電子自動門

摘 要 隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。 通過對“微機控制自動門系統”的研究和設計，精心撰寫了微機控制自動門系統論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，傳感器及步進電機為核心的系統。 本設計主要應用AT89C51作為控制核心，步進電機、熱釋電型紅外傳感器、電位器相結合的系統。充分發揮了單片機的性能。其優點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。 關鍵詞 單片機 步進電機 傳感器 熱釋電型紅外傳感器 第1章 緒論 1.1 課題研究的可行性 現如今自動化、信息化程度越來越高，單片機的應用領域也就越來越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。 通過對“自動門單片機控制系統”的研究和設計，我精心撰寫了微機控制自動門系統論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，步進電機、傳感器為核心的系統。 1.2 課題研究的意義和目的 經濟飛速發展的中國，高樓聳立的大都市，自動門已經是隨處可見，在各大廈、賓館、酒店、銀行、商場、醫院、寫字樓等場所，自動門更是得到大范圍的普及使用。自動門不但能給我們帶來人員進出方便、節約空調能源、防風、防塵、降低噪音等好處，更令我們的建筑增添了不少高貴典雅的氣息。 自動門根據使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉門、自動圓弧門、自動折疊門等，其中自動平移門使用得最廣泛，我們通常所說的自動門、感應門就是指自動平移門。 自動平移門最常見的結構形式是自動門機械驅動裝置和門內外兩側紅外線，當人走近自動門時，紅外線感應到人的存在，給控制器一個信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關閉。由于自動門在通電后可以實現無人看管，同時又可節約空調能源、防風、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。 1.3 課題的功能概述 在自動門使用上要根據安裝的環境及要求，考慮選擇自動門的配置。由于公共場所（像醫院、機場等）的自動平移門使用頻率非常高，而自動門的使用頻率和壽命是有限的。在這種情況下，要使用自動門必須進行綜合考慮。例如增加門的數量，加大門扇寬度，增加關門延遲時間等。 以上介紹的是自動門的安裝使用要點。而一個自動門的設計還要包括下面三個方面： 一、智能化設計 自動門選擇配置智能化控制系統，可隨意設定門扇的運行速度，并可設定半開狀態，調節方便。使自動門始終保持在最佳運行狀態。并具有自動矯正功能，即使遇到大風等原因引起的運行阻力增大，仍然能夠保持平穩的開關門動作。 二、安全性設計 具有自動反轉安全裝置，當碰到障礙物或人體等異常狀況時，門扇自動反轉退出，并在下次接近阻力區域時以安全速度前進，避免夾人事件和機件損毀的現象發生，提高自動門運行時的安全性，延長自動門壽命。門扇開啟輕巧方便，當停電時，老人、兒童等均可開閉自如，開閉力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。 三、穩定性設計 自動門采用步進電機，具有高效、省電、低噪音、高轉速、高扭力、連續使用不過熱等特性，大大超越傳統交流伺服馬達。 由于采用步進電機驅動，配合T型齒條同步帶，使門體自低速至高速的運行中具有卓越的穩定性。由于采用高性能的電源輸入，不管電壓波幅多大均可自動穩壓。此外在負載瞬間短路時還有過壓及過流保護措施，有效保障自動門運轉的穩定耐久和安全。自動門在具體場合的使用設計上，還應注意做好以下配置的選用： 1、安全輔助裝置 如在高檔酒店等地方可以選擇安裝防夾人紅外感應器，防止停留在門附近的人被門所夾住。 2、備用電源 為保證停電時自動門也能工作正常，應配置備用電源。 3、輔助光線傳感器 在需要的地方，自動門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對射保護裝置），當門打開時，人站著不動，用手遮擋輔助光線傳感器，門應該保持打開狀態。當手離開后幾秒后，門應該重新關閉。綜上所述，自動門在很多領域具有不可比擬的優越性，隨著國民經濟的快速發展，自動門在我國已經迎來了快速發展的黃金時期。 自動門構造的技術參數 一 主要的技術指標： 技術指標 單門 雙開門 門重量 130kg×1扇 100kg×2扇 導軌長度 2000~5000mm 開門速度 200~450mm/秒(可調) 閉門速度 200~450mm/秒(可調) 慢行速度 30~50mm/秒(可調) 開門時間 開門靜止后1~10秒的范圍內(可調) 控制器 高速智能電腦處理器控制 馬達 DC24V 40W無刷步進電機 電源電壓 AC220V 50Hz 消耗功率 100W 手動開啟力 3.5公斤以下 安全功能 開閉時遇到障礙物能立即開啟,晚間轉換到報警功能 使用環境 -20℃～+50℃ 二、主要構造部件 部件 特性 智能控制器 自動檢測門的重量、寬度，使門保持在最佳運行狀態 步進電機 高效率、省電、低噪音、高轉速、高扭力、連續使用不發熱 皮帶 高效同步齒型帶，防止打滑，保證平穩運行 吊架 用于運動門扇的懸掛，安全可靠 鋁槽 高強度設計，承重不變型 第2章 系統硬件設計 2.1 系統硬件總體邏輯設計 感應自動門的種類很多，在此，僅以平移型感應自動門機作為設計的重點。首先，平移式自動門機組由以下部件組成：　　 （1） 主控制器：它是自動門的指揮中心，通過內部編有指令程序的大規模集成塊，發出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統工作；同時人們通過主控器調節門扇開啟速度、開啟幅度等參數?！　?（2） 感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個電信號；　　 （3） 動力馬達：提供開門與關門的主動力，控制門扇加速與減速運行?！　?（4） 門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統，使其按特定方向行進?！　?（5） 門扇吊具走輪系統:用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。　　 （6） 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產動力，牽引門扇吊具走輪系統?！　?（7） 下部導向系統：是門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現前后門體擺動?！　‘旈T扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下：　　感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，同時監控馬達轉數，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統使門扇開啟；門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關門，通知馬達作反向運動，關閉門扇。 2.1.1 8051單片機 一、AT89C51引腳說明 圖2-1 51系列單片機的引腳圖 圖2-1 是AT89C51的引腳圖，引腳說明如下 VCC` AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。 GND 電源接地端。 XTAL1 接外部晶振的一個引腳。在單片機內部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構成了 片內振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應接地。 XTAL2 接外部晶振的一個引腳。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出端和內部時鐘發生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。 這里面的設置晶振頻率是16Hz則一個機器周期為2uS。 RST AT89C51 的復位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續兩個機器周期以上的時間，AT89C51 便能完成系統復位的各項工作，使得內部特殊功能寄存器的內容均被設成已知狀態。 ALE/PROG ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時，ALE 信號負跳變來觸發外部的8位鎖存器 (如 74LS373)，將端口P0的地址總線(A0-A7)鎖存進入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統工作頻率的 1/16，因此可以用來驅動其他外圍芯片的時鐘輸入。當問外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。 EA/VPP 該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中)來執行程序。PSEN 此為“Program Store Enable”的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產生二次PSEN 信號。在執行片內程序存儲器指令時，不產生PSEN信號，在訪問外部數據時，亦不產生PSEN 信號。 P0 P0 口(P0.0~P0.7)是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數據時，它是地址總線（低 8位）和數據總線復用。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I／O 口用。P0 口每一個引腳可以推動 8個LSTTL負載。 P2 P2 口(P2.0~P2.7)口是具有內部提升電路的雙向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口)，當訪問外部程序存儲器時，它是高8 位地址。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I／O 口用。每一個引腳可以推動 4個LSTL負載。 P1 P1 口(P1.0~P1.7)口是具有內部提升電路的雙向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口)，其輸出可以推動4個