【正文】 馬強(qiáng) 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 在 科技 迅 速發(fā)展的今天，電動(dòng)移門技術(shù)應(yīng)用日益廣泛。而單片機(jī)需要驅(qū)動(dòng)電動(dòng)移門的開關(guān)門動(dòng)作所采用的電機(jī)控制方式涉及到了弱電控制強(qiáng)電的控制思 想，采用光電 耦合器與繼電器相結(jié)合的方式能夠安全可靠的對電機(jī)進(jìn)行控制。 主要目的為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)移門的防夾。 電動(dòng)移門 程序 ：負(fù)責(zé) 電動(dòng)移門 系統(tǒng)的 防夾 工作。 設(shè)計(jì)的要求與方案 要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)移門的防夾檢測控制系統(tǒng)。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(shí)施 防夾措施 。遇到突發(fā)情況可操作設(shè)置。從而實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)的控制。這里我們采用外部 RST 引腳復(fù)位，簡單實(shí)用。 圖 對射紅外 識別模塊實(shí)物圖 首先選擇了一對紅外對射傳感器，選擇了一片 LM393 做電壓比較器，和一個(gè)電位器做分壓作用。 單 電源 : to 36V .飽和電壓低 50mv at 4mA 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 雙電源 :士 to 士 18 V .輸出電平兼容性強(qiáng) .電源電流消耗很低 ()。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 主要器件為傳感器 PIR D203S 與菲涅爾透鏡及 bis0001 芯片。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 VSS 工作電源負(fù)端，一般接 0v。 Vc 觸發(fā)禁止端。 RR1RC1 輸出延時(shí)時(shí)間 TX 調(diào)節(jié)端。 COP1 是一個(gè)條件比較器，當(dāng)輸入電壓 VC 小于 VR 時(shí) COP1 輸出為低電平封住了 U2，此時(shí)若要有觸發(fā)信號的上跳變沿的到來，可啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間計(jì)時(shí)器，同時(shí) VS端輸出為高電平進(jìn)入延時(shí)周期。在 VC= A=1 時(shí)， V5可重復(fù)觸發(fā) V0為有效狀態(tài)，并在 TX 周期范圍內(nèi) 一直保持有效狀態(tài)。 微波接近式檢測部分 微波接近式檢測主要是用來實(shí)現(xiàn)檢測移動(dòng)的人體物體的功能，我們將其放置門內(nèi)與紅外對射功能相輔相成應(yīng)，由于其抗干擾能力強(qiáng)從而保障了電動(dòng)移門防夾的安全性。如果人體或者物體一直在監(jiān)測范圍內(nèi)活動(dòng)，將持續(xù)輸出信號。從而使單片機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的控制門的開關(guān)。 。 以下是 8050 的管腳框圖。 主 程序 流程框圖的 設(shè)計(jì) 及分析 主程序設(shè)計(jì)主要包含 IO 口的初始化定義，以及中斷程序的初始化，電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序的N Y N Y N Y 開始 初始化 STC89C52RC 初始化 IO 口 ,初始化變量 a=0、 b=0、 c=0 開門按鈕是否按下 a=1,開門，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及顯示狀態(tài) 關(guān)門按鈕是否按下 傳感器防夾判斷子程序 b=1,關(guān)門 顯示燈亮，電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 停止按鈕是否按下 結(jié)束 停止燈亮，電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 調(diào)用以及傳感器模塊子程序的調(diào)用，主程序設(shè)計(jì)是 整個(gè)設(shè)計(jì)核心靈魂所有的子程序都圍繞著主程序而服務(wù) ，同時(shí)對按鍵設(shè)計(jì)了防抖動(dòng)。 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖與分析 N Y N Y N Y Y N N Y 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序 開門執(zhí)行 判斷變量 a==1 a==0,電機(jī)電源控制端口打開， 同時(shí) 控制正反轉(zhuǎn) 端口高電平正轉(zhuǎn) 關(guān)門執(zhí)行 判斷變量 b==1 b==0,電機(jī)電源控制端口打開，同時(shí)控制正反轉(zhuǎn)端口低電平 反轉(zhuǎn) 停止執(zhí)行 判斷變量 c==1 c==0,電機(jī)電源關(guān)閉 ,停止?fàn)顟B(tài)顯示燈亮 返回 門已關(guān)好判斷 ==0 電機(jī)電源啟動(dòng)端口關(guān)閉，所有狀態(tài)顯示燈關(guān)閉 門是否開好 判斷 ==0 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 用 來實(shí)現(xiàn)對門正反轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制，使用 if 嵌套語句來實(shí)現(xiàn)對門的狀態(tài)選擇控制的形式可以控制 四 種狀態(tài)，一種是開門狀態(tài)是用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)最終達(dá)到開門的目的，第二種 是控制狀態(tài)是關(guān)門狀態(tài)是用來控制電機(jī)的反轉(zhuǎn)來達(dá)到關(guān)門的目的， 第三種是停止?fàn)顟B(tài)是用來控制門的啟動(dòng)按鈕來控制門的停止， 第 四 種是門已關(guān)閉的狀態(tài)用來控制關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)的總開關(guān)來實(shí)現(xiàn)停止電機(jī)運(yùn)行的目的。 結(jié)束語 1 設(shè)計(jì)歷程 經(jīng)過這段時(shí)間對電動(dòng)移門的防夾設(shè)計(jì)，總體而言 整體實(shí)物電路并不大，單是卻是擁有 著 電動(dòng)移門防夾的一整套系統(tǒng) ，每一個(gè)模塊都是通過深思熟慮過后確定的方案，根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)，其中查看了一些外文資料整理發(fā)現(xiàn)了許多理論上可行實(shí)際上需要稍加修改的電路方案然后再通過我自己的一些實(shí)驗(yàn)與調(diào)試來完成了本設(shè)計(jì)，在調(diào)試階段深感調(diào)試電路的重要性發(fā)現(xiàn)了許多我們平時(shí)設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，考慮不周全的多些方面。所以我們需要在高低溫下做實(shí)驗(yàn)看是否能夠保障安全的目的，同時(shí)我們也要尋 找更為靈活運(yùn)用，更為簡便的傳感方式。同時(shí)也包含了接近半年的汗水結(jié)晶，從方案的建立修改，原理圖的建立、分析、修改到電路的焊接與調(diào)試與軟件的編程與控制。//定義打開按鈕 sbit key3=P1^3。//微波接近式檢測信號輸入端口 sbit s4=P2^4。大約延時(shí) 500ms. uint x,y。 //電機(jī)控制總開關(guān)打開 s1=0。 //電機(jī)控制總開關(guān)關(guān)閉 led1=1。//關(guān)門狀態(tài)顯示燈關(guān)閉 } } else if(b==1)//當(dāng)關(guān)門狀態(tài) { b=0。y0。//初始化 a、 b、 c uchar b=0。//停止?fàn)顟B(tài) 顯示 sbit s0=P2^0。 同時(shí)也要感謝我的同學(xué)們的無私幫助 ，在此表示誠摯的感謝。同時(shí)也是科技進(jìn)步所帶來的不容忽視的一方面。 圖示： Keil uVision4 編譯環(huán)境 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 2 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用多種 傳感模塊，主要包括微波、紅外兩大類。 熱釋電紅外人體感應(yīng)模塊的調(diào)試 熱釋電紅外傳感模塊在開始測試時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測到開關(guān)信號后會(huì)不斷的產(chǎn)生高電平的輸出即使沒有人體在也會(huì)繼續(xù)檢測到人體，這個(gè)問題讓我開始以為延時(shí)那一部分電路產(chǎn)生了問題結(jié)果在更改調(diào)試一段時(shí)間后無果后翻閱資料發(fā)現(xiàn)若是沒加菲涅爾透鏡會(huì)產(chǎn)生這一 問題，由于 PIR 的讀取波長是 微米到 20微米而人體紅外波長為 7到 10 微米左右而菲涅爾透鏡的波長在 7 到 10 微米所以有效的檢測到了人體信號并不受干擾。==0amp。 綜上所述為 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 的工作原理。 同時(shí) 黑表筆分別接在其他兩極時(shí)， 并且 測得的阻值都 比 較小，則可判定被測管子為 PNP 型 的 ；如果黑表筆接的是基極 b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測得的阻值較小，則被測三極管為 NPN 型管 ，這是基級的判斷方法。 而我所選擇的是如下圖所示的繼電器： 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 繼電器特征圖 這里使用繼電器主要是起到一個(gè)開關(guān)保護(hù)的作用。 (2) 微波傳感器可穿透塑料殼、玻璃和混泥土墻體等，但金屬體對微波信號有屏蔽作用，因此，不能在被測物體與微波傳感器之間有大面積的金屬面板，否則將會(huì)影響微波傳感器的正常工作狀態(tài)。 其 工作原理 主要由以下幾點(diǎn)組成 (1) 接近傳感器 TRIS972 的平面微型感應(yīng)天線，產(chǎn)生一個(gè)橢圓形半徑 10cm10m(距離可調(diào) )空間微波戒備區(qū)，對于較 弱的干擾信號，如小體積的動(dòng)物，遠(yuǎn)距離的樹木晃動(dòng)、高頻通訊信號、遠(yuǎn)處的閃電和家用電器開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的干擾予以慮除。 熱釋電紅外人體檢測模塊主要是由紅外處理 IC 芯片及熱釋電 PIR 及菲涅爾透鏡組成 。這一功能設(shè)置可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。 我們來用下圖來簡單明了的說明在不可觸發(fā)方式下的 BISS 0001 的工作過程及各點(diǎn)波形。一般接 vdd，接“ 0”時(shí)可以使計(jì)時(shí)器復(fù)位。 1in+ 第一級運(yùn)算放大器的同向輸入端。采用 DIP 16 腳封裝。 圖 各種 LM393 外圍驅(qū)動(dòng) 電路 而我采用的是基本比較式的電路。 。這些端口設(shè)計(jì)與連接共同組成了防夾門系統(tǒng)。 因此至關(guān)重要。同時(shí)傳感器模塊擁有輸出開關(guān)量的功能 。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)也要對單片機(jī)編程來總體實(shí)現(xiàn)防夾的功能。 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。 主要用于防夾的控制。 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?？刂破鞑糠种饕褂脝纹瑱C(jī)來處理電動(dòng)移門所采取的模擬信息，并且能夠?qū)㈦妱?dòng)移門處理信息自動(dòng)化、智能化，同時(shí)更加安全。傳感器部分采用 三種傳感模塊互補(bǔ) 完成 。 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。 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。 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，也對移門的安全性提出了新的要求。 方案： 傳感器信號 ，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。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。 圖 對射紅外模塊內(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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 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(huì)產(chǎn)生紅外波長，利用這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)人體檢測。 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)其知識產(chǎn)權(quán)。 其上有三個(gè)按鈕分別為開門狀態(tài)按鈕關(guān)門狀態(tài)按鈕以及停止按鈕。 。 以此來調(diào)節(jié)紅外對射檢測模塊的檢測距離同時(shí)信號的放大。封裝圖如下所示： 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 原理圖 其內(nèi)部原理框圖如下圖所示： 圖 內(nèi)部原理圖 上圖 bis0001紅外信號處理的原理框圖，外接元件可自由選擇。 1out 第一級運(yùn)算放大器的輸出端。 A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)端。 圖 不可觸發(fā)方式下的各點(diǎn)工作波形圖 首先我們根據(jù)需要，利用 OP1 組成傳感信號的預(yù)處理電路，將信號放大。 如下圖所示為可觸發(fā)方式下各點(diǎn)的變化波形。三個(gè)部件在電路組成中起到極高的作用下面如圖所示是其原理圖模塊。在微波感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)傳感器檢測出有人體或者較大體積的物體以一定速率移動(dòng)時(shí)，觸發(fā)控制電路工作，繼電器輸出端動(dòng)作，延時(shí)輸出 1 秒到 3 分鐘。 其工作的 主要技術(shù)參數(shù)： 蘇州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1. 輸入電壓： DC 12V (AC 220V 可選 ) 2. 感應(yīng)范圍： 7m 內(nèi)有效， 最 遠(yuǎn)可達(dá) 12m(可調(diào) ) 3. 感應(yīng)角度：有效角度 120 度，可調(diào)節(jié) 4. 信號輸出：繼電器觸點(diǎn)輸出 (常開 /常閉 可選） 5. 外形尺寸：長 x 寬 x 高 x x 微波檢測模塊主要特點(diǎn)為抗干擾能力強(qiáng)，探測范圍廣的特點(diǎn)。 這里我們繼續(xù)介紹一下我們所使用的 8050， 8050 三級管在這里我主要用來起到開關(guān)三級管的作用 ，是一種 NPN 型的 硅材料三級管，最大集存器電流 ，直流電增益大概為 10到 60；功耗為 625mW，最大集存發(fā)射電 25v，頻率 150MHZ。 2. 判定三極管集電極 c 和發(fā)射極 e。 電機(jī)的 的接線設(shè)計(jì) 與單片機(jī) 接線主要是 弱電控