基于單片機的自動平移門控制器設(shè)計開題報告

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）開題報告本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計( (論文論文) )題目題目 基于單片機的自動平移門控制器設(shè)計基于單片機的自動平移門控制器設(shè)計 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)自動化自動化 報告日期報告日期2016.3.172016.3.17 班班級級 指導(dǎo)教指導(dǎo)教 師意見師意見 簽字簽字年年月月日日 專業(yè)專業(yè)( (教教 研室研室) )主主 任意見任意見 年年月月日日 系主任系主任 意意見見 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（論文）開題報告 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，強調(diào)了有效的防范通行、疏散，同時還突 出了建筑藝術(shù)的理念，強調(diào)門與建筑藝術(shù)的理念，強調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié) 調(diào)和諧。 自動門廣泛應(yīng)用于大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時尚的姿態(tài)。自動門 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)需要對門的功能的提升和完善。 所以對自動門的認(rèn)識應(yīng)該從人們對門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門，從最基 本的意義上講，要同時滿足隔離外部環(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。自動門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護意識，提升了人們的安全觀念 1。由于中國沒有相關(guān)的自動門國家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動門檔次、質(zhì)量良莠不齊，因此最好 選擇一個由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動門品牌。不要認(rèn)為樣本上全是外 國語，資料也是外國語的商品就是進口商品，其實這樣是違反國家規(guī)定的。真正的知名 品牌，合法的商品不會這樣做。 自動門平移門最常見的形式是自動門機及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動門時， 雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通 過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了 建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。 自動門被廣泛應(yīng)用在政府機關(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。自動門不但能給我們帶來人員出入方便、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。 隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自 動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活， 以STC90C516單片機為核心的自動門系統(tǒng)就是其中 之一。同時也標(biāo)志了自動控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全， 技術(shù)先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時代的發(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（論文）開題報告 2 2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 在經(jīng)濟飛速發(fā)展的中國，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場、 寫字樓，自動門已經(jīng)是隨處可見。自動門的工作方式是通過自動門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān) 來感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走近自動門時，感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信 號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動門在通電 后可以實現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進出方便、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。 自動門在國外早已得到普遍應(yīng)用，在我國也以其優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同， 中國已經(jīng)迎來了自動門發(fā)展的黃金時期。自動門的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置， 早期的自動門控制系統(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 修等缺點已逐漸被淘汰。 目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器 （以下簡稱PLC），PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子 裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計 時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關(guān)量的邏輯控制的輸 入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 本文通過對“紅外線自動門控制系統(tǒng)”的研究和設(shè)計，精心撰寫了紅外線控制自動 門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，步進電機、傳感器為核心的系統(tǒng)。所 有產(chǎn)品的開發(fā)都要講究實用， 本文設(shè)計的自動門在許多場合都能適用， 而且能夠簡單化， 不論對于產(chǎn)品開發(fā)商還有使用者來說，都是最好的。他們需要的是一個廉價的又是一個 實用的產(chǎn)品。此系統(tǒng)的設(shè)計正好具備了這樣的一個要求，能夠在大多數(shù)的地方應(yīng)用。因 此本設(shè)計就是解決了這樣一個問題，還可以保證自動門的穩(wěn)定性。例如，某商場要求營 業(yè)期間的門都運用自動門，這就需要自動門要有極高的穩(wěn)定性，且對于商場來說成本不 能太高。然而本課題意味著產(chǎn)品成本下降，效益提高。因此是一個比較適合此類場合運 用且經(jīng)濟的產(chǎn)品。 在國外，進入90年代以來，自動化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并取得了驚 人的成就，自動化技術(shù)是自動門的重要部分。在現(xiàn)代人們生活中自動門可以節(jié)約空調(diào)能 源、降低噪音、防風(fēng)、防塵，同時可以使出入口顯得莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，自動門在人們的生活中的運用越來越廣泛，自動門適合 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 3 于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等，使用自動門。但在國內(nèi)，自動門的自主 研發(fā)尚處于初級階段。在自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計中，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對自動門驅(qū)動和傳動系統(tǒng)提出不 同的要求，所以各種自動門又可以分為重型自動門和輕型自動門。客流量的差異會對自 動門的使用產(chǎn)生很大影響， 因此， 自動門還可以分為一般自動門和可頻繁使用的自動門。 具體的說，我們自動門還有著以下四個明顯的特征： 1) 廠家多，規(guī)模小 56 年來幾年來，自動門在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全 統(tǒng)計，目前國內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動門的廠家已有 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)品開發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面 還不具備和進口產(chǎn)品競爭的實力。 2) 專業(yè)化分工趨勢顯現(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，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如 電機、主控板、遙控器 傳動件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨 勢使生產(chǎn)的門檻降低，進入的廠家進一 步增多，導(dǎo)致競爭更加激烈。 3) 高、低檔次的市場分明進口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢，占據(jù)了高端市場， 目前 國內(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。 4) 產(chǎn)品同質(zhì)化和市場特點導(dǎo)致利潤微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動門產(chǎn)品 往往是 開發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價格因素占的比重較大，加劇了市場競爭。其結(jié) 果是眾多廠家一味地比拼價格，導(dǎo)致利潤微薄。同時，由于價格過低，也使產(chǎn)品的持續(xù) 改進和發(fā)展受到限制。 3.主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 本次設(shè)計是紅外線自動門控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測到人體輻 射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號，傳給單片機。交流電機作為門驅(qū)動裝置。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（論文）開題報告 4 過單片機控制交流電機，使門自動打開，當(dāng)人進門后又可以使門自動關(guān)閉。本課題主要 實現(xiàn)紅外線檢測和基于的單片機控制系統(tǒng)。 1、有人來時（進門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時候時，安裝在門上側(cè)的 熱釋紅外線傳感器信號檢測裝置檢測到有人時，將啟動電動機帶動傳動鏈開門。 2、無人時關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門1m的范圍內(nèi)，將延遲1 秒啟動電動機帶動傳動鏈關(guān)門。 3、關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動電動機帶動傳動鏈關(guān)門時，感應(yīng)探頭突然檢 測到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動機關(guān)門，啟動電動機帶動傳動鏈開門。 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單片機及其外 圍電路、紅外檢測電路，門行程檢測電路、步進電機控制電路、故障檢測電路、故障顯 示電路、控制方式切換電路等七部分組成。單片機循環(huán)檢測紅外檢測電路和門行程檢測 電路輸出信號，據(jù)此產(chǎn)生步進電機控制信號，電動機帶動門運行，當(dāng)系統(tǒng)檢測到控制方 式發(fā)生改變時，系統(tǒng)進入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時門 無條件朝相反方向打開，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進入故障處理程序。 人體 信號 光學(xué)系統(tǒng) 熱釋電紅外 線傳感器 信號 處理 自動門 控制電路 圖 1設(shè)計總結(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（論文）開題報告 5 系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示： 0感應(yīng)自動門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動門機作為設(shè)計的重點。首先， 平移式自動門機組由以下部件組成： （1）主控制器：它是自動門的指揮中心，通過內(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；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、 開啟幅度等參數(shù)。 （2）感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進入它 的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號。 （3）動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運行。 （4）門扇行進軌道：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。 （5）門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 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，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后 門體擺動。 （7）當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下： 感應(yīng)探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運 ST90C516 單片機 SRAM 紅外線檢測 門行程檢測 故障檢測 EPROM 電機電路控制 故障顯示報警 控制方式切換 圖2 紅外線自動門控制系統(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（論文）開題報告 6 行，同時監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時候加力和進入慢行運行。馬達(dá)得到一定 運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開 啟；門扇開啟后由控制器做出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運動，關(guān)閉門扇。 5.研究工作安排及進度研究工作安排及進度 起止日期起止日期主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一周第一周補充理論知識，查詢課題所涉及的相關(guān)資料，為以后實物制作奠定好 充足的理論知識 第二周第二周準(zhǔn)備開題報告，確定單片機型號，查詢課題所涉及的相關(guān)資料 第三周第三周完善開題報告，研究并繪制單片機及其外圍電路 第四周第四周進行硬件電路設(shè)計，畫出主程序系統(tǒng)框圖，硬件框圖 第五周第五周編寫主程序并在單片機上連接電路 第六周第六周總結(jié)錯誤連接電路并調(diào)試 第七周第七周實習(xí) 第八周第八周實習(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，進行改善 第十三周第十三周撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 第十四周第十四周總結(jié)報告，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)計答辯，成績評定 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院信息系畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 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，徐科明，論文 單片機原理與接口技術(shù)，李曉林，電子工業(yè)出版社 傳感器原理與檢測技術(shù)，李曉林，電子工業(yè)出版社 太原理工大學(xué)圖書館， 傳感器及其應(yīng)用.張金鐸 金歡陽名編著.西安電子科技大學(xué)出版社，2002. 傳感器及其應(yīng)用實例.何希才編著.機械工業(yè)出版社.2003. 傳感器的理論與設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用，單成祥 編著.國際工業(yè)出版社 .2002. 傳感器技術(shù)與應(yīng)用.金慶發(fā)編著.機械工業(yè)出版社.1994. 單片微行計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù).張迎新編著.國防工業(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