【導(dǎo)讀】本文是基于AT89C51的自動(dòng)門的控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，主要由AT89C51. 使用熱釋紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測(cè)到人體輻射的紅外線能量變化，將。流電動(dòng)機(jī)，使門自動(dòng)打開，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門自動(dòng)關(guān)閉。的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。成為人們生活不可或缺的一部分。機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成。氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。所必備，是建筑智能化水平的重要指標(biāo)之一。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤(rùn)微薄。完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有50多家，但普遍生產(chǎn)規(guī)模小，低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一步增多，導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。自動(dòng)平移門最常見的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)。的范圍內(nèi)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。

　　

【正文】 電機(jī)的重要組成部分。 換向器： 換向器由許多換向片組成。這些換向片彼此以云母片相互絕緣，全部又以云母環(huán)對(duì)地絕緣。換向片由銅料制成，尾端開溝或接有聯(lián)接片（稱升高片），以供電樞繞組元件端線焊于其中。 換向器的結(jié)構(gòu)型式有多種，中小型電機(jī)常采用一種燕尾式結(jié)構(gòu)，它的換向片下面呈燕尾式，以便用 V形截面的壓圈夾緊。在燕尾與 V 形壓圈間墊以 V形云母環(huán)，使其互相絕緣。 直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)速； 過載、啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大； 易于控制，可靠性高； 調(diào)速時(shí)的能量損耗較小。 直流電動(dòng)機(jī)的 工作原理 直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定 (磁感線指向手心，大拇指指 向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。 ) 當(dāng)線圈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 180176。時(shí)，這時(shí)導(dǎo)體 cd 位于 N 極下，導(dǎo)體 ab 位于 S極下，各導(dǎo)體中電動(dòng)勢(shì)都分別改變了方向。 導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩 (例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩 )，電樞就能按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。 直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)接于直流電源上，如 A 刷接電源正極， B 刷接電源負(fù)極，則電流從 A 刷流入，經(jīng)線圈 a、 b、 c、 d，至 B 刷流出。圖示 3 所示瞬間，在 N極下的導(dǎo)線 a、 b 中電流方向由 a 到 b；在 S 極下的導(dǎo)線 c、 d 中電流方向由 c 到d。根據(jù)電磁力定律知道，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受力，其方向可由左手定則判定，其大小可以表示為： F=BLI，其 中 B 指的是導(dǎo)體所在處得 磁通 密度 (Wb/m2)， L指的是導(dǎo)體切割磁力線的有效長(zhǎng)度 (m)； I 指的是導(dǎo)體中流過的電流 (A)。 導(dǎo)線 ab 的受力方向向左，導(dǎo)線 cd 的受力方向向右。兩個(gè)電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸所形成的電磁轉(zhuǎn)矩為逆時(shí)針方向，電磁轉(zhuǎn)矩使電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180176。 時(shí)，換向片 2 轉(zhuǎn)至與 A 刷接觸，換向片 l 轉(zhuǎn)至與 B 刷接觸。電流由正極經(jīng)換向片 2 流入，導(dǎo)線 dc 中電流由 d 流向 c，導(dǎo)線沈中電流由 b 流向 a，由換向片l 經(jīng) B 刷流回負(fù)極。導(dǎo)線中的電流方向改變了，導(dǎo)線所在磁場(chǎng)的極性也改變了，電磁力及電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸所形成的電磁轉(zhuǎn)矩的方向末變，仍為逆時(shí)針方向，這樣可使電動(dòng)機(jī)沿一個(gè)方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。通過換向裝置 ， 直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和 cd 流入，使線圈邊只要處于 N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流人的方向，而在 S 極下時(shí)，總是從電刷 B 流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方 向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。 控制方法 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的基本原理 單片機(jī)本身具有一定的驅(qū)動(dòng)能力。其 I/O 口的電流在 10mA 左右，像驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管之類的器件并不需要特殊的驅(qū)動(dòng)電路，但是對(duì)于直流電機(jī)這類負(fù)載較大的器件，單片機(jī)無(wú)法為其提供足夠的電流，特別是電機(jī)的啟動(dòng)電流，它往往會(huì)達(dá)到電機(jī)正常工作電流的幾倍，所以，對(duì)于這類器件，往往需要專門的驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)的單片機(jī)只負(fù)責(zé)完成邏輯控制部分。單片機(jī)控制直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的基本功能是要為電機(jī)提供足夠的電流以達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。 H 橋式電路的驅(qū)動(dòng)原理 橋式電路是一種最基本的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)．控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖 1 中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“ H 橋式驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H。 4 個(gè)三極管組成 H 的 4 條垂直腿，而電機(jī)就是 H中的橫杠 (注意：圖 l 及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒有畫出來 )。 如圖所示， H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 4 個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至 左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如圖 2 所示，當(dāng) Q1管和 Q4 管 導(dǎo)通時(shí)， 電流就從電源正極經(jīng) Q1 從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示。該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)三極管Q1 和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電流將從左 至右流過電機(jī)， 從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng) (電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向 )。 圖 3 所示為另一對(duì)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo) 通的情況， 電流將從右至左流過電機(jī)。當(dāng)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流將從右 至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng) (電機(jī)周圍的箭頭表 示為逆時(shí)針方向 )。 電機(jī)根據(jù)控制電路程序設(shè)計(jì)，通過單片機(jī) P2． 2 和 P2． 3 端口輸出的脈沖工作信號(hào)和方向控制信號(hào)達(dá)到電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)和換向，帶動(dòng)玻璃門開啟或關(guān)閉。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用放大了電機(jī)工作電流，使電機(jī)攜帶負(fù)荷能力增加，同時(shí)也細(xì)分了電機(jī)工作脈沖，使電機(jī)運(yùn)行速度增快。 利用 L298 及其外部輔助電路和電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。 驅(qū)動(dòng)電路圖如下圖所示： 驅(qū)動(dòng)電路圖 門行程檢測(cè) 行程開關(guān) （又稱 限位開關(guān) ）的一種，是一種常用的小電流 主令電器 。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。 行 程開關(guān) 行程開關(guān)即一個(gè)開關(guān)，通過外圍電路給出高低電平信號(hào)，可判斷門的位置，是否完全關(guān)閉或開啟。行程開關(guān)不僅外圍電路很簡(jiǎn)單，而且能使門立即停下來。當(dāng)然，將對(duì)管傳感器裝于兩扇門上，可用于檢測(cè)門中間是否有人。在門的兩側(cè)邊緣各裝兩對(duì)紅外對(duì)管傳感器，調(diào)節(jié)紅外對(duì)管檢測(cè)的距離即可輕松實(shí)現(xiàn)門位置的檢測(cè)，同時(shí)檢測(cè)距離的可調(diào)性降低了系統(tǒng)對(duì)機(jī)械部分的要求。 基于以上分析，為了減少外圍電路，并能更加方便位置的檢測(cè)，我們采用行程開關(guān)。 通過檢測(cè)門行程開關(guān)的閉合情況來發(fā)送不同的信號(hào)，使電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制門運(yùn)行的速度以提高運(yùn)作效率， 為了保護(hù)門不受到損害和保證門運(yùn)行效率，在門行程檢測(cè)電路中設(shè)置了四個(gè)行程開關(guān)。它們分別代表開門極限、 行 程極限 行程極限 關(guān)門極限。門在開啟過程中，分別經(jīng)過慢速、加速、減速和停止四個(gè)過程，門的關(guān)閉過程則與上述過程相反。門運(yùn)行到極限位置時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作，單片機(jī)根據(jù)接收到響應(yīng)的信號(hào)，改變電機(jī)運(yùn)行速度。 系統(tǒng)的 整體 原理 圖： 系統(tǒng)軟設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)面向硬件，選用匯編語(yǔ)言。整個(gè)系統(tǒng)軟件主要由自動(dòng)門主程序、開門和關(guān)門子程序、故障處理程序和中斷服務(wù)程序組成。 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(wú)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。 器件選擇和電路 器件選擇 單片機(jī)： AT89C51，主要完成對(duì)各個(gè)端口狀態(tài)信號(hào)的監(jiān)測(cè)、控制信號(hào)的發(fā)送以及和工控電腦程序的通信。 驅(qū)動(dòng)電路：東芝公司的 TA7267BP，驅(qū)動(dòng)直流小電機(jī)，完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 地址分配和連接 、 ：輸出管腳，連接驅(qū)動(dòng)芯片 TA7267BP 的 2 管腳，單片機(jī)通過改變這兩個(gè)管腳的電平，實(shí)現(xiàn) 4 種電機(jī)狀態(tài)的控制指令。 RXD、 TxD： 232 通訊方式接收發(fā)送管教。用于向中心工控電腦發(fā)送接收指令。