閘機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)位論文 閘機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)閘機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)1 緒論 1.1 課題研究的背景和意義 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3 本論文的主要內(nèi)容2 閘機(jī)的工作原理 2.1 閘機(jī)的簡(jiǎn)單介紹 2.2 閘機(jī)的通行控制 2.3 閘機(jī)組成3 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)功能描述 3.2 系統(tǒng)目標(biāo)描述 3.3 系統(tǒng)方案分析與總體框架4 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.1 閘機(jī)中的人體識(shí)別概述 4.2 檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 4.2.1 通道檢測(cè)傳感器 4.2.2 通道檢測(cè)的設(shè)計(jì)思想 4.2.3 閘機(jī)傳感器設(shè)計(jì)區(qū)域分類 4.2.4 閘機(jī)傳感器各區(qū)域設(shè)計(jì)方案 4.3 扇門(mén)控制子模塊 4.3.1具體方案的描述 4.

2、3.2 硬件具體結(jié)構(gòu) 4.3.3 ARM控制單元 4.3.4電源管理單元 4.3.5電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)單元 4.3.6 扇門(mén)極限位置檢測(cè)單元 限位開(kāi)關(guān)電路 傳感器的布局 傳感器的接口電路 4.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 4.5 電源模塊 4.6 存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊 4.7 顯示模塊 5 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.1 主控模塊 5.2 采集模塊 5.3 顯示模塊 5.4 識(shí)別模塊6 總結(jié) 第 30 頁(yè) 2021年7月31日星期六 閘機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)1 緒論 1.1 課題研究的背景和意義隨著軌道交通的快速發(fā)展，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)也變得越來(lái)越重要，它不僅為乘客提供便捷

3、的自動(dòng)檢票與自動(dòng)售票服務(wù)，而且也給軌道交通部門(mén)提供了可靠的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行更加科學(xué)有效的管理。我國(guó)城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)和設(shè)備，最初是從美國(guó)引進(jìn)的，近年來(lái)我國(guó)已進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)和研制工作，提供了多種形式的產(chǎn)品，技術(shù)水平也在不斷提高。（軌道交通AFC系統(tǒng)發(fā)展介紹有利于提升軌道交通行業(yè)的社會(huì)形象和服務(wù)區(qū)域形象有利于提高運(yùn)營(yíng)管理水平，保障票務(wù)收益有利于管理責(zé)任的落實(shí)，保證交易數(shù)據(jù)和票務(wù)信息的安全有利于簡(jiǎn)化操作，方便出行，提高乘客的出行效率有利于提供準(zhǔn)確的客流及票務(wù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)有利于減少現(xiàn)金交易，人共記賬及統(tǒng)計(jì)工作，提高準(zhǔn)確率和效率（城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)概述因此，我國(guó)必須加大對(duì)自動(dòng)售檢票設(shè)備的

4、研發(fā)力度，爭(zhēng)取早日使我國(guó)的軌道交通系統(tǒng)更加智能化和高效化，以適應(yīng)軌道交通快速發(fā)展的要求。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)是伴隨著軌道交通事業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，時(shí)至今日已有二三十年的歷史，其各項(xiàng)性能和指標(biāo)日臻完善，是一個(gè)完整的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)體系。在國(guó)際市場(chǎng)上具有自主研發(fā)和生產(chǎn)能力的AFC公司不乏其多:如法國(guó)泰雷茲、澳大利亞億雅捷、美國(guó)摩托羅拉日本信號(hào)、日本東芝、日本歐姆龍、瑞典固力保、瑞士亞斯康集團(tuán)、韓國(guó)三星徐巖宇，地鐵自動(dòng)售票系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化討論，城市軌道交通研究，2001，3等。 我國(guó)自動(dòng)檢票系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，現(xiàn)在己經(jīng)處于高速發(fā)展時(shí)期，地鐵、公交、鐵路客運(yùn)系統(tǒng)都對(duì)AFC有迫切的要

5、求。國(guó)內(nèi)一些研究單位和廠家都在積極進(jìn)行這方面的研發(fā)。一些公司己經(jīng)可以自主研發(fā)和生產(chǎn)自動(dòng)售檢票設(shè)備。例如，中軟AFC事業(yè)部己完成了北京地鐵13號(hào)線AFC系統(tǒng)升級(jí)改造工程和首都機(jī)場(chǎng)線AFC系統(tǒng)的建設(shè)，為其提供了拍打門(mén)式自動(dòng)檢票機(jī)(己做過(guò)實(shí)際測(cè)試)，和剪式門(mén)自動(dòng)檢票機(jī);上海華銘智能終端設(shè)備有限公司為天津地鐵1號(hào)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)項(xiàng)目和廣州地鐵3號(hào)線自動(dòng)售檢票系統(tǒng)項(xiàng)目提供兩種型號(hào)的剪式門(mén)自動(dòng)檢票機(jī)博科資訊ERP成功進(jìn)駐智能終端設(shè)備行業(yè)，http:/news.c- 為了加速自動(dòng)檢票系統(tǒng)性能的提高，有一大部分企業(yè)采取了將系統(tǒng)組件拼裝的方式，通過(guò)簡(jiǎn)單的組合和替換完成產(chǎn)品的更新，而忽視了其中核心部件核心技術(shù)的研

6、發(fā)，例如工控機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)、閘門(mén)系統(tǒng)、乘客檢測(cè)系統(tǒng)，這樣以來(lái)雖然表面上有所改進(jìn)，但實(shí)質(zhì)上對(duì)運(yùn)營(yíng)能力并未有大的改善，這些核心模塊的劣勢(shì)導(dǎo)致了自動(dòng)檢票機(jī)在推廣過(guò)程中遇到了重重困難，很多場(chǎng)合使用人工檢票反而效果更佳。目前我國(guó)高速鐵路技術(shù)和城市軌道交通技術(shù)并駕齊驅(qū)，正在或已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，那么如何構(gòu)建與之匹配的同樣高科技的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)便是當(dāng)務(wù)之急。以深圳地鐵為例，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初的承載量在幾年內(nèi)便成倍的增長(zhǎng)，如若不予升級(jí)和改造將無(wú)法繼續(xù)勝任。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)在多線路換乘站，列車(chē)到達(dá)和離開(kāi)時(shí)_均會(huì)形成乘客擁堵現(xiàn)象，由于閘機(jī)阻擋機(jī)構(gòu)的存在使得其放行速度無(wú)法與乘客出站的通行速度相匹配，一部分乘客不

7、愿排隊(duì)等待，于是采取各種非法通行的手段越過(guò)閘機(jī)，不少乘客攜帶儲(chǔ)值票離開(kāi)，致使地鐵票務(wù)管理部門(mén)損失大量的儲(chǔ)值票，票務(wù)紊亂，同時(shí)大規(guī)模人群會(huì)對(duì)閘機(jī)造成一定的破壞性(如扇門(mén)等機(jī)構(gòu)失效);此外付費(fèi)區(qū)空間有限，如果乘客長(zhǎng)時(shí)間堆積，密度大很容易造成踩踏事件，一旦發(fā)生火災(zāi)或其他異常狀況很難及時(shí)的疏散，其后果不堪設(shè)想【方錦煌.提高地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)性能J.城市軌道交通研究，2007: 58】。由此可見(jiàn)我們需要從我國(guó)人口密度大的國(guó)情出發(fā)，開(kāi)發(fā)出一套既滿足各項(xiàng)性能參數(shù)又安全可靠的閘機(jī)系統(tǒng)，才能夠適應(yīng)現(xiàn)代人的出行要求。 1.3 本論文的主要內(nèi)容 第一章，緒論。主要對(duì)課題的背景和意義進(jìn)行了敘述，指出了閘機(jī)研

8、究的必要性，然后還談到國(guó)內(nèi)外自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章，閘機(jī)的工作原理。主要對(duì)閘機(jī)、閘機(jī)的通行控制以及閘機(jī)的組成進(jìn)行了介紹。 第三章，閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)總體構(gòu)架。首先提出了本系統(tǒng)的具體功能和需要達(dá)到的目標(biāo)，之后根據(jù)這些要求分析了幾種方案并相互比較，從而確定系統(tǒng)組成框架。 第四章，閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2 閘機(jī)的工作原理 2.1 閘機(jī)的簡(jiǎn)單介紹閘機(jī)，是一種通道阻擋裝置（通道管理設(shè)備），用于管理人流并規(guī)范行人出入，主要應(yīng)用于地鐵閘機(jī)系統(tǒng)、收費(fèi)檢票閘機(jī)系統(tǒng)。其最基本最核心的功能是實(shí)現(xiàn)一次只通過(guò)一人，可用于各種收費(fèi)、門(mén)禁場(chǎng)合的入口通道處。中國(guó)最早應(yīng)用閘機(jī)是80年代期間，用于地鐵項(xiàng)目中。閘機(jī)作

9、為“自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC”中的“自動(dòng)檢票機(jī)”的主要設(shè)備，也是目前國(guó)人對(duì)閘機(jī)最早和最廣泛的理解。90年代后期，閘機(jī)才漸漸出現(xiàn)在普通民用和商用場(chǎng)合，包括寫(xiě)字樓、商場(chǎng)超市、景區(qū)乃至高端小區(qū)等。需要指出的是，閘機(jī)和檢票機(jī)不是完全相同的概念。檢票機(jī)包括自動(dòng)檢票機(jī)和便攜式檢票機(jī)，自動(dòng)檢票機(jī)是閘機(jī)結(jié)合票務(wù)系統(tǒng)的一種具體應(yīng)用。閘機(jī)的范圍更廣，只要是用于管理人流出入且能滿足一次只通行一人的設(shè)備都可以視為廣義的閘機(jī)。根據(jù)對(duì)機(jī)芯的控制方式的不同，分為機(jī)械式、半自動(dòng)式、全自動(dòng)式，。有些廠商會(huì)把半自動(dòng)式稱為電動(dòng)式，把全自動(dòng)式稱為自動(dòng)式。機(jī)械式：是通過(guò)人力控制攔阻體（與機(jī)芯相連）的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械限位控制機(jī)芯的停止；半自動(dòng)式：

10、是通過(guò)電磁鐵來(lái)控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止；全自動(dòng)式：是通過(guò)電機(jī)來(lái)控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。通過(guò)控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，從而進(jìn)一步控制攔阻體的開(kāi)啟和關(guān)閉。根據(jù)同一臺(tái)閘機(jī)所含機(jī)芯和攔阻體數(shù)量的不同，閘機(jī)可分為單機(jī)芯（包含1個(gè)機(jī)芯和1個(gè)攔阻體）和雙機(jī)芯（包含2個(gè)機(jī)芯和2個(gè)攔阻體，呈左右對(duì)稱形態(tài)）。根據(jù)攔阻體和攔阻方式的不同，可以分為三輥閘、擺閘、翼閘、平移閘、轉(zhuǎn)閘、一字閘等。 2.2 閘機(jī)的通行控制 站臺(tái)被閘機(jī)分成付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)兩部分，當(dāng)乘客進(jìn)站時(shí)也就是從非付費(fèi)區(qū)前往付費(fèi)區(qū)時(shí)，此時(shí)需要進(jìn)行刷卡，扇門(mén)打開(kāi)，順利進(jìn)入；當(dāng)乘客出站時(shí)也就是從付費(fèi)區(qū)前往非付費(fèi)區(qū)時(shí)，則需要把票卡送到回收裝置內(nèi)，扇門(mén)打開(kāi)，順利出站。如圖2

11、.1，閘機(jī)組由三部分構(gòu)成：分別是主閘機(jī)，從閘機(jī)和中間閘機(jī)。其中中間閘機(jī)可分為左右兩個(gè)獨(dú)立的部分，它們之間沒(méi)有任何聯(lián)系但是卻集中在一個(gè)閘機(jī)殼內(nèi)。左部分受閘機(jī)左通道控制，右部分受閘機(jī)右通道控制，每個(gè)通道都有功能相互聯(lián)系的兩個(gè)部分構(gòu)成，安裝通道控制模塊的一邊被稱為主閘機(jī)，負(fù)責(zé)控制并保證閘機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)，剩下的部分被稱為從閘機(jī)，用來(lái)接收命令，配合主閘機(jī)完成所要求的功能。圖2.1 閘機(jī)組示意圖 2.3 閘機(jī)組成從外向內(nèi)閘機(jī)可以分兩大部分閘機(jī)外殼和閘機(jī)內(nèi)部各模塊組成，閘機(jī)外殼一般由一個(gè)不銹鋼機(jī)箱組成，閘機(jī)內(nèi)部一般包含電源模塊、單程票回收模塊、乘客信息顯示模塊、非接觸式票卡讀寫(xiě)模塊、閘機(jī)狀態(tài)顯示模塊、扇門(mén)控制

12、系統(tǒng)模塊、主電路模塊、維護(hù)模塊和加熱模塊等。從而組成閘機(jī)的組成結(jié)構(gòu)框圖2.2【寧?kù)常?，周子?鐵路客運(yùn)專線自動(dòng)檢票機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究，鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009，18（8）；18-2】 圖2.2 閘機(jī)組成結(jié)構(gòu)框圖檢票機(jī)主機(jī)檢票機(jī)從機(jī)通道狀態(tài)顯示通行檢測(cè)模塊扇門(mén)通行控制模塊單程票回收模塊乘客信息顯示屏IC讀寫(xiě)模塊SAM卡讀寫(xiě)模塊維護(hù)模塊電源模塊主控單元通行控制模塊狀態(tài)顯示示顯示顯示揚(yáng)聲器報(bào)警燈（紅/綠/黃）扇門(mén)通行檢測(cè)模塊通道狀態(tài)顯示3 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)功能描述閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)需要完成兩大功能的設(shè)計(jì)；乘客在搭乘地鐵時(shí)，在閘機(jī)入口處，閘機(jī)能夠?qū)Τ丝瓦M(jìn)出口方向和乘客通過(guò)次序以

13、及乘客通過(guò)人數(shù)等方面問(wèn)題能夠進(jìn)行有效的控制，能夠及時(shí)的檢測(cè)乘客在通道中的通行情況，并對(duì)乘客的通行行為進(jìn)行有效的監(jiān)控。當(dāng)乘客刷卡成功后，阻擋裝置系統(tǒng)管理通道，扇門(mén)打開(kāi)，將乘客放行到付費(fèi)區(qū)。 3.2 系統(tǒng)目標(biāo)描述（1）閘機(jī)一次只允許一位持有效車(chē)票的乘客通過(guò)。（2）閘機(jī)應(yīng)該能夠區(qū)分乘客和與其一起的身高不滿1.2米的兒童以及手拉箱、背包、挎包、寵物等物品。（3）閘機(jī)應(yīng)該能夠監(jiān)測(cè)、辨別并且能夠阻止非正常通過(guò)的情況。（4）閘機(jī)扇門(mén)的動(dòng)作方式和開(kāi)關(guān)速度應(yīng)保證持有效車(chē)票的乘客可以無(wú)停滯的通過(guò)，并能夠快速地、無(wú)傷害地阻擋試圖非法通過(guò)閘機(jī)的乘客。（5）當(dāng)扇門(mén)關(guān)閉時(shí)，如果安全區(qū)檢測(cè)到有物體時(shí)，能夠立即反轉(zhuǎn)打開(kāi)。（6

14、）扇門(mén)的開(kāi)關(guān)應(yīng)該保證完全到位。當(dāng)扇門(mén)完全開(kāi)啟時(shí)，扇門(mén)不能影響乘客的正常通過(guò)。（7）閘機(jī)扇門(mén)應(yīng)該可以通過(guò)調(diào)整參數(shù)使得扇門(mén)處于常開(kāi)或常閉狀態(tài)。 當(dāng)閘機(jī)處于常開(kāi)狀態(tài)時(shí)，如果有乘客試圖非法通過(guò)時(shí)，閘機(jī)扇門(mén)能夠及時(shí)關(guān)閉。此外在暫停或者處于關(guān)閉模式狀態(tài)時(shí)，閘機(jī)扇門(mén)能夠自動(dòng)關(guān)閉。 當(dāng)閘機(jī)處于常閉狀態(tài)時(shí)，如果閘機(jī)接收到一張有效車(chē)票后，扇門(mén)打開(kāi)。乘客通過(guò)后，扇門(mén)在參數(shù)設(shè)置的時(shí)間段內(nèi)若沒(méi)有接收到下一個(gè)乘客的有效車(chē)票或檢測(cè)到有乘客試圖無(wú)票通過(guò)時(shí)，將關(guān)閉扇門(mén)。在斷電情況下，扇門(mén)應(yīng)能自動(dòng)打開(kāi)。（8） 由于閘機(jī)扇門(mén)使用頻率高，因此要保證其可靠性和一定的使用時(shí)限，且如果遇見(jiàn)故障需要維護(hù)時(shí)，控制板可以很容易的拆卸與更換。 3

15、.3 系統(tǒng)方案分析與總體框架4 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.1 閘機(jī)中的人體識(shí)別技術(shù)研究 4.2 檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 4.2.1 通道檢測(cè)傳感器 通道檢測(cè)傳感器的作用是對(duì)閘機(jī)系統(tǒng)中通過(guò)的行人進(jìn)行計(jì)數(shù)，具體做法是將傳感器安裝在閘機(jī)的外殼上，通過(guò)傳感器的狀態(tài)檢測(cè)乘客的位置和方向，這里選用的傳感器是紅外對(duì)射式傳感器，它是由一對(duì)紅外線發(fā)射接收管經(jīng)過(guò)電路變換成開(kāi)關(guān)信號(hào)后的成品，其內(nèi)部集成了放大電路。通常為集電極開(kāi)路輸出（PNP）。 傳感器的受光器和投光器分別被安裝在通道內(nèi)左右兩側(cè)的閘機(jī)上，當(dāng)乘客通過(guò)時(shí)，根據(jù)受光器是否接收到紅外光束來(lái)判斷乘客的通行狀態(tài)，通過(guò)邏輯電平“1”和“0”來(lái)表示狀態(tài)，“1”表示無(wú)人通過(guò)

16、，“0”表示有人通過(guò)。如圖圖 通道檢測(cè)傳感器4.2.2通道檢測(cè)的設(shè)計(jì)思想 要檢測(cè)一個(gè)人就是要對(duì)這些區(qū)別于其他物體的人所特有的屬性點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，我們把這些屬性點(diǎn)也成為關(guān)鍵點(diǎn)，人的關(guān)鍵點(diǎn)有肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)等，我們這里使用關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，考慮到乘客識(shí)別的最終目的是檢測(cè)出一個(gè)正常通行的人體，防止兩人或多人通過(guò)的逃票行為，因此最明顯、最簡(jiǎn)單的一人與多人的區(qū)別就是人體厚度。我們知道人體的厚度是隨著不同人的身材例、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、穿著情況變化的，是隨機(jī)的，因而關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇人體厚度中的穩(wěn)定部分，稱之為穩(wěn)定特征點(diǎn)。4.2.3閘機(jī)傳感器設(shè)計(jì)區(qū)域分類 1.閘機(jī)傳感器設(shè)計(jì)區(qū)域分為下列4類（如圖4.10）: (

17、1)檢測(cè)邊界區(qū)域，包含進(jìn)入邊界區(qū)域和出去邊界區(qū)域; (2)進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域，包含進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域和出去檢測(cè)區(qū)域; (3)安全進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域，包含安全進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域和安全出去檢測(cè)區(qū)域; (4)附屬檢測(cè)區(qū)域，包含可選免授權(quán)檢測(cè)區(qū)域、授權(quán)啟動(dòng)權(quán)利和釋放權(quán)利區(qū)域等附屬設(shè)備區(qū)域。圖4.10 區(qū)域分類圖 2.區(qū)域分類圖說(shuō)明 閘機(jī)傳感器設(shè)計(jì)采用對(duì)稱檢測(cè)系統(tǒng)，即進(jìn)閘檢測(cè)子系統(tǒng)與出閘檢測(cè)子系統(tǒng)是對(duì)稱的，包括安全檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部也同樣采用進(jìn)出兩部分是對(duì)稱的，以及邊界區(qū)域是對(duì)稱的，還有進(jìn)與出檢測(cè)區(qū)域是對(duì)稱的，如圖4.10所示。 (1)檢測(cè)邊界區(qū)域 邊界區(qū)域是指檢測(cè)系統(tǒng)的邊界，一旦被服務(wù)對(duì)象(乘客)進(jìn)入邊界區(qū)域即意味著觸發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)，

18、它包含兩種情形:正常態(tài)觸發(fā)(即進(jìn)邊界觸發(fā))和非常態(tài)觸發(fā)(即出邊界觸發(fā))。它具有下面的功能: a)被服務(wù)對(duì)象被授權(quán)并啟動(dòng)權(quán)利(即乘客刷卡并進(jìn)入閘機(jī)通道)時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)打開(kāi)閘門(mén)。正常態(tài)觸發(fā)邊界使系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)出檢測(cè)程序，非常態(tài)觸發(fā)邊界進(jìn)入異常處理程序。 b)被服務(wù)對(duì)象被授權(quán)但沒(méi)啟動(dòng)權(quán)利，或被服務(wù)對(duì)象沒(méi)有被授權(quán)，無(wú)論是正常態(tài)觸發(fā)邊界或非常態(tài)觸發(fā)邊界都進(jìn)入異常處理程序。 (2)進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域 本進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域基于下列假定: a)每次進(jìn)入閘機(jī)的被檢測(cè)對(duì)象為1個(gè)成年人(除著裝外無(wú)其它附屬物品)正常進(jìn)出，包含一名孕婦的情形。這里所說(shuō)單個(gè)人正常進(jìn)出是指正身行進(jìn)，.而非側(cè)身行進(jìn)。 b)單個(gè)人帶正常附屬物正常行駛進(jìn)出。這里

19、所說(shuō)正常附屬物正常行駛是指手提包裹及行李、夾行李及包裹、拖包裹及行李(包含以車(chē)方式)、肩扛行李及包裹、1個(gè)抱有1個(gè)幼兒(幼兒所在高度位置要求在臀部及其以上)的成年人等方式，行李及包裹是正常大小。 c)不包含檢測(cè)不需要授權(quán)即可在成人陪同下進(jìn)出閘機(jī)的小孩(即1.4m或1.2m高度以下的小孩)。 d)被檢測(cè)對(duì)象正常衣著、正常行走進(jìn)入閘機(jī)，包含小跑、適當(dāng)慢行等正常進(jìn)入閘機(jī)的情形，不包含空中飛過(guò)或在爬行通過(guò)等異常情形。 e)不符合a)一d)中假定的情形都屬于異常情形。 (3)安全進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域 安全進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域中對(duì)稱的安全進(jìn)入點(diǎn)和安全出去點(diǎn)設(shè)計(jì)采用下面要求:a)加強(qiáng)進(jìn)出檢測(cè)功能，例如可以配合進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域的

20、傳感器做進(jìn)一步檢測(cè)。b)安全檢測(cè)功能，即判斷在這一區(qū)域時(shí)，無(wú)論何種通行情況，道閘必須處于打開(kāi)狀態(tài)。 (4)附屬檢測(cè)區(qū)域 附屬檢測(cè)區(qū)域主要為增加附帶功能而設(shè)計(jì)的區(qū)域。如免授權(quán)檢測(cè)區(qū)域指的是不足1.4m(或1.2m)的小孩在成人監(jiān)護(hù)下免檢功能，授權(quán)啟動(dòng)權(quán)利和釋放權(quán)利區(qū)域指的是乘客刷卡時(shí)設(shè)置的區(qū)域和與之相對(duì)稱的區(qū)域，此外還包括特殊物品體積的限制等。4.2.4閘機(jī)傳感器各區(qū)域設(shè)計(jì)方案 1.檢測(cè)邊界區(qū)域 (1)設(shè)計(jì)方案 根據(jù)進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域及安全檢測(cè)區(qū)域設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖，采用實(shí)用與補(bǔ)缺相結(jié)合的原則，使得可能影響其它三個(gè)功能區(qū)域的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果或檢測(cè)準(zhǔn)確度的邊界設(shè)計(jì)條件(即該區(qū)域是根據(jù)進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域及安全檢測(cè)

21、區(qū)的大小來(lái)決定的，且根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行缺和修正)。 (2)設(shè)計(jì)圖 邊界檢測(cè)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖4.11: 圖4.11 邊界檢測(cè)設(shè)計(jì)圖以進(jìn)檢測(cè)圖為例，上檢測(cè)點(diǎn)是基于成年人弓著身子的高度而設(shè)置的，下檢測(cè)點(diǎn)是針對(duì)行人爬行通過(guò)而設(shè)置。當(dāng)被服務(wù)對(duì)象(乘客)沒(méi)有被授權(quán)(未刷卡)進(jìn)入邊界進(jìn)檢測(cè)區(qū)，若上下檢測(cè)點(diǎn)中的任意一個(gè)檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，都會(huì)報(bào)警指示;此時(shí)有乘客逆向進(jìn)入閘機(jī)通道，被邊界出檢測(cè)區(qū)檢測(cè)到，同樣會(huì)報(bào)警。當(dāng)乘客被授權(quán)進(jìn)入時(shí)，邊界進(jìn)檢測(cè)區(qū)不工作，但邊界出檢測(cè)區(qū)正常工作，防止乘客反向進(jìn)入。2.進(jìn)出檢測(cè)區(qū)域(1)設(shè)計(jì)方案a)高度設(shè)計(jì) 以GB 10000-1988的會(huì)陰高與肘高區(qū)間為檢測(cè)區(qū)間，因?yàn)樵搮^(qū)間人體厚度較穩(wěn)定，具體

22、數(shù)據(jù)取880mm。b）間距設(shè)計(jì)進(jìn)出邊界區(qū)域分別采用三個(gè)點(diǎn)檢測(cè)。正常人步行速度3-4km/h，慢跑速度為4-6km/h,急行軍約為1Okm/h，即正常人行進(jìn)速度約為0.83-2.7m/s，一級(jí)及以上短跑運(yùn)動(dòng)員短跑速度為9.1-9.7m/s。若將正常人行進(jìn)的最大速度作為人體通過(guò)閘機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的速度，且由S3C44B0X時(shí)間間隔，則可得到每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)的間距范圍，再結(jié)合GB 10000-1988的男女人體水平尺寸數(shù)據(jù)綜合得兩點(diǎn)之間檢測(cè)間距為120-150，確定取150mm。 (2)設(shè)計(jì)圖以圖4.13 (a)圖為例，從左至右一共有六個(gè)傳感器分別是A,A, B,B, C, C,其中A,B,C的高度為1200mm

23、，A,B,C的高度為880mm，AA,BB,CC通過(guò)邏輯電路與與芯片連接(目的是當(dāng)帶不足1.2m的小孩或行李時(shí)也能保證正常工作)，為了更好的描述系統(tǒng)功能我們把AA稱為S1、BB稱為S2、CC稱為S3。當(dāng)單個(gè)人正常進(jìn)入時(shí)，只要S1或S2中任意一個(gè)有信號(hào)輸出，則認(rèn)為有一正常行人通過(guò)，設(shè)置兩個(gè)傳感器的目的是充分考慮行人高速通過(guò)閘機(jī)通道的情況，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)S1還未將數(shù)據(jù)采集到并處理時(shí)乘客已經(jīng)通過(guò)S1，這必然會(huì)造成漏檢的狀況。S3的設(shè)置是基于兩點(diǎn)考慮的:針對(duì)胖人，其在該位置有一厚度范圍，取其最大值;當(dāng)兩人緊貼通過(guò)時(shí)兩個(gè)人體的厚度也可根據(jù)GB 10000-1988中的數(shù)據(jù)計(jì)算得到，這個(gè)厚度值應(yīng)小于SlS3

24、，若S1和S3同時(shí)檢測(cè)到，則斷定為異常狀況。此外在這三個(gè)點(diǎn)高度設(shè)計(jì)時(shí)并未將其放置在人體腹部位置，這是考慮孕婦等腹部較厚的行人不屬于正常的腹部厚度。(a)圖中SlS2是正常人體的最小厚度;SIS2, S2S3兩個(gè)值不相等(即非等距)，增大S3到S1的距離可提高胖人和兩人的檢測(cè)精度。圖4.13 三點(diǎn)非等距法進(jìn)出檢測(cè)設(shè)計(jì)圖3. 安全檢測(cè)區(qū)域（1） 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)安全進(jìn)出檢測(cè)a)、b)的要求，采用上下對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方案，即上檢測(cè)點(diǎn)2，2的高度為880m，且檢測(cè)點(diǎn)與進(jìn)出檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)為水平間隔相同150mm，除此之外當(dāng)乘客從左至右安全通過(guò)后，1點(diǎn)和2點(diǎn)如果同時(shí)或其中一個(gè)點(diǎn)檢測(cè)到東西時(shí)還應(yīng)保持打開(kāi)，因?yàn)榭赡軝z

25、測(cè)到的可能是身高不足1.2m的小孩或手拉箱的物品。3點(diǎn)也是安全檢測(cè)點(diǎn)出于對(duì)手拉箱的考慮。 （2）設(shè)計(jì)圖圖4.14 進(jìn)出檢測(cè)設(shè)計(jì)圖4.附屬檢測(cè)區(qū)域設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案附屬檢測(cè)區(qū)域的重要功能就是為不足1.2m的小孩在成人監(jiān)護(hù)下提供免檢功能。此設(shè)計(jì)已經(jīng)融入到進(jìn)出檢測(cè)方案中，在此不做解釋。5. 總體設(shè)計(jì)圖 圖4.14 閘機(jī)傳感器總體設(shè)計(jì)圖4.3 扇門(mén)控制子模塊4.3.1 具體方案的描述 扇門(mén)控制模塊主要的動(dòng)力來(lái)源是無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)閘機(jī)扇門(mén)的打開(kāi)或者閉合的，當(dāng)然扇門(mén)上少不了一些限位開(kāi)關(guān)，比如左扇門(mén)閉合到位開(kāi)關(guān)，左扇門(mén)打開(kāi)到位開(kāi)關(guān)，右扇門(mén)閉合到位開(kāi)關(guān)和右扇門(mén)打開(kāi)到位開(kāi)關(guān)，這些限位開(kāi)關(guān)選

26、用的是對(duì)射型光電傳感器，最后關(guān)于控制器的選擇，若使用單片機(jī)，它的開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)難度會(huì)比較低，并且它的運(yùn)算速度和運(yùn)算精度雖然還可以但是隨著軌道交通也的發(fā)展，人們頻繁的乘坐軌道交通，在上下班人流量比較大的時(shí)間段，還是會(huì)出現(xiàn)進(jìn)出站擁堵的情況，所以單片機(jī)并不適合用在閘機(jī)系統(tǒng)，若使用ARM，它的運(yùn)算精度和運(yùn)算速度都可以滿足閘機(jī)系統(tǒng)的要求，并且還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，所以這里采用S3C44B0X微處理器。4.3.2 硬件總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)扇門(mén)控制子模塊的功能要求，設(shè)計(jì)硬件電路，如圖1 圖1 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 主要由四部分組成：ARM控制單元，電源管理單元，電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)單元，扇門(mén)極限位置檢測(cè)單元。4.3.3

27、ARM控制單元本系統(tǒng)中央處理器采用的是嵌入式微處理器S3C44B0X，嵌入式微處理器S3C44B0X中集成了ARM公司的ARM7TDMI核，這個(gè)核也被稱為CPU單元，此外還集成了邊界掃描控制器等多個(gè)功能模塊（也被稱為模塊或單元）。S3C44B0X中有兩條總線，即系統(tǒng)總線和外設(shè)總線。通過(guò)系統(tǒng)總線，將CPU單元、電源管理模塊(含時(shí)鐘發(fā)生器)、存儲(chǔ)控制器、LCD控制器、中斷控制器和2通道ZDMA連接在一起?？偩€仲裁器對(duì)系統(tǒng)總線上的總線請(qǐng)求進(jìn)行仲裁。通過(guò)外設(shè)總線，將A/D轉(zhuǎn)換器、看門(mén)狗定時(shí)器、RTC、通用I/O控制器（GPIO）、C總線控制器、S總線控制器、UART、SIO、PWM等連接在一起。系統(tǒng)總

28、線與外設(shè)總線通過(guò)系統(tǒng)總線橋與仲裁/2通道BDMA連接在一起引腳圖2【來(lái)自 基于ARM7TDMI的S3C44B0X嵌入式位處理器技術(shù) 清華大學(xué)出版社 P17第一段】 圖2 S3C44B0X引腳分布圖4.3.4電源管理單元電源接口電路 概述：嵌入式控制系統(tǒng)的ARM一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設(shè)計(jì)者多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件來(lái)將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變ARM所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)大的“熱損失”（其值為V壓降I負(fù)荷），其工作效率僅為30%50%。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制

29、系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了ARM的惡劣工況，從而使嵌入式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。而開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時(shí)要么是大電流流過(guò)低導(dǎo)通電壓的開(kāi)關(guān)管、要么是完全截止無(wú)電流流過(guò)。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá)70%90%。在相同電壓降的條件下，開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì)ARM工作環(huán)境的有害影響。 采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)替代線性穩(wěn)壓電源作為ARM電源的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開(kāi)關(guān)管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來(lái)自于

30、電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。此外，由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。LM2576系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為ARM的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。LM2576系列包括 LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個(gè)系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提

31、供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。圖3就是使用LM2576得到的電路中所使用的+5V電壓。（電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇）（ 圖3 電源轉(zhuǎn)換電路電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓微秒常數(shù)（ET）： ET=（Vin - Vout）Vout/ Vin1000/f上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、f是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。ET確定之后，就可參照電壓微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來(lái)查找所需的電感值了。LM2576輸入端電壓可以是7-40V,芯片的輸入端通過(guò)100uf的電容濾波，輸

32、出端接LC濾波電路濾出輸出電壓的紋波。同時(shí)在輸出端反接一穩(wěn)壓二極管增強(qiáng)輸出的穩(wěn)定性。4.3.5 電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)單元無(wú)刷直流電機(jī)和有刷直流電機(jī)不同，BLDC電機(jī)的換向是以電子方式控制的。要使BLDC電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須按一定的順序給定子繞組通電。為了確定按照通電順序哪一個(gè)繞組將得電，知道轉(zhuǎn)子的位置很重要。轉(zhuǎn)子的位置由定子中嵌入的霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)。多數(shù)BLDC電機(jī)在其非驅(qū)動(dòng)端上的定子中嵌入了三個(gè)霍爾傳感器。每當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極經(jīng)過(guò)霍爾傳感器附近時(shí)，它們便會(huì)發(fā)出一個(gè)高電平或低電平信號(hào)，表示北磁極或南磁極正經(jīng)過(guò)該傳感器。根據(jù)這三個(gè)霍爾傳感器信號(hào)的組合，就能決定換向的精確順序。首先可以設(shè)定設(shè)定電機(jī)正轉(zhuǎn)扇門(mén)打開(kāi)，電機(jī)

33、反轉(zhuǎn)扇門(mén)閉合，那么接下來(lái)要解決的問(wèn)題是關(guān)于如何使無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。圖4展示了霍爾傳感器信號(hào)相對(duì)反電動(dòng)勢(shì)和相電流變化的示例。圖5展示了按照霍爾傳感器信號(hào)應(yīng)遵循的切換順序。圖4上的序號(hào)對(duì)應(yīng)于圖5中所給的數(shù)字。 每轉(zhuǎn)過(guò)60個(gè)電角度，其中一個(gè)霍爾傳感器就會(huì)改變狀態(tài)。因此，完成電周期需要六步。在同步模式下，每轉(zhuǎn)過(guò)60個(gè)電角度相電流切換一次。但是，一個(gè)電周期可能并不對(duì)應(yīng)于完整的轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)周期。完成一圈機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)要重復(fù)的電周期數(shù)取決于轉(zhuǎn)子磁極的對(duì)數(shù)。每對(duì)轉(zhuǎn)子磁極需要完成一個(gè)電周期。因此，電周期數(shù)/轉(zhuǎn)數(shù)等于轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)。(上海交通大學(xué) 電氣工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中心 電氣控制綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 2009年9月 )

34、圖4 霍爾傳感器信號(hào)、反電動(dòng)勢(shì)、輸出轉(zhuǎn)矩和相電流圖5 按照霍爾傳感器的信號(hào)給繞組加電的順序圖6展示了用于控制BLDC電機(jī)的控制器的框圖。Q0到Q5是ARM控制的功率開(kāi)關(guān)。根據(jù)電機(jī)的電壓和電流額定值，這些開(kāi)關(guān)可以是MOSFET或IGBT，也可以是簡(jiǎn)單的雙極性晶體管。表1和表2展示了根據(jù)霍爾傳感器輸入A、B和C切換這些功率開(kāi)關(guān)的順序。表1用于電機(jī)的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，表2用于電機(jī)的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6 電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路表1 從非驅(qū)動(dòng)端看過(guò)去，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的順序表2 從非驅(qū)動(dòng)端看過(guò)去，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的順序 對(duì)比表1和表2可以看出，只需要對(duì)電機(jī)的霍爾信號(hào)取反可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反旋轉(zhuǎn)。4.3.6 扇門(mén)極限

35、位置檢測(cè)單元限位開(kāi)關(guān)電路限位開(kāi)關(guān)主要用于需要對(duì)位置進(jìn)行檢測(cè)的場(chǎng)合。在本系統(tǒng)中，扇門(mén)從打開(kāi)到閉合的過(guò)程中有兩個(gè)極限位置，即門(mén)扇完全處于閘機(jī)殼內(nèi)和門(mén)扇完全釋放，我們需要對(duì)扇門(mén)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行檢測(cè)，故在兩個(gè)極限位置設(shè)置限位開(kāi)關(guān)。限位開(kāi)關(guān)我們選擇使用對(duì)射型光電傳感器，對(duì)射型光電傳感器的結(jié)構(gòu)是由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的，對(duì)射型光電傳感器也稱為對(duì)射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。對(duì)射式是發(fā)射端發(fā)出紅光或紅外光，接收端接收。當(dāng)接收端接收到信號(hào)然后通過(guò)光電隔離后接入微處理器進(jìn)行處理。關(guān)于對(duì)射型光電傳感器的接線，發(fā)射端只用接棕色線和藍(lán)色線，棕色接正極，藍(lán)色接負(fù)極。接收端除了棕色和藍(lán)色線，還要

36、接黑色線為信號(hào)輸出線。傳感器的布局對(duì)射型光電傳感器的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，我們這里是把受光器安裝在扇葉上，把發(fā)射器安裝在閘機(jī)殼上，具體如圖7所示圖7 傳感器位置分布圖圖8 對(duì)射型光電傳感器實(shí)物圖傳感器接口電路對(duì)于對(duì)射式光電傳感器我之前已經(jīng)介紹過(guò)了，它是由投光器和受光器組成的。而投光器它有兩條引出線：電源、地，而受光器則有三條引出線:電源、地和信號(hào)線。上電后投光器發(fā)出紅外光，受光器在感受到紅外光束后，受光器的信號(hào)線發(fā)出信號(hào)給CPU,CPU就可以指導(dǎo)相應(yīng)的動(dòng)

37、作。但是CPU在接受傳感器的狀態(tài)信號(hào)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)有可能產(chǎn)生意外的高壓信號(hào)，因此現(xiàn)場(chǎng)獲取的數(shù)字信號(hào)必須進(jìn)行有效的隔離，以保障微處理器的安全。常用的隔離措施是應(yīng)用光電耦合器實(shí)現(xiàn)的，其工作原理是采用光作為信號(hào)傳輸?shù)拿浇椋瑢?shí)現(xiàn)電氣隔離。如圖9所示的即為光電隔離器件。當(dāng)輸入側(cè)有電流流過(guò)時(shí)，發(fā)光二極管開(kāi)始發(fā)光，它的光敏晶體管被觸發(fā)而導(dǎo)通；當(dāng)電流被撤去時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，晶體管截至。這樣就實(shí)現(xiàn)了以光路來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞，保證了兩側(cè)電路沒(méi)有了電氣聯(lián)系，從而達(dá)到隔離的目的李元春，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，高等教育出版社。 圖9 光電隔離器件圖10就是實(shí)際工作中傳感器的接口電路，其中引腳1與對(duì)射型紅外傳感器的受光器的信號(hào)輸出線輸

38、出端相連，6引腳接ARM電路，R1為限流電阻，D1為狀態(tài)指示燈，可以方便用戶監(jiān)測(cè)傳感器的通路情況，輸出端接一上拉電阻保證輸出的信號(hào)電平能被后續(xù)的TTL電路識(shí)別。當(dāng)1引腳沒(méi)有信號(hào)輸出時(shí)，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，晶體管截至；當(dāng)受光器有信號(hào)輸出時(shí)，2引腳為低電平，輸入側(cè)有電流流過(guò)，D1指示燈亮起，發(fā)光二級(jí)管開(kāi)始發(fā)光，此時(shí)觸發(fā)光敏晶體管導(dǎo)通，ARM輸入口開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。 圖10 傳感器接口電路4.4報(bào)警電路報(bào)警電路有一個(gè)直流蜂鳴器和8050三極管構(gòu)成，電路圖如圖11所示圖11 報(bào)警電路圖中1引腳與ARM相連，當(dāng)意外出現(xiàn)需要蜂鳴器報(bào)警時(shí)只需將引腳1置為高電平，此時(shí)三極管導(dǎo)通，電流從+5V電源經(jīng)過(guò)蜂鳴器和三極管的

39、CE級(jí)流向地，蜂鳴器有電流流過(guò)則發(fā)出報(bào)警聲，當(dāng)意外情況消失時(shí)引腳1變?yōu)榈碗娖?，三極管截至，沒(méi)有電流從蜂鳴器流過(guò)，蜂鳴器發(fā)聲停止，因此只要通過(guò)控制1引腳的電平高低就可以控制蜂鳴器的報(bào)警。 4.5電源模塊4.6 存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊方案一用Flash Memory擴(kuò)展，閃存（Flash Memory）是一種長(zhǎng)壽命的非易失性（在斷電情況下仍能保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息）的存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)刪除不是以單個(gè)的字節(jié)為單位而是以固定的區(qū)塊為單位（注意：NOR Flash 為字節(jié)存儲(chǔ)。），區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。閃存是電子可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）的變種，閃存與EEPROM不同的是，EEPROM能在字節(jié)水平上

40、進(jìn)行刪除和重寫(xiě)而不是整個(gè)芯片擦寫(xiě)，而閃存的大部分芯片需要塊擦除。由于其斷電時(shí)仍能保存數(shù)據(jù)，閃存通常被用來(lái)保存設(shè)置信息，如在電腦的BIOS（基本程序）、PDA（個(gè)人數(shù)字助理）、數(shù)碼相機(jī)中保存資料等。下圖為Flash Memory接口電路圖Flash Memory接口電路圖方案二 用EEPROM擴(kuò)展，其中EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器-一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。 EEPROM 可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用。下圖為EEPROM接口電路圖EEPRO

41、M接口電路圖 4.7 顯示模塊顯示模塊用的是LCD。LCD （ Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱）液晶顯示器。LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過(guò)TFT上的信號(hào)與電壓改變來(lái)控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的?，F(xiàn)在LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價(jià)格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普及。下圖為L(zhǎng)CD的接口電路LCD的接口電路圖5 閘機(jī)扇門(mén)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) #include#define uchar unsigned char#defind uint unsi

42、gned int sbit SENSOR1=PC0; *通道檢測(cè)傳感器1的位* sbit SENSOR2=PC1; *通道檢測(cè)傳感器2的位* sbit SENSOR3=PC2; *通道檢測(cè)傳感器3的位* sbit SENSOR4=PC3; *通道檢測(cè)傳感器4的位* sbit SENSOR5=PC4; *通道檢測(cè)傳感器5的位* sbit SENSOR6=PC5; *通道檢測(cè)傳感器6的位* sbit SENSOR7=PC6; *通道檢測(cè)傳感器7的位* sbit SENSOR8=PC7; *通道檢測(cè)傳感器8的位* sbit SENSOR9=PC8; *通道檢測(cè)傳感器9的位* sbit SENSOR1

43、0=PC9; *通道檢測(cè)傳感器10的位* sbit SENSOR11=PC10; *通道檢測(cè)傳感器11的位* sbit SENSOR12=PC11; *通道檢測(cè)傳感器12的位* sbit SENSOR13=PC12; *通道檢測(cè)傳感器13的位* sbit SENSOR14=PC13; *通道檢測(cè)傳感器14的位* sbit SENSOR15=PC14; *通道檢測(cè)傳感器15的位* sbit SENSOR16=PC15; *通道檢測(cè)傳感器16的位* sbit SENSOR17=PD1; *通道檢測(cè)傳感器17的位* sbit SENSOR18=PD2; *通道檢測(cè)傳感器18的位* sbit SENS

44、OR19=PD3; *通道檢測(cè)傳感器19的位* sbit SENSOR20=PD4; *通道檢測(cè)傳感器20的位* sbit SENSOR21=PD5; *通道檢測(cè)傳感器21的位* sbit BUZZER=PD6; *蜂鳴器的位* sbit OPENSEN=PG0 ; *扇門(mén)打開(kāi)到位傳感器的位* sbit CLOSESEN=PG1 ; *扇門(mén)閉合到位傳感器的位* sbit HUOERA=RxD0; *霍爾傳感器A的位* sbit HUOERB=RxD1; *霍爾傳感器B的位* sbit HUOERC=SIORXD; *霍爾傳感器C的位*/延時(shí) viod DelayMS（uint x） Uchar

45、 i;While(x-) For(i=0;i120;i+); /進(jìn)站主函數(shù)viod main()If（刷卡成功） HUOERA=！HUOERA;*霍爾傳感器取反* HUOERB=！HUOERB;*霍爾傳感器取反* HUOERC=！HUOERC;*霍爾傳感器取反* PA=1;*電機(jī)正轉(zhuǎn)，扇門(mén)打開(kāi)* Loop；If（OPENSEN=1）*檢測(cè)扇門(mén)是否打開(kāi)到位* PA=0;*打開(kāi)到位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)* else goto loop； *打開(kāi)不到位，等待* If (SENSON3|SENSON4|SENSON5|SENSON6=O) *判斷乘客是否進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域* If（!SENSON3&!SENSON4

46、&!SENSON7&!SENSON8=0）*進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，判斷是否正常通行行為* If（SENSON9&SENSON10=0）*判斷是否進(jìn)入安全進(jìn)出檢測(cè)區(qū)* If（SENSON9&SENSON10&SENSON11&SENSON12&SENSON13=O）*判斷是否通過(guò)安全進(jìn)出檢測(cè)區(qū)* HUOERA=！HUOERA;*霍爾傳感器取反* HUOERB=！HUOERB;*霍爾傳感器取反* HUOERC=！HUOERC;*霍爾傳感器取反* PA=1;*電機(jī)反轉(zhuǎn)，扇門(mén)閉合* Loop；If（CLOSESEN=1）*檢測(cè)扇門(mén)是否閉合到位* PA=0;*閉合到位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)* else goto loo

47、p； *閉合不到位，等待* else DelayMS（uint x）；*扇門(mén)保持打開(kāi)，在規(guī)定時(shí)間后關(guān)閉* HUOERA=！HUOERA;*霍爾傳感器取反* HUOERB=！HUOERB;*霍爾傳感器取反* HUOERC=！HUOERC;*霍爾傳感器取反* PA=1;*電機(jī)反轉(zhuǎn)，扇門(mén)閉合* Loop；If（CLOSESEN=1）*檢測(cè)扇門(mén)是否閉合到位* PA=0;*閉合到位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)* else goto loop； *閉合不到位，等待* else DelayMS（uint x）；*沒(méi)有進(jìn)入安全進(jìn)出測(cè)區(qū)，扇門(mén)在規(guī)定時(shí)間后關(guān)閉* HUOERA=！HUOERA;*霍爾傳感器取反* HUOERB=

48、！HUOERB;*霍爾傳感器取反* HUOERC=！HUOERC;*霍爾傳感器取反* PA=1;*電機(jī)反轉(zhuǎn)，扇門(mén)閉合* Loop；If（CLOSESEN=1）*檢測(cè)扇門(mén)是否閉合到位* PA=0;*閉合到位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)* else goto loop； *閉合不到位，等待* esle *非正常通行行為，關(guān)閉扇門(mén)，報(bào)警* HUOERA=！HUOERA;*霍爾傳感器取反* HUOERB=！HUOERB;*霍爾傳感器取反* HUOERC=！HUOERC;*霍爾傳感器取反* PA=1;*電機(jī)反轉(zhuǎn)，扇門(mén)閉合* Loop；If（CLOSESEN=1）*檢測(cè)扇門(mén)是否閉合到位* PA=0;*閉合到位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)* else goto loop； *閉合不到位，等待*