银行自动门的毕业设计

摘要本设计主要以AT89C51为控制中心和以红外线为辅助从而达到银行门能够自动闭合。本文是基于AT89C51的自动门的控制系统的电路设计，主要由AT89C51及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、直流电机控制电路等几部分组成。使用热释红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机，直流电动机作为门驱动装置，通过单片机控制直流电动机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。关键词：AT89C51、热释电红外线传感器、BISS0001芯片、红外对管传感器、直流电机1绪论自动门指可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。现如今自动化、信息化的程度越来越高，人们对其要求也越来越高，而单片机为自动化、信息化提供了极大的方便，因此单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。通过对“基于单片机的银行门自动控制系统”的认真研究，我精心撰写了红外线辅助单片机控制自动门系统的设计。本设计着重描述了以单片机为主体，传感器、直流电机为核心的自动门控制系统。自动门目前的发展状况在二十世纪年以后，自动门开始在建筑物上使用。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性，有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。随着社会的飞速发展，自动门逐渐进入我们的日常生活，自动门控制系统也逐渐向大型化、复杂化和智能化的方向发展，成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备，是建筑智能化水平的重要指标之一。它具有美观大方、节约空调能源、防风、防尘，降低噪音等优点。国外的自动门控制系统性能比较优良，但是价格偏高；国内的同类产品价格便宜但是性能较差，故障率较高。国内目前自动门的发展状况具体如下：1、高、低档次的市场分明，进口产品借助质量和品牌优势占据了高端市场，一些公司目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。2、产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的继续改进和发展受到限制。3、厂家多，规模小。近5—6年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。4、专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工局部零部件。近两年来，呈现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。因此本文设计了一种简单、实用，运行可靠，而且成本较低的红外自动门控制系统。本系统采用热释电红外传感器作为探头，它通过对人体的出入的自动检测来控制自动门的开、关，具有智能运行的功能。自动门研究的意义在经济高速发展的全国的大大小小城市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到了大范围的普及和使用。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线。当人走进自动门时，红外线感应到人的存在而给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开；当人通过门之后再将门关闭。自动门在通电后可以实现无人看管，从而提高了建筑的档次。自动门的基本设计思路控制要求如下：1、有人来（进门或出门）时开门。当人走到离门不远的时候时，安装在门两侧的热释红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。2、无人时关门。当热释红外线传感器信号检测装置没有检测到有人在检测的范围内，将启动电动机带动传动链关门。3、关门中途有人时，立即开门。当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门。设计的基本思路如下：人体信号人体信号热释电红外线传感器或按键控制单片机信号处理直流电机自动门的开或关2系统硬件设计下面以银行自动门（多为平移式自动门）为例进行硬件系统设计。平移式自动门机组由以下部件组成：（1）主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。（2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。（3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。（4）门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。（5）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。（6）下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。（7）当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。硬件电路的框图和原理硬件组成框图单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，据此产生直流电机控制信号，电动机带动门运行。因此本系统主要由AT89C51单片机及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、直流电机控制电路等组成。即红外自动门控制系统的硬件组成如下图所示。AT89C51单片机AT89C51单片机红外检测电路门行程检测电路直流电机控制电路自动门控制系统硬件框图自动门硬件结构的工作原理大致如下图所示：人流量增多人流量增多红外对管关门开门直流电机单片机热释电红外传感器无人来人开始有夹物无夹物按钮自动门硬件结构工作原理单片机介绍单片机是单片微型计算机的简称。它是微型计算机发展中的一个重要分支，也是一种非常有生命力的机种。单片机性能经过不断的提高和改善，具备了集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集与处理、通信网络系统、汽车工业、国防工业、家用电器等领域应用越来越广泛。通常，单片机是由单块的集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件，如：中央处理器CPU（实现运算、控制功能），存储器RAM/ROM（实现数据存储、程序存储功能），定时器/计数器（实现时间设定和事件记录功能），各种输入/输出接口（实现串行、并行输入/输出功能），以及A/D转换器、D/A转换器（实现模数、数模转换功能）等。单片机硬件结构简图如下图所示。电源电源中断复位定时内部总线（数据总线、地址总线、控制总线）定时/计数器模块并行I/O口串行I/O口其他模块A/D、D/A模块RAM/ROM模块单片机CPU单片机硬件结构简图单片机从七十年代问世以来，在二十多年的时间里，发展异常迅速，并已广泛应用于各种领域。单片机具有通讯接口，用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，大大地提高了系统的运行速度，所以在网络通讯领域也得到了越来越多的应用。AT89C51介绍AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。AT89C51的外形及引脚排列图AT89C51的结构及主要特性AT89C51的结构VCC：电源线。VSS：接地信号线。P0.0-P0.7（32-39）：这组引脚共有8条，为P0口所专用，其中P0.7为最高位，P0.0为最低位。P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。P1.0-P1.7（1-8）：与P0口类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位。P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。P2.0-P2.7（21-28）：P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。P3.0-P3.7（10-17）：P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，具体如下：P3.0/RXD：串行输入口P3.1/TXD：串行输出口P3.2/INT0：外部中断0P3.3/INT1：外部中断1P3.4/T0：记时器0外部输入P3.5/T1：记时器1外部输入P3.6/WR：外部数据存储器P3.7/RD：外部数据存储器P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要，可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外，这个引脚会微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：震荡器反相放大器的输出端。AT89C51的主要特性与MCS-51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。热释电红外传感器介绍热释电红外传感器概述热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10-20米范围内人的行动。热释电红外传感器原理菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。热释电红外传感器结构热释红外线传感器内部结构与电路如下图所示。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm-12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。(a)热释红外线传感器的结构（b）热释红外线传感器的内部电路热释红外线传感器内部结构与电路热释电红外传感器的优缺点：优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。热释电红外传感器的抗干扰性能：1、防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动物，一般不产生报警。2、抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。3、抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。BISS0001芯片介绍BISS0001是一款传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。BISS0001不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。它的内部是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。BISS0001芯片的特点1、CMOS工艺2、数模混合3、具有独立的高输入阻抗运算放大器4、内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰5、内设延迟时间定时器和封锁时间定时器6、采用16脚DIP封装BISS0001芯片的管脚图及其管脚说明BISS0001芯片的管脚图引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发。2VOO控制信号输出端。由VS的上跳前沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1--输出延迟时间Tx的调节端4RC1--输出延迟时间Tx的调节端5RC2--触发封锁时间Ti的调节端6RR2--触发封锁时间Ti的调节端7VSS--工作电源负端8VRF/RESETI参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR≈0.2VDD)。10IB--运算放大器偏置电流设置端11CDD--工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端BISS0001芯片的管脚说明表BISS0001芯片的工作原理BISS0001芯片的内部框图：BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。其内部框图如下：BISS0001内部框图BISS0001芯片的工作原理：BISS0001的工作方式有两种，分别为不可重复触发工作方式和可重复触发工作方式。不可重复触发工作方式以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号VSS。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。COP3是一个条件比较器。当输入电压VC时，COP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，VO下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使VO跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。V2V2VSAVCVOVLTxTi不可重复触发工作方式下的波形可重复触发工作方式以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。可重复触发工作方式下的波形在VC=“0”、A=“0”期间，信号VSS不能触发VO为有效状态。在VC=“1”、A=“1”时，VSS可重复触发VO为有效状态，并可促使VO在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要VSS发生上跳变，则VO将从VSS上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若VSS保持为“1”状态，则VO一直保持有效状态；若VSS保持为“0”状态，则在Tx周期结束后VO恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何VSS的变化都不能触发VO为有效状态。V2V2VSAVCVOVHVLTxTi可重复触发工作方式下的波形当热释电红外传感器接收到人体红外辐射后输出检测信号，然后由14脚输入BISS0001,经地内部电路处理，由2脚输出探测信号（正向脉冲信号）。输出脉冲信号的宽度由外接电阻R9和电容C6来决定。当2脚输出控制脉冲后，电子开关被接通，数字编码电路和无线电发射电路由于得到电源而开始工作。BISS0001应用线路如下图所示。BISS0001的热释电红外开关应用电路图上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，值为Tx≈24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，值为Ti≈24xR10C6。R9、R10可以用470欧姆，C6、C7可以选0.1U。以上两图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号VO经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。热释电红外传感器主要安装在自动门两侧，当有人靠近自动门时，身体辐射出的7-13um红外线经菲涅耳透镜后，被热释电红外传感器接收下来，并将其转换成信号，经检测放大电路内部放大等处理后输出给AT89C51单片机。单片机根据收到的信号，驱动步进电机以适当的速度将门打开。红外对管人们习惯把红外线发射管和红外线接收管统称为红外对管。红外对管的外形与普通圆形的发光二极管类似。红外对管传感器的原理图如下：红外对管传感器的原理图如图所示，当D1管和D2管之间没有障碍物时，由发射管发送的红外线可以到达接收管，使接收管的PN节导通，在比较器的一端产生电平变化，经过比较器后输出相应电平。利用此原理可以探测D1管和D2管之间有没有障碍物，从而将信息传给单片机，控制电机工作。电动机的控制直流电机，利用L298及其外部辅助电路和电机构成驱动电路。电机是控制自动门的核心部件，对自动门的开关控制也就是对每台电机的控制。要实现自动门的左右两扇门开关同时进行,并且关闭缝隙<1mm，必需能对电机实现精确控制。直流电机控制简单，调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。起动、制动转矩大，易于快速起动，然而，步进电机虽然可以实现精确控制，但存在振荡和失步的现象，在同等功率的条件下，它的尺寸要比舵机和直流电机大的多，当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势，容易使系统造成抖动,频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。综上所述，采用直流电机较合适一些。直流电动机的结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。定子通常指磁路中静止部分及其机械支撑，包括机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等，其主要作用是产生磁场。运行时转动的部分称为转子，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢。小型直流电机的剖面图1-机座；2-风扇；3-出线盒；4-主极线圈；5-主极铁心；6-电枢线圈；7-刷架；8-轴承；9-换向器；10-转轴；11-轴承盖；12-电枢；13-端盖；14-换向极线圈；15-注油孔；16-换向极铁心；17-螺母垫圈；18-视察窗直流电机的定子部分：1、机座：直流机的机座有两种型式：整体（磁轭）机座和叠片（磁轭）机座。如上图所示的整体（磁轭）机座，它担负着双重的任务，既作为电机的机械支撑，又是磁极间磁路的通路（磁轭）。所用的材料要求具有较好的导磁性能，因此一般不用铸铁，而用铸钢或钢筒做成。并且为了使磁路中的磁通密度不致太高，要求有一定的导磁截面积。，这常使其在机械强度和刚度上大有富余。2、主磁极：主磁极的作用是使电枢表面的气隙磁通密度在空间按一定形状分布，并且能在磁极上固定励磁绕组。主磁极通常用0.5-3mm厚的低碳钢板冲成一定形状的冲片，然后叠压而成。主极叠片一般用铆钉铆成整体，再用螺钉固定在磁轭上。主极分为极身和极靴两段。主极的励磁绕组有串励和并励两种。串励绕组匝数少，导线粗；并励绕组匝数多，导线细。主极在电机中总是成对出现，其极性沿圆周是N、S交替的，因此串联时相邻两主极线圈中电流环绕的方向是相反的。主磁极示意图3、换向极：容量大于1KW的直流电机，在相邻两主极之间有一小极，成为换向极。它的作用是帮助换向，一般有几个主极就有几个换向极。换向极形状比较简单，因此常用厚钢板略加刨削而成。同样，在磁通变化快而换向要求高的场合，换向极也要求用钢片绝缘后叠装而成。换向极的磁性4、电刷装置：直流电机电枢绕组和电流均通过电刷装置与外电路相接，电刷装置如下图所示。电刷本身是由石墨等做成的导电块，放在刷握内，刷握再装于刷架上。根据电流的大小的不同，每个刷架上装有一个电刷或一组并列的电刷，同极性刷架上的电流汇集到一起后，引向接线板，再通向机外。电刷组的数目一般等于主极的数目，各电刷组在换向器表面的分布应是等距的。电刷装置的好坏直接影响到直流电机是否能够正常的工作。直流电机的电刷装置5、转轴：转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。直流电机的转子部分：1、电枢铁心：电枢铁心提供主极下磁通的通路。当电枢在磁场中旋转时，铁心中的磁通方向不断变化，因而也会产生涡流及磁滞损耗。通常用0.5mm厚的低硅硅钢片或冷轧硅钢片叠成，片间涂绝缘漆以减少损耗。硅钢片上还冲出转子槽，以便嵌放电枢绕组。直流电机的电枢铁心2、电枢绕组：用带绝缘的铜导线绕制一个一个的线圈元件，嵌放在电枢铁心的槽中，各元件按一定的规律联接到相应的换向片上，全部这些元件就组成了电枢绕组。电枢绕组是电路的一部分，其作用是产生感应电动势和电磁转矩，从而实现能量转换，是电机的重要组成部分。3、换向器：换向器由许多换向片组成。这些换向片彼此以云母片相互绝缘，全部又以云母环对地绝缘。换向片由铜料制成，尾端开沟或接有联接片（称升高片），以供电枢绕组元件端线焊于其中。换向器的结构型式有多种，中小型电机常采用一种燕尾式结构，它的换向片下面呈燕尾式，以便用V形截面的压圈夹紧。在燕尾与V形压圈间垫以V形云母环，使其互相绝缘。直流电动机的特点调速范围广，且易于平滑调速；过载、启动、制动转矩大；易于控制，可靠性高；调速时的能量损耗较小。直流电动机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。)当线圈逆时针方向旋转180°时，这时导体cd位于N极下，导体ab位于S极下，各导体中电动势都分别改变了方向。导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩)，电枢就能按逆时针方向旋转起来。直流电动机工作时接于直流电源上，如A刷接电源正极，B刷接电源负极，则电流从A刷流入，经线圈a、b、c、d，至B刷流出。图示3所示瞬间，在N极下的导线a、b中电流方向由a到b；在S极下的导线c、d中电流方向由c到d。根据电磁力定律知道，载流导体在磁场中要受力，其方向可由左手定则判定，其大小可以表示为：F=BLI，其中B指的是导体所在处得磁通密度(Wb/m2)，L指的是导体切割磁力线的有效长度(m)；I指的是导体中流过的电流(A)。导线ab的受力方向向左，导线cd的受力方向向右。两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩为逆时针方向，电磁转矩使电枢逆时针方向旋转。当线圈转过180°时，换向片2转至与A刷接触，换向片l转至与B刷接触。电流由正极经换向片2流入，导线dc中电流由d流向c，导线沈中电流由b流向a，由换向片l经B刷流回负极。导线中的电流方向改变了，导线所在磁场的极性也改变了，电磁力及电磁力对转轴所形成的电磁转矩的方向末变，仍为逆时针方向，这样可使电动机沿一个方向连续旋转下去。通过换向装置，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流人的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。控制方法直流电机驱动电路的基本原理单片机本身具有一定的驱动能力。其I/O口的电流在10mA左右，像驱动发光二极管之类的器件并不需要特殊的驱动电路，但是对于直流电机这类负载较大的器件，单片机无法为其提供足够的电流，特别是电机的启动电流，它往往会达到电机正常工作电流的几倍，所以，对于这类器件，往往需要专门的驱动电路完成对电机的驱动，相应的单片机只负责完成逻辑控制部分。单片机控制直流电机的驱动电路的基本功能是要为电机提供足够的电流以达到驱动电机转动的目的。H桥式电路的驱动原理桥式电路是一种最基本的驱动电路结构．控制电机的正转和反转。H桥式电机驱动电路图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥式驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠(注意：图l及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来)。如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如图2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示。该流向的电流将驱动电机正转。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动(电机周围的箭头表示为逆时针方向)。电机根据控制电路程序设计，通过单片机P2．2和P2．3端口输出的脉冲工作信号和方向控制信号达到电机转动和换向，带动玻璃门开启或关闭。电机驱动器的使用放大了电机工作电流，使电机携带负荷能力增加，同时也细分了电机工作脉冲，使电机运行速度增快。利用L298及其外部辅助电路和电机构成驱动电路。驱动电路图如下图所示：驱动电路图门行程检测行程开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。行程开关行程开关即一个开关，通过外围电路给出高低电平信号，可判断门的位置，是否完全关闭或开启。行程开关不仅外围电路很简单，而且能使门立即停下来。当然，将对管传感器装于两扇门上，可用于检测门中间是否有人。在门的两侧边缘各装两对红外对管传感器，调节红外对管检测的距离即可轻松实现门位置的检测，同时检测距离的可调性降低了系统对机械部分的要求。基于以上分析，为了减少外围电路，并能更加方便位置的检测，我们采用行程开关。通过检测门行程开关的闭合情况来发送不同的信号，使电机改变转速，进而控制门运行的速度以提高运作效率，为了保护门不受到损害和保证门运行效率，在门行程检测电路中设置了四个行程开关。它们分别代表开门极限、行程极限1、行程极限2、关门极限。门在开启过程中，分别经过慢速、加速、减速和停止四个过程，门的关闭过程则与上述过程相反。门运行到极限位置时，限位开关动作，单片机根据接收到响应的信号，改变电机运行速度。系统的整体原理图：系统软设计系统软件结构本系统的软件设计面向硬件，选用汇编语言。整个系统软件主要由自动门主程序、开门和关门子程序、故障处理程序和中断服务程序组成。整个系统软件主要由主程序、开门子程序、关门子程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序、外部中断服务子程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置等功能。程序设计中设置了一个外部中断0，它保证红外自动门能够在无人操控情况下自动运行，主要功能是当检测到有人出入门时，启动电机，从而实现自动开关门的目的。器件选择和电路器件选择单片机：AT89C51，主要完成对各个端口状态信号的监测、控制信号的发送以及和工控电脑程序的通信。驱动电路：东芝公司的TA7267BP，驱动直流小电机，完成电机正反转运动。地址分配和连接P1.2、P1.3：输出管脚，连接驱动芯片TA7267BP的1、2管脚，单片机通过改变这两个管脚的电平，实现4种电机状态的控制指令。RXD、TxD：232通讯方式接收发送管教。用于向中心工控电脑发送接收指令。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究