【正文】 .....................................................................29 門行程檢測(cè)及故障檢測(cè) ..............................................................................................29 4 設(shè)計(jì)總結(jié) ..............................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................31 附 錄 ........................................................................................................................................32 致 謝 ........................................................................................................................................38 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 緒論 在不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)科技化、信息化程度越來越高，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也就越來越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域 成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳睿瑢⒓涌炜茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展。 課題研究的背景 自動(dòng)門 從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。 自動(dòng)門 指：可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟 ,在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式 自動(dòng)門 逐漸成為主流。 21 世紀(jì)的今天，門 更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150 年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級(jí)形式自動(dòng)門 起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的 自動(dòng)門 家族。 自動(dòng)門的功能分析 本設(shè)計(jì)是面向公共場(chǎng)所入口的應(yīng)用設(shè)計(jì)，需要有安全和可靠性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候改良了自動(dòng)門的友好性，結(jié)構(gòu)如圖 11所示： 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 圖 11 平移式自動(dòng)門結(jié)構(gòu)示意圖 一、根據(jù)入口處對(duì)自動(dòng)門的具體要求，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)具有以下功能： (1) 開門和關(guān)門控制應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式 為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開門失效，由感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無人接近門口且門未關(guān)閉， PLC 動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開門或者關(guān)門。 (2) 防夾人功能 為了杜絕自動(dòng)門 的夾人事件，在門兩側(cè)安裝主動(dòng)式紅外線防夾感應(yīng)器，一防止停留在門附近的人被門所夾住。 (3) 蜂鳴器提示功能 當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人意外狀況時(shí)，單片機(jī)輸出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器響以提示管理人員的注意。 自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含單片機(jī)控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制方式，此種控制模式為目前大多數(shù)自動(dòng)門的控制方式。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用單片機(jī) 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)的確定 自動(dòng)平移門安裝和調(diào)試的關(guān)鍵是提高精度，即導(dǎo)軌的平直度和水平度，門體地兩個(gè)吊掛點(diǎn)所形成的直線與導(dǎo)軌的平行度和垂直度，最大限度地減少門體 的靜態(tài)側(cè)擺。在自動(dòng)門投入使用后，尤其是初期，應(yīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)門體，修正運(yùn)行產(chǎn)生的誤差。 要嚴(yán)格限制門體重量過自動(dòng)門的額定負(fù)重。通常在三個(gè)月最多一年內(nèi)要對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行全面的清理和調(diào)整。 公共場(chǎng)所的自動(dòng)平移門因?yàn)槭褂妙l率非常頻繁，而任何自動(dòng)門的使用頻率和使用壽命都 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 有限。例如機(jī)場(chǎng)、大型超市和醫(yī)院外門的人員流量每天可達(dá)到成千上萬人次，或者在特定時(shí)間段里集中通過大量人員，在這種情況下，要使用自動(dòng)門就必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關(guān)門延遲時(shí)間等。具體參數(shù)如表 11所示。 表 11自動(dòng)門具體參數(shù) 單扇 開啟寬度 (mm) 1250(最寬 ) 單扇門的最大承重 (kg) 1 120kg 高度 (mm) 2500mm 最快開 /關(guān)門速度 (cm/s) 60cm/s 減速開 /關(guān)門速度 (cm/s) 20cm/s 開啟保持時(shí)間 (s) 15s(程序中可調(diào) ) 可編程控制器電源 220V AC， 5060Hz 驅(qū)動(dòng)器電源 380V AC， 50Hz 驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率 120W 二、主要構(gòu)造部件： 智能控制器：自動(dòng)檢測(cè)門的重量、寬度，使門保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。 步進(jìn)電機(jī)：高效率、省電、低噪音、 高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不發(fā)熱。 皮帶：高效同步齒型帶，防止打滑，保證平穩(wěn)運(yùn)行。 吊架：用于運(yùn)動(dòng)門扇的懸掛，安全可靠。 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 課題研究的內(nèi)容和基本思路 本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、傳感器以及選擇適當(dāng)?shù)脑骷楹诵?，設(shè)計(jì)硬件電路編制軟件使設(shè)計(jì)的自動(dòng)門 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)并達(dá)到理想的系統(tǒng)運(yùn)行效果。 有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置 檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。 無人時(shí)關(guān)門延遲 ,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測(cè)到有人在離門 1m的范圍內(nèi)，將延遲 1秒 啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。 關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門 1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。 總體結(jié)構(gòu)圖如下圖 1： 人體 信號(hào) 光學(xué)系統(tǒng) （菲涅爾透鏡） 熱釋電紅外 線傳感器 信號(hào) 處理 自動(dòng)門 控制電路 圖 21 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 設(shè)計(jì)總電路 圖 22 設(shè)計(jì)總電路 +5V 20K 60KK GND +5V 220K 22U 33K +5V 10K6 1M 10K 1M 10U 103 103 2M 47K 47U D S G 紅外傳感器 UC IB UPD 20UT 2IN— 1IN+ 1IN— 10UT URF/RST USS RR2 RC2 RR1 U0 A 102 330K 10r 330K BISS0001 P32/INT0 P0 WR RD ALE P33/INTE 轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊 電壓檢測(cè)模塊 電機(jī)溫度檢測(cè) ADC 0809 ECC A/D 轉(zhuǎn)換模塊 光 電 隔 離 模 塊 電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 J1 電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 J2 速度變換繼電器 J3 行程開關(guān) 1 行程開關(guān) 2 行程開關(guān) 3 行程開關(guān) 4 手動(dòng)開按鈕 手動(dòng)關(guān)按鈕 LED 手動(dòng) /自動(dòng)切換 VCC 蜂鳴報(bào)警 電機(jī)過熱報(bào)警 電壓過高報(bào)警 速度異常報(bào)警 103 103 470U 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 單片機(jī)介紹 單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。 由于單片計(jì)算機(jī)具有體積小，重量輕，耗電少，功能強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)，又由于數(shù)據(jù)大多 是在芯片內(nèi)傳送處理，所以運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)從七十年代問世以來，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 外形及引腳排列如圖 23所示。 圖 23 AT89C51外形及引腳圖 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 一 . AT89C51管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉 為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用 P3口的第二功能。 — RXD：串行輸入口 — TXD：串行輸出口 — /INT0：外部中斷 0 — /INT1：外部中斷 1 — T0：記時(shí)器 0外部輸入 — T1：記時(shí)器 1外部輸入 — /WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 — /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳 用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)，