【正文】 真的發(fā)自內(nèi)心的說(shuō)一句：王老師，謝謝您 。 致 謝 詞 時(shí)間真的過(guò)的好快， 轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè) 之際 。例如我的設(shè)計(jì)題目是基于單片機(jī)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 第 4章 . 設(shè)計(jì)總結(jié) 在此次有關(guān)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我感覺(jué)到了單片機(jī)的復(fù)雜深度性，它很貼切我們的日常生活，無(wú)所不在，應(yīng)用無(wú)處不有，它并不是想象中的那么簡(jiǎn)單，也并非是無(wú)法克服的堡壘。 4． 確保地面條件穩(wěn)固 避免固定基座的膨脹螺絲發(fā)生搖晃。自動(dòng)門開(kāi)門后暫停一段時(shí)間，然后關(guān) 門。這樣反復(fù)循環(huán)，直到 Ui為低電平。通常我們把通電換相這 — 過(guò)程稱為脈沖分配。 (3)速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。輸出延遲時(shí)間 TX由外部的 R9和 C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti由外部的 R10和 C6的大小調(diào)整， R9/R10可以用 470歐姆， C6/C7可以選 。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。當(dāng) VcVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng) VcVR時(shí)允許觸發(fā) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二 級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 BISS0001 工作原理 BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COPl和 ODP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。 8 腳（ VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接 VDD，若按Ⅴ SS，可使定時(shí)器復(fù)位。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過(guò)的窗口。 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖 4 所示 。 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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(wèn)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。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。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。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開(kāi)啟；門扇開(kāi)啟后由控制器 做 出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。首先，平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成： （ 1）主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。 無(wú)人時(shí)關(guān)門延遲 ,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)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。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。 在電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中，微機(jī)主要完成下列工作： 實(shí)時(shí)控制。但矢量控制比較復(fù)雜，用傳統(tǒng)的模擬電路 或數(shù)字電路根難做到，而應(yīng)用微機(jī)控制。按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。這類系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求。據(jù)資料顯示，在所有動(dòng)力資源中，百分之九十以上來(lái)自電動(dòng)機(jī)。到了 1962 年，電氣式己開(kāi)始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)， 自動(dòng)門 技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。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。自動(dòng)門的控制系統(tǒng)是隨著人們對(duì)生活條件的不斷追求，科技的不斷發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的高科技產(chǎn)品。本課 題主要實(shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)和基于 AT89C51 的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 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(kāi)門信號(hào)的控制單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開(kāi)啟 ,在人離開(kāi)后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。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。這類控制可通過(guò)繼電器，可編程控制 器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。工作也比直流電動(dòng)機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。用以保證正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，發(fā)生故障后盡可能保持穩(wěn)定，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。 課題研究的目的和意義 自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開(kāi)門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中自動(dòng)平移門使用得最廣泛，我們通常所 說(shuō)的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。 （ 3）復(fù)習(xí)在學(xué)校里所學(xué)的知識(shí)，并且聯(lián)系實(shí)際，想好設(shè)計(jì)方案等等。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行 ，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。 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)。 GND：接地。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。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。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在閑置模式下， CPU 停止工作。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生Δ T，則有信號(hào)輸出；若 人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。 缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不 易被探頭接收 ； 環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 3 腳（ RX）和 4 腳（ CX）為輸出定時(shí)控制器 T，的外接元件端，定時(shí)時(shí)間為： TX＝ 50 103RXCX。 15 凈（ IN1）第一運(yùn)放的反相輸 入端。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無(wú) VS的上跳變時(shí)， Vo保持低電平狀態(tài)。 S1為鎖控電源開(kāi)關(guān)，可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所，用來(lái)接通工作電源，無(wú)必要時(shí)可取消設(shè)置。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會(huì)降低，使 9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。同時(shí)．它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 的 組成 使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如圖 8所示： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。比較器的一端接給定電壓 Uc，另一端接取樣電阻上的壓降，當(dāng)取樣電壓為 0 時(shí)，比較器輸出高電平。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定門此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測(cè)出門是半開(kāi)狀態(tài)，門直接轉(zhuǎn)入加速開(kāi)門的過(guò)程。 調(diào)試 調(diào)試 為了確 保該門控系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行必須滿足下列條件： 1． 大門的結(jié)構(gòu)必須適合于自動(dòng)控制 特別要注意滾輪的直徑必須與需要控常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 22 制的大門重量相匹配其尺寸和重量符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范之規(guī)定。門運(yùn)行到極限位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，單片機(jī)根據(jù)接收到響應(yīng)的信號(hào)，改變電機(jī)運(yùn)行速度。只憑借自己頭腦中的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 為了使微機(jī)控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)行，有效地實(shí)現(xiàn)電機(jī)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制和管理，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件支持。而我在老師的指導(dǎo)下，也不敢松懈，盡可能早的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。s 72hour visafree policy has attracted wide attention from both Chinese and foreign experts and businessmen since it took effect on Sept 1 last year. The program permits citizens from 51 countries and regions including the United States, Australia, Canada and Japan who have valid visas and flig ht tickets to a third country to spend three days in the city. The capital of Sichuan province is the first city in the western region of China to offer foreign tourists a threeday visa and the fou。在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，王琳老師 對(duì)該論文從選題 的審核 、 構(gòu)思 、修改 到最后定稿的 過(guò)程中，自始至終都傾注時(shí)間、經(jīng)歷和心血。 在電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮單片機(jī)的記憶運(yùn)算、判斷控制能力，避免采用復(fù)雜的、穩(wěn)定性較差的模擬電路。在設(shè)計(jì)中，要充分了解所用芯片的使用條件及輸入輸出的特性，這樣才能避免因使用錯(cuò)誤而多走彎路。它們分別代表開(kāi)門極限、 行 程極限行程極限 關(guān)門極限。與開(kāi)門情況不同的是當(dāng)在關(guān)門過(guò)程中檢測(cè)到故障信號(hào)時(shí)門會(huì)朝反方向運(yùn)動(dòng)，將門打開(kāi)，這樣可以排除因自動(dòng)門遇到障礙物或人身體而產(chǎn)生故障信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)停止工作的可能。程序設(shè)計(jì)中設(shè)置了一個(gè)外部中斷 0，它保證紅外 自動(dòng)門能夠在無(wú)人操控情況下自動(dòng)運(yùn)行，主要功能是當(dāng)檢測(cè)到有人出入門時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的目的。 T1 是一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管。它不能直接使用交流電源和直流電源 (5)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象．必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的 特點(diǎn) : (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。 BISS0001 應(yīng)用線路圖如 7所示。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后，電子開(kāi)關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無(wú)線電發(fā)射電路由于得到電源而開(kāi)始工作。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 17 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。 12 腳（ OUT2） 為第二級(jí)運(yùn)放的輸出端 13 腳（ IN2）為第二級(jí)運(yùn)放的反相輸人端。 1 腳（ A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng) A＝ 1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng) A＝ 0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。 圖 4 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路 熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn) ： 本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊 光學(xué)系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70分貝以上，這樣就可以測(cè)出 1020 米范圍內(nèi)人 的行動(dòng)。在芯片擦 除 操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任 何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。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 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 外形及引腳排列如圖 3所示。單片機(jī)從七十年代常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 問(wèn)世以來(lái)，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。 （ 4）門扇行進(jìn)軌道：就 像 火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。 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 1 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 第 2 章 . 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)電路的框圖和原理 （原理圖見(jiàn) 附錄Ⅰ） 紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖 21所示。 課題研究的要求 （ 1）了解各種元器件的