【正文】 .................................................. 32 2 設(shè)計(jì)特點(diǎn) ................................................................................................................................ 33 3 存在的問題和改進(jìn) ................................................................................................................ 33 4 展望和體會(huì) ............................................................................................................................ 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(jì)（論文） 1 第一章 前言 電動(dòng)移門 的概況 電動(dòng)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(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。 電動(dòng)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(jī)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(dòng)移門 系統(tǒng)的防夾設(shè)計(jì)尤為重要，在這些人流量繁雜的地點(diǎn)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(cè)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(cè)方式另外一種是采用紅外式檢測(cè)的一種方式。 紅外檢測(cè)防夾方式主要又有對(duì)射紅外，熱釋電紅外等多種方式。 電動(dòng)移門 系統(tǒng) 的防夾設(shè)計(jì) 常規(guī)由 總 控制器、 電動(dòng)移門 傳感電路 、 電機(jī)控制電路 、 電源和其他相關(guān) 電動(dòng)移門 設(shè)備幾部分組成。 主要目的為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)移門的防夾。 電動(dòng)移門 控制器 :電動(dòng)移門 控制器是 電動(dòng)移門 系統(tǒng)的核心部分，其功能相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的 CPU，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出信息的處理和儲(chǔ)存、控制等。它驗(yàn)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(duì)執(zhí)行部件發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。 電動(dòng)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(dòng)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(dòng)移門 控制器。 主要用于讀取防夾的信號(hào)。 電機(jī)控制電路 ： 電動(dòng)移門 系統(tǒng)的開 關(guān)門的控制電路 ， 這個(gè)電路涉及弱電控制強(qiáng)電的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)也保障著電動(dòng)門的正常運(yùn)行 。 電動(dòng)移門 程序 ：負(fù)責(zé) 電動(dòng)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(dòng)移門 設(shè)備：電源是負(fù)責(zé)整個(gè) 電動(dòng)移門 系統(tǒng)的能源，是一個(gè)非常重要的 組成部分（ 電動(dòng)移門 系統(tǒng)如若無電源，整個(gè) 電動(dòng)移門 系統(tǒng)如同成癱瘓狀態(tài)）。其他 電動(dòng)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(duì)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(jì)（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(dòng)門傳統(tǒng)的零部件及總成也在向機(jī)電一體化發(fā)展。 而現(xiàn)代電動(dòng)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(duì)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(dòng)門都不具有防夾功能，容易造成對(duì)群眾尤其是兒童的傷害。目的對(duì)人們的日常生活帶來方便也保障安全，這對(duì)我國 科技進(jìn)步與生活安全問題擁有重大的意義。 設(shè)計(jì)的要求與方案 要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)移門的防夾檢測(cè)控制系統(tǒng)。通過紅外 對(duì)射 、 熱釋電 人體感應(yīng) ，微波接近 等手段，檢測(cè)在電動(dòng)移門接近人的一定范圍內(nèi)或碰到人時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，安全時(shí)可重啟動(dòng)。 同時(shí)設(shè)計(jì)了三個(gè)按鈕分別為開關(guān)停，其中停止按鈕是特殊情況時(shí)所采用的功能 。移動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為交流單相電機(jī)， 220V， 200W。 這里控制電機(jī)所采用的是弱電控制強(qiáng)電的方式，同時(shí)也要對(duì)單片機(jī)編程來總體實(shí)現(xiàn)防夾的功能。 方案： 出開關(guān)量 ，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)門的開關(guān) 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 總體設(shè)計(jì)分析 方案 說明 總體設(shè)計(jì) 主要分為三個(gè)部分主控板及傳感器模塊及電機(jī)控制模塊。 控制器模塊我們?cè)谏咸砑恿怂膫€(gè)按鍵按鈕主要功能是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)移門的開、關(guān)、停的控制。另外我們還曾加了一個(gè)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(jī)的電源。而傳感器模塊我們采用熱電釋傳感模塊、紅外對(duì)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(shí)施 防夾措施 。 這里詳細(xì)的展示一下防夾的流程： 首先點(diǎn)擊開門按鈕，開門信號(hào)送到單片機(jī)中，單片機(jī)經(jīng)過處理然后開門的顯示信號(hào)燈點(diǎn)亮同時(shí)控制電機(jī)的電源接通，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn) ，門開啟的 同時(shí)等待關(guān)門和停止信號(hào)，當(dāng)有人進(jìn)出門后按關(guān)門按鈕后按鍵信號(hào)傳到單片機(jī)。單片機(jī)接受并處理。于此同時(shí)，同時(shí)檢測(cè)三個(gè)傳感器的端口信號(hào)，當(dāng)同時(shí)無信號(hào)輸出時(shí)，單片機(jī)控制 開門狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，關(guān)門狀態(tài)顯示燈點(diǎn)亮，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，門關(guān)起的同 時(shí)檢測(cè)三個(gè)傳感模塊的傳感信號(hào)，此時(shí)這三個(gè)傳感模塊起邏輯或的關(guān)系，當(dāng)其中任意一個(gè)或多個(gè)有信號(hào)輸出時(shí)關(guān)門的狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，開門的狀態(tài)顯示燈點(diǎn)亮，同時(shí)電機(jī)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(shí) 單片機(jī)控制關(guān)門的狀態(tài)顯示燈關(guān)閉，電機(jī)的電源關(guān)閉返回到初始狀態(tài)。這里我在單片機(jī)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(jī)會(huì)跳出當(dāng)前執(zhí)行的任何循環(huán)程序，來實(shí)時(shí)處理停止功能。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 組成框圖 圖 組成框圖 正如上圖所示，根據(jù)設(shè)計(jì)思想所要完成的功能，該電動(dòng)門控制器可分為三大模塊，包括： ① 電機(jī)控制 ② 傳感檢測(cè) ③控制處理 。除了這三大模塊外，該電動(dòng)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(jì)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(jì)思想，即當(dāng)中某一傳感模塊發(fā)生損壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)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(jī) 微波接近式檢測(cè)模塊 熱釋電紅外人體檢測(cè)模塊 對(duì)射紅外模塊（門內(nèi)檢測(cè)部分） 電機(jī)控制模塊（控制部分 ） 開關(guān)停控制按鈕及門狀態(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(jì)（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(jī)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(hào)、處理信號(hào)、輸出信號(hào)的功能，同時(shí)也能夠?qū)⑺@示的狀態(tài)表示出來，經(jīng)過編程實(shí)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(duì)射紅外檢測(cè)模塊是由對(duì)射紅外傳感器，利用紅外傳感器的光感來實(shí)現(xiàn)電平的變化，同時(shí)應(yīng)用運(yùn)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(shí)現(xiàn)紅外傳感器傳感距離的微調(diào) 。同時(shí)傳感器模塊擁有輸出開關(guān)量的功能 。 圖 對(duì)射紅外模塊內(nèi)部 框圖 單片機(jī) 電機(jī)狀態(tài)顯示 LED 顯示 端口插針，用來聯(lián)系電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cè)電動(dòng)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(gè)防夾系統(tǒng) 對(duì)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(jì)（論文） 6 人體 檢測(cè)模塊 熱釋電紅外模塊應(yīng)用于人體檢測(cè)，當(dāng)有人體接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 5v 的高電平信號(hào)，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(huì)產(chǎn)生紅外波長，利用這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)人體檢測(cè)。 圖 熱釋電紅外人體檢測(cè)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(cè)靈敏度度高，探測(cè)范圍寬，而且工作非常可靠，一般沒有誤報(bào)，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(bào)警電路以及常規(guī)微波電路所無法比擬的， 穿透性強(qiáng)，能夠自主調(diào)節(jié)接近檢測(cè)距離，當(dāng)有物體或人接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)量供給單片機(jī) 。 PIR 菲涅爾透鏡 BISS0001及其外圍電路 開 關(guān)量輸出進(jìn)單片機(jī) 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 驅(qū)動(dòng) 控制模塊 用單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)往往會(huì)涉及弱電控制強(qiáng)電問題，這里我們用光電耦來實(shí)現(xiàn)光電隔離同時(shí)利用繼電器來實(shí)現(xiàn)隔離系統(tǒng)，同時(shí)用一個(gè)三極管來實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用，利用二極管來保護(hù)電路。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的控制。 這樣的板子我們需要用兩 個(gè)一起 用于控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)另一塊用于電機(jī)的電源開關(guān)控制。 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 內(nèi)部框圖 光電耦合器 單片機(jī)信號(hào)輸入 開關(guān)三極管 繼電器 控制電機(jī) 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第三章 硬件設(shè)計(jì) 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(hào)以及電動(dòng)移門的當(dāng)前狀態(tài)信號(hào)和傳感器模塊的開關(guān)信號(hào)，同時(shí)擁有控制與驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)與開關(guān)的 功能和顯示電動(dòng)移門當(dāng)前狀態(tài)的功能 。 可以這么打個(gè)比方主控板相當(dāng)于電動(dòng)移門防夾 系統(tǒng) 的大腦。 因此至關(guān)重要。 圖 控制器模塊實(shí)物圖 微控制器： 該電動(dòng)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(chǔ)器，具備看門狗 、 P4 口 、第三個(gè)定時(shí)器、 ISP 等擴(kuò)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(diǎn)： 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(shí)產(chǎn)權(quán)。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 STC89C52RC 引腳圖 單片機(jī) 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(shí)需要上拉電阻，而做總線擴(kuò)展時(shí)不需要上拉電阻，由于本設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)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(jì)（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(shí)用。 控制板部分原理圖： VCCS1SWPB1 161Kr1