【正文】 .西安 :西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院學(xué)報(bào) [12]李建 .熱釋電傳感器原理與應(yīng)用 .傳感器世界 . [13] 黃繼昌，徐巧魚等 . 傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例 [M]，人民郵電出版社 . [14] 孫明迪 陳天才 .單片機(jī)控制無刷直流電動(dòng)機(jī)速度伺服系統(tǒng) .北京 :北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 1997年 8月 第 23卷第 4期 [15] MC33035, BLDC Motor Controller, Semiconductor Components Industries, 2022. 26 [16] Kuo BC. Permeane Model of Step Motor Tooth Structures and Their Effecton Harmonic Torques and Step Accuracy [C] . Proc. of 1986 IMCSD symp ,2022. [17] Smith AC ,Appel LC. Determining the maxium Thrust of A Perment Mag Linear Actuator[J] . Proc. IEEE ,2022 ,282. [18]walter H, Sakmann A ,Bushless D C. Motor controlled by a m licroprocessor with exmples for athree2phase T ransaction on Industrial Clec Electronics,August,2022, IE234 (3) 27 致 謝 大學(xué)生活四年已近尾聲，很懷念同學(xué)們坐在一個(gè)教室上課的時(shí)候，氛圍很好，可以安心的學(xué)習(xí)知識，也很遺憾自己所學(xué)的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠。 做任何事情都要有好的態(tài)度耐心，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，千萬不能有“差不多”的想法，遇到問題要想辦法通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。 通過本次自動(dòng)門控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我才發(fā)現(xiàn)我 所學(xué)的東西太少了，知識面的不牢固，在選擇方案的時(shí)候，不確定性太高。 } 24 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)的題目是“基于單片機(jī)的自控門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，我很認(rèn)真而且有著從未有過的靜下心來學(xué)習(xí)的態(tài)度，學(xué)習(xí)了很多不是本專業(yè)的知識，受益匪淺，自己動(dòng)手做出了自動(dòng)門控系統(tǒng)，在反復(fù)的調(diào)試修改中將一個(gè)設(shè)計(jì)做好真是很有成就感。 P0 = 0x00。 delay(250)。 23 } flag = 0。 turnLeft()。i0。 //中斷響應(yīng)信號 i = flag。 P0 = 0x00。 P0 = 0xff。 P0 = 0x00。 P0 = 0xff。 //中斷完成信號 } void int1() interrupt 2 //外部中斷 1入口，作為強(qiáng)制關(guān)門按鈕 { uchar i。 delay(250)。 //開門后，門一定全開 8 步，所以 flag = 8 P0 = 0xf0。 } wait()。 turnRight()。i8。 //中斷響應(yīng)信號 i = flag。 P0 = 0x00。 P0 = 0xff。 P0 = 0x00。 P0 = 0xff。 21 } } } } } } 中斷函數(shù) void int0() interrupt 0 //外部中斷 0入口，作為強(qiáng)制開門按鈕 { uchar i。 //開門完畢，等待結(jié)束，跳到 while循環(huán)起始位置 } if((flag == 0)) //期間一直沒人，關(guān)門完畢。 } wait()。 //指示當(dāng)前門的位置 turnRight()。flag8。 if(out == 1) //每關(guān)一步后略微等待熱電模塊的數(shù)據(jù)刷新，檢查是否有人 { beep()。 //指示當(dāng)前門的位置 turnLeft()。 flag。amp。 beep()。 //等待 while(out == 1)。 delay(100)。 delay(100)。 delay(100)。 delay(100)。 delay(100)。 delay(100)。 delay(100)。 P0 = ledTable[flag]。flag8。 if(out == 1) { delay(1)。 delay(50)。 delay(50)。 while(1) { EX1 = 0。 init()。 EX1 = 1。 18 EX0 = 1。 uchar flag=0。 sbit out = P2^0。 sbit I12 = P1^5。 sbit I11 = P1^3。 sbit PH2 = P1^1。 //等待函數(shù)，等待行人走過 void beep()。 //關(guān)門，一步 void init()。 //延遲函數(shù) void turnRight()。 三、穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 自動(dòng)門采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，相對傳統(tǒng)交流伺服電機(jī)來說具有省電、高扭矩、低噪音、不過熱等優(yōu)點(diǎn)。 硬件電路如圖 5所示： 14 圖 15 程序設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)按以下思路展開研究： 一、智能化設(shè)計(jì) 設(shè)置兩個(gè)中斷按鈕實(shí)現(xiàn) 手動(dòng)開關(guān)門；設(shè)置 led指示燈，空閑狀態(tài)、延時(shí)進(jìn)入等待狀態(tài)、等待狀態(tài) 、警示狀態(tài) 、門開關(guān)行程均有不同 led燈顯示；開關(guān)門前的瞬間均有蜂鳴器提示音。 ：開關(guān)門之前伴隨響聲，起警示作用 ：控制門手動(dòng)開和和關(guān)。 ：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度。 電路設(shè)計(jì)框圖及原理 平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成： ：它是自動(dòng)門的中心處理器，檢測紅外模塊信號發(fā)出相應(yīng)指令，指揮步進(jìn)電機(jī)、 led指示燈，蜂鳴器等 工作。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)?ACACBCBAB；共有八個(gè)通電狀態(tài) P1 口輸出控制信號， 0表示繞子通電，表示繞子斷電，則可以用六個(gè)字來表示六個(gè)通電狀態(tài)。其基本控制作用如下 : （ 1) 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。 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。它不能直接使用交流電源和直流電源。低速下仍能保證獲很大扭矩，因此，一般可以不用減速器可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。易于急停、正反轉(zhuǎn)及變速。由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開源系統(tǒng)，非常簡單、 廉價(jià)，又非常可靠。近 30年來．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展得益于數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)階段具有廣闊的前景。 2s，確保單片機(jī)每次間歇接收紅外模塊信號都正確，使系統(tǒng)更加安全可靠。在 安防產(chǎn)品、人體感應(yīng)玩具、人體感應(yīng)燈具、工業(yè)自動(dòng)化控制等方面都有應(yīng)用。 ：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對接。也可以有效抑制外界頻繁的干擾。 (默認(rèn)設(shè)置： )：在封鎖時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何紅外信號?？商€選擇，默認(rèn)為 H。 (可選）：光敏控制為可選功能 ,出廠時(shí)未安裝光敏電阻。 口接蜂鳴器電路，負(fù)責(zé)開關(guān)門警示。 口接收熱釋電紅外模塊信號。 ~ 口連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 引腳具體方案 XTAL1 和 XTAL2 接外部晶振，作為計(jì)時(shí)器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 控制 反向放大器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入 。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間 讀取 外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 ALE/PROG：在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3 口： 和 P1 口相比增加了一個(gè)與非門和一個(gè)緩沖器，使各端口有兩種功能選擇。 P1 口： P1 口 是單片機(jī)中唯一僅有單功能的 I/O 口，輸出信號鎖存在端口上，又稱為通用靜態(tài)端口。 GND：接地。 AT89C52單片機(jī)具備一個(gè)完整的計(jì)算器所需要的基本組成部分，并且指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，執(zhí)行快。 7 單片機(jī)介紹 AT89C52 主要特性 單片機(jī)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)中核心部分，也是系統(tǒng)控制的平臺，有著非常好的可操作性和執(zhí)行性。并且可以通過 D/A 轉(zhuǎn)換來控制 步進(jìn) 電機(jī)正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度 ，更高效率的完成每一次開關(guān)門，而且設(shè)計(jì)中更體現(xiàn)了防夾系統(tǒng)，即遇阻檢測系統(tǒng)，更加安全，最后的外圍設(shè)備電子時(shí)鐘 、蜂鳴器、 led 燈 也是由單片機(jī)來控制，更加人性化。 本次設(shè)計(jì)在功能允許的情況下考慮了成本問題故采用熱釋電紅外傳感器。 其中，濾光片對太陽光和熒光燈光的短波長（約 5mm以下）可以濾除。 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖 1所示 。一般在探測器的前方裝一個(gè)菲涅爾透鏡提高探測器的靈敏度以增大探測距離，它和放大電路相結(jié)合，可將信號放大 70分貝以上，可以探測出 1020米范圍內(nèi)人的活動(dòng)。 熱釋電紅外傳感器是基于 熱釋電效應(yīng)工作的。 紅外傳感器反應(yīng)很靈敏，只要處于它的探測范圍內(nèi)，都會有反應(yīng)。其探測方式具體如下優(yōu)點(diǎn)： 。微波傳感器反應(yīng)速度快，可以對物體的移動(dòng)進(jìn)行反饋，適用于人員通過的場所，微波感應(yīng)器是基于多普勒原理的傳感器，整機(jī)關(guān)鍵元件均為進(jìn)口器件，確保了產(chǎn)品可靠性。所以選擇步進(jìn)電機(jī)。 本次設(shè)計(jì)中， 考慮到為了更方便的控制門行程，防止開關(guān)門過盈，在這方面步進(jìn)電機(jī)的 旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的 ，更具優(yōu)勢，能輕松控制門轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度。而 現(xiàn)在 無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是 電磁鐵 做成的永磁體，這樣結(jié)構(gòu)上正好與普通的直流電機(jī)相反，不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)磁 性 減弱的現(xiàn)象。 直流無刷電動(dòng)機(jī)具有 優(yōu) 秀的線形機(jī)械特性、寬的調(diào)速范圍 、 大的啟動(dòng) 扭 矩 、簡單的控制電路等優(yōu)點(diǎn)，長期以來廣泛地應(yīng)用在各種驅(qū) 動(dòng)裝置和伺服系統(tǒng)中?？刂破?可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制 旋轉(zhuǎn)角度精確定位 ；同時(shí)可以通過控制 信號 頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 ，達(dá)到 控制 速 度 的目的。 步進(jìn)電機(jī)是一種 可以轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這樣，我們選擇電機(jī)的時(shí)候就必須在多個(gè) 方面 考慮 ，比如說穩(wěn)定性，高效率，安全性來選擇電機(jī)。 無刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的對比以及選擇 這次設(shè)計(jì)中最重要的執(zhí)行單元就是電機(jī)部分，需要控制好電機(jī)來帶動(dòng)門的開關(guān)。 AT89C51單片機(jī)具備一個(gè)完整的計(jì)算器所需要的基本組成部分，并且指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，執(zhí)行快。而且單片機(jī)的外圍設(shè)備 4 擴(kuò)展更容易掌握和控制，并且有高度的兼容性和穩(wěn)定性。 最后，從工程的角度，談?wù)?PLC與單片機(jī)系統(tǒng)的選用： （ 1）對單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目， PLC 方案是明智、快捷的選擇，成功率高，可靠性好，但成本較高。 由此可得出結(jié)論：微型、 小型、中型到大型控制系統(tǒng)都可以由單片機(jī)構(gòu)成，PLC 只是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)特例。這種方案體積大，不符合現(xiàn)代要求。后來， IBMPC 獲得廣泛應(yīng)用， PC 成了個(gè)人電腦的代名詞，才改名為為 PLC。所以這里我對比了單片機(jī)和 PLC 的功能使用。由于自動(dòng)門系統(tǒng)工作環(huán)境和對象的特殊性，該系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)開關(guān)門必須快速、平穩(wěn)、沖擊力小并且可靠運(yùn)行，這樣就要求系統(tǒng)的數(shù)字控制。準(zhǔn)備關(guān)門時(shí)檢測到有人則不關(guān)門等待。 無人時(shí)延遲關(guān)門 ,開門之后當(dāng)熱釋電紅外模塊沒有檢測到人，將進(jìn)入等待狀態(tài)，若檢測到有人則延遲進(jìn)入等待狀態(tài)。