【文章內容簡介】 電壓形式 該電阻阻抗高達104ＭΩ，故引入的Ｎ溝道結型場效應管應接成共漏形式 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元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應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，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應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)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生信號。1——D腳 2——S腳 3——G腳圖26 熱釋電紅外傳感器內部結構圖26是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。使用時D端接電源正極，G端接電源負極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對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探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，～20μm。為了對某一波長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 硬件設計 基本單片機系統(tǒng)8051單片機最早由Intel公司推出， 作為系統(tǒng)的控制器，單片機算術運算功能強，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法，并且具有功耗低，體積小，技術成熟，成本低廉。在各個領域應用廣泛。而且我們也比較熟悉這款芯片，因此采用8051構成系統(tǒng)控制部分。這是自動門系統(tǒng)的控制核心， 一般情況下以單片機片內的基本硬件資源為主，有必要時再擴展部分外部器件。在本設計中需要完成的控制比較簡單，以單片機片內的基本硬件資源完全可以實現(xiàn)， 因此不需擴展。其單片機電路圖如圖31。圖31 單片機電路圖 紅外檢測電路紅外檢測電路主要由熱釋電紅外傳感器和檢測放大電路組成，核心元件是熱釋電紅外傳感器，它能以非接觸形式檢測人體輻射出的紅外線能量變化，并將此變化轉化為電壓信號輸出。不需要紅外線和電磁波發(fā)射源以及各種主動接觸開關由于敏感元件的輸出電壓極微弱且其阻抗很高，故在傳感器內部設有場效應管及偏置厚膜電阻，從而構成信號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， 檢測距離僅2m 左右。當有人靠近自動門時，被熱釋電紅外傳感器接收下來，并將其轉換成信號，經(jīng)檢測放大電路內部放大等處理后輸出給單片機。其熱電釋紅外檢測電路如圖32所示。圖32 熱電釋紅外檢測電路 步進電機步進電動機是純粹的數(shù)字控制電動機：它將電脈沖信號轉變成角位移，即接收一個脈沖信號，步進電動機就轉動一個角度。因此作常適合于單片機控制，近30年來，數(shù)字技術、計算機技術和水磁材料的迅速發(fā)展推動步進電動機的發(fā)展，為步進電動機的應用開辟了廣闊的前景。 步進電動機的特點(1)步進電動機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比具有良好的跟隨型。以由步進電動機與驅動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價，又非?？煽俊Ｍ瑫r，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)步進電動機的動態(tài)響應快，易于起停、正反轉及變速。(3)速度可在相當寬的范圍內平滑調節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅動負載。(4)步進電動機只能通過脈沖電源供電才能遠行。它不能直接使用交流電源和步進電源。(5)步進電動機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應的措施。(6)步進電動機自身的噪音和振動較大，帶慣性負載的能力較差。 驅動控制系統(tǒng)的組成使用、控制步進電機必須由環(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。信號分配脈沖信號負載步進電機功率放大圖33 驅動控制系統(tǒng)圖步進電動機的驅動電路根據(jù)控制信號工作。在步進電動機的單片機控制中，控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本控制作用如下:反應式步進電動機控制換相順序：步進電動機的通電換相順序嚴格安照步進電動機的工作方式進行。通常我們把通電換相這—過程稱為脈沖分配。三相六拍步進電機工作方式通電換相的正序是AABBBCCCA；反序為ACACBCBAB；共有八個通電狀態(tài)。 斬波驅動 斬波恒流驅動的原理如圖34所示。T1是一個高頻開關管。T2開關管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動機繞組的電流經(jīng)這個電阻到地，所以這個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，當取樣電壓為0時，比較器輸出高電平。圖34 斬波恒流驅動電路原理圖 當控制脈沖Ui為低電平時．T1和T2兩個開關管均截止；當U1為高電平時，T1和T2兩個開關管均導通，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，當超過給定電壓Uc的值時，比較器輸出低電平，使與門輸出低電平、Tl截止，電源被切斷；當取樣電阻上的電壓小于給定電壓時，比較器輸出高電乎，與門也輸出高電平，T1又導通，電源又開始向繞組供電。這樣反復循環(huán)，直到Ui為低電平。 檢測模塊 檢測有無人進出采用對射主動紅外探測器。限位開關則由磁開關來實現(xiàn)。 生活中的檢測防范裝置有許多種，其中對射紅外探測器的應用最為廣泛，它由發(fā)射器和接收器兩部分組成。其中發(fā)射器發(fā)射出一定波長的紅外線，平時狀態(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，就會發(fā)出報警信號。 設計在自動門的門內門外一定高度處各設置一個對射探測器。并由導向管套住發(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輸山高電平信號。兩接收器的輸出端接到一個或門上，再經(jīng)過一個非門接到INT0引腳。這樣不論是有人進門或有人出門，都會有低電平信號輸入INT0端口，從而使單片機得到有人的信息，并調用相應程序執(zhí)行相應的開門動作。限位開關分別設置在開門極限位置、關門極限位置、和一半處的位置。此開關是這樣種器件：半有磁鐵在其附近時，磁開關就被吸為關閉狀態(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，則當自動門移到限位開關處時，此開關就會被吸合，發(fā)出高電平信號，、單片機經(jīng)過查詢這三個引腳來判斷到那個限位開關，再執(zhí)行變速或停止的相應動作。限位開關的安裝方法如圖35所示，整體電路如圖36所示。圖35 檢測有無人進出及限位開關模塊圖36 整體電路圖第4章 軟件設計 系統(tǒng)軟件結構整個系統(tǒng)軟件主要由主程序、開門子程序、關門子程序、T0中斷服務程序、T1中斷服務程序、外部中斷服務子程序組成。主程序主要是完成系統(tǒng)進行初始化、中斷設置等功能。程序設計中設置了一個外部中斷0，它保證紅外自動門能夠在無人操控情況下自動運行，主要功能是當檢測到有人出入門時，啟動電機，從而實現(xiàn)自動開關門的目的。 各部分程序流程設計 系統(tǒng)主程序 中斷優(yōu)先級設置定時器T0、T1的設置 開定時器開中斷開外部中斷開始開定時器T0N系統(tǒng)終止Y手動方式系統(tǒng)故障YN關外部中斷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