红外感应开关门设计

电力电子系统设计II

设计报告

红外感应自动门控制系统班级：

专业：

设计人（学号）：

完成日期： 2015年1月2日

一、设计目的：

自动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实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。二、设计任务：

设计一个有红外感应，当人来时自动打开，人离开后自动关闭的红外感应门控制系统。

三、设计要求：

四、系统方案设计：

1、系统总体设计：

系统框图、设计思路和工作原理。

本系统主要由单片机及其外围电路、红外检测电路、步进电机控制电路等组成。正常工作时,单片机循环检测红外检测电路输出信号，据此产生电动机控制信号，电动机带动门运行，当系统检测到控制方式发生改变时，系统进入相应式。如门在的控制方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。其原理方框图如2.1所示。

图2.1 原理方框图

硬件总体逻辑设计:

感应自动门的种类很多，在此，仅以平移型感应自动门作为设计的重点。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。

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，步带转动一段时间后，马达反转，自动门关闭[6]。

2、硬件设计与分析：

分析整个电路的工作原理和实现的功能（按摸块化设计）。

提交详细的硬件电气原理图。

2.1红外感应开关电路

该模块由电源电路、红外发射电路、红外接受电路、脉冲放大与整形电路、延时电路、驱动电路、继电输出控制电路。

1、电源电路：模块工作电压5.0V—12.0V均可，一般采用外部5V电源供

电。LED1为电源指示灯，C1、C2为滤波电容。R2与C7及R6和C4构成退耦滤波电路，为红外线接收放大电路供电

2、红外发射电路：U1E、U1F、R1、R

3、C3组成多谐振荡器，产生的震荡

脉冲经过R4驱动VT1，使红外发射二极管HT1不断发射红外脉冲。

3、红外接收电路：HR1和R8构成还能国外接受电路，HR1为红外接收二

极管，它的反向电阻随红外光照的增加而减少，从而使R8的分压发生相应的变化，将接收到的红外光信号转变为电信号，通过C5送到红外放大电路进行放大。

4、红外信号放大电路：VT2和VT3组成二级红外放大电路，把接收到的微

弱红外信号进行放大，其中VT2的偏置可调电阻RP1可以调节接受灵敏度。

5、脉冲整流电路：经放大后的信号送入U1B和U1B进行整流，把不规则

的信号转变为矩形脉冲，便于延时触发电路能够稳定工作。

6、延时电路：当接收到足够强度的红外信号时，整流电路便会输出矩形脉

冲，矩形脉冲的高电平将使开关二极管D1导通，使C8两端的电压迅速上升变为高电平，C8的放电电阻为R13和RP2，即使接收到的红外信号过去了，C8依然会保持一段时间的高电平，调节RP2可以调节保持高点盘点时间的长短，即调节触发延时时间。

7、驱动电路：U1C和U1D并联组成驱动电路，驱动指示灯电路和继电器工

作。

8、继电器输出控制电路：当C8两端因有信号的到来而成为高电平时，驱

动电路便输出低电平，工作指示灯LED2点亮，VT4导通，继电器得电吸合，控制端J2连通。

2.2 AT89C52单片机

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52的管脚及各管脚含义如下：

图2.2 89C52管脚图

各引脚功能说明：

VCC——电源电压；

GND——接地；

P0口——P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用；

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻；

在FLASH编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻；

P1口——P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流；

与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）；

FLASH编程和程序校验期间，P1接收低8位地址；

P1.0和P1.1的第二功能：