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1、USB系统结构与应用的设计摘 要随着人民生活水平的提高和安全防范意识的增强，人们开始关心自己的生活和工作环境，不但要求周边环境的舒适化和人性化，对居住工作环境的安全化和智能化也提出了更高的要求，安防系统已经成为生活中必不可少组成部分。传统的安防系统主要依靠电话网播报警讯信息，但电话网易被破坏，且不适用于偏远地区等架设通信线路困难或不经济的地方。本文介绍了一种以PLC为控制核心的按照人的体型开启的红外线智能门,分析了该系统的原理,阐述了该系统的设计方案及工作流程,并给出了硬件和软件设计,最后通过智能门的组态系统仿真调试,验证了方案的可行性。把各种报警传感器分别安装在不同位置，当出现异常情况时，相
2、应的传感器会将无线信号发送至控制模块的无线接收电路，控制模块通过软件判断出异常情况的类型，通过串行口控制GSM模块发送相应的报警短信，几秒钟后，用户的手机上就可以接收到报警短信，提醒用户采取措施。当用户在现场时，可通过发送短信撤除报警功能(简称撤防)，防止报警器对用户行动的误报警。用户还可以利用计算机对存储于EEPROM中的报警记录进行读取，以及对报警系统进行设置。关键词：智能门 红外光波 PLC 组态AbstractWith the improvement of peoples living standards and an enhanced sense of security, peopl
3、e began to care about their living and working environment requires not only the comfort of the surrounding environment and the humane, safe living and working environment and intelligent also raised a higher requirements, security systems have become an indispensable part of life. Security systems
4、rely mainly on the traditional telephone network broadcast warning information, but phone Netease have been destroyed, and does not apply to remote areas such as set up lines of communication difficult or uneconomic areas.An infrared intellectual door based on PLC which is opened according to human
5、body is introduced in this paper. First the principle of system was analyzed,then the scheme and work flow were illustrated,and the design of software and hardware were given. In the end,the configuration simulation was present to validate the design.The various alarm sensors installed in different
6、locations, respectively, when the abnormal situation, the corresponding sensors will be wireless signal sent to the control module of the wireless receiver circuit, the control module software determine the type of anomaly, through the serial port to control GSM the module sends the corresponding al
7、arm messages, a few seconds, the users mobile phone can receive SMS alerts to remind users to take measures. When the user in the field, it can remove the alarm by sending an SMS (hereinafter referred to disarm), to prevent the alarm to目 录第一章 绪 言1 第二章 系统原理2第一节红外线检测原理2第二节防止挤压原理2第三章硬件系统设计4第一节 保护单元4第二节
8、 电源的设计4第三节 故障监测及显示电路5第四章 系统的软件设计6第五章 系统组态仿真7结束语8谢 辞9参考文献10电子科技大学毕业论文（设计） 智能门监控设计第一章 绪言自动门已广泛应用于银行、酒店、大型商场等场合。在国外，自动门的发展已相对成熟，在国内从事自动门行业的单位不在少数，但大多都是作为国外自动门代理商身份亮相，国内在自动门的自主研发上还处于初级阶段。近来，日本开发出一种智能自动门，它能够准确判断进出者的体型并根据不同体型特征决定门需要开多大。这种全新的智能门上配有大量红外线传感器，当人们需要穿过这扇门的时候，会根据人体型及随身携带的箱包等参数再加上515cm的盈余活动空间准确打开
9、。当然，进出这扇门的人如果是乘坐轮椅或者是带着宠物的话也不会遇到任何困难。据该智能门的研发者称，开发这样的智能门真是好处多多：阻止过多灰尘、蚊虫或花粉等进入室内，还可以极大地减少冷热空气的进入或流失，这非常有利于节约用于取暖或制冷设备的开支。第二章 系统原理第一节 红外线检测原理红外线发射器的宽度为b，它们之间的间距为d，保护距离为m，红外发射部分发射经过调制后载有测量信号的红外光波；如果有人靠近光电接收管，则红外光波被人体反射，反射回来的红外光波由光电接收管接收，然后经由PLC进行处理，并作出智能化的控制决策，如果有N个光电接收管接收到了反射回来的红外光波，则智能门打开的距离S经过计算为：S
10、Nb（N1）dm其原理图如图2-1所示。图2-1 智能门原理图然后经由PLC进行处理，并作出控制决策，输出控制指令。控制信号经过控制信号放大与驱动环节之后驱动电机，带动执行机构，左右两边各打开距离为S2的门，从而达到控制的效果，也可以计算出转子现在所在的位置。第二节 防止挤压原理机构运动障碍式：在关门的过程中遇到障碍时，关门的速度就有改变，因此在上面安装的电感式传感器所发出的脉冲不再是匀速的了，此时，PLC发出电信号控制开门电磁阀和关门电磁阀动作，开门电磁阀得电，关门电磁阀断电，于是门重新打开，实现了防挤压，等到25S后再自动执行关门，若仍然遇到障碍物，则再次自动开门，如此循环，直到障碍物完全
11、清除。这个方法控制灵活、调试方便、故障率低、可靠性好，但是它增加了一些硬件的成本，比如增加了传感器。控制电流变化式：在关门过程中遇到障碍时，电机的速度会降低，驱动电流随之也会增大，PLC就可以利用这一点来判别门是否受到阻碍，当电流增大值超过设定值的时候，PLC发出信号，伺服电机由正转变为反转，门即由关门动作转换为开门动作，防挤压功能实现。这个方法的原理简单，但是增加了软件设计的工作量，安装调试的过程较长。在本论文中，主要利用的是控制电流变化式的方法。第三章 硬件系统设计第一节 保护单元保护单元主要是安装一个防撞条，在红外线射头失效的情况下起到保护的作用，假设红外线射头失灵，没检测出在门框范围内
12、的人员，门会错误的自动关闭，当门框与人接触的瞬间，防撞条会发出开门信号，PLC就会作出相应的指令，这样就能防止人被挤压受伤。PLC控制框图如图3-1所示。图3-1 PLC控制框图红外线检测信号的输入决定门开启的宽度，由PLC控制电机来实现开关门，还可以根据电机电源的变化情况，通过AD转换把数字信号送入PLC中，这样来达到防挤压的目的。为了避免不必要的误操作，我们在导轨两端各安置了一个开关，当门关闭或开启时，门扇上面的隔离锁将会带动开关将门锁闭，防止发生意外4。第二节 电源的设计在自动门控制系统中，电机带动门页平稳运行，这就需要在系统设计时考虑供电电源的性能指标了。电磁干扰（EMI）是指任何能中
13、断、阻碍、降低或限制电子设备有效性的电磁能量。电源干扰是自动门系统中的主要电磁干扰。我们可以利用EMI电源滤波器来抑制电磁干扰，如图3-2所示。图3-2 EMI滤波器EMI滤波器的基本原理就是对干扰信号满足最大阻抗失配，使插入损耗尽可能增大，增大信号的反射，使输入干扰信号得到最大程度的衰减，达到滤波的效果。第三节 故障监测及显示电路在故障监测电路中，配置了用于监测电机工作情况的温度和速度传感器，这样就可以实现电机过热保护和门运行障碍保护，同时还设置了电压监控电路，用于监测系统的异常情况。当有故障信号发出的时候，系统马上停止工作，发出报警信号并显示故障类型。第四章 系统的软件设计本系统软件采用模
14、块化结构设计，包括功能运行模块、初始化模块、数据存储模块、报警处理模块、掉电保护模块、开关量输入输出模块。在程序设计中设置了一个外部中断0，它保证智能门能够自动运行，主要功能是当监测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。其中主程序流程图如图4-1所示。图4-1 主程序流程图第五章 系统组态仿真基于组态软件的PLC仿真系统的结构如图5-1所示，计算机通过RS232与PLC通信，通过编程软件STEP7把编译好的PLC控制程序下载到PLC中。打开计算机的组态软件运行窗口，通过鼠标操作如图6所示图形界面的各个按钮，同时，此信号将发向PLC，PLC接收到信号以后，经过PLC的控制程序发出控
15、制指令。上位机接收到控制指令以后，控制画面上的图形，动画，指示灯等的变化来代替真实的图5-1 仿真实验的系统结构收到控制指令以后，控制画面上的图形，动画，指示灯等的变化来代替真实的被控对象的各种动作。也就是说，仿真的被控对象不仅可以接受PLC发出的控制信号，也可以向PLC发出各种命令信号，还能按照程序的算法以动画、数值、文字、复选框、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程和结果。图5-2 组态软件仿真图点下开始按钮以后，红外线发射器开始工作，经过计算，得到门打开的距离，当人进入以后，智能门自动关闭。结束语总之，按照人的体型开启的智能门是目前发展的趋势，本文设计的智能门系统原理明确、结构合理、工作可靠、方便美观，应用前景光明。智能门控制系统主要可应用于精密工业的防尘保护以及超市的自动化管理等方面，随着精密工业以及会员制超市、银
