，为人们提供了更加安全、便捷的进出方式。许谦，杨凯，胡刚等人（2018）研究了一种非接触式红外测温系统,包括温度采集模块,温度处理模块以及仿真计算机;温度采集模块采集试验设备温度,输出温度信号,温度处理模块处理温度采集模块输出的温度信号,转化成具体的温度值,并上传给仿真计算机,仿真计算机实时接收和显示温度处理模块上传的温度数据,并设置声控报警器,对超过阈值的温度进行报警[1]。
王浩，侯素兰，高福生等人（2020）公开了一种多功能非接触式红外测温系统,包括红外感应模块,摄像头模块,控制模块,数据存储模块,数据显示模块和红外测温模块,所述红外感应模块和摄像头模块的输出端与控制模块的输入端电性连接,所述控制模块的输出端与数据存储模块的输入端电性连接,所述数据存储模块的输出端与数据显示模块的输入端电性连接,所述红外测温模块的输入端电性连接有A/D转换模块,所述A/D转换模块的输入端与控制模块的输出端电性连接,所述A/D转换模块用于将红外感应模块输出的模拟信号转换为数字信号,并输出到控制模块.该发明实现实时温度采集,充分发挥"红外测温"的便捷性,时效性,安全性等特点,更好服务于社会[2] 。
在国外，自动门系统的研究更加广泛和成熟。许多研究机构和企业在研究新型传感器、开门装置和控制算法方面取得了重要突破。其中，红外传感器、激光传感器、压力传感器等新型传感器的应用得到了广泛关注。同时，电动开门装置、液压开门装置等高效且安全的开门装置也被广泛研究和应用。此外，在控制算法方面，基于深度学习和机器学习的自动门系统控制算法已经相对成熟，并取得了良好的性能。2020年Johnson T发明了一种装置，用于检测在与受试者没有物理接触时从受试者发出的红外辐射。该装置包括一个本体，一个位于本体的红外传感器定向接收红外辐射并产生至少一个对应于接收到的红外辐射的输出，一个模数转换器在与红外传感器通信中接收至少一个输出，一个处理器在与模数转换器通信时处理接收到与受试者相关的温度，存储器模块以预定的顺序存储第一计算多个温度;和滤波器模块从计算的第一多个温度中选择第一个最大值。还提供了确定受试者温度的方法[9]。
2020年横山大辅，饭白 丰充，阿亚伊奇·松那加，吉田雅美根据最新的通过趋势，对每个路人进行自动开门/关门控制。解决方案：自动门控制装置1包括个人识别单元3a，该单元识别通过自动门13的路人，识别单个路人的信息，以及直到每个路人通过自动门的路人信息。通道信息存储单元3b将信息相互关联存储，以及从通道信息存储单元读出由各个识别单元识别的路人的通道信息的开启/关闭控制，并根据读取的通道信息对自动门进行开/关控制[10] 。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能自动门的系统软件。系统软件由STC89C52最小单片机，非接触式温度传感器，红外对管控制模块，步进电机控制自动门设计，并具有单独的功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可通过显示屏显示温度最大值和当前体温；
2、可通过按键调整温度最大值；
3、可通过非接触式的红外测温测量人体温度；
4、若检测到人且体温小于设置值，门自动打开。
