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1、苏州大学本科毕业设计（论文） 班级 学号 63 苏州大学电子信息学院 本科毕业设计论文 题 目 电动移门的防夹设计 摘要在科技迅速发展的今天，电动移门技术应用日益广泛。电动移门的防夹设计成为了人们最为关心的问题。电动移门的防夹检测系统包含三大组成部分，其一是控制器部分，其二是传感器部分，其三是电机控制部分。控制器部分主要使用单片机来处理电动移门所采取的模拟信息，并且能够将电动移门处理信息自动化、智能化，同时更加安全。传感器部分采用三种传感模块互补完成。为了实现安全性的进一步提高主要采用对射红外和热释电红外传感与微波接近的三种传感互补处理方式。但对射红外的处理范围的局限性，微波接近只对运动中物和
2、人才有感应同时金属对其有屏蔽的局限性，以及热释电红外传感器只对有体温的人或动物才起到感应的局限性，在考虑安全性能的前提下采用三种互补工作的方式提高电动移门的安全性能。而单片机需要驱动电动移门的开关门动作所采用的电机控制方式涉及到了弱电控制强电的控制思想，采用光电耦合器与继电器相结合的方式能够安全可靠的对电机进行控制。关键词：单片机 对射红外 热释电红外 电磁波接近 移门防夹目录 第一章 前言11.1 电动移门的概况11.2本文研究的目的和意义21.3 设计的要求与方案3第二章 总体设计分析42.1总体设计方案说明42.2组成框图52.3主要功能模块的简介62.3.1控制器模块62.3.2对射红
3、外检测模块62.3.3热释电红外人体检测模块72.3.4微波接近式检测模块72.3.5电机驱动控制模块8第三章 硬件设计93.1主控板部分93.1.1器件选型与简介93.1.2整个模块设计与分析113.2对射红外检测部分123.2.1对射红外检测模块采用的标准简介123.2.2对射红外检测模块的组成133.2.3与控制器接线设计143.3热释电红外人体检测模块143.3.1器件选型与简介153.3.2电路的组成与简介203.4 微波接近式检测部分213.4.1器件选型与简介223.4.2电路的组成与简介233.5 电机驱动控制部分233.5.1器件选型与简介233.5.2电路的组成与简介263
4、.5.3与电机的的接线设计27第四章 软件设计284.1主程序流程框图的设计及分析284.2防夹及状态显示流程框图与分析294.3电机驱动程序流程图与分析31第五章 系统调试325.1整体调试325.2对射红外电路调试325.3热释电红外人体感应模块的调试325.4电机驱动模块的调试33结束语331 设计历程332 设计特点343 存在的问题和改进354 展望和体会35致谢36参考文献37附录1（电路原理图及PCB）39附录2（控制程序）41 第一章 前言1.1 电动移门的概况电动移门系统属于智能弱电系统中的一种安防系统。它作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体
5、，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。电动移门系统通过在建筑物内的主要出入口、电梯厅、设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置，而其电动移门系统的防夹设计尤为重要，在这些人流量繁杂的地点安全问题是首要也是最重要最需要解决的问题。防夹系统的搭建需要多种传感系统多重检测防护，国内外技术解决方案多种多样。主要包括有两种方式一种是采用多普勒效应的微波式检测方式另外一种是采用红外式检测的一种方式。红外检测防夹方式主要又有对射红外，热释电红外等多种方式。 电动移门系统的防夹设计常规由总控制器、电动移门传感电路、电机控制电路、
6、电源和其他相关电动移门设备几部分组成。主要目的为了实现电动移门的防夹。电动移门控制器:电动移门控制器是电动移门系统的核心部分，其功能相当于计算机的CPU，它负责整个系统的输入、输出信息的处理和储存、控制等。它验证门禁传感器输入信息的可靠性，并根据出入规则判断其有效性，如若有效则对执行部件发出动作信号。电动移门控制器性能的好坏直接影响着系统的稳定，而系统的稳定性直接影响着用户的生命和安全。主要用于防夹的控制。电动移门传感电路：读取生物特征信息，并将这些信息传送到电动移门控制器。主要用于读取防夹的信号。电机控制电路：电动移门系统的开关门的控制电路，这个电路涉及弱电控制强电的设计思想，同时也保障着电
7、动门的正常运行。电动移门程序：负责电动移门系统的防夹工作。以此用来控制门的开关与用户的安全。电源和其他相关电动移门设备：电源是负责整个电动移门系统的能源，是一个非常重要的组成部分（电动移门系统如若无电源，整个电动移门系统如同成瘫痪状态）。其他电动移门设备如紧急出门按钮，按一下打开开门设备，适用于对出门无限制的情况；等等诸如此类。1.2本文研究的目的和意义随着现代电子技术的进步，电动门传统的零部件及总成也在向机电一体化发展。而现代电动门中大量应用的传感电路及控制芯片，不仅提高了居住的舒适性，也对移门的安全性提出了新的要求。为了方便广大用户，大量地方采用移门，许多电动门都不具有防夹功能，容易造成对
8、群众尤其是儿童的伤害。目的对人们的日常生活带来方便也保障安全，这对我国科技进步与生活安全问题拥有重大的意义。1.3 设计的要求与方案 要求：设计一个电动移门的防夹检测控制系统。通过红外对射、热释电人体感应，微波接近等手段，检测在电动移门接近人的一定范围内或碰到人时自动关闭，安全时可重启动。同时设计了三个按钮分别为开关停，其中停止按钮是特殊情况时所采用的功能。移动门的驱动电机为交流单相电机，220V，200W。这里控制电机所采用的是弱电控制强电的方式，同时也要对单片机编程来总体实现防夹的功能。 方案：1.范围人体传感电路采用热电释红外检测电路检测人体输出开关量 2.门内对射红外检测电路坚持人体输
9、出开关量 3.微波接近式传感电路保障安全开关 4.单片机做处理芯片处理传感器信号 5.电机驱动电路，驱动电动门的开关 第二章 总体设计分析2.1总体设计方案说明总体设计主要分为三个部分主控板及传感器模块及电机控制模块。控制器模块我们在上添加了四个按键按钮主要功能是实现电动移门的开、关、停的控制。另外我们还曾加了一个弹簧按键，主要是用来通知CPU门是否关好，如果关好就关闭电机的电源。而传感器模块我们采用热电释传感模块、红外对射传感模块、微波接近传感模块全方位三百六十度的保障安全的实施防夹措施。这里详细的展示一下防夹的流程：首先点击开门按钮，开门信号送到单片机中，单片机经过处理然后开门的显示信号灯
10、点亮同时控制电机的电源接通，控制电机的正转，门开启的同时等待关门和停止信号，当有人进出门后按关门按钮后按键信号传到单片机。单片机接受并处理。于此同时，同时检测三个传感器的端口信号，当同时无信号输出时，单片机控制开门状态显示灯关闭，关门状态显示灯点亮，控制电机反转，门关起的同时检测三个传感模块的传感信号，此时这三个传感模块起逻辑或的关系，当其中任意一个或多个有信号输出时关门的状态显示灯关闭，开门的状态显示灯点亮，同时电机正转门开启。以此循环直至当关门状态按钮被触发，这是表示门已经关闭完成，这时单片机控制关门的状态显示灯关闭，电机的电源关闭返回到初始状态。这里我在单片机内还增加了一段中断执行程序，
11、即停止按钮，此按钮的功能是在特殊情况下使用，当按下此按钮单片机会跳出当前执行的任何循环程序，来实时处理停止功能。2.2组成框图 控制器母板单片机微波接近式检测模块热释电红外人体检测模块对射红外模块（门内检测部分）电机控制模块（控制部分）开关停控制按钮及门状态读取按钮开关停状态显示电源及IO接口图2.1 组成框图正如上图所示，根据设计思想所要完成的功能，该电动门控制器可分为三大模块，包括：电机控制 传感检测 控制处理。除了这三大模块外，该电动门控制器还具有紧急状态控制器。遇到突发情况可操作设置。此外根据设计思想为达到更高的灵活性与安全性，该系统采用逻辑设计思想，即当中某一传感模块发生损坏对整个系
12、统不会产生影响从而去除了安全隐患，因此该系统操作更加安全化人性化。2.3主要功能模块的简介2.3.1控制器模块 主控板模块主要包含了单片机系统和组合按键及显示模块，其具有IO双向输入输出端口的功能，具有接受信号、处理信号、输出信号的功能，同时也能够将所要显示的状态表示出来，经过编程实现使其具有智能化、人性化的特征。端口插针，用来联系电机驱动与传感器模块的接口电机状态显示LED显示用来控制整个防夹系统开单片机引出弹簧式的开关用来检测电动移门的是否已经关闭的状态和是否已经完全开启停关图 2.3.1 控制器模块内部框图2.3.2对射红外检测模块对射红外检测模块是由对射红外传感器，利用红外传感器的光感
13、来实现电平的变化，同时应用运算放大器用来做电压比较器，使用电位器来调节基准电压的变化，从而实现红外传感器传感距离的微调。同时传感器模块拥有输出开关量的功能。对射红外传感器电压比较器输出开关量 图 2.3.2 对射红外模块内部框图2.3.3热释电红外人体检测模块热释电红外模块应用于人体检测，当有人体接近时会产生一个5v的高电平信号，模块主要由d203sPIR传感器、菲尼尔透镜及biss0001芯片组成，由于人体具有40度左右的温度从而会产生红外波长，利用这个原理来实现人体检测。菲涅尔透镜PIRBISS0001及其外围电路开关量输出进单片机图 2.3.3 热释电红外人体检测内部框图2.3.4微波接
14、近式检测模块接近传感器TRIS-972，基于多普勒技术原理，采用微波专用微处理器、平面型感应天线、进口元器件,不但检测灵敏度度高，探测范围宽，而且工作非常可靠，一般没有误报，能在-15+60度的温度范围内稳定工作，是以往红外线、超声波、热释电元件组成的报警电路以及常规微波电路所无法比拟的，穿透性强，能够自主调节接近检测距离，当有物体或人接近时会产生一个开关量供给单片机。2.3.5电机驱动控制模块用单片机控制电机驱动往往会涉及弱电控制强电问题，这里我们用光电耦来实现光电隔离同时利用继电器来实现隔离系统，同时用一个三极管来实现开关作用，利用二极管来保护电路。从而实现了对电机的控制。这样的板子我们需要用两个一起用
