單片機(jī)自動(dòng)門控制系統(tǒng)

1、文檔摘要21世紀(jì)是一個(gè)電氣產(chǎn)品迅速發(fā)展的時(shí)代，隨之而來(lái)的，人們的 生活水平也越來(lái)越高，去商場(chǎng)、超市等公共場(chǎng)所購(gòu)物或參與其他活 動(dòng)已漸漸成為人們生活的一部分。因此，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門也就隨之進(jìn)入 了人們的日常生活，成為上述公共建筑的必備設(shè)施。自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的 核心便是單片機(jī)的控制系統(tǒng)，而單片機(jī)也是衡量其科技水平的標(biāo)桿， 也標(biāo)志著自動(dòng)化控制系統(tǒng)正在向一個(gè)越來(lái)越智能的方向發(fā)展。論文的控制技術(shù)核心，是基于 89C51單片機(jī)、直流電機(jī)、熱釋 電紅外傳感器等元器件相結(jié)合而組成的控制系統(tǒng)。它使得89C51單片機(jī)的性能能夠最大化的發(fā)揮出來(lái)，并且因其同時(shí)具備了硬件電路 簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)大、系統(tǒng)安全且穩(wěn)定、性價(jià)比相對(duì)較高等優(yōu)

2、點(diǎn)， 使其具有了 一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：自動(dòng)開(kāi)關(guān)門，單片機(jī)，熱釋電紅外傳感器，自動(dòng)控制目錄第一章緒論 11.1 探究課題可行性 11.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 課題的意義與目的 1第二章自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 32.1 基本功能的需求與分析 32.2 基本設(shè)計(jì)思路 32.3 設(shè)計(jì)思想和整體框圖 32.4 設(shè)計(jì)電路的框圖和原理 4第三章主要元器件的介紹 63.1 什么是單片機(jī) 63.1.1 AT89C51 主要特性 73.1.2 芯片擦除 83.2 紅外檢測(cè)電路 83.2.1 熱釋電紅外傳感器 83.2.2 熱釋電效應(yīng)的介紹 93.3 直流電機(jī) 103.3.1 直流

3、電機(jī)的特點(diǎn) 113.3.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 113.3.3 斬波驅(qū)動(dòng) 123.4 檢測(cè)模塊 13第四章 自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的軟件設(shè)計(jì) 154.1 整體程序流程圖 164.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 164.2.1 PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 164.2.2 繼電器 174.3 整體電路圖 18第五章Altium Designer軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 195.1 軟件的介紹 195.2 Altium Designer的電路圖繪制 19致謝 錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) 24第一章緒論1.1 探究課題可行性21世紀(jì)是一個(gè)自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化技術(shù)越來(lái)越高的時(shí)代，所以，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng) 域也越來(lái)越廣，與人們的生活密切相關(guān)。隨著時(shí)代

4、的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的 日益提高，各種方便且實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入了人們的生活，其中以單片機(jī)為核心的自 動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)就在行列之中。這也標(biāo)志著自動(dòng)控制系統(tǒng)成為科技化時(shí)代不可或缺的一 部分。它的實(shí)用性強(qiáng)，功能眾多，技術(shù)高端先進(jìn)。更讓人們懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展會(huì)改變 人類的生活質(zhì)量，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。論文著重講解了以單片機(jī)為主體、傳感器為核心的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)。1.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的發(fā)展現(xiàn)狀自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的大批量專業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)始于150年之前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)開(kāi)關(guān)門也在日臻完善。門的高級(jí)形式一一自動(dòng)門起源于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，并迅速的發(fā)展至今，目前 已形成種類全、功能完善、做工精密的自

5、動(dòng)門大家族。上世紀(jì)90年代以來(lái)，自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展較快，技術(shù)也較為成熟，并且取得了巨大的成就。自動(dòng)開(kāi)關(guān)門是由單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。在現(xiàn)實(shí)生活中可以極大的節(jié)約資源、減少噪聲、防風(fēng)、防塵，同時(shí)也能讓出入口顯得高檔且簡(jiǎn)潔，所以生活中應(yīng)用極其廣泛。在國(guó)外發(fā)達(dá) 城市里的酒店、賓館、大廈、銀行、商場(chǎng)等隨處可見(jiàn)，但是在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的研發(fā)還 處于初級(jí)階段。在自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，節(jié)能環(huán)保、安全穩(wěn)定和人性化是需要考 慮的重要因素。1.3 課題的意義與目的隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各式各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)步入人們的生活。自動(dòng)開(kāi)關(guān)門 控制系也就成為了商場(chǎng)、大廈等人流較為密集的地方疏通人流、控制出入口的首要選擇

6、。 自動(dòng)開(kāi)關(guān)門能夠?qū)崿F(xiàn)出入授權(quán)的的自動(dòng)化控制等功能。為了使自動(dòng)開(kāi)關(guān)門能夠更好的被使用，選擇一種電路簡(jiǎn)單，功能較為完善，性價(jià)比高,控制系統(tǒng)穩(wěn)定的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)，論文研究以89C51為控制核心，熱釋電紅外傳感器,磁開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相結(jié)合的系統(tǒng)。使其充分發(fā)揮單片機(jī)的性能，具備一定的參考與使用價(jià)值。第二章 自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 基本功能的需求與分析分析日常生活中經(jīng)常接觸到的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門，設(shè)計(jì)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：1 .具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種模式，以便于使用和維護(hù)。當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測(cè) 有人時(shí)發(fā)出信號(hào)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制門的開(kāi)與關(guān)。2 .在關(guān)門時(shí)如出現(xiàn)夾人等非正

7、常情況時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)關(guān)門時(shí)的異常負(fù)載或其它 異常情況，啟動(dòng)應(yīng)急措施一一停止自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的關(guān)門進(jìn)程，轉(zhuǎn)入開(kāi)門過(guò)程。2.2 基本設(shè)計(jì)思路1、檢測(cè)出有人靠近時(shí)開(kāi)門。 當(dāng)人們走到自動(dòng)開(kāi)關(guān)門附近時(shí)，熱釋電紅外傳感器可檢測(cè)出人的存在并發(fā)出開(kāi)門信號(hào)，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，打開(kāi)自動(dòng)門。2、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門打開(kāi)后， 自動(dòng)啟動(dòng)延時(shí)器，延時(shí)數(shù)秒后，熱釋電紅外傳感器如檢測(cè)到周 圍沒(méi)有人，將起動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，控制自動(dòng)門關(guān)門；如果熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到周圍有人， 將再次啟動(dòng)延時(shí)器進(jìn)行延時(shí)，直到周圍無(wú)人。3、如果在關(guān)門的過(guò)程中熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到有人的靠近，則會(huì)發(fā)出信號(hào)，控制系統(tǒng)會(huì)立即停止關(guān)門，并控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使自動(dòng)開(kāi)關(guān)門打開(kāi)

8、。4、在關(guān)門時(shí)如出現(xiàn)夾人等非正常情況時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)關(guān)門時(shí)的異常負(fù)載或其它異常情況，啟動(dòng)應(yīng)急措施一一停止自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的關(guān)門進(jìn)程，轉(zhuǎn)入開(kāi)門過(guò)程?？傮w思路大致 如下圖2.1所示：圖2.1設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖2.3 設(shè)計(jì)思想和整體框圖論文將電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)模擬為開(kāi)門，反轉(zhuǎn)模擬為關(guān)門，通過(guò)單片機(jī)從而實(shí)現(xiàn)門的打開(kāi)與 閉合。門應(yīng)該自帶感應(yīng)器，能夠快速感應(yīng)出進(jìn)入或者出去的人。當(dāng)人們經(jīng)過(guò)熱釋電紅外傳 感器并且被檢測(cè)到時(shí)，感應(yīng)探頭會(huì)將這一脈沖信號(hào)迅速發(fā)送至單片機(jī)，控制器經(jīng)過(guò)判斷， 將會(huì)通知電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，同時(shí)控制合適的轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)能夠以正確的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。整體 框圖大致如圖2.2所示。圖2.2自動(dòng)門框圖2.4 設(shè)計(jì)電路的框

9、圖和原理下圖2.3便是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件組成圖。由89C51型單片機(jī)、紅外信號(hào)檢測(cè)電路、直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路、自動(dòng)門開(kāi)關(guān)行程檢測(cè)電路、開(kāi)關(guān)過(guò)程故障檢測(cè)與故障顯示電路、自動(dòng)控制與手動(dòng)控制方式轉(zhuǎn)換電路等數(shù)個(gè)控制部分共同組成了一個(gè)完整的自 動(dòng)開(kāi)關(guān)門控制系統(tǒng)。單片機(jī)會(huì)往復(fù)循環(huán)的進(jìn)行紅外檢測(cè)電路所發(fā)出的脈沖信號(hào)，并會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)門的開(kāi)關(guān)。當(dāng)按下手動(dòng)控制的按鍵時(shí),自動(dòng)開(kāi)關(guān)門則會(huì)進(jìn)入手動(dòng)控制的狀態(tài)，由按鈕控制門的開(kāi)關(guān)，熱釋電紅外傳感器會(huì)暫 時(shí)的停止運(yùn)作。如果突發(fā)意外情況，比如在關(guān)門的過(guò)程中遇到人因?yàn)閾寱r(shí)間進(jìn)入導(dǎo)致 被夾時(shí)，門會(huì)立即停止關(guān)閉而轉(zhuǎn)成開(kāi)門狀態(tài)，極大程度上的保證的人員的

10、安全。當(dāng)系 統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，則會(huì)進(jìn)入故障處理的狀態(tài)，由專業(yè)人員對(duì)門進(jìn)行維修與維護(hù)，增加的門的安全性與使用壽命。圖2.3表示自動(dòng)門控制系統(tǒng)框圖。圖2.3自動(dòng)門控制系統(tǒng)框圖第三章主要元器件的介紹3.1 什么是單片機(jī)何為單片機(jī)？物如其名，就是一種把計(jì)算機(jī)的部分主要功能都集中在一張微型芯片上的單芯片微機(jī)。其核心部件寄存器、運(yùn)算器、控制器、多種 I/O接口及其它部件都被集成在了一個(gè)芯片上，集成度非常之高，且結(jié)構(gòu)精密，功能強(qiáng)大，能夠執(zhí)行絕大部分電器所需要的操作。因此把單片機(jī)理解成一個(gè)不含外設(shè)的計(jì)算機(jī)都不為過(guò)，也就是相當(dāng)于一個(gè)只包含主機(jī)，沒(méi)有其他譬如鍵盤顯示器等外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)。圖3.1是單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

11、框圖。CPUM A IRoAA 計(jì)數(shù)器 p A中 斷LtaIO口 A * A.外 部 設(shè) 備圖3.1單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖重量較輕、占地空間較小、資源消耗少、能耗較低、功能多而強(qiáng)、性價(jià)比高、價(jià)格低廉，這是單片機(jī)從出現(xiàn)至發(fā)展至今一直屹立于中國(guó)乃至世界工業(yè)中之林的原因，而同時(shí)，由于計(jì)算數(shù)據(jù)絕大多數(shù)都是在單片機(jī)內(nèi)置的芯片的內(nèi)部路徑之中傳輸，所以運(yùn)算速度較快,抗干擾能力較強(qiáng)，信息遺失以及泄露概率很低。1971年，第一塊單片機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，這幾十年的時(shí)間內(nèi)，成長(zhǎng)非?？焖?，如今已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步，并且進(jìn)化出了相應(yīng)的不同的可以滿足其地位需要的型號(hào)。單片機(jī)內(nèi)部自帶通信接口，還可以與其所在的電子產(chǎn)品的主機(jī)共

12、同運(yùn)作，這樣一來(lái)，不僅大幅度提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度，而且也對(duì)緩解其電子產(chǎn)品的主芯片的工作壓力起到了顯著地功效。因此，在以網(wǎng)絡(luò)通訊為主的各個(gè)領(lǐng)域都有了更多的使用以及更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)其暫時(shí)無(wú)法替代的位置起到了鞏固作用。89C51單片機(jī)是由世界知名企業(yè) ATME血J造的一款產(chǎn)品，一般作為系統(tǒng)的控制器使用于各種電氣產(chǎn)品中， 因其運(yùn)算能力強(qiáng)大、 編程起來(lái)較為靈活、 兼容性強(qiáng)（與MCS-51工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與管之間互相兼容），能夠?qū)崿F(xiàn)多種產(chǎn)品所需要的算法，同時(shí)還具備了能耗低、占用體積小、價(jià)格實(shí)惠性價(jià)比高等特性。它在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用非常廣泛，各個(gè)領(lǐng)域或多或少都有 其身影，而這款產(chǎn)品也因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)與實(shí)用性，被人

13、們熟知。圖3.2表示單片機(jī)的外觀與管腳排列。U1>XTAL1PO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5JAD5 POMADERSIP0.7/AD7P2.0/A6P2.1/A9P22AleI吼PSENP2.3/A11ALEP2 4<A12EAP2.5/A13P2.SJW14P2.7/A15P1.0P3,0RXDP1.1P3.1/TXDP1JP3,2W0P1.3P3.3/INT1IP1.4P3 4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3P17P3.7 而31上_Z_AT89C51 cTEXT>U2>XTAL1P1.0P

14、1 1P1.2XT AL 2P1.3P1.4P1 5RSIP1.6P1 7P3.2W0P3 3JINT1P3.47TQP3SJ1P3 0jRXDP3.7P3.1JTXD2AT89C2O51U Li-LL191213圖3.2 AT89C51、89C2051外形及管腳3.1.1 AT89C51主要特性1、與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS-51相互兼容，應(yīng)用范圍更為廣泛2、自帶一個(gè)4K字節(jié)的閃爍存儲(chǔ)器3、壽命較長(zhǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn) 1000余次的擦寫循環(huán)4、可以長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)，一般在 10年左右5、采取全部靜態(tài)的工作方式，頻率為 0-24H6、能耗較低，大概只有 8051單片機(jī)的五分之一3.1.2 芯片擦除簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把

15、程序刪掉，然后重新寫新程序。89C51單片機(jī)支持可選兩種軟件的掉電模式，設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可在低到零頻率的條件 下實(shí)現(xiàn)靜態(tài)邏輯。CPUE閑置模式時(shí)不會(huì)運(yùn)作，但定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、RAM?照常工作。在掉電的情況下，會(huì)禁用其他所有芯片的功能，并凍結(jié)其振蕩器，僅僅保留RAM的內(nèi)容，在下一個(gè)硬件復(fù)位的時(shí)候，恢復(fù)其正常狀態(tài)。3.2 紅外檢測(cè)電路紅外檢測(cè)電路核心是熱釋電紅外傳感器，還包含檢測(cè)放大電路，因?yàn)樗恍枰佑|就 能檢測(cè)出紅外能量變化， 所以說(shuō)只要人經(jīng)過(guò)探頭， 傳感器就能察覺(jué)到，然后轉(zhuǎn)化成電信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)門的操作，無(wú)需紅外線、電磁波源或是其它的接觸式開(kāi)關(guān)，因?yàn)槊舾?元件阻抗較高，電壓非常弱，所以

16、一般在傳感器內(nèi)部設(shè)置內(nèi)膜電阻，這樣便可以放大信號(hào)，現(xiàn)在市場(chǎng)能買到的熱釋電紅外傳感器不容易接收靈敏信號(hào)，檢測(cè)的距離大概有2米。有人靠近時(shí)，熱釋電紅外傳感器會(huì)將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)放大處理后傳送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)門。3.2.1 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器是專門探測(cè)人體輻射的一種感應(yīng)器件，因其價(jià)格低廉，使用方便， 所以在現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常被用作報(bào)警裝置或者一些自動(dòng)化設(shè)備，比如銀行里的報(bào)警裝置、商 場(chǎng)里的節(jié)能水龍頭或者吹風(fēng)機(jī)等很多產(chǎn)品。因其檢測(cè)人體輻射的紅外線時(shí)，并不需要與人 體的接觸便能將信息轉(zhuǎn)化成電信號(hào)從而執(zhí)行一系列的操作，同時(shí)還能區(qū)別對(duì)象是是生物還 是其它物體，所以到現(xiàn)在為止，一直被

17、人們所認(rèn)可，并且廣泛的使用在自動(dòng)化、節(jié)能、測(cè) 控等很多領(lǐng)域。圖 3.4是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖 3.5是實(shí)物。文檔熱電元件支承環(huán)電路元件oD)!圖3.4熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路圖3.7直流電機(jī)實(shí)物圖3.5實(shí)物圖3.2.2 熱釋電效應(yīng)的介紹熱釋電效應(yīng)：通俗的來(lái)說(shuō)，就是物體受外界溫度變化的影響，從而導(dǎo)致自身的狀態(tài)發(fā) 生改變，這就是熱釋電效應(yīng)。它是一種自然效應(yīng)，原理同壓電效應(yīng)有些相似。這種現(xiàn)象能 用公式表示：Ps = P：T其中， Ps表示物體強(qiáng)度的變化量；P是熱釋系數(shù)； T表示溫度的變化。近十年以來(lái)，熱釋電效應(yīng)大多被用作探測(cè)方面，廣泛的應(yīng)用于溫度、光譜等的測(cè)量，軍事方面的報(bào)警以及勘測(cè)等。隨著我

18、國(guó)科技蒸蒸日上的發(fā)展，生產(chǎn)力的日益提高，我國(guó)制造的一些紅外攝像管（基于 TGSAS1體）已經(jīng)往國(guó)外出口，慢慢的走向世界。因其響應(yīng)范 圍較廣，分辨率小，對(duì)溫度的靈敏度較高，性價(jià)比高，所以在生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因其的檢測(cè)不需要接觸被測(cè)對(duì)象，所以在救援方面也有重要的意義。曾經(jīng)發(fā)生地震時(shí)，救 援人員用此方法能夠即使的發(fā)現(xiàn)被困人員并展開(kāi)營(yíng)救，對(duì)生命過(guò)程有重要意義。原理圖如 3.6所示。M浮也角ee © © © © ©震度安化必成播化圖3.6熱釋電效應(yīng)的形成原理3.3 直流電機(jī)直流電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，本文中作為帶動(dòng)自動(dòng)門開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)裝置，

19、將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)從而控制門的狀態(tài)。近幾十年來(lái),機(jī)械、電氣、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展極其迅速，電動(dòng)機(jī)的存在為它們的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步也為電動(dòng)機(jī)的發(fā)展開(kāi)拓了越來(lái)越廣闊的前景。圖3.7為實(shí)物圖。3.3.1 直流電機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)較為緊湊，占地面積較小，質(zhì)量輕，移動(dòng)方便。2、節(jié)省能源，性能優(yōu)越，運(yùn)行動(dòng)靜比較小且穩(wěn)定。3、可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，并且調(diào)速范圍廣而平滑，過(guò)載能力強(qiáng)。4、速比分級(jí)精度高，轉(zhuǎn)速型譜寬，其范圍i可以達(dá)到228800。5、適用性強(qiáng)，能在多種場(chǎng)合使用，即使環(huán)境稍微惡劣，依舊不影響正常工作。缺點(diǎn)：1、制造成本稍高。2、維護(hù)略微困難。綜上所述，雖然直流電動(dòng)機(jī)存在成本稍

20、高，維護(hù)困難的缺點(diǎn)，但是整體分析來(lái)看，顯 然利大于弊，因此選擇直流電機(jī)。3.3.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)的話，一般需要脈沖信號(hào)、功率放大電路等，圖3.8是其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。圖3.8驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)子和定子組成。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)的部分成為轉(zhuǎn)子，靜止的 部分叫做定子。直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部自帶一個(gè)環(huán)狀的磁鐵，其工作原理與線圈在電磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理 類似。由于磁場(chǎng)的存在，線圈在磁場(chǎng)中受安培力的影響將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈與磁感線平行時(shí)，由于換向器存在使得線圈繼續(xù)按一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 3.9為原理圖。文檔直流電前機(jī)工ff序理abed n HI A8電& EE兼有雷圖3

21、.9直流電動(dòng)機(jī)工作原理電動(dòng)機(jī)根據(jù)信號(hào)工作。控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本控制作用如下控制電路模型如 3.10圖所示。圖3.10控制電路模型3.3.3 斬波驅(qū)動(dòng)斬波驅(qū)動(dòng)電路是當(dāng)今常見(jiàn)的一種驅(qū)動(dòng)方式。其基本思想是：將直流電固定成一個(gè)不變值。圖3.11是斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路的原理圖，圖中僅為一相的驅(qū)動(dòng)電路， 其余兩相與之相同。圖3.11斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖3.4 檢測(cè)模塊目前，生活中的檢測(cè)裝置包羅萬(wàn)象，各種功能各類領(lǐng)域的都有，發(fā)展也是如日中天，畢竟現(xiàn)在是一個(gè)自動(dòng)化的時(shí)代，所有的設(shè)備與儀器都在往越來(lái)越智能化的道路上發(fā)展著。比較常見(jiàn)是在聲音、光線、氣體等方面，其中紅外傳感器的應(yīng)用比較廣泛，采用熱釋紅外傳感器

22、的檢測(cè)電路對(duì)是否有人需要進(jìn)出進(jìn)行檢測(cè)，在商業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療等各方面都有涉及。它分為：發(fā)射器和接收器，發(fā)射器會(huì)不間斷的發(fā)出紅外線，被接收器接收，如果有人或物經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)擋住紅外線導(dǎo)致接收器接收不到，這時(shí)便會(huì)執(zhí)行某些特定的操作。本設(shè)計(jì)方案在門上裝兩個(gè)探測(cè)器，導(dǎo)向管會(huì)套住發(fā)射管接收管，確保只發(fā)出一束光，且沒(méi)有其它光干擾。當(dāng)光線被人阻擋時(shí)輸出高電平。兩接收器的輸出端一個(gè)接“或”門，一個(gè)接“非”門到INT0弓唧。這時(shí)，不管是進(jìn)還是出門，INTO端口都會(huì)接收低電平信號(hào)，單片機(jī)可以接收到是否有人，然后調(diào)用程序，執(zhí)行正確開(kāi)關(guān)門的操作。在極限位置會(huì)裝有 限位開(kāi)關(guān)。其作用為：如果磁鐵移動(dòng)到它旁邊，開(kāi)關(guān)就會(huì)因吸引

23、力使其進(jìn)行關(guān)閉操作，輸 出高電平，反之低電平。當(dāng)自動(dòng)門移到限位開(kāi)關(guān)處時(shí)，限位開(kāi)關(guān)就會(huì)發(fā)出高電平，電信號(hào)將分別輸出給 P0.4-P0.6三個(gè)引腳，單片機(jī)判斷三個(gè)引腳的信號(hào)對(duì)應(yīng)哪個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分析執(zhí)行開(kāi)門、關(guān)門與變文檔第四章自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的軟件設(shè)計(jì)圖4.1整體程序流程圖圖4.2 PWM系統(tǒng)原理圖4.1 整體程序流程圖根據(jù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的設(shè)計(jì)思路以及功能需求，大概畫出整體的流程圖如圖4.1所示。4.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊直流電動(dòng)機(jī)是最早出現(xiàn)的電機(jī)，也是最早能實(shí)現(xiàn)調(diào)速的電機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)直流電機(jī)一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。由于它具有良好的現(xiàn)行調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能,高的效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性；盡管近年來(lái)不斷受到其他

24、電機(jī)的挑戰(zhàn)，但到目前為止仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)先選擇。4.2.1 PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)pwm指脈沖寬度調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，使方波在頻率固定情況下，方波寬度越大其平均電流越大，方波寬度越小其輸出平均電流越小，通過(guò)電流的大小從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖4.2為PWM（統(tǒng)原理圖。Q1D3 2N6659X1BH6210Q3S1©-D5jklBH6211132N6659D4 MOTOR木1BH62J D6 ：本1BH62Q22N66592N66594.2.2 繼電器由于直流電機(jī)需要正反轉(zhuǎn)，來(lái)驅(qū)動(dòng)門的開(kāi)關(guān)。所以需要兩個(gè)繼電器來(lái)控制正反轉(zhuǎn)

25、的功 能。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，繼電器是以小電流來(lái)控制大電路的器件，能夠很好的保護(hù)電路，同時(shí)對(duì)電 路的保護(hù)和轉(zhuǎn)換也有著重要的作用。下圖 4.3為繼電器實(shí)物圖。圖4.3繼電器文檔圖4.4整體電路圖4.3整體電路圖nrnn文檔第五章Altium Designer軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般都包括電路圖的設(shè)計(jì)、繪圖軟件上的仿真、硬件的組裝、軟件設(shè)計(jì)與硬件調(diào)試等階段。本次設(shè)計(jì)中，采用的軟件為Altium Designer 。5.1 軟件的介紹Altium Designer 軟件誕生于澳大利亞的Altium 公司，能夠在 windows系統(tǒng)上運(yùn)行。該軟件完美的把電路的設(shè)計(jì)、繪制、仿真，PCB圖的生成、布線

26、，設(shè)計(jì)輸出等功能結(jié)合于一體，并且能夠在 windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行，為使用者提供了極大的便利。所以目前許多 企業(yè)對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，學(xué)校里的教學(xué)工作都會(huì)使用這款軟件。本設(shè)計(jì)主要是原理圖的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)步驟如下：1、在Altium Designer中繪制電路原理圖。2、在Altium Designer中加載程序，觀察仿真結(jié)果。5.2 Altium Designer 的電路圖繪制1、打開(kāi)Altium Designer 軟件。界面如下圖 5.1所示。圖5.1界面2、新建一個(gè)工程，步驟如下圖5.2所示。圖5.2新建工程3、新建設(shè)計(jì)圖，步驟如圖 5.3所示。圖5.3新建設(shè)計(jì)圖5.4所示。4、點(diǎn)擊菜單欄中的

27、放置，選擇器件與圖庫(kù)，便可以開(kāi)始畫圖。如圖文檔% Ati-m n*4： 1>«<, L.4 - 口jUHE六5尸。#511mgiJDocurwrqpwtH Icii - Tow DuunurK Liw-»d 2 AJ.TFLN最后，附上一張模擬自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的實(shí)物圖展示，如圖5.6所示。HQKPfKiM 丈樽 El*lkVj 即 1.4.10 闌回 *Ti-l£. IAThR 充*1 中 3 *二時(shí)q 的»>(! £UH«W _i H »j=上電1工fcMae*a«M 的國(guó) fralSRiHi物牯u辦

28、ij黑 UMmA rwjwu hrjb書;4“廿小5口卻抽ph由E BATE FH7 All M4_6* JUEIM3 曬g 舊 tartly 地UUIEE cm E1JM £12« t爐幅41s E耳2 5M »IZMU Mm« lj3»>YU1iJOVfe«3t4D19 日HEEK5JJVH1& MWi 3 Bitmt LJS Ca>Rrtd lJefui ULwiPe42 tjCvM 1J USk U3 LjQJ! tauJiH圖5.4畫圖步驟5、以下是完成后的電路圖。如圖 5,5所示。為riara QnqiCarta 5£H 日* Etunrti g1丸&quo