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1、自动控制门系统设计自动控制门系统设计 导师：李子颜答辩人：马冬专业：电气自动化自动控制门系统设计自动控制门系统设计 导师：李子颜答辩人：马冬 专业: 电气自动化1 1自动控制门系统设计自动控制门系统设计 课题的意义和目的课题的意义和目的经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是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、随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、随处可见，在各
2、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。自动写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动写字楼等场所，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、门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、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防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵防尘、
3、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。典雅的气息。典雅的气息。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、自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、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，自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，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、其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、其中自动
4、平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、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。感应门就是指自动平移门。感应门就是指自动平移门。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，红外线感应到人的内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制
5、器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。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当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以当人通过门之后，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、降实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪
6、音，提高了建筑的档次。低噪音，提高了建筑的档次。低噪音，提高了建筑的档次。低噪音，提高了建筑的档次。2 2自动控制门系统设计自动控制门系统设计 自动平移门自动平移门3 3自动控制门系统设计自动控制门系统设计 一、智能化设计一、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，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，仍然能够即使遇到大风等原因引起的运行阻力增大，仍然能
7、够保持平稳的开关门动作。保持平稳的开关门动作。 二、安全性设计二、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，延长自动门现象发生，提高自动门运行时的安全性，延长自动门寿命。寿命。 三、稳定性设计三、稳定性设计 自动门采用步进电机，具有高效、省电、低噪音、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
8、等特性，大大超越高转速、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，配合传统交流伺服马达。由于采用步进电机驱动，配合T T型型齿条同步带，使门体自低速至高速的运行中具有卓越齿条同步带，使门体自低速至高速的运行中具有卓越的稳定性。的稳定性。4 4自动控制门系统设计自动控制门系统设计 设计的基本思路设计的基本思路光学系统（菲涅尔透镜）热释电红外线传感器信号处理自动门控制电路图1 设计总结构图1、有人来时（进门或出门）开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门上侧的热释红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。2、无人时关门延迟,当热释收发装置
9、没有检测到有人在离门1m的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。3、关门中途来人，立即开门。当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门。 人体信号5 5自动控制门系统设计自动控制门系统设计系统硬件设计热释红外线传感器热释红外线传感器 热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器 当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出 6 6自动控制门系统设计自动控制门系统设计BISS0001芯片 BISS0001是一款具有较高性能的
10、传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。 7 7自动控制门系统设计自动控制门系统设计BISS0001的热释电红外开关应用电路图 8 8自动控制门系统设计自动控制门系统设计步进电动机有如下特点步进电动机有如下特点 步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电具有良好的跟随型。以由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统
11、，既非常简单、廉价，路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，路组成的开环数控系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节又非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节又非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节又非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭外数控系统。组成高性能的闭外数控系统。组成高性能的闭外数控系统。组成高性能的闭外数控系统。步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转步进电动机的动态响应快。易于起停、正反转及变速。及变速。及变速。及变速。速度可在相当
12、宽的范围内平滑调节。低速下仍速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍速度可在相当宽的范围内平滑调节。低速下仍能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速能保证获很大转矩，因此，一般可以不用减速器而直接驱动负载。器而直接驱动负载。器而直接驱动负载。器而直接驱动负载。9 9自动控制门系统设计自动控制门系统设计从图中可以看出，它分成转于和 定子两部分。定子是由砧钢片叠成的。定子上有6个磁极(大极)，每2个相对的磁极(N、S极)组成一对，共有3对。每对磁极都缠有同一绕组，也即形成一相，这
13、样3对磁极有3个绕组，形成三相。 三相反应式步进电动机结构图 1010自动控制门系统设计自动控制门系统设计自动门选用的是三相六拍的工作方式自动门选用的是三相六拍的工作方式 ，即：步进电动机的正转通电顺序，即：步进电动机的正转通电顺序为：为：A-AB-B-BC-C-CAA-AB-B-BC-C-CA；反转通电顺序为：；反转通电顺序为：A-AC-C-CB-B-BAA-AC-C-CB-B-BA。磁场旋转一。磁场旋转一周。通电需要换相周。通电需要换相6 6次次( (即六拍即六拍) )，转子才转动一个齿距角。在使用六拍工，转子才转动一个齿距角。在使用六拍工作方式时，有三拍是单相通电，有三拍是双相通电；对任
14、一相来说，它作方式时，有三拍是单相通电，有三拍是双相通电；对任一相来说，它的电压波形是一个方波，周期为六拍。其中毛三拍连续通电，有三拍连的电压波形是一个方波，周期为六拍。其中毛三拍连续通电，有三拍连续断电。续断电。1111自动控制门系统设计自动控制门系统设计驱动控制系统 1212自动控制门系统设计自动控制门系统设计三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是三相六拍步进电机工作方式通电换相的正序是A-AB-B-BC-C-CAA-AB-B-BC-C-CA；反序为；反序为A-CA-C-A-CA-C-BC-B-ABBC-B-AB；共有六个通电状态；共有六个通电状态P1P1口输出控制信号，口输出控制信号，
15、0 0表示绕子通电，表示绕子通电，1 1表示绕子断表示绕子断电，则可以用六个字来表示六个通电状态。这六个字表示如下表电，则可以用六个字来表示六个通电状态。这六个字表示如下表1313自动控制门系统设计自动控制门系统设计 AT89C51单片机SRAM红外线检测门行程检测故障检测EPROM电机电路控制故障显示报警控制方式切换图9 红外线自动门控制系统硬件框图平移式自动门机组由以下部件组成（1）主控制器）主控制器（2）感应探测器）感应探测器（3）动力马达）动力马达（4）门扇行进轨道）门扇行进轨道（5）门扇吊具走轮系）门扇吊具走轮系统统（6）下部导向系统）下部导向系统设计电路的框图设计电路的框图 141
16、4自动控制门系统设计自动控制门系统设计系统软件结构 整个系统软件主要由主程序、开门子程序、关门子程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序、外部中断服务子程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置等功能。程序设计中设置了一个外部中断0，它保证红外自动门能够在无人操控情况下自动运行，主要功能是当检测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。1515自动控制门系统设计自动控制门系统设计系统主程序流程图 1616自动控制门系统设计自动控制门系统设计故障检测及显示故障检测及显示 检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位开关则由磁开关来实现。开
17、关则由磁开关来实现。 本设计在自动门的门内本设计在自动门的门内门外一定高度处各设置一个对射探测器。并由导门外一定高度处各设置一个对射探测器。并由导向管套住发射管和接收管，确保所发出的光线是向管套住发射管和接收管，确保所发出的光线是一束，而且不宜受其他光线的干扰。接收管的光一束，而且不宜受其他光线的干扰。接收管的光线被阻挡时输山高电平信号。两接收器的输出端线被阻挡时输山高电平信号。两接收器的输出端接到一个或门上，再经过一个非门接到接到一个或门上，再经过一个非门接到INT0INT0引脚。引脚。这样不论是有人进门或有人出门，都会有低电平这样不论是有人进门或有人出门，都会有低电平信号输入信号输入INT
18、0INT0端口，从而使单片机得到有人的信端口，从而使单片机得到有人的信息，并调用相应程序执行相应的开门动作。息，并调用相应程序执行相应的开门动作。 1717自动控制门系统设计自动控制门系统设计 检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位开关则由磁开关来实现。检测有无人进出采用对射主动红外探测器。限位开关则由磁开关来实现。限位开关分别限位开关分别设置在开门极限位置、关门极限位置、和一半处的位置。此开关是这样种器件：半有磁铁设置在开门极限位置、关门极限位置、和一半处的位置。此开关是这样种器件：半有磁铁在其附近时，磁开关就被吸为关闭状态，输出高电平。相反输出低电平。在其附近时，磁开关就被吸为关闭状态
19、，输出高电平。相反输出低电平。 它由发射器和接收器两部分组成。其中发射器发射出一定波长的红外线，当然人眼是它由发射器和接收器两部分组成。其中发射器发射出一定波长的红外线，当然人眼是看不到的但可以通过特定的装置检测到，也可以成像。平时状态下由接收器接收，但如果看不到的但可以通过特定的装置检测到，也可以成像。平时状态下由接收器接收，但如果发射器所发射的红外线被物体挡住，就会发出报警信号。发射器所发射的红外线被物体挡住，就会发出报警信号。将两小块磁铁分别置于门的右上将两小块磁铁分别置于门的右上角位置，则当自动门移到限位开关处时，此开关就会被吸合，发出高电平信号，分别输出角位置，则当自动门移到限位开关处时，此开关就会被吸合，发出高电平信号，分别输出给给P0.4P0.4、P0.5P0.5、P0.6P0.6这三个引脚，单片机经过查询这三个引脚来判断到那个限位开关，再这三个引脚，单片机经过查询这三个引脚来判断到那个限位开关，再执行变速或停止的相应动作。执行变速或停止的相应动作。 检测有无人进出及限位开关模块 1818自动控制门系统设计自动控制门系统设计谢谢！1919自动控制门系统设计自动控制门系统设计
