【導讀】旋轉門增強了抗風性，減少了空調能源消耗，是隔離氣流和節(jié)能的最佳選擇。要求內容準確，敘述清晰流暢，圖文詳盡。2)單片機選型及其開發(fā)工具的簡介；3)系統(tǒng)的控制方案設計說明；4)相關的電路原理電路圖；6)設計難點和遺留問題；7)設計課題相關的英文資料原文和譯文。1)畢業(yè)設計說明書電子文檔；北京航空航天大學出版社，2021. 2．王建校，楊建國，寧改娣，危建國，51系列單片機及程序設計。3．李光飛，51系列單片機設計實例。饋和采樣電路組成。紅外檢測開關對人體進行檢測，將檢測信號送入單片機，單片機對。發(fā)生電路產生PWM波，控制IGBT及其驅動電路，從而實現(xiàn)對旋轉門的控制。序和看門狗程序等組成。主程序對開關信號進行掃描，確定控制方向，同時檢測電流，進行過流保護，反饋速度通過PID控制后輸出PWM控制量。速,采用PID進行控制，PID是過程控制中應用最為廣泛的一種控制形式。

　　

【正文】 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時 目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管 是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 紅外感應開關 圖 紅外感應開關實物圖 16 功能特點 1）全自動感應 : 人進入其感應范圍則立即有輸出 (集電極開路輸出 )， 人離開感應范圍則延時關閉輸出。 2）兩種觸發(fā)方式：（可選擇） :即感應輸出后，延時時間段一結束，輸出將自動關閉。 發(fā)方式：即感應輸出后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持，直到人離開后才延時關閉（感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點）。 3）具有感應封鎖時間 (默認設置 :無封鎖時間 )：感應模塊每一次感應輸出，待延時時間一結束（輸出關閉），可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。此功能可以實現(xiàn) “ 感應輸出時間 ” 和 “ 封鎖時間 ” 兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的 各種干擾。 (此時間可設置在零點幾秒 — 幾十秒鐘 )。 4）工作電壓： DC5V。 5）微功耗 :靜態(tài)電流 50 微安，特別適合干電池供電的電器產品。 6）尺寸小，便于安裝在各類設備當中 使用說明 ，在此期間模塊會間隔地動作 03 次，一分鐘后進入待機狀態(tài)。 ，以免引進干擾信號產生誤動作；使用環(huán)境盡量避免流動的風，風也會對感應器造成干擾 ，探頭的窗口為長方形，雙元（ A 元 B 元）位 于較長方向的兩端，當人體從左到右或從右到左走過時 ,紅外光譜到達雙元的時間、距離有差值，差值越大，感應越靈敏，當人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時，雙元檢測不到紅外光譜距離的變化，無差值，因此感應不靈敏或不工作；所以安裝感應器時應使探頭雙元的方向與人體活動最多的方向盡量相平行，保證人體經過時先后被探頭雙元所感應。為了增加感應角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應，但左右兩側仍然比上下兩個方向感應范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按以上要求。 接線圖如圖 23 所示： 圖 紅外 感應開關接線圖 17 技術參數(shù) 1）工作電壓： DC 5V； 2）靜態(tài)功耗： 50 微安 ； 3）繼電器輸出： DC 5V(輸入電源的再輸出 , 觸點容量 10A 以內 )； 4）延時時間： 秒 ； 5）封鎖時間： 秒 ； 6）觸發(fā)方式： L 不可重復觸發(fā)； H 可重復觸發(fā) (默認狀態(tài) )； 7）感應范圍 (環(huán)境溫度 25℃ )： 140 度 。距離 35 米 ； 8）透鏡尺寸 (直徑 )： (默認 )； 9）工作溫度： 20℃ +70℃ 。 PWM信號產生電路 產生 PWM 信號方案很多，下面就兩種方案進行探討 。 方案一：單片機直接產生 PWM 信號。這種方法可驅動電機，但是當單片機接收到相應的檢測信號時，要處理中斷口的信息， PWM 信號處于停發(fā)狀態(tài)，不利于電機的準確控制。 方案二：數(shù)控電位器結合 NE555 多諧振蕩器輸出 PWM 信號。由于單片機運行速度很快，單片機的調速過程不會對電機的速度構成影響。 我們通單片機控制數(shù)控電位器來調整 NE555 多諧振蕩器的輸出方波的占空比。 X9313 是固態(tài)非易失性電位器，其內部是一個包含有 31 個電阻單元的電阻陣列，在每個單元端點之間都 有可以被滑動單元訪問的抽頭點。滑動單元的位置由 CS ， U/D和 INC 三個輸入端控制?；瑒佣说奈恢每梢源鎯υ谝粋€非易失性存儲器中，因此在下一次通電工作時可以被重新調用。 X9313 的分辨率等于最大的電阻值被 31 除。本方案中采用 X9313W(10kΩ )的每個抽頭間的阻值為 323Ω 。如圖 24 所示： 圖 PWM 信號產生電路 在上述電路原理圖中，設 VH 和 VW 之間的阻值為 RA,VL 和 VW 之間的阻值為RB,則 PWM 信號的占空比為 VL VW VH C1 VO VCC CS U/D INC X9313 4 8 7 NE 6 555 3 2 5 1 5 1 6 2 接 單 片 機 C2 18 AABR=T R +RtD ? 充 () 調節(jié) INC ，可以使 RA 在 0Ω ~10kΩ 之間變化（小的接觸誤差可以忽略），即 D 在0~100%之間變化。 PWM 的頻率由電容的充電和放電時間決定，其充電時間為 T1=RAC1Ln2 () 放電時間為 T2= RBC1Ln2 () 故 PWM 的頻率為 f=1/T= 1/ (T1+T2) = 1/ (RA+ RB) C1Ln2 () 電路中， RA+ RB=10kΩ , C1取 F,因此 PWM 的頻率為 。 [10] 直流電機的驅動 本設計采用經典 H 橋驅動直流電機，由于供電電壓為 220V，所以開 關器件需采用耐高壓元件，這里使用 大功率全橋變換的功率元件 IGBT。 IGBT 是絕緣柵雙極可關斷晶體管，它集 MOSFET 的快速開關和 GTR 的通電能力強的優(yōu)點既具有 MOSFET 的輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好和驅動電路簡單的特點，又具有 GTR 的通態(tài)電壓低、耐高壓和承受大電流的特點，故在電氣傳動、直流架線電機車斬波調速、逆變器和不停電電源等諸多領域得到廣泛應用。然而，要很好使用 IGBT，必須根據(jù)它的特點設計合理的、保護措施齊全的驅動電路進行控制 ， 否則很容易造成IGBT 的損壞。 IGBT 驅動器的基本要 求 IGBT 是一壓控器件。它所需的驅動電流與驅動功率非常小，可直接與模擬或數(shù)字功能塊相接，不需加任何附加接口電路而且轉換功率也大大提高。 IGBT 的導通與關斷是由柵極電壓 UGE 來控制的。當 UGE 大于開啟電壓 UGE(th)時。 IGBT 導通。當柵極和發(fā)射極間施加反向或不加信號時。使得 IGBT 關斷。 用 IGBT 作大功率全橋變換的功率元件時，由于工作在高速大功率開關狀態(tài)。要使它安全可靠地工作，設計好驅動電路是重要環(huán)節(jié)。一個理想的 IGBT 驅動器應具有以下基本要求。 (1) 能提供適當?shù)恼?、反向門極 電壓 為使 IGBT 穩(wěn)定工作，一般要求雙電源供電，所以驅動電路要求采用正反偏壓的兩電源形式。 IGBT 導通后的管壓降與所加柵極電壓有關。當 UGE 增大時， IGBT 承受短路或過電流時間減小，對 IGBT 安全不利。一般選 UGE 要綜合考慮，選取 +12V 20V 為好。在 IGBT 關斷期間，由于電路中其他部分的工作會在柵極電路中產生一些高頻振蕩信號，這些信號輕則會使本該截止的 IGBT 處于微通狀態(tài)，增加管子的功耗。重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)，因此恰好給應處于截止狀態(tài)的 IGBT 加一反向柵壓。一般選取 5V — +15V ，使 IGBT 在柵極出現(xiàn)開關噪聲時仍能可靠截止。 (2) 信號應有足夠的功率 驅動電路輸入的信號作用于 IGBT 的柵極和射極之間。當 UGE 很小或為零時，IGBT 的 C 和 E 之間加很大的電壓時 IGBT 才能導通。這種硬開通會導致 IGBT 較大的開關損耗，影響 IGBT 的開關功率與輸出能力，因此，為使合格元件能正常工作，驅 19 動信號可以大于柵極規(guī)定的電壓、電流，并流 有一定的余量。 (3) 信號具有一定的前沿陡度和寬度 IGBT 的門源特性呈電容性，與開關速度有關，因此驅動器須具有足夠的瞬時電流的吞吐能力，才能使 IGBT 柵、射電壓建立或消失的足夠快，從而使開關損耗降較低的水平。 (4) 驅動電路必須與主電路隔離 在許多電路 (如橋式逆變器 ) 中的 IGBT 的工作電位差別很大，不允許控制電路與其直接耦合，為了保證驅動電路和主電路之間信號傳的暢通無阻，常采用光電耦合和變壓器耦合。 (5) 輸出與輸入必須有很好的跟隨性輸入、輸出信號傳輸無延時，一方 面減小系統(tǒng)的響應滯后，另一方面能提高系統(tǒng)保護的快速性。 (6) 驅動電路簡單、成本低。 (7) 驅動電路自身應有一定的保護功能。 IGBT 柵極驅動實用電路最好自身對 IGBT 具有保護功能，并有較強的抗干擾能力。在出現(xiàn)短路、過流的情況下，能迅速發(fā)出過流保護信號供控制電路進行處理。 (8) 防止同一橋臂上的 IGBT 誤導通 IGBT 的驅動 EXB8..Series 集成芯片為日本富士公司推出的 IGBT 專用芯片，能驅動高達300A/1200V 的 IGBT。它具有隔離強度高、反應 速度快、參數(shù)一致性好、具有防擎住效應的緩關斷電路等優(yōu)點，并可以對 IGBT 實施過流保護。模塊內功能較全，用 +20V 直流電源供電，能產生 +15V 開柵電壓和 5V 關柵電壓，內裝 TLP550 高速光耦信號隔離電路。具有以下的特點： 1）不同的系列（標準系列可用于達到 10kHz 開關頻率工作的 IGBT，高速系列可用于達到 40kHz 開關頻率工作的 IGBT）。 2）內置的光耦可隔離高達 2500V/min 的電壓。 3）單電源的供電電壓使其應用起來更為方便。 4）內置的過流保護功能使得 IGBT 能夠更加安全地工作。 5）具 有過流檢測輸出信號。 6）單列直插式封裝使得其具有高密度的安裝方式。 常用的 EXB8..Series 主要有：標準系列的 EXB850 和 EXB851，高速系列的 EXB840和 EXB841。其主要應用場合如表 所示。 表 EXB8..Series 應用 IGBT 600V IGBT 的驅動 1200V IGBT 的驅動 ? 150A ? 400 A ? 75A ? 300 A 標準系列 EXB850 EXB851 EXB850 EXB851 高速系列 EXB840 EXB841 EXB840 EXB841 注： 1）準系列：驅動電路中的信號延遲 ≤ 4μ s 2）高速系列：驅動電路中的信號延遲 ≤ s 圖 中 給出了 EXB8..Series 的功能方框圖。 20 圖 EXB8..Series 的功能方框圖 表 給出了 EXB8..Series 的電氣特性 ： 表 EXB8..Series 的電氣特性 項目 符號 /單位 條件 額定參數(shù) EXB840 EXB841 EXB850 EXB851 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 導通時間 t/us VCC=20V I=5mA 過流保護電壓 u/V VCC=20V I=5mA 過流保護延遲 t/us VCC=20V I=5mA 10 10 反向偏置電源電壓 U/V VCC=20V I=5mA 5 5 表 給出了 EXB8..Series 工作時的推薦工作條件。 表 EXB8..Series 推薦工作條件 項目 符號 /單位 EXB840 EXB841 EXB850 EXB851 供電電壓 VCC/V 20177。 1 20177。 1 20177。 1 20177。 1 輸入電流 I