基于CAN總線的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、現(xiàn)場(chǎng)總線基于CAN總線的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 部 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2015年 6 月 15 日 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目名稱基于CAN總線的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)部（系）專業(yè)班級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)一、 課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，用AT8952單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于CAN總線的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的硬件電路的設(shè)計(jì)并進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。二、 課程設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)1.用AT89S52單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；2.推廣嵌入應(yīng)用于各種測(cè)控領(lǐng)域；三、課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作1. 完成硬件和軟件設(shè)計(jì)，繪出相關(guān)原理圖；2. 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫。四、課程設(shè)計(jì)（論

2、文）進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1收集單片機(jī)等相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)方案校內(nèi)2015年6月20日2進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)，繪出相關(guān)原理圖校內(nèi)2015年6月21-25日3進(jìn)行課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫校內(nèi)2015年6月26、27日五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1收集設(shè)計(jì)中所涉及的主要器件等方面的資料 2收集相關(guān)的軟件方面的資料發(fā)出任務(wù)書日期： 2015年6月1日 指導(dǎo)教師簽名： 計(jì)劃完成日期： 2015年 6月27 日 教學(xué)單位責(zé)任人簽章： 目錄1 設(shè)計(jì)思路和整體規(guī)劃思路12設(shè)計(jì)內(nèi)容3 2.1提要3 2.2概念3 2.3意義3 2.4原理圖33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3 3.1 CAN介紹3 3.2硬件

3、組成結(jié)構(gòu)3 3.3模塊上線5參考文獻(xiàn)6基于can總線的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 黎信威 杜騰波 潘紹洲摘要：本設(shè)計(jì)介紹了一種基于CAN總線的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)，獨(dú)立CAN控制器SJA1000。自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有開門程序和關(guān)門程序。當(dāng)門前1米有人或按開門按鈕時(shí)，熱釋電紅外人體傳感器檢測(cè)到信號(hào)后傳給單片機(jī)，當(dāng)兩對(duì)管都未檢測(cè)到信號(hào)時(shí)停止開門，此時(shí)如果繼續(xù)有人來則繼續(xù)開門。如果無人在感應(yīng)區(qū)內(nèi)移動(dòng)，則執(zhí)行關(guān)門程序，當(dāng)突然有夾人信號(hào)，則門立即全部打開，防止夾人事故的發(fā)生。如果沒有人在門中間或在門口移動(dòng)，則重新執(zhí)行關(guān)門程序，最后兩扇門完全關(guān)閉。由于熱釋電紅外傳感器在檢測(cè)到有

4、人移動(dòng)開門后，會(huì)自動(dòng)延時(shí)3-4秒，因此，在軟件上不必再設(shè)置延時(shí)程序。關(guān)鍵字：CAN總線 自動(dòng)門控制系統(tǒng) AT8952單片機(jī)1設(shè)計(jì)思路和整體規(guī)劃思路 自動(dòng)門的控制主要基于硬件和軟件的要求，硬件方面采用簡(jiǎn)單高效的51單片機(jī)系統(tǒng)板來實(shí)現(xiàn)還有就是直流電機(jī)，紅外對(duì)管傳感器，熱釋電型紅外傳感器，軟件方面基于單片機(jī)設(shè)計(jì)。自動(dòng)門的門板由支架支撐在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌連接到驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置通過皮帶來帶動(dòng)門板在導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng)。電動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)裝置是一組電機(jī)組件，由直流電機(jī)來完成。主控制器單片機(jī)是自動(dòng)門的指揮中心，通過內(nèi)部指令程序，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮電機(jī)工作。外部信號(hào)由熱釋電型紅外傳感器來完成，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，

5、它就給主控制器單片機(jī)一個(gè)信號(hào)，電機(jī)提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力。然后開門。自動(dòng)門門扇完成一次開門與關(guān)門的工作流程如下：感應(yīng)探測(cè)器將探測(cè)信號(hào)傳至主控制器單片機(jī)上，主控制器判斷后控制電機(jī)運(yùn)行。電機(jī)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使自動(dòng)門扇開啟；自動(dòng)伸縮門扇開啟后由控制器做出判斷，控制電機(jī)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)門扇。 在雙開門上兩邊分別安裝紅外對(duì)管，當(dāng)門打開的過程中，又有人過來時(shí)，人流量增大，此時(shí)，紅外對(duì)管的接收器不能接收到發(fā)射器的信號(hào)，把情況傳輸給主控制器單片機(jī)上，然后再由單片機(jī)控制電機(jī)將門打開。 在雙開的門棱上安裝一組紅外對(duì)管，當(dāng)門在關(guān)的過程中有人或物時(shí)，表示有夾物情況出現(xiàn)，紅外對(duì)管的接收

6、器將不能接收到發(fā)射器的信號(hào)，并把情況傳輸給主控制器單片機(jī)上，然后再由單片機(jī)控制電機(jī)將門打開。 同時(shí)，在門的兩側(cè)，可安裝按鈕，直接控制直流電機(jī)。當(dāng)控制器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，也可由人人為的主動(dòng)按按鈕，達(dá)到在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，人也可以自如的開進(jìn)門的狀況。系統(tǒng)基本流程如下：51單片機(jī)紅外傳感器電機(jī)開門來人關(guān)門無人開始有夾物紅外對(duì)管無夾物直接關(guān)門結(jié)束手動(dòng)按按 鈕人流量（多）2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1提要本實(shí)驗(yàn)利用CAN模塊檢測(cè)光電開關(guān)的信號(hào)及步進(jìn)電機(jī)的起、停和方向控制，通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的步進(jìn)電機(jī)模擬電動(dòng)門，光電開關(guān)信號(hào)來模擬實(shí)現(xiàn)人的進(jìn)出。利用組態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電開關(guān)的檢測(cè)及電機(jī)的控制。2.2 概念自動(dòng)門根

7、據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中自動(dòng)平移門使用得最廣泛，我們通常所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。2.3 意義自動(dòng)平移門最常見的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)門機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。2.4 原理圖系統(tǒng)的整體原理圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 CAN介紹CAN系統(tǒng):基于CAN協(xié)議的CAN總線分布式數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),主要用于實(shí)現(xiàn)CAN總線

8、應(yīng)用中的通信控制和數(shù)據(jù)采集方案.CAN協(xié)議是一種基于連接的CAN應(yīng)用層協(xié)議，是整個(gè)CAN系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。制定CAN協(xié)議的思路源于為中國(guó)中小型CAN應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)提供一種簡(jiǎn)單、可靠、穩(wěn)定的應(yīng)用層協(xié)議。在充分汲取了DeviceNet協(xié)議和CANopen協(xié)議之精萃的基礎(chǔ)上，優(yōu)先保障通信數(shù)據(jù)的可靠性與實(shí)時(shí)性，以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而有效降低了硬件實(shí)現(xiàn)成本，這就是CAN協(xié)議的巨大優(yōu)勢(shì)。3.2 硬件組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成如圖1 所示，系統(tǒng)的控制臺(tái)由PC機(jī)和CAN總線適配卡等組成；CAN節(jié)點(diǎn)主要由單片機(jī)、CAN控制器和CAN收發(fā)器組成。該實(shí)驗(yàn)主要利用iCAN4050 模塊控制傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向及起、?？刂啤?/p>

9、iCAN4050 模塊功能：CAN-4050 DI/DO功能模塊用于采集開關(guān)量輸入信號(hào)，并提供開關(guān)量輸出信號(hào)。CAN-4050 DI/DO功能模塊具有8路開關(guān)量輸入通道和8路開關(guān)量輸出通道。CAN-4050 DI/DO功能采用CAN總線通訊接口，符合CAN2.0B協(xié)議規(guī)范。模塊在工作時(shí)，將輸入的電壓型開關(guān)量信號(hào)或者無源觸點(diǎn)信號(hào)經(jīng)過調(diào)理以后，送入單片機(jī)進(jìn)行處理，通過CAN總線通訊將輸入的開關(guān)量信號(hào)狀態(tài)傳送到網(wǎng)絡(luò)中的主控設(shè)備，并且主控設(shè)備通過CAN總線將輸出的開關(guān)量狀態(tài)傳送到模塊。 CAN-4050 DI/DO功能模塊采用表面安裝工藝，大大提高了系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。CAN-4050 DI

10、/DO功能模塊的底座上配有導(dǎo)軌架，可以直接安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上，用戶也可以采用其它的簡(jiǎn)便的安裝方式。參數(shù)：電源具有極性反接保護(hù)功能模塊電源：?jiǎn)坞娫垂╇姡╇婋妷簽?10V+30V DCCAN控制器：PHILIPS SJA1000CAN收發(fā)器：PHILIPS PCA82C251通訊協(xié)議：符合CAN協(xié)議規(guī)范V2.0B版工作環(huán)境溫度：-20+85物理尺寸：120mm*80mm*30mm(不計(jì)算導(dǎo)軌安裝架高度)安裝方式：可選標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝或簡(jiǎn)單固定方式3.3模塊上線在此實(shí)驗(yàn)中僅以CANTest 測(cè)試軟件演示上線狀態(tài)圖，如圖所示。其中按紐6 控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方向，按紐7 控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的起、停。當(dāng)按

11、紐7 為綠色時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，反之傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)按紐6 為紅色時(shí)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)向右運(yùn)行，反之向左運(yùn)行。控制傳動(dòng)系統(tǒng)啟停、方向控制如表可以控制CAN4050 模塊輸出信號(hào)即可控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的起、停及方向的改變。參考文獻(xiàn)1 于洋.測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社2 李正軍.計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社3李江全.計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn)，電子工業(yè)出版社4周立功主編.工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)教程 5 周立功主編.CAN教學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)心得體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我們更加懂得了什么是學(xué)以致用，理論和實(shí)際相差很大，要懂得將學(xué)到的知識(shí)，應(yīng)用到日常生活之中。本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承蒙朱老師以及身邊的很多同