【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電壓形式 該電阻阻抗高達(dá)104ＭΩ，故引入的Ｎ溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10UM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生信號(hào)。1——D腳 2——S腳 3——G腳圖26 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖26是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，～20μm。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。第3章 硬件設(shè)計(jì) 基本單片機(jī)系統(tǒng)8051單片機(jī)最早由Intel公司推出， 作為系統(tǒng)的控制器，單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法，并且具有功耗低，體積小，技術(shù)成熟，成本低廉。在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且我們也比較熟悉這款芯片，因此采用8051構(gòu)成系統(tǒng)控制部分。這是自動(dòng)門系統(tǒng)的控制核心， 一般情況下以單片機(jī)片內(nèi)的基本硬件資源為主，有必要時(shí)再擴(kuò)展部分外部器件。在本設(shè)計(jì)中需要完成的控制比較簡(jiǎn)單，以單片機(jī)片內(nèi)的基本硬件資源完全可以實(shí)現(xiàn)， 因此不需擴(kuò)展。其單片機(jī)電路圖如圖31。圖31 單片機(jī)電路圖 紅外檢測(cè)電路紅外檢測(cè)電路主要由熱釋電紅外傳感器和檢測(cè)放大電路組成，核心元件是熱釋電紅外傳感器，它能以非接觸形式檢測(cè)人體輻射出的紅外線能量變化，并將此變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。不需要紅外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動(dòng)接觸開關(guān)由于敏感元件的輸出電壓極微弱且其阻抗很高，故在傳感器內(nèi)部設(shè)有場(chǎng)效應(yīng)管及偏置厚膜電阻，從而構(gòu)成信號(hào)放大及阻抗變換電路， 一般熱釋電紅外傳感器自身的接收靈敏度較低， 檢測(cè)距離僅2m 左右。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門時(shí)，被熱釋電紅外傳感器接收下來，并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)放大電路內(nèi)部放大等處理后輸出給單片機(jī)。其熱電釋紅外檢測(cè)電路如圖32所示。圖32 熱電釋紅外檢測(cè)電路 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即接收一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。因此作常適合于單片機(jī)控制，近30年來，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展推動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。 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。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽?。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)。(2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。(3)速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。(4)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和步進(jìn)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。(6)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 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33所示。信號(hào)分配脈沖信號(hào)負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大圖33 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本控制作用如下:反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制換相順序：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這—過程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是AABBBCCCA；反序?yàn)锳CACBCBAB；共有八個(gè)通電狀態(tài)。 斬波驅(qū)動(dòng) 斬波恒流驅(qū)動(dòng)的原理如圖34所示。T1是一個(gè)高頻開關(guān)管。T2開關(guān)管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動(dòng)機(jī)繞組的電流經(jīng)這個(gè)電阻到地，所以這個(gè)電阻是電流取樣電阻。比較器的一端接給定電壓Uo，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。圖34 斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖 當(dāng)控制脈沖Ui為低電平時(shí)．T1和T2兩個(gè)開關(guān)管均截止；當(dāng)U1為高電平時(shí)，T1和T2兩個(gè)開關(guān)管均導(dǎo)通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高，當(dāng)超過給定電壓Uc的值時(shí)，比較器輸出低電平，使與門輸出低電平、Tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時(shí)，比較器輸出高電乎，與門也輸出高電平，T1又導(dǎo)通，電源又開始向繞組供電。這樣反復(fù)循環(huán)，直到Ui為低電平。 檢測(cè)模塊 檢測(cè)有無人進(jìn)出采用對(duì)射主動(dòng)紅外探測(cè)器。限位開關(guān)則由磁開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。 生活中的檢測(cè)防范裝置有許多種，其中對(duì)射紅外探測(cè)器的應(yīng)用最為廣泛，它由發(fā)射器和接收器兩部分組成。其中發(fā)射器發(fā)射出一定波長(zhǎng)的紅外線，平時(shí)狀態(tài)下由接收器接收，但如果發(fā)射器所發(fā)射的紅外線被物體擋住，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 設(shè)計(jì)在自動(dòng)門的門內(nèi)門外一定高度處各設(shè)置一個(gè)對(duì)射探測(cè)器。并由導(dǎo)向管套住發(fā)射管和接收管，確保所發(fā)出的光線是一束，而且不宜受其他光線的干擾。接收管的光線被阻擋時(shí)輸山高電平信號(hào)。兩接收器的輸出端接到一個(gè)或門上，再經(jīng)過一個(gè)非門接到INT0引腳。這樣不論是有人進(jìn)門或有人出門，都會(huì)有低電平信號(hào)輸入INT0端口，從而使單片機(jī)得到有人的信息，并調(diào)用相應(yīng)程序執(zhí)行相應(yīng)的開門動(dòng)作。限位開關(guān)分別設(shè)置在開門極限位置、關(guān)門極限位置、和一半處的位置。此開關(guān)是這樣種器件：半有磁鐵在其附近時(shí)，磁開關(guān)就被吸為關(guān)閉狀態(tài)，輸出高電平，相反輸出低電平。將兩小塊磁鐵分別置于門的右上角位置，則當(dāng)自動(dòng)門移到限位開關(guān)處時(shí)，此開關(guān)就會(huì)被吸合，發(fā)出高電平信號(hào)，、單片機(jī)經(jīng)過查詢這三個(gè)引腳來判斷到那個(gè)限位開關(guān)，再執(zhí)行變速或停止的相應(yīng)動(dòng)作。限位開關(guān)的安裝方法如圖35所示，整體電路如圖36所示。圖35 檢測(cè)有無人進(jìn)出及限位開關(guān)模塊圖36 整體電路圖第4章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)軟件主要由主程序、開門子程序、關(guān)門子程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)子程序組成。主程序主要是完成系統(tǒng)進(jìn)行初始化、中斷設(shè)置等功能。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)開關(guān)門的目的。 各部分程序流程設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序 中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置定時(shí)器T0、T1的設(shè)置 開定時(shí)器開中斷開外部中斷開始開定時(shí)器T0N系統(tǒng)終止Y手動(dòng)方式系統(tǒng)故障YN關(guān)外部中斷1圖41 系統(tǒng)主程序流程圖主程序源代碼： 　 MOV R4，A 　　 INC R1 CLR R5，A SUBB A，R4 XCH A，R4 DEC R1 SJMP LP2 JB 00H，ROLE SPEED0 BIT ； 門行程行狀1 SPEED1 BIT ； 門行程行狀2 S