电子自动门

摘 要 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 通过对“微机控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，传感器及步进电机为核心的系统。 本设计主要应用AT89C51作为控制核心，步进电机、热释电型红外传感器、电位器相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。 关键词 单片机 步进电机 传感器 热释电型红外传感器 第1章 绪论 1.1 课题研究的可行性 现如今自动化、信息化程度越来越高，单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。 通过对“自动门单片机控制系统”的研究和设计，我精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机、传感器为核心的系统。 1.2 课题研究的意义和目的 经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。 自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。 自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。 1.3 课题的功能概述 在自动门使用上要根据安装的环境及要求，考虑选择自动门的配置。由于公共场所（像医院、机场等）的自动平移门使用频率非常高，而自动门的使用频率和寿命是有限的。在这种情况下，要使用自动门必须进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。 以上介绍的是自动门的安装使用要点。而一个自动门的设计还要包括下面三个方面： 一、智能化设计 自动门选择配置智能化控制系统，可随意设定门扇的运行速度，并可设定半开状态，调节方便。使自动门始终保持在最佳运行状态。并具有自动矫正功能，即使遇到大风等原因引起的运行阻力增大，仍然能够保持平稳的开关门动作。 二、安全性设计 具有自动反转安全装置，当碰到障碍物或人体等异常状况时，门扇自动反转退出，并在下次接近阻力区域时以安全速度前进，避免夹人事件和机件损毁的现象发生，提高自动门运行时的安全性，延长自动门寿命。门扇开启轻巧方便，当停电时，老人、儿童等均可开闭自如，开闭力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。 三、稳定性设计 自动门采用步进电机，具有高效、省电、低噪音、高转速、高扭力、连续使用不过热等特性，大大超越传统交流伺服马达。 由于采用步进电机驱动，配合T型齿条同步带，使门体自低速至高速的运行中具有卓越的稳定性。由于采用高性能的电源输入，不管电压波幅多大均可自动稳压。此外在负载瞬间短路时还有过压及过流保护措施，有效保障自动门运转的稳定耐久和安全。自动门在具体场合的使用设计上，还应注意做好以下配置的选用： 1、安全辅助装置 如在高档酒店等地方可以选择安装防夹人红外感应器，防止停留在门附近的人被门所夹住。 2、备用电源 为保证停电时自动门也能工作正常，应配置备用电源。 3、辅助光线传感器 在需要的地方，自动门可以安装辅助光线传感器（红外对射保护装置），当门打开时，人站着不动，用手遮挡辅助光线传感器，门应该保持打开状态。当手离开后几秒后，门应该重新关闭。综上所述，自动门在很多领域具有不可比拟的优越性，随着国民经济的快速发展，自动门在我国已经迎来了快速发展的黄金时期。 自动门构造的技术参数 一 主要的技术指标： 技术指标 单门 双开门 门重量 130kg×1扇 100kg×2扇 导轨长度 2000~5000mm 开门速度 200~450mm/秒(可调) 闭门速度 200~450mm/秒(可调) 慢行速度 30~50mm/秒(可调) 开门时间 开门静止后1~10秒的范围内(可调) 控制器 高速智能电脑处理器控制 马达 DC24V 40W无刷步进电机 电源电压 AC220V 50Hz 消耗功率 100W 手动开启力 3.5公斤以下 安全功能 开闭时遇到障碍物能立即开启,晚间转换到报警功能 使用环境 -20℃～+50℃ 二、主要构造部件 部件 特性 智能控制器 自动检测门的重量、宽度，使门保持在最佳运行状态 步进电机 高效率、省电、低噪音、高转速、高扭力、连续使用不发热 皮带 高效同步齿型带，防止打滑，保证平稳运行 吊架 用于运动门扇的悬挂，安全可靠 铝槽 高强度设计，承重不变型 第2章 系统硬件设计 2.1 系统硬件总体逻辑设计 感应自动门的种类很多，在此，仅以平移型感应自动门机作为设计的重点。首先，平移式自动门机组由以下部件组成：　　 （1） 主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。　　 （2） 感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个电信号；　　 （3） 动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。　　 （4） 门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。　　 （5） 门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。　　 （6） 同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。　　 （7） 下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。　　当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：　　感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。 2.1.1 8051单片机 一、AT89C51引脚说明 图2-1 51系列单片机的引脚图 图2-1 是AT89C51的引脚图，引脚说明如下 VCC` AT89C51电源正极输入，接+5V电压。 GND 电源接地端。 XTAL1 接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了 片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。 XTAL2 接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。 这里面的设置晶振频率是16Hz则一个机器周期为2uS。 RST AT89C51 的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51 便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。 ALE/PROG ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的缩写，表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ALE 信号负跳变来触发外部的8位锁存器 (如 74LS373)，将端口P0的地址总线(A0-A7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ALE 引脚的输出频率是系统工作频率的 1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12振荡频率输出。 EA/VPP 该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码 (存于外部 EPROM 中)来执行程序。PSEN 此为“Program Store Enable”的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次PSEN 信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生PSEN信号，在访问外部数据时，亦不产生PSEN 信号。 P0 P0 口(P0.0~P0.7)是一个 8 位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低 8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 I／O 口用。P0 口每一个引脚可以推动 8个LSTTL负载。 P2 P2 口(P2.0~P2.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O 口)，当访问外部程序存储器时，它是高8 位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 I／O 口用。每一个引脚可以推动 4个LSTL负载。 P1 P1 口(P1.0~P1.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O 口)，其输出可以推动4个