【文章內(nèi)容簡介】 入 開關三極管繼電器控制電機蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）8第三章 硬件設計 主控板部分主控制板主要是用來采集開門、關門的按鍵信號以及電動移門的當前狀態(tài)信號和傳感器模塊的開關信號，同時擁有控制與驅(qū)動電機正反轉與開關的功能和顯示電動移門當前狀態(tài)的功能?？梢赃@么打個比方主控板相當于電動移門防夾系統(tǒng)的大腦。因此至關重要。圖 控制器模塊實物圖 器件選型與簡介微控制器：該電動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 程序存儲器，具備看門狗、P4 口、第三個定時器、ISP 等擴展功能，在 5V 電壓下其最高頻率可達 80MHz，這里選用其的主要考量在于兩點：1 是它具備比 AT89S52 系列更好的抗干擾能力；2 是它蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）9的加密功能較為完善，有利于開發(fā)者保護其知識產(chǎn)權。圖 STC89C52RC 引腳圖單片機上電后的 P1/P2/P3/P4 為準雙向口/弱上拉（傳統(tǒng)的 8051 的 I/O 口）而 P0 口上電復位后是開漏輸出，在做 I/O 口時需要上拉電阻，而做總線擴展時不需要上拉電阻，由于本設計方案在設計中只需要 I/O 口，而 P0 口需要上拉電阻，為了節(jié)約材料只采用P1/P2/P3/P4 口。如下圖所示準雙向口：圖 準雙向口蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）10STC89C52RC 復位模式有四種模式，分別為外部 RST 引腳復位，軟件復位，上電復位/掉電復位，看門狗復位。這里我們采用外部 RST 引腳復位，簡單實用。 整個模塊設計與分析控制板部分原理圖： ?Y二*es圖 單片機控制板部分設計比較簡單，主要就是利用單片機的 IO 口做一些簡單的連線，原理圖中晶振上下方的為起振電容，起振電容的容值大小取決于晶振的頻率。電容的選擇如下表：圖 晶振與匹配電容電阻列表因為單片機的管腳初始狀態(tài)時為高電平，所以按鍵接口接地。同時也引出了一排插針用來處理單片機接受的開關信號而這些信號主要來自于三個傳感器模塊以及電動移門的開啟與關閉狀態(tài)的反饋開關量，以及電機控制端口。這些端口設計與連接共同組成了防夾門系統(tǒng)。其上有三個按鈕分別為開門狀態(tài)按鈕關門狀態(tài)按鈕以及停止按鈕。分別控制移門的開，關，停。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）11 對射紅外檢測部分紅外對射檢測模塊的功能主要是采集防夾門中的開關信號，比如當有人和物體在門中停留或行走時會擋住紅外對射的路線從而檢測到開關信號，總而言之其主要是起到一個檢測防夾門內(nèi)是否有人和物的一個功能，有人或物的話會輸出一個開關量給單片機。圖 對射紅外識別模塊實物圖 對射紅外檢測模塊采用的標準簡介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，和一個電位器做分壓作用。而 LM393 是一個雙電壓比較器。LM393 優(yōu)勢：。LM393 特點：.電源電壓范圍寬: .差模輸入電壓范圍等于電源電壓。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）12單電源: to 36V .飽和電壓低 50mv at 4mA雙電源:士 to 士 18 V .輸出電平兼容性強.電源電流消耗很低()。.輸入偏置電流低:25nA.輸入失調(diào)電流低:士 5 nA.最大輸入失調(diào)電壓:士 3mV.輸入共模電壓范圍接近地電平。圖 內(nèi)部結構及管腳圖 對射紅外檢測模塊的組成 圖 紅外對射管原理圖CGND10R26esK7二*38LM9OPAHadr?Zn蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）13當對射管中間無任何物體時紅外接收管接收到光信號產(chǎn)生反向的漏電流則經(jīng)過電壓比較器則正向電壓端的電壓大于反向端的電壓則輸出經(jīng)過穩(wěn)壓管產(chǎn)生正 的高電平輸入單片機，當中間有人或物擋住接收管得光照時則電壓比較器的反向端的電壓大于正向端的電壓則穩(wěn)壓管反向?qū)▌t輸出約為 0v 的低電平到單片機中。而我采用的 LM393 驅(qū)動方式是驅(qū)動 TTL 的方式這里還有多種驅(qū)動方式可以一起總結為以下幾種關于 LM393 外部驅(qū)動電路的組成方式。圖 各種 LM393 外圍驅(qū)動電路而我采用的是基本比較式的電路。以此來調(diào)節(jié)紅外對射檢測模塊的檢測距離同時信號的放大。 與控制器接線設計 通過 2 腳插針用杜邦線與單片機的 IO 口相連，從而使端口輸出高低電平，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 熱釋電紅外人體檢測模塊熱釋電紅外檢測模塊檢測的主要功能是用來檢測一段范圍內(nèi)是否有人體活動，若是有人體活動會產(chǎn)生一個開關量信號，并送給單片機，與對射紅外、微波接近相輔相成，提高防夾功能的安全性。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）14圖 熱釋電紅外人體識別模塊實物圖 器件選型與簡介主要器件為傳感器 PIR D203S 與菲涅爾透鏡及 bis0001 芯片。由這幾個元器件而組織搭起來的電路。PIR D203S 簡介與主要特性圖 PIR 介紹蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）15特點： 部噪聲的高抗擾度 靈敏度（500K,1HZ,1HZ） (標準值)視域 45 度光學濾波器 5 微米的波通電極 （*）*2電源電壓 2 到 15V工作溫度 40 到 70 攝氏度儲存溫度 40 到 85 攝氏度菲涅爾透鏡的簡介與主要特征：視野廣闊可靠性能強的特點。圖 透鏡范圍介紹BIS0001 選型與簡介：特點：CMOS 數(shù)?；旌蠈Ｓ秒娐?，具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配進行信號預處理，雙向鑒幅器可以有效的抑制干擾，內(nèi)設延時時間計時器和封鎖時間計時器，結構新穎穩(wěn)定可靠調(diào)節(jié)范圍寬，內(nèi)置參考電源，工作范圍寬+3v~+5v。采用 DIP 16 腳封裝。封裝圖如下所示：蘇州大學本科畢業(yè)設計（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。由上圖可看出 BISS0001 是由運算放大器，電壓比較器和狀態(tài)控制器，延遲時間計時器，封鎖時間計時器及參考電壓源等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ脵C體電路，可廣泛應用于多種感測器和延時控制器。其引腳功能如下所示：VDD 工作電源正端范圍 3~5v。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）17VSS 工作電源負端，一般接 0v。IB運算放大器偏置電流設置端。經(jīng) RB 接 VSS 端，RB 取 1MΩ 左右。1in 第一級運算放大器反向輸入端。1in+ 第一級運算放大器的同向輸入端。1out 第一級運算放大器的輸出端。2in 第二級運算放大器的反向輸入端。2out 第二級運算放大器的輸出端。Vc 觸發(fā)禁止端。當 Vc 小于 Vr 時禁止觸發(fā)：當 vc 大于 vr 時允許觸發(fā)。Vr 大概約等于。Vrf 參考電壓及重定輸入端。一般接 vdd，接“0”時可以使計時器復位。A 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)端。當 A=“1”時允許重復觸發(fā)，當 A=“0”時不允許重復觸發(fā)。V0 控制信號輸出端，由 V5 的上跳變沿觸發(fā)使 V0 從低電平跳到高電平時為有效觸發(fā)，在輸出延時 TX 之處和 V5 無上跳變時 V0 為低電平狀態(tài)。RR1RC1 輸出延時時間 TX 調(diào)節(jié)端。TX 約等于 19152R1C1。RR2RC2 觸發(fā)封鎖時間 TI 的調(diào)節(jié)端。TI 約等于 24R2C2。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 的工作過程及各點波形。圖 不可觸發(fā)方式下的各點工作波形圖首先我們根據(jù)需要，利用 OP1 組成傳感信號的預處理電路，將信號放大。然后綜合蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）18給運算放大器 OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為 VM（VM 約等于 ）后，送到由比較器 COP1 和 COP2 組成的雙向鑒幅器后，檢出有效觸發(fā)信號 VS。由于 VH 約等于 ,VL 約等于 ，所以當 VDD=5v 時可以有效的解決正負 1v 的外部信號干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP1 是一個條件比較器，當輸入電壓 VC 小于 VR 時 COP1 輸出為低電平封住了 U2，此時若要有觸發(fā)信號的上跳變沿的到來，可啟動延時時間計時器，同時 VS 端輸出為高電平進入延時周期。當”A”接 0 電平時，在 TX 時間內(nèi)任何 V2 的變化都可被忽略，直至 TX 時間結束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當 TX 時間結束時，V2下跳回低電平，從而啟動封鎖時間計時器而進入封鎖周期 TI。在 TI 周期范圍內(nèi)任何 V2變化都不能使 V0 為有效狀態(tài)。這一功能設置可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。如下圖所示為可觸發(fā)方式下各點的變化波形。來形象的體現(xiàn)了 BISS 0001 在可觸發(fā)工作方式下的工作過程。圖 可觸發(fā)方式下各點變化波形圖在 VC=0 或 A=0 期間，V5 不能觸發(fā) V0 為有效狀態(tài)。在 VC=A=1 時，V5 可重復觸發(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)。在 TX 時間內(nèi)，只要有 V5 的上跳變，則 V0 將從 V5 上跳變時刻算起繼續(xù)延長一個 TX 周期 1，若 VS 保持“1”的狀態(tài)，則 V0 一直保持“0”的狀態(tài)，則在 TX 周期結束后 V0 恢復為無效狀態(tài)，并且在封鎖周期 TI 時間蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）19內(nèi)任何 VS 變化都不能觸發(fā) V0 為有效狀態(tài)。這是關于 biss0001 的工作方式與內(nèi)部工作狀態(tài)的介紹。下面是 BISS0001 的極限參數(shù)（VSS=0v） 到+6v； 到+6v（VDD=6V） ；各引出端最大電流正負10mA（VDD=5V） ；工作溫度范圍10 度到正 70 度；存放溫度負 65 度到正 150 度；以下圖來表示其電氣參數(shù)：圖 電氣常數(shù)綜上所述為紅外 ic 處理芯片的具體介紹。 電路的組成與簡介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。三個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。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）20A1V02R3C456S7vref/st89IBDouin+OUTGK?apF 圖 熱釋電紅外人體識別模塊原理圖PIR 的檢測紅外波長約為 到 20 微米，而人體紅外波長約為 7 到 10 微米，所以我們還需要在 PIR 前加一菲涅爾透鏡來解決這一問題，而原理圖采用可觸發(fā)方式實現(xiàn)，運用第一級運算放大器采取傳感器帶來的模擬量進行前置放大然后經(jīng)過 OP2 的第二級放大經(jīng)過送到由比較器 COP1 和 COP2 組成的雙向鑒幅器后，檢出有效觸發(fā)信號 VS。同時通過延時器組成了熱電釋人體識別的的電路。 微波接近式檢測部分 微波接近式檢測主要是用來實現(xiàn)檢測移動的人體物體的功能，我們將其放置門內(nèi)與紅外對射功能相輔相成應，由于其抗干擾能力強從而保障了電動移門防夾的安全性。由于金屬對其有屏蔽作用這一弱點，為解除這種隱患與另外兩種檢測模塊相結合從而保障提高了電動移門的安全性。蘇州大學本科畢業(yè)設計（論文）21 器件選型與簡介產(chǎn)品簡介： 接近傳感器 TRIS972，基于多普勒技術原理，采用微波專用微處理器、平面型感應天線、進口元器件,不但檢測靈敏度度高，探測范圍寬，而且工作非?？煽?，一般沒有誤報，能在15～+60 度的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，是以往紅外線、超聲波、熱釋電元件組成的報警電路