【正文】 .................................................. 32 2 設(shè)計特點 ................................................................................................................................ 33 3 存在的問題和改進(jìn) ................................................................................................................ 33 4 展望和體會 ............................................................................................................................ 33 致謝 ............................................................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 35 附錄 1（電路原理圖及 PCB） ................................................................................................... 36 附錄 2（控制程序） .................................................................................................................... 38 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 前言 電動移門 的概況 電動移門 系統(tǒng)屬于智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)。它作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及電子、機械、光學(xué)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。 電動移門 系統(tǒng)通過在建筑物內(nèi)的主要出入口、電梯廳、設(shè)備控制中心機房、貴重物品的庫房等重要部門的通道口安裝門磁、電控鎖或控制器、讀卡器等控制裝置， 而 其電動移門 系統(tǒng)的防夾設(shè)計尤為重要，在這些人流量繁雜的地點安全問題是首要也是最重要最需要解決的問題 。 防夾系統(tǒng)的搭建需要多種傳感系統(tǒng)多重檢測防護(hù)，國內(nèi)外技術(shù)解決方案 多種多樣。 主要包括有兩種方式一種是采用多普勒效應(yīng)的微波式檢測方式另外一種是采用紅外式檢測的一種方式。 紅外檢測防夾方式主要又有對射紅外，熱釋電紅外等多種方式。 電動移門 系統(tǒng) 的防夾設(shè)計 常規(guī)由 總 控制器、 電動移門 傳感電路 、 電機控制電路 、 電源和其他相關(guān) 電動移門 設(shè)備幾部分組成。 主要目的為了實現(xiàn)電動移門的防夾。 電動移門 控制器 :電動移門 控制器是 電動移門 系統(tǒng)的核心部分，其功能相當(dāng)于計算機的 CPU，它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的輸入、輸出信息的處理和儲存、控制等。它驗證門禁 傳感器 輸入信息的可靠性，并根據(jù)出入規(guī)則判斷其有效性，如若有效 則對執(zhí)行部件發(fā)出動作信號。 電動移門 控制器性能的好壞直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響著 用 戶的生命和 安全。 主要用于防夾的控制。 電動移門 傳感電路 ：讀取生物特征信息，并將這些信息傳送到 電動移門 控制器。 主要用于讀取防夾的信號。 電機控制電路 ： 電動移門 系統(tǒng)的開 關(guān)門的控制電路 ， 這個電路涉及弱電控制強電的設(shè)計思想，同時也保障著電動門的正常運行 。 電動移門 程序 ：負(fù)責(zé) 電動移門 系統(tǒng)的 防夾 工作。 以此用來控制門的開關(guān)與用戶的安全。 電源和其他相關(guān) 電動移門 設(shè)備：電源是負(fù)責(zé)整個 電動移門 系統(tǒng)的能源，是一個非常重要的 組成部分（ 電動移門 系統(tǒng)如若無電源，整個 電動移門 系統(tǒng)如同成癱瘓狀態(tài)）。其他 電動移門 設(shè)備如 緊急 出門按鈕，按一下打開開門設(shè)備，適用于對出門無限制的情況 ； 等等諸如此類。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 本文研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步，電動門傳統(tǒng)的零部件及總成也在向機電一體化發(fā)展。 而現(xiàn)代電動門中大量應(yīng)用的傳感電路及控制芯片 ，不僅提高了居住的舒適性，也對移門的安全性提出了新的要求。為了方便廣大用戶，大量地方采用 移門 ，許多電動門都不具有防夾功能，容易造成對群眾尤其是兒童的傷害。目的對人們的日常生活帶來方便也保障安全，這對我國 科技進(jìn)步與生活安全問題擁有重大的意義。 設(shè)計的要求與方案 要求： 設(shè)計一個電動移門的防夾檢測控制系統(tǒng)。通過紅外 對射 、 熱釋電 人體感應(yīng) ，微波接近 等手段，檢測在電動移門接近人的一定范圍內(nèi)或碰到人時自動關(guān)閉，安全時可重啟動。 同時設(shè)計了三個按鈕分別為開關(guān)停，其中停止按鈕是特殊情況時所采用的功能 。移動門的驅(qū)動電機為交流單相電機， 220V， 200W。 這里控制電機所采用的是弱電控制強電的方式，同時也要對單片機編程來總體實現(xiàn)防夾的功能。 方案： 出開關(guān)量 ，驅(qū)動電動門的開關(guān) 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 總體設(shè)計分析 方案 說明 總體設(shè)計 主要分為三個部分主控板及傳感器模塊及電機控制模塊。 控制器模塊我們在上添加了四個按鍵按鈕主要功能是實現(xiàn)電動移門的開、關(guān)、停的控制。另外我們還曾加了一個彈簧按鍵，主要是用來通知 CPU 門是否關(guān)好，如果關(guān)好就關(guān)閉 電機的電源。而傳感器模塊我們采用熱電釋傳感模塊、紅外對射傳感模塊、微波接近傳感模塊全方位三百六十度的保障安全的實施 防夾措施 。 這里詳細(xì)的展示一下防夾的流程： 首先點擊開門按鈕，開門信號送到單片機中，單片機經(jīng)過處理然后開門的顯示信號燈點亮同時控制電機的電源接通，控制電機的正轉(zhuǎn) ，門開啟的 同時等待關(guān)門和停止信號，當(dāng)有人進(jìn)出門后按關(guān)門按鈕后按鍵信號傳到單片機。單片機接受并處理。于此同時，同時檢測三個傳感器的端口信號，當(dāng)同時無信號輸出時，單片機控制 開門狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，關(guān)門狀態(tài)顯示燈點亮，控制電機反轉(zhuǎn)，門關(guān)起的同 時檢測三個傳感模塊的傳感信號，此時這三個傳感模塊起邏輯或的關(guān)系，當(dāng)其中任意一個或多個有信號輸出時關(guān)門的狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，開門的狀態(tài)顯示燈點亮，同時電機正轉(zhuǎn)門開啟。以此循環(huán)直至當(dāng)關(guān)門狀態(tài)按鈕被觸發(fā)，這是表示門已經(jīng)關(guān)閉完成，這時 單片機控制關(guān)門的狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，電機的電源關(guān)閉返回到初始狀態(tài)。這里我在單片機內(nèi)還增加了一段中斷執(zhí)行程序，即停止按鈕，此按鈕的功能是在特殊情況下使用，當(dāng)按下此按鈕單片機會跳出當(dāng)前執(zhí)行的任何循環(huán)程序，來實時處理停止功能。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 組成框圖 圖 組成框圖 正如上圖所示，根據(jù)設(shè)計思想所要完成的功能，該電動門控制器可分為三大模塊，包括： ① 電機控制 ② 傳感檢測 ③控制處理 。除了這三大模塊外，該電動門控 制器還具有緊急狀態(tài)控制器。遇到突發(fā)情況可操作設(shè)置。 此外根據(jù)設(shè)計思想為達(dá)到更高的靈活性與安全性， 該系統(tǒng)采用邏輯設(shè)計思想，即當(dāng)中某一傳感模塊發(fā)生損壞對整個系統(tǒng)不會產(chǎn)生影響從而去除了安全隱患，因此該系統(tǒng)操作更加安全化人性化。 控制器母板 單片機 微波接近式檢測模塊 熱釋電紅外人體檢測模塊 對射紅外模塊（門內(nèi)檢測部分） 電機控制模塊（控制部分 ） 開關(guān)?？刂瓢粹o及門狀態(tài)讀取按鈕 開關(guān)停狀態(tài)顯示 電源及IO 接口 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 主要功能模塊的簡介 主控板模塊主要包含了單片機系統(tǒng) 和 組合按鍵及顯 示模塊 ，其具有 IO 雙向輸入輸出端口的功能，具有接受信號、處理信號、輸出信號的功能，同時也能夠?qū)⑺@示的狀態(tài)表示出來，經(jīng)過編程實現(xiàn)使其具有智能化、人性化的特征。 圖 控制器模塊內(nèi)部 框圖 對射紅外檢測模塊是由對射紅外傳感器，利用紅外傳感器的光感來實現(xiàn)電平的變化，同時應(yīng)用運算放大器用來做電壓比較器，使用電位器來調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓的變化，從而實現(xiàn)紅外傳感器傳感距離的微調(diào) 。同時傳感器模塊擁有輸出開關(guān)量的功能 。 圖 對射紅外模塊內(nèi)部 框圖 單片機 電機狀態(tài)顯示 LED 顯示 端口插針，用來聯(lián)系電機驅(qū)動與傳感器模塊的接口 開 關(guān) 停 引出彈簧式的開關(guān)用來檢測電動移門的是否已經(jīng)關(guān)閉的狀態(tài) 和是否已經(jīng)完全開啟 用來控制整個防夾系統(tǒng) 對射紅外傳感器 電壓比較器 輸出開關(guān)量 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 人體 檢測模塊 熱釋電紅外模塊應(yīng)用于人體檢測，當(dāng)有人體接近時會產(chǎn)生一個 5v 的高電平信號，模塊主要由 d203sPIR 傳感器、菲尼爾透鏡及 biss0001 芯片組成，由于人體具有 40 度左右的溫度從而會產(chǎn)生紅外波長，利用這個原理來實現(xiàn)人體檢測。 圖 熱釋電紅外人體檢測內(nèi)部 框圖 接近傳感器 TRIS972，基于多普勒技術(shù)原理，采用微波專用微處理器、平面型感應(yīng)天線、進(jìn)口 元器件 ,不但檢測靈敏度度高，探測范圍寬，而且工作非?？煽浚话銢]有誤報，能在 15～ +60 度的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，是以往紅外線、超聲波、熱釋電元件組成的報警電路以及常規(guī)微波電路所無法比擬的， 穿透性強，能夠自主調(diào)節(jié)接近檢測距離，當(dāng)有物體或人接近時會產(chǎn)生一個開關(guān)量供給單片機 。 PIR 菲涅爾透鏡 BISS0001及其外圍電路 開 關(guān)量輸出進(jìn)單片機 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 驅(qū)動 控制模塊 用單片機控制電機驅(qū)動往往會涉及弱電控制強電問題，這里我們用光電耦來實現(xiàn)光電隔離同時利用繼電器來實現(xiàn)隔離系統(tǒng)，同時用一個三極管來實現(xiàn)開關(guān)作用，利用二極管來保護(hù)電路。從而實現(xiàn)了對電機的控制。 這樣的板子我們需要用兩 個一起 用于控制電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)另一塊用于電機的電源開關(guān)控制。 圖 電機驅(qū)動 內(nèi)部框圖 光電耦合器 單片機信號輸入 開關(guān)三極管 繼電器 控制電機 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第三章 硬件設(shè)計 主控板 部分 主控制板主要是用來采集開門、關(guān)門的按鍵信號以及電動移門的當(dāng)前狀態(tài)信號和傳感器模塊的開關(guān)信號，同時擁有控制與驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)與開關(guān)的 功能和顯示電動移門當(dāng)前狀態(tài)的功能 。 可以這么打個比方主控板相當(dāng)于電動移門防夾 系統(tǒng) 的大腦。 因此至關(guān)重要。 圖 控制器模塊實物圖 微控制器： 該電動門控制器選用的微控制器是 STC89C52RC，指令上完全兼容 8051 系列，具備 512B的 RAM， 8KB FLASH 程序存儲器，具備看門狗 、 P4 口 、第三個定時器、 ISP 等擴展功能 ，在 5V 電壓下其最高頻率可達(dá) 80MHz，這里選用其的主要考量在于兩點： 1 是它具備比AT89S52 系列更好的抗干擾能力； 2 是它的加密功能較為完善，有利于開發(fā)者保護(hù)其知識產(chǎn)權(quán)。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 STC89C52RC 引腳圖 單片機 上電后的 P1/P2/P3/P4 為準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（傳統(tǒng)的 8051 的 I/O 口）而 P0 口上電復(fù)位后 是開漏輸出，在做 I/O 口時需要上拉電阻，而做總線擴展時不需要上拉電阻，由于本設(shè)計方案在設(shè)計中只需要 I/O 口，而 P0 口需要上拉電阻，為了節(jié)約材料只采用P1/P2/P3/P4 口。 如下圖所示準(zhǔn)雙向口： 圖 準(zhǔn)雙向口 STC89C52RC 復(fù)位模式有四種模式，分別為外部 RST 引腳復(fù)位，軟件復(fù)位，上電復(fù)位 /掉電蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 復(fù)位， 看門狗復(fù)位。這里我們采用外部 RST 引腳復(fù)位，簡單實用。 控制板部分原理圖： VCCS1SWPB1 161Kr1