基于单片机的自动平移门控制器设计开题报告

太原理工大学现代科技学院信息系太原理工大学现代科技学院信息系 本科毕业论文（设计）开题报告本科毕业论文（设计）开题报告 毕业设计毕业设计( (论文论文) )题目题目 基于单片机的自动平移门控制器设计基于单片机的自动平移门控制器设计 学生姓名学生姓名导师姓名导师姓名 专专业业自动化自动化 报告日期报告日期2016.3.172016.3.17 班班级级 指导教指导教 师意见师意见 签字签字年年月月日日 专业专业( (教教 研室研室) )主主 任意见任意见 年年月月日日 系主任系主任 意意见见 年年月月日日 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 1 1.选题意义选题意义 21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效的防范通行、疏散，同时还突 出了建筑艺术的理念，强调门与建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协 调和谐。 自动门广泛应用于大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿态。自动门 从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。 所以对自动门的认识应该从人们对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基 本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身 应牢固、密封。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念 1。由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐，因此最好 选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌。不要认为样本上全是外 国语，资料也是外国语的商品就是进口商品，其实这样是违反国家规定的。真正的知名 品牌，合法的商品不会这样做。 自动门平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门时， 雷达感应到人的存在，给控制器一个开门信号，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了 建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。 自动门被广泛应用在政府机关、银行、医院、商业、工业等不同行业，改善了人们 的生产生活条件。自动门不但能给我们带来人员出入方便、节约空调能源、防风、防尘、 防噪音等好处，更令我们的建筑物增添了不少高贵典雅的气息。 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自 动控制系统开始进入了人们的生活， 以STC90C516单片机为核心的自动门系统就是其中 之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全， 技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变 人类的生活，将加快科学技术的发展。 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 2 2.国内外研究现状概述国内外研究现状概述 在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、 写字楼，自动门已经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关 来感应人的出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信 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 后可以实现无人管理，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，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。 自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也以其优异的性能逐步得到大家的认同， 中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置， 早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易维 修等缺点已逐渐被淘汰。 目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器 （以下简称PLC），PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子 装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计 时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式和开关量的逻辑控制的输 入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 本文通过对“红外线自动门控制系统”的研究和设计，精心撰写了红外线控制自动 门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，步进电机、传感器为核心的系统。所 有产品的开发都要讲究实用， 本文设计的自动门在许多场合都能适用， 而且能够简单化， 不论对于产品开发商还有使用者来说，都是最好的。他们需要的是一个廉价的又是一个 实用的产品。此系统的设计正好具备了这样的一个要求，能够在大多数的地方应用。因 此本设计就是解决了这样一个问题，还可以保证自动门的稳定性。例如，某商场要求营 业期间的门都运用自动门，这就需要自动门要有极高的稳定性，且对于商场来说成本不 能太高。然而本课题意味着产品成本下降，效益提高。因此是一个比较适合此类场合运 用且经济的产品。 在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经相对成熟，并取得了惊 人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现代人们生活中自动门可以节约空调能 源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用非常广泛。 随着我国经济的飞速发展，自动门在人们的生活中的运用越来越广泛，自动门适合 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 3 于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等，使用自动门。但在国内，自动门的自主 研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统的设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化 是需要首先考虑的因素。 由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动和传动系统提出不 同的要求，所以各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量的差异会对自 动门的使用产生很大影响， 因此， 自动门还可以分为一般自动门和可频繁使用的自动门。 具体的说，我们自动门还有着以下四个明显的特征： 1) 厂家多，规模小 56 年来几年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全 统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有 50 多家，但普 遍生产规模小，自主研 发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面 还不具备和进口产品竞争的实力。 2) 专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委 托代加 工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如 电机、主控板、遥控器 传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋 势使生产的门槛降低，进入的厂家进一 步增多，导致竞争更加激烈。 3) 高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场， 目前 国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能， 但生产工艺略 嫌粗糙， 质量水平参 差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。 4) 产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品 往往是 开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结 果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续 改进和发展受到限制。 3.主要研究内容主要研究内容 本次设计是红外线自动门控制系统，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 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 4 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。本课题主要 实现红外线检测和基于的单片机控制系统。 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。 总体结构图如下图1： 4.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等） 红外自动门控制系统的硬件组成如图所示。 本系统主要由STC90C516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。 人体 信号 光学系统 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 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 5 系统硬件框图如图2所示： 0感应自动门的种类很多，在此，仅以平移型感应自动门机作为设计的重点。首先， 平移式自动门机组由以下部件组成： （1）主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块， 发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、 开启幅度等参数。 （2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它 的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。 （3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。 （4）门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方 向行进。 （5）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮 系统。 （6）下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后 门体摆动。 （7）当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下： 感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运 ST90C516 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 红外线自动门控制系统硬件框图 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 6 行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定 运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开 启；门扇开启后由控制器做出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。 5.研究工作安排及进度研究工作安排及进度 起止日期起止日期主要内容主要内容 第一周第一周补充理论知识，查询课题所涉及的相关资料，为以后实物制作奠定好 充足的理论知识 第二周第二周准备开题报告，确定单片机型号，查询课题所涉及的相关资料 第三周第三周完善开题报告，研究并绘制单片机及其外围电路 第四周第四周进行硬件电路设计，画出主程序系统框图，硬件框图 第五周第五周编写主程序并在单片机上连接电路 第六周第六周总结错误连接电路并调试 第七周第七周实习 第八周第八周实习 第九周第九周绘制硬件电路图 第十周第十周编写热释电红外传感器工作电路 第十一周第十一周编写驱动程序电路，并调试 第十二周第十二周做出作品，并调试程序，进行改善 第十三周第十三周撰写毕业设计论文 第十四周第十四周总结报告，准备答辩。 第十五周第十五周论文格式检查 第十六周第十六周毕业设计答辩，成绩评定 太原理工大学现代科技学院信息系毕业设计（论文）开题报告 7 6.参考文献参考文献 基于AT89C51的平移门控制器系统的设计，徐科明，论文 单片机原理与接口技术，李晓林，电子工业出版社 传感器原理与检测技术，李晓林，电子工业出版社 太原理工大学图书馆， 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. 传感器及其应用实例.何希才编著.机械工业出版社.2003. 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. 传感器技术与应用.金庆发编著.机械工业出版社.1994. 单片微行计算机原理、应用及接口技术.张迎新编著.国防工业出版社.2000. 电子技术基础康华光.陈大钦编著.高等教育出版社,1998. 单片机原理及其接口技术.胡汉才编著.北京：清华大学出版社.2004. 红外线探