自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系別: 電氣工程與自動(dòng)化系專業(yè): 自動(dòng)化班級(jí): 學(xué)號(hào)：姓名： 二o一 三 年 12 月 10 日摘 要本課題主要實(shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)和基于at89c51的單片機(jī)控制系統(tǒng)。本文是關(guān)于自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，使用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，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳給單片機(jī)。交流電機(jī)作為門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)單片機(jī)控制交流電機(jī)，使門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)人進(jìn)門(mén)后又可以使門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外線傳感器、at89c51、bis0001芯片1設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思路1、有人來(lái)時(shí)（進(jìn)門(mén)或出門(mén)）開(kāi)門(mén)。當(dāng)人走到離門(mén)不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門(mén)上側(cè)的熱釋紅外線傳感器

2、信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門(mén)。2、無(wú)人時(shí)關(guān)門(mén)延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門(mén)1n的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門(mén)。人體信號(hào)光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾透鏡）熱釋電紅外線傳感器信號(hào)處理自動(dòng)門(mén)控制電路圖1。1 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖3、關(guān)門(mén)中途來(lái)人，立即開(kāi)門(mén)。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門(mén)時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門(mén)1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門(mén)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門(mén)?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下圖1.1：2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)電路的框圖和原理紅外自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件組成如圖2.1所示。本系統(tǒng)主要由at89c51單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路，門(mén)行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制

3、電路、故障檢測(cè)電路、故障顯示電路、控制方式切換電路等七部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門(mén)行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門(mén)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中遇到人或其他障礙物時(shí)門(mén)無(wú)條件朝相反方向打開(kāi)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。系統(tǒng)硬件框圖如圖2.1所示：2.2 biss0001的內(nèi)部： at89c51單片機(jī)sram紅外線檢測(cè)門(mén)行程檢測(cè)故障檢測(cè)eprom電機(jī)電路控制故障顯示報(bào)警控制方式切換 圖2.1 紅外線自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)硬件框圖下圖2.2中，運(yùn)算放大器opl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由c3耦合

4、給運(yùn)算放大器op1，op2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器copl和odp2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)vo經(jīng)晶體管t1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。圖2.2 熱釋紅外傳感器處理芯片2.3驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如圖2.3所示：信號(hào)分配脈沖信號(hào)負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大圖2.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。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。通常我

5、們把通電換相這過(guò)程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是a-ab-b-bc-c-ca；反序?yàn)閍-ca-c-bc-b-ab；共有八個(gè)通電狀態(tài)p1口輸出控制信號(hào)，0表示繞子通電，表示繞子斷電，則可以用六個(gè)字來(lái)表示六個(gè)通電狀態(tài)。這六個(gè)字表示如下表：表2-1 通電狀態(tài)a11006hab10008hb10109hbc00101hc01103hca01002h2) 通電狀態(tài) p1.2(c) p1.1(b) p1.0(a) 控制字3) 控制電路模型如圖2.4所示： p1.0p1.1p1.28051系列單片機(jī)a相驅(qū)動(dòng)a相驅(qū)動(dòng)a相驅(qū)動(dòng)圖2.4控制電路模型2.4斬波驅(qū)動(dòng)下面講的是斬波恒流驅(qū)動(dòng)的原理

6、圖。t1是一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管。t2開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動(dòng)機(jī)繞組的電流經(jīng)這個(gè)電阻到地，所以這個(gè)電阻是電流取樣電阻。比較器的一端接給定電壓uc，另一端接取樣電阻上的壓降，當(dāng)取樣電壓為0時(shí)，比較器輸出高電平。圖2.5 斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖當(dāng)控制脈沖ui為低電平時(shí)t1和t2兩個(gè)開(kāi)關(guān)管均截止；當(dāng)u1為高電平時(shí)，t1和t2兩個(gè)開(kāi)關(guān)管均導(dǎo)通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高，當(dāng)超過(guò)給定電壓uc的值時(shí),比較器輸出低電平，使與門(mén)輸出低電平、tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時(shí)，比較器輸出高電乎，與門(mén)也輸出高電平，t1又導(dǎo)通，電源又開(kāi)始向繞組供電。這樣反復(fù)循環(huán)，直

7、到ui為低電平。2.5故障檢測(cè)及顯示在故障檢測(cè)電路中，配置了溫度和速度傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作情況，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)和門(mén)運(yùn)行障礙保護(hù)，同時(shí)還設(shè)置了電壓監(jiān)控電路，用于檢測(cè)系統(tǒng)異常情況。檢測(cè)電路首先將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓，然后經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部的戶以轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)定期讀取數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，即馬上采取相應(yīng)的緊急措施，向系統(tǒng)發(fā)出故障信號(hào)，系統(tǒng)停止工作，向故障顯示電路發(fā)出指令，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并顯示故障類型。2.6 門(mén)行程檢測(cè)門(mén)行程檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)門(mén)行程開(kāi)關(guān)的閉合情況來(lái)發(fā)送不同的信號(hào)，使電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制門(mén)運(yùn)行的速度以提高運(yùn)作效率，為了保護(hù)門(mén)不受到損害和保證門(mén)運(yùn)行效率，在門(mén)行程檢測(cè)電路中設(shè)置了四個(gè)行程開(kāi)關(guān)。它們分別代表開(kāi)門(mén)極限、程極限1、行程極限2、關(guān)門(mén)極限。門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中，分別經(jīng)過(guò)慢速、加速、減速和停止四個(gè)過(guò)程，門(mén)的關(guān)閉過(guò)程則與上述過(guò)程相反。門(mén)運(yùn)行到極限位置時(shí)，限位開(kāi)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。2.7設(shè)計(jì)電路原理圖圖2.6總電路圖參考文獻(xiàn)1傳感器及其應(yīng)用.張金鐸 金歡陽(yáng)名編著.西安電子科技大學(xué)出版社，2002.2傳感器及其應(yīng)用實(shí)例.何希才編著.機(jī)械工業(yè)出版社.2003.3傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用，單成祥 編著.國(guó)際工業(yè)出版社 .2002.4傳感器技術(shù)與應(yīng)用.金慶發(fā)編著.機(jī)械工業(yè)出版社.1994.5單片微行計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及