自动门控制系统设计

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。

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：

图1。1 设计总结构图

2.2 BISS0001的内部：

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

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

所示：

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

2)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：

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、应用及接口技术》.张迎新编著.国防工业出版社.2000.

[6]《电子技术基础》康华光.陈大钦编著.高等教育出版社,1998.

[7]《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.

[8]《红外线探测与控制电路》. 陈永甫编著.北京：人民邮电出版社.2004.