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1、红外线控制自动门摘要：随着经济的发展和人民生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛，它已经成为宾馆、超市等现代建筑所必备的，是建筑智能化水平的重要指标。自动门控制系统作为自动门系统的控制核心，决定了自动门系统的性能。国外生产的自动门控制系统性能比较优良，但是价格偏高；国内的同类产品虽然价格便宜，但是性能较差，故障率较高。本文研究一种基于AT89C51的自动门控制系统，功能强大，运行可靠，用户操作方便，而且成本适中，在市场上有较强的竞争力。关键词：自动门控制系统； AT89C51； ABSTRACT：With the development of economy and living stand
2、ard,automatic doors are being widely used.It is absolutely necessary to a modern building such as hotel,supermarket.As the controlling core of the automatic door,the automatic door controller determines its performance.Most of automatic door controllers that have been sold in our country are made by
3、 foreign manufactures.The performance of these products is high, but they are very expensive. Our home-made automatic door controllers are not so expensive,however,the performance is unsatisfied and the faulty rate is high. So we have developed a new kind of automatic door controller based on AT89C5
4、1. The controller has good competitive ability because its powerful, reliable, convenient and low-cost.Key words:automatic door controller； AT89C51； 目录第一章绪论31.1引言31.2系统功能简介31.2.1实用的操作模式31.2.2完善的故障监测和故障/状态显示功能41.2.3灵活的参数设置41.2.4智能化处理41.2.5紧急按钮41.2.6手动复位41.3系统结构和工作原理51.3.1电源51.3.2主控芯片、存贮器及外围电路61.3.3步进
5、电机控制及驱动电路61.3.4红外传感器部分61.3.5电流电压监测电路7第二章 红外线感应原理82.1红外传感技术简介82.2. 1主动式82 .2. 2被动式8第三章 硬件电路设计123.1电源部分123.1.1整流滤波电路123.1.2开关电源133.2主控芯片AT89C51接口电路143.3控制面板电路163.4电磁锁控制电路173.5制动控制电路193.6电流电压监测电路213.6.1总电流监测电路213.6.2交流电掉电检测电路223.7红外传感器和光电管22第四章 系统程序流程234.1定时中断服务程序244.2门的运动264.2.1电机的操作274.2.2输入捕捉程序314.3
6、控制面板按键程序324.3.1修改系统操作模式334.3.2修改运动参数334.3.3系统复位334.3.4自由滑动33参考文献35第一章 绪论1.1引言随着经济的发展和人们生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛。它现在为许多宾馆、超市、百货大楼等现代建筑所必备，不仅可以美化出入口环境，而且具有节能、防尘、隔音等功能，同时也是建筑物智能化的重要指标。目前国内的产品多为从国外进口。国外生产自动门的公司很多，常见的公司有德国的BLASL，瑞士的TORMAX，意大利的PA，日本的National等等。这些产品功能繁多，性能可靠，但普遍价格偏高，操作复杂。而国内设计的同类产品性能不稳定，故障率较高，
7、需要频繁的维护，增加了运营成本。我设计的这款红外线自动门控制系统要求功能强大，而且具有完整的抗干扰和故障诊断功能，性能稳定可靠，用户操作方便，而且成本适中，在市场上有较强的竞争力。1.2系统功能简介我们所研制的自动门控制系统功能具体特点如下：1.2.1实用的操作模式自动门控制系统有五种实用的操作模式，即自动、常开、锁门、单向只出不入和窄开门工作模式。自动模式也就是最常用的模式，当有人靠近时自动开门，当人通过后自动关门；常开模式，无论是否有人通过，一直保持开门状态不变；锁门模式即关门并且上锁的状态。单向只出不入模式对时间有限制的公共场所非常有用，比如商店晚上打烊之前可以设定为此工作模式，此时自动
8、门只对门内的顾客有响应，可以让顾客出去，对于门外要进入的顾客则不予响应。窄开门模式和自动模式类似，只是当执行开门动作时只开到某一宽度（可由用户调节），而不是全部打开，这种模式在冬天或夏天室内外温差较大时是一种非常实用的工作模式，可以减少室内外的热量交换。1.2.2完善的故障监测和故障/状态显示功能本系统具有完善的故障检测和抗干扰功能，保证系统安全可靠的运行。对市电、直流电源电压、系统总电流、制动电流、锁电流、电机温度、系统环境温度都有相应的监测电路，一旦发生掉电、欠压、过流、过热等情况将会立即执行相应的故障处理程序，同时通过5个LED闪烁显示相应故障，提醒相关人员及时维护，保证系统的安全和人身
9、安全。正常情况下，LED显示当前系统的运行状态。1.2.3灵活的参数设置通过控制面板可以随时调节系统参数，使之更符合用户的需要。通过控制面板用户可以调节的参数有开门速度、关门速度、开门宽度以及保持开门时间等参数。用户设置的参数会存贮在EEPROM中，掉电不丢失。1.2.4智能化处理复位之后，系统自动执行校准运行，测量门的宽度，计算门的运动曲线（各运行阶段的位移和速度），无需人工干预。在此后门的运动中，不管开启或关闭，当门在运动方向上遇到意外的障碍物，会立即停止门的运动，然后倒转，同时记住障碍物的位置和显示故障信息。如果障碍物仍未被移走，当门再次到达此位置时，系统就执行校准运行，自动把此位置作为
10、终点位置，重新计算门的运动曲线。1.2.5紧急按钮在屋内一侧，有两个紧急按钮，开门按钮K&S和紧急停止按钮E.P，用于紧急情况下的处理。按下K&S，不管系统处于什么操作模式下，门都会打开。按下E.P，首先立即停止门的运动，然后使门体脱离系统控制，可以自由滑动。1.2.6手动复位同时按下控制面板上的两个按键至少5秒，再松开，就可以使系统复位。1.3系统结构和工作原理自动门控制系统结构如下所示：图1-1自动门控制系统结构我选择主控芯片AT89C51作为系统的控制核心。主控芯片循环检测传感器、紧急按钮和光电管的状态，结合门体的当前运动状态，产生对步进电机或者制动的控制信号。制动信号使制动动作，阻止门
11、体移动；而电机控制信号通过脉冲编码电路产生相应的时序，然后经驱动放大送给电机，从而带动门体相应的运动。光电编码器监测门体的运动方向和速度，并反馈回主控芯片，形成闭环控制。通过控制面板，用户可以调整系统工作模式和门体的运动速度等参数，LED显示当前控制系统工作模式或者故障显示信息。系统掉电时，用户调整的参数被送到EEPROM中保存起来，供电恢复以后主控芯片从EEPROM中读出这些参数，系统可以按照掉电以前用户设定的参数重新运行而无须由用户重新设定。1.3.1电源系统的供电为220伏、50Hz的市电，经变压器变压后输出27伏的交流电，经整流滤波后产生35伏的准直流输出，然后再经过开关电源产生24伏
12、和5伏直流电，24伏用于微波传感器、光电管、控制面板、运算放大器的供电，5伏用于主控芯片、片外存贮器及其他数字逻辑电路的供电，而步进电机、制动和电磁锁这些大功率部件的供电是35伏准直流电。5伏经升压电路后输出15伏直流电，用于电机驱动电路中悬浮自举供电电压，控制大功率MOSFET管的正常导通和截止。1.3.2主控芯片、存贮器及外围电路AT89C51内部存储器容量有限，在本系统中采用扩展工作模式，在外部扩展了128KB EPROM（M27C1001）和8KB SRAM（SRAM6264）。EPROM用于贮存系统程序，SRAM储存处理数据和临时参数。AT89C51内部自带了640字节EEPROM，
13、用来存储用户设定的参数。主控芯片需要访问传感器、控制面板、过热过流保护信号、电机方向等接口信号。这些信号如果直接接到主控芯片的I/O引脚将占用较多的资源，因此本系统将这些信号通过三态总线缓冲器74HC541和8D触发器74HC574接到主控芯片的数据总线，将地址总线经过译码器译码后控制缓冲器的使能端，相当于赋予接口电路以不同的地址，主控芯片可以像读写外部存储器一样通过接口地址读入或写出接口信号。1.3.3步进电机控制及驱动电路对步进电机的控制是系统重要的组成部分，包括脉冲编码电路、功率驱动电路。本系统采用一片Xilinx公司的复杂可编程逻辑器件（CPLD）XC9536实现脉冲分配功能，主控芯片
14、只需要输出启动/停止信号、转动方向信号以及表示转动速度的PWM信号，具体时序的产生都由CPLD完成，减轻了主控芯片的负担，并具有良好的扩展性和灵活性。功率驱动电路是大功率MOSFET管组成的H桥式放大电路。具体电路见第四章。1.3.4红外传感器部分红外传感器信号输入到外围处理电路，对其进行准确的判断和处理也是至关重要的。桑斯达公司开发的BISS0001是一款具有较高性能的热释电红外传感信号处理芯片，它是CMOS数模混合专用集成电路，具有独立的高输入阻抗运算放大器和双向鉴幅器，可有效抑制干扰，内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽。1.3.5电流电压监测电路本系统对系
15、统中各个电流、电压设置了监测电路，监测电路将电流转换成电压，然后用主控芯片内部的A/D转换器将其转换为数字信号，判断是否发生了欠压、过压、过载等情况，如检测到异常情况将执行故障处理子程序。第二章 红外线感应原理2.1红外传感技术简介红外传感技术可分为主动式传感技术和被动式传感技术。2.2. 1主动式图2. 1主动式红外探测器的基本组成红外发射机驱动红外发光二极管发出一束调制的红外光束。在距发射机一定距离处，与之对准放置一红外接收机。它通过光敏晶体管接收发射端发出的红外辐射能量，并经过光电转换将其转换为电信号。分别在收、发端放置一光学透镜，将红外光聚集成较细的平行光束，以使红外光的能量能集中传送。采用调制的红外光源具有以下几个优点: .降低电源的功耗。 .使红外探测器具有较强的抗干扰能力，提高了工作的稳定性。 红外光束构成了一道人眼看不见的封锁线，当有人穿越或阻挡这条红外光束时，接收机输出的电信号强度就会发生变化，从而发出信号。2 .2. 2被动式
