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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)控制的自動(dòng)門控制系統(tǒng)(編輯修改稿)

2025-06-12 19:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ALE 只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC指令是 ALE才起作用。另外,該引腳安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止,置位無效。 /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), 這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP:當(dāng) /EA 保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源( VPP)。 XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 二. 芯片擦除整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定 位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合,并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。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。此外, AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下, CPU停止工作。但 RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存 RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 檢測(cè)電路,門行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、故障顯示電路 、控切換電路等七部分組成。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)控檢測(cè)電路,門行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、故障顯示電路、控制方式切換電制信號(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。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時(shí)門無條件朝相反方向打開,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,進(jìn)入故障處理程序。系統(tǒng)硬件框圖如圖 24 所示: AT89C51 單片機(jī) SRAM 紅外線檢測(cè) 門行程檢測(cè) 故障檢測(cè) EPROM 電機(jī)電路控制 故障顯示報(bào)警 控制方式切換 圖 24 紅外線自動(dòng)門系統(tǒng)硬件框圖 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 感應(yīng) 自動(dòng)門的種 類很多,此,僅以平移型感應(yīng) 自動(dòng)門機(jī) 作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。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)人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 ( 2)感應(yīng)探測(cè)器:負(fù)責(zé)采集外部信號(hào),如同人們的眼睛,當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí),它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)。 ( 3)動(dòng)力馬達(dá):提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力,控制門扇加速與減速運(yùn)行。 ( 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)。 ( 5)門扇吊具走輪系統(tǒng) :用于吊掛活動(dòng)門扇,同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。同步皮 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)。 ( 6)下部導(dǎo)向系統(tǒng):是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置,防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。 ( 7)當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門,其工作流程如下: 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí),將脈沖信號(hào)傳給主控器,主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行,同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù),以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。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)使門扇開啟;門扇開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。 概述單片機(jī)控制自動(dòng)門系統(tǒng)工作的實(shí)現(xiàn): 根據(jù)該設(shè)計(jì)要求要實(shí)現(xiàn)的基本功能,設(shè)計(jì)大致應(yīng)該分為信號(hào)采集,信號(hào)出好處理,信號(hào)控制和信號(hào)響應(yīng)四個(gè)部分。 ( 1)信號(hào)采集接受部分即通過紅外線傳感器檢測(cè)人與門的距離,并將這種變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流等模擬的變化。 ( 2)信號(hào)處理部分是將接受部分得到的電壓或電流等變化進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換,為后一部分信號(hào)控制提供準(zhǔn)備。 ( 3)信號(hào)的控制部分是通過一預(yù)定控制方式等實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確操作。 ( 4)信號(hào)響應(yīng)是實(shí)現(xiàn)控制部分的要求。 對(duì)上述四個(gè)部分進(jìn)行分析,得到如下一些 基本的結(jié)論: (1)信號(hào)接受部分為了能準(zhǔn)確采集到人與門的距離應(yīng)選用紅外線傳感器。 (2)信號(hào)處理部分應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選用八位的 ADC0809 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 (3)控制部分為了實(shí)現(xiàn)精度控制,采用單片機(jī)較為合適。 (4)顯示部分可以考慮采用 LCD顯示器加 LED點(diǎn)陣組成。 將上述設(shè)計(jì)思想結(jié)合要求總結(jié)為:程控自動(dòng)門控制系統(tǒng)聽過紅外線傳感器檢測(cè)移動(dòng)物體與門的距離,檢測(cè)結(jié)果送入 ADC0809 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換;再通過單片機(jī)作出自動(dòng)門開關(guān)的控制信號(hào),通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),再由傳動(dòng)電路帶動(dòng) 自動(dòng)門的開關(guān),并通過 LCD 液晶顯示歡迎信息以及客人離開時(shí)的送客信息,自動(dòng)門還可以通過按鍵控制開關(guān)。在開門過程中首先進(jìn)行門狀態(tài)檢測(cè),根據(jù)所檢測(cè)到的信號(hào)判斷自動(dòng)門上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定門此刻應(yīng)允許方式,如檢測(cè)出門是半開狀態(tài),門直接轉(zhuǎn)入加速開門的過程。如檢測(cè)出門是全開狀態(tài),門轉(zhuǎn)入延時(shí)開門過程。如檢測(cè)出門是全關(guān)狀態(tài),那么在檢測(cè)到有人出入時(shí),門會(huì)緩慢打開,之后加速運(yùn)行,接著減速運(yùn)行,最后點(diǎn)擊停止運(yùn)轉(zhuǎn),門由于慣性緩慢關(guān)閉。 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。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件,并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián),以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào),經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。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)。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理,在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(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。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um,而探測(cè)元件的波長靈敏度在 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡 片的窗口,這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 710um,正好適合于人體紅外輻射的探測(cè),而對(duì)其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的 紅外線傳感器 。 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖 25 所示 。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 應(yīng),是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成,元件兩個(gè)表面做成電極,當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有Δ T 的變化時(shí),熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生 電荷Δ Q,即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓Δ V。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。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Δ Q 會(huì)跟空氣中的離子所結(jié)合而消失,當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí),Δ T=0,傳感器無輸出。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ΔT,則有信號(hào)輸出;若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng),則溫度沒有變化,傳感器也沒有輸出,所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件 PZT、場(chǎng)效應(yīng)管 FET 等組成。其中,濾光片設(shè)置在窗口處, 組成紅外線通過的窗口。濾光片為 6mm 多層膜干涉濾光片,對(duì)太陽光和熒光燈光的短波長(約 5mm 以下)可很好濾除。熱釋電元件 PZT 將波長在 8mm12mm 之間的紅外信號(hào)的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),為了只對(duì)人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 圖 25 熱釋電紅外傳感器的結(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。價(jià)格低廉。 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。 BISS0001芯片介紹和典型電路 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路,它配以熱釋電紅外傳感器和少安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置,特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域,或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。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。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。 BISS0001 采用 16 腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。 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)。 2 腳( V0)為控制信號(hào)輸出端,當(dāng)有傳感信號(hào)輸人時(shí), V0輸出高電平。 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。 5 腳( Ri)和 6腳 Ci)為鎖定時(shí)間控制器Υ i 的外接元件,鎖定時(shí)間 Ti= 24RiCi。 7 腳( VSS)為電源正端。 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。 9 腳( Vc)為觸發(fā)禁止端,當(dāng) VC< VR時(shí)禁止觸發(fā);當(dāng) VC> VR 時(shí),允許觸發(fā), VR= . 10 腳( IB)為偏置電流設(shè)置端,由外接電阻 RB 接Ⅴ SS端, RB一般取 1MΩ的電阻。 11 腳( VDD)為電源正、負(fù)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。 14 腳( IN1+)第一運(yùn)放的同相輸入端。 15 凈( IN1)第一運(yùn)放的反相輸入端 。 16 腳( OUT1)為第一運(yùn)放的輸出端。 一、 BISS0001 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 下圖 5中,運(yùn)算放大器 OPl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大,然后由 C3耦合給運(yùn)算放大器 01: 39。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。 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 圖 26 熱釋紅外傳感器處理芯片 BISS0001的特點(diǎn): *CMOS工藝,公耗低 *數(shù)?;旌? *具有獨(dú)立的高輸入阻 抗運(yùn)算放大器 *內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 *內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器 *采用 16腳 DIP封裝 * 內(nèi)置參考電源 *工作電壓范圍寬( 3V~ 5V) 二、 BISS001 管腳圖及管腳說明: 圖 27 BISS001管腳圖 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 BISS001 管腳說明: 表 21BISS0001 管腳說明 三、 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呻娐贰.?dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測(cè)信號(hào),然后由 14腳輸入 BISS0001,經(jīng)地內(nèi)部電路處理,由 2腳輸出探測(cè)信號(hào)(正向脈沖信號(hào))。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻 R9和電容 C6來決定。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后,電子開關(guān)被接通,數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。電源變壓器為 5W/15V, E為 12V免維護(hù)蓄電池,供停電使用。 S1為鎖控電源開關(guān),可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所,用來接通工作電源,無必要時(shí)可取消設(shè)置。 SCR采用 1A的單向可控硅。 HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路,發(fā)聲 引腳 名稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復(fù)
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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