基于單片機(jī)的自動(dòng)平移門控制器設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)( (論文論文) )題目題目 基于單片機(jī)的自動(dòng)平移門控制器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的自動(dòng)平移門控制器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名導(dǎo)師姓名導(dǎo)師姓名 專專業(yè)業(yè)自動(dòng)化自動(dòng)化 報(bào)告日期報(bào)告日期2016.3.172016.3.17 班班級(jí)級(jí) 指導(dǎo)教指導(dǎo)教 師意見(jiàn)師意見(jiàn) 簽字簽字年年月月日日 專業(yè)專業(yè)( (教教 研室研室) )主主 任意見(jiàn)任意見(jiàn) 年年月月日日 系主任系主任 意意見(jiàn)見(jiàn) 年年月月日日 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 1 1.選題意義選題意義 21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效的防范通行、疏散，同時(shí)還突 出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié) 調(diào)和諧。 自動(dòng)門廣泛應(yīng)用于大中型公共場(chǎng)所，為這些建筑增添了亮麗、時(shí)尚的姿態(tài)。自動(dòng)門 從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門的功能的提升和完善。 所以對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人們對(duì)門功能的要求開(kāi)始。作為建筑物一部分的門，從最基 本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身 應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念 1。由于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊，因此最好 選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌。不要認(rèn)為樣本上全是外 國(guó)語(yǔ)，資料也是外國(guó)語(yǔ)的商品就是進(jìn)口商品，其實(shí)這樣是違反國(guó)家規(guī)定的。真正的知名 品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。 自動(dòng)門平移門最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)， 雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開(kāi)。當(dāng)人通 過(guò)門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，既方便又提高了 建筑的檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。 自動(dòng)門被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院、商業(yè)、工業(yè)等不同行業(yè)，改善了人們 的生產(chǎn)生活條件。自動(dòng)門不但能給我們帶來(lái)人員出入方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、 防噪音等好處，更令我們的建筑物增添了不少高貴典雅的氣息。 隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自 動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入了人們的生活， 以STC90C516單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中 之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全， 技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變 人類的生活，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 2 2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、 寫字樓，自動(dòng)門已經(jīng)是隨處可見(jiàn)。自動(dòng)門的工作方式是通過(guò)自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān) 來(lái)感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門信 號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電 后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，不但能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、 降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。 自動(dòng)門在國(guó)外早已得到普遍應(yīng)用，在我國(guó)也以其優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同， 中國(guó)已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)門的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置， 早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝煩瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維 修等缺點(diǎn)已逐漸被淘汰。 目前自動(dòng)門及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器 （以下簡(jiǎn)稱PLC），PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子 裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式和開(kāi)關(guān)量的邏輯控制的輸 入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 本文通過(guò)對(duì)“紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)”的研究和設(shè)計(jì)，精心撰寫了紅外線控制自動(dòng) 門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、傳感器為核心的系統(tǒng)。所 有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都要講究實(shí)用， 本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)門在許多場(chǎng)合都能適用， 而且能夠簡(jiǎn)單化， 不論對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商還有使用者來(lái)說(shuō)，都是最好的。他們需要的是一個(gè)廉價(jià)的又是一個(gè) 實(shí)用的產(chǎn)品。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正好具備了這樣的一個(gè)要求，能夠在大多數(shù)的地方應(yīng)用。因 此本設(shè)計(jì)就是解決了這樣一個(gè)問(wèn)題，還可以保證自動(dòng)門的穩(wěn)定性。例如，某商場(chǎng)要求營(yíng) 業(yè)期間的門都運(yùn)用自動(dòng)門，這就需要自動(dòng)門要有極高的穩(wěn)定性，且對(duì)于商場(chǎng)來(lái)說(shuō)成本不 能太高。然而本課題意味著產(chǎn)品成本下降，效益提高。因此是一個(gè)比較適合此類場(chǎng)合運(yùn) 用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。 在國(guó)外，進(jìn)入90年代以來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，并取得了驚 人的成就，自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門的重要部分。在現(xiàn)代人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能 源、降低噪音、防風(fēng)、防塵，同時(shí)可以使出入口顯得莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，自動(dòng)門適合 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 3 于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等，使用自動(dòng)門。但在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)門的自主 研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化 是需要首先考慮的因素。 由于門體的重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)提出不 同的要求，所以各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門。客流量的差異會(huì)對(duì)自 動(dòng)門的使用產(chǎn)生很大影響， 因此， 自動(dòng)門還可以分為一般自動(dòng)門和可頻繁使用的自動(dòng)門。 具體的說(shuō)，我們自動(dòng)門還有著以下四個(gè)明顯的特征： 1) 廠家多，規(guī)模小 56 年來(lái)幾年來(lái)，自動(dòng)門在國(guó)內(nèi)得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全 統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有 50 多家，但普 遍生產(chǎn)規(guī)模小，自主研 發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面 還不具備和進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。 2) 專業(yè)化分工趨勢(shì)顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研發(fā)和生產(chǎn)，頂多委 托代加 工部分零部件。近兩年來(lái)，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如 電機(jī)、主控板、遙控器 傳動(dòng)件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨 勢(shì)使生產(chǎn)的門檻降低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一 步增多，導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。 3) 高、低檔次的市場(chǎng)分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了高端市場(chǎng)， 目前 國(guó)內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能， 但生產(chǎn)工藝略 嫌粗糙， 質(zhì)量水平參 差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場(chǎng)。 4) 產(chǎn)品同質(zhì)化和市場(chǎng)特點(diǎn)導(dǎo)致利潤(rùn)微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動(dòng)門產(chǎn)品 往往是 開(kāi)發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價(jià)格因素占的比重較大，加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。其結(jié) 果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤(rùn)微薄。同時(shí)，由于價(jià)格過(guò)低，也使產(chǎn)品的持續(xù) 改進(jìn)和發(fā)展受到限制。 3.主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)是紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測(cè)到人體輻 射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳給單片機(jī)。交流電機(jī)作為門驅(qū)動(dòng)裝置。通 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 4 過(guò)單片機(jī)控制交流電機(jī)，使門自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門自動(dòng)關(guān)閉。本課題主要 實(shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)和基于的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 1、有人來(lái)時(shí)（進(jìn)門或出門）開(kāi)門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的 熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門。 2、無(wú)人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1 秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。 3、關(guān)門中途來(lái)人，立即開(kāi)門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢 測(cè)到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開(kāi)門。 總體結(jié)構(gòu)圖如下圖1： 4.擬采用的研究思路（方法、技術(shù)路線、可行性論證等）擬采用的研究思路（方法、技術(shù)路線、可行性論證等） 紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖所示。 本系統(tǒng)主要由STC90C516單片機(jī)及其外 圍電路、紅外檢測(cè)電路，門行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、故障顯 示電路、控制方式切換電路等七部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門行程檢測(cè) 電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方 式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過(guò)程中遇到人或其他障礙物時(shí)門 無(wú)條件朝相反方向打開(kāi)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。 人體 信號(hào) 光學(xué)系統(tǒng) 熱釋電紅外 線傳感器 信號(hào) 處理 自動(dòng)門 控制電路 圖 1設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 5 系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示： 0感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先， 平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成： （1）主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊， 發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門扇開(kāi)啟速度、 開(kāi)啟幅度等參數(shù)。 （2）感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它 的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)。 （3）動(dòng)力馬達(dá)：提供開(kāi)門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。 （4）門扇行進(jìn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方 向行進(jìn)。 （5）門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門扇吊具走輪 系統(tǒng)。 （6）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后 門體擺動(dòng)。 （7）當(dāng)門扇要完成一次開(kāi)門與關(guān)門，其工作流程如下： 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn) ST90C516 單片機(jī) SRAM 紅外線檢測(cè) 門行程檢測(cè) 故障檢測(cè) EPROM 電機(jī)電路控制 故障顯示報(bào)警 控制方式切換 圖2 紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件框圖 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 6 行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定 運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開(kāi) 啟；門扇開(kāi)啟后由控制器做出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。 5.研究工作安排及進(jìn)度研究工作安排及進(jìn)度 起止日期起止日期主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一周第一周補(bǔ)充理論知識(shí)，查詢課題所涉及的相關(guān)資料，為以后實(shí)物制作奠定好 充足的理論知識(shí) 第二周第二周準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告，確定單片機(jī)型號(hào)，查詢課題所涉及的相關(guān)資料 第三周第三周完善開(kāi)題報(bào)告，研究并繪制單片機(jī)及其外圍電路 第四周第四周進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，畫(huà)出主程序系統(tǒng)框圖，硬件框圖 第五周第五周編寫主程序并在單片機(jī)上連接電路 第六周第六周總結(jié)錯(cuò)誤連接電路并調(diào)試 第七周第七周實(shí)習(xí) 第八周第八周實(shí)習(xí) 第九周第九周繪制硬件電路圖 第十周第十周編寫熱釋電紅外傳感器工作電路 第十一周第十一周編寫驅(qū)動(dòng)程序電路，并調(diào)試 第十二周第十二周做出作品，并調(diào)試程序，進(jìn)行改善 第十三周第十三周撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第十四周第十四周總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)備答辯。 第十五周第十五周論文格式檢查 第十六周第十六周畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，成績(jī)?cè)u(píng)定 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 7 6.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 基于AT89C51的平移門控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，徐科明，論文 單片機(jī)原理與接口技術(shù)，李曉林，電子工業(yè)出版社 傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)，李曉林，電子工業(yè)出版社 太原理工大學(xué)圖書(shū)館， 傳感器及其應(yīng)用.張金鐸 金歡陽(yáng)名編著.西安電子科技大學(xué)出版社，2002. 傳感器及其應(yīng)用實(shí)例.何希才編著.機(jī)械工業(yè)出版社.2003. 傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用，單成祥 編著.國(guó)際工業(yè)出版社 .2002. 傳感器技術(shù)與應(yīng)用.金慶發(fā)編著.機(jī)械工業(yè)出版社.1994. 單片微行計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).張迎新編著.國(guó)防工業(yè)出版社.2000. 電子技術(shù)基礎(chǔ)康華光.陳大欽編著.高等教育出版社,1998. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù).胡漢才編著.北京：清華大學(xué)出版社.2004. 紅外線探