【文章內(nèi)容簡介】 安全功能 開閉時遇到障礙物能立即開啟 ,晚間轉(zhuǎn)換到報警功能 使用環(huán)境 20℃～ +50℃ 二、主要構(gòu)造部件 部件特性 智能控制器：自動檢測門的重量、寬度，使門保持在最佳運行狀態(tài)。 步進電機：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)運行。 吊架：用于運動門扇的懸掛，安全可靠。 6 課題研究設(shè)計思路 有人來時 （進門或出門）開門。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門上側(cè)的紅外線傳感器信號檢測裝置檢測到有人時，將啟動電動機帶動傳動鏈開門。 當人離開后，自動門將延遲 1秒啟動電動機帶動傳動鏈關(guān)門。 圖 11 紅外門原理圖 7 第二章 方案論證 電動機調(diào)速控制 1 電動機的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機械速度變化的要求。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的 角度 看，調(diào)速大致可分兩種 ： ① 保持 輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 ② 控制電動機輸 入功率以調(diào)節(jié)電動機的 轉(zhuǎn)速 。 電機、電動機、制動電機、 變頻電機 、調(diào)速電機、三相異步電動機、 高壓電機 、多速電機、 雙速電機 和防爆電機。 2 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的 目的 ；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 單片機 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制 器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由 芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使 計算機系統(tǒng) 更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 20 世紀 80 年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，就通用單片機而言，世界上一些著名的計 算機廠家已投入市場的產(chǎn)品就有 50 多個系列，數(shù)百個品種。盡管單片機的品種 很多，但是在我國使用的最多的是 INTER 公司的 MCS51 系列單片機，直到現(xiàn)在MCS51 系列單片機仍不失為主流系列。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測控制的主角。 MCS51 系列單片機有 3 個基本類型： 803 805 8751。這里選用的是 8751 單片機。 8031內(nèi)部包括一個 8 位 CPU， 128 個字節(jié) RAM， 21 個特殊功能寄存器， 4 個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙功串行口， 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需要外擴 EPROM 芯片。 8 8051 在 8031 基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有 4K ROM，作為程序存儲器，是一 個程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特殊用途的單片機。所以 8051 適合用于應(yīng)用在程序已定的產(chǎn)品中。 傳感器的分類 可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學效應(yīng) )；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為 物理傳感器 和 化學傳感 器 二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如 壓電效應(yīng)，磁致伸縮 現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁 電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 2. 4 系統(tǒng)組成 本設(shè)計屬于單片機應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，是典型的嵌入式系統(tǒng)。通常將滿足海量高速數(shù)值計算的計算機稱為通用計算機系統(tǒng)；而把面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種 :工控機，通用 CPU 模塊，嵌入式微機處理，單片機。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點： (1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機交互操作 ,伺服驅(qū)動等。 (2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質(zhì)。 （ 4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng) (I/O 控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等 )。 單片機有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控 制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 9 第三章 主要器件的介紹 紅外傳感器的原理和使用 利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點。 使用紅外接收頭和發(fā)射管配合，利用 38k 頻率解決靈敏度問題。 38K 調(diào)制和發(fā)射電路。使用一個定時器的快速 PWM 模式產(chǎn)生 38K 調(diào)制信號， 通過剩余的四個施密特觸發(fā)器（有 2個已經(jīng)用在光電編碼部分）緩沖，推動 8050 三極管和紅外發(fā)光管來發(fā)射已經(jīng)調(diào)制的紅外線。 圖 紅外線感應(yīng)器電路圖 為使用方便，我們改用成品。 10 圖 紅外線感應(yīng)模塊 L293D 芯片介紹和典型電路 L293D 是一種直流電機控制器件。該器件具有外圍電路簡單、易于集成、控制等特點。本設(shè)計是在單片機 SPCE061A 的基礎(chǔ)上，擴展了兩片 L293D 構(gòu)成了護士移動機器人主控電路板，同時也擴展了電源，確保 L293D 為電機 供電。實際測試中， L293D 對電機的控制效果良好。 L293D 可接受標準 TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 電壓。 4腳 VS 接電源電壓，VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。輸出電流可達 A，可驅(qū)動電感性負載。 1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 L298可驅(qū)動 2個電動機，OUT1， OUT2和 OUT3， OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。 5， 7，10， 12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。 EnA， EnB 接控制使能端，控制電 機的停轉(zhuǎn)。 經(jīng)過綜合分析考慮，最終決定使用 LM298 作為本設(shè)計的驅(qū)動芯片。其電路連接圖如下： 圖 LM298 電路連接圖 11 AT89C51 單片機簡介 單片機是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機，即將運算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個芯片上，故可以把單片機看成是一個不帶外部設(shè)備的微型計算機，相當于一個沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機。其結(jié)構(gòu)如圖 33所示： 圖 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編 程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 AT89C2051是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案， 外形及引腳排列如圖 34所示。 12 圖 AT89C51外形及引腳排列 AT89C51 主要特性 ： * 與 MCS51 兼容 * 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 * 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) * 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 * 全 靜態(tài)工作： 0Hz24Hz * 三級程序存儲器鎖定 * 128*8位內(nèi)部 RAM * 32可編程 I/O 線 AT89C51 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地13 址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取 時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。當 P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3