自动门控制系统设计 毕业设计.doc

自动检测技术课程设计题 目： 自动门控制系统设计 系别: 电气工程与自动化系专业: 自动化班级: 学号：姓名： 二o一 三 年 12 月 10 日摘 要本课题主要实现红外线检测和基于at89c51的单片机控制系统。本文是关于自动门控制系统电路设计，使用红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机。交流电机作为门驱动装置，通过单片机控制交流电机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。关键词：热释电红外线传感器、at89c51、bis0001芯片1设计的基本设计思路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,当热释收发装置没有检测到有人在离门1n的范围内，将延迟1秒启动电动机带动传动链关门。人体信号光学系统（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。1 设计总结构图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。总体结构图如下图1.1：2. 系统硬件设计2.1 设计电路的框图和原理红外自动门控制系统的硬件组成如图2.1所示。本系统主要由at89c51单片机及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、故障显示电路、控制方式切换电路等七部分组成。单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，据此产生步进电机控制信号，电动机带动门运行，当系统检测到控制方式发生改变时，系统进入相应的控制方式。如门在关门过程中遇到人或其他障碍物时门无条件朝相反方向打开，当系统出现故障，进入故障处理程序。系统硬件框图如图2.1所示：2.2 biss0001的内部： 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2.1 红外线自动门控制系统硬件框图下图2.2中，运算放大器opl将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由c3耦合给运算放大器op1，op2进行第二级放大，再经由电压比较器copl和odp2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号vs去启动延迟时间定时器，输出信号vo经晶体管t1放大驱动继电器去接通负载。图2.2 热释红外传感器处理芯片2.3驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图2.3所示：信号分配脉冲信号负载步进电机功率放大图2.3 驱动控制系统方框图步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下:1) 反应式步进电动机控制换相顺序步进电动机的通电换相顺序严格安照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这过程称为脉冲分配。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-ca；反序为a-ca-c-bc-b-ab；共有八个通电状态p1口输出控制信号，0表示绕子通电，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：表2-1 通电状态a11006hab10008hb10109hbc00101hc01103hca01002h2) 通电状态 p1.2(c) p1.1(b) p1.0(a) 控制字3) 控制电路模型如图2.4所示： p1.0p1.1p1.28051系列单片机a相驱动a相驱动a相驱动图2.4控制电路模型2.4斩波驱动下面讲的是斩波恒流驱动的原理图。t1是一个高频开关管。t2开关管的发射极接一只小电阻只，电动机绕组的电流经这个电阻到地，所以这个电阻是电流取样电阻。比较器的一端接给定电压uc，另一端接取样电阻上的压降，当取样电压为0时，比较器输出高电平。图2.5 斩波恒流驱动电路原理图当控制脉冲ui为低电平时t1和t2两个开关管均截止；当u1为高电平时，t1和t2两个开关管均导通，电源向绕组供电。由于绕组电感的作用，只上的电压逐渐升高，当超过给定电压uc的值时,比较器输出低电平，使与门输出低电平、tl截止，电源被切断；当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器输出高电乎，与门也输出高电平，t1又导通，电源又开始向绕组供电。这样反复循环，直到ui为低电平。2.5故障检测及显示在故障检测电路中，配置了温度和速度传感器，用来监测电机的工作情况，从而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，用于检测系统异常情况。检测电路首先将检测到的信号转换成电压，然后经单片机内部的户以转换器变成数字信号，单片机定期读取数据，一旦发现数据异常，即马上采取相应的紧急措施，向系统发出故障信号，系统停止工作，向故障显示电路发出指令，发出报警信号并显示故障类型。2.6 门行程检测门行程检测电路通过检测门行程开关的闭合情况来发送不同的信号，使电机改变转速，进而控制门运行的速度以提高运作效率，为了保护门不受到损害和保证门运行效率，在门行程检测电路中设置了四个行程开关。它们分别代表开门极限、程极限1、行程极限2、关门极限。门在开启过程中，分别经过慢速、加速、减速和停止四个过程，门的关闭过程则与上述过程相反。门运行到极限位置时，限位开关动作，单片机根据接收到响应的信号，改变电机运行速度。2.7设计电路原理图图2.6总电路图参考文献1传感器及其应用.张金铎 金欢阳名编著.西安电子科技大学出版社，2002.2传感器及其应用实例.何希才编著.机械工业出版社.2003.3传感器的理论与设计基础及其应用，单成祥 编著.国际工业出版社 .2002.4传感器技术与应用.金庆发编著.机械工业出版社.1994.5单片微行计算机原理、应用及