基于單片機的自動平移門控制器設計開題報告

太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系 本科畢業(yè)論文（設計）開題報告本科畢業(yè)論文（設計）開題報告 畢業(yè)設計畢業(yè)設計( (論文論文) )題目題目 基于單片機的自動平移門控制器設計基于單片機的自動平移門控制器設計 學生姓名學生姓名導師姓名導師姓名 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 指導教指導教 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 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 1 1.選題意義選題意義 21世紀的今天，門更加突出了安全理念，強調了有效的防范通行、疏散，同時還突 出了建筑藝術的理念，強調門與建筑藝術的理念，強調門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié) 調和諧。 自動門廣泛應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。 所以對自動門的認識應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 應牢固、密封。自動門的普及和應用，改變了人們的防護意識，提升了人們的安全觀念 1。由于中國沒有相關的自動門國家標準，導致自動門檔次、質量良莠不齊，因此最好 選擇一個由專業(yè)廠生產、能提供較完善售后服務的自動門品牌。不要認為樣本上全是外 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外兩側加雷達，當人走近自動門時， 雷達感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通 過門之后，再將門關閉。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，于是迅速在國內外建筑市場上得到大范圍的普及。 自動門被廣泛應用在政府機關、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)約空調能源、防風、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。同時也標志了自動控制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全， 技術先進，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，將加快科學技術的發(fā)展。 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 2 2.國內外研究現(xiàn)狀概述國內外研究現(xiàn)狀概述 在經濟飛速發(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，自動門已經是隨處可見。自動門的工作方式是通過自動門內外兩側的感應開關 來感應人的出入，當人走近自動門時，感應開關感應到人的存在，給控制器一個開門信 號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關閉。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)約空調能源、防風、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用，在我國也以其優(yōu)異的性能逐步得到大家的認同， 中國已經迎來了自動門發(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)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子 裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計 時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關量的邏輯控制的輸 入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 本文通過對“紅外線自動門控制系統(tǒng)”的研究和設計，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 有產品的開發(fā)都要講究實用， 本文設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 實用的產品。此系統(tǒng)的設計正好具備了這樣的一個要求，能夠在大多數(shù)的地方應用。因 此本設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 用且經濟的產品。 在國外，進入90年代以來，自動化技術發(fā)展很快，技術已經相對成熟，并取得了驚 人的成就，自動化技術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)約空調能 源、降低噪音、防風、防塵，同時可以使出入口顯得莊重高檔，因此應用非常廣泛。 隨著我國經濟的飛速發(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 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（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，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，自動門在國內得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全 統(tǒng)計，目前國內大大小小生產自動門的廠家已有 50 多家，但普 遍生產規(guī)模小，自主研 發(fā)能力差。從新產品開發(fā)能力和質量穩(wěn)定性方面 還不具備和進口產品競爭的實力。 2) 專業(yè)化分工趨勢顯現(xiàn)早期的生產廠家，一般是自主研發(fā)和生產，頂多委 托代加 工部分零部件。近兩年來，出現(xiàn)了專門生產主要部件的廠家，如 電機、主控板、遙控器 傳動件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產廠家，這一趨 勢使生產的門檻降低，進入的廠家進一 步增多，導致競爭更加激烈。 3) 高、低檔次的市場分明進口產品借助質量和品牌優(yōu)勢，占據(jù)了高端市場， 目前 國內廠家的產品基本上也都具備了比較完善的功能， 但生產工藝略 嫌粗糙， 質量水平參 差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 4) 產品同質化和市場特點導致利潤微薄產品同質化嚴重，加之自動門產品 往往是 開發(fā)商而非最終用戶在選擇產品，所以價格因素占的比重較大，加劇了市場競爭。其結 果是眾多廠家一味地比拼價格，導致利潤微薄。同時，由于價格過低，也使產品的持續(xù) 改進和發(fā)展受到限制。 3.主要研究內容主要研究內容 本次設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器，檢測到人體輻 射的紅外線能量變化，將其轉化為電信號，傳給單片機。交流電機作為門驅動裝置。通 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 4 過單片機控制交流電機，使門自動打開，當人進門后又可以使門自動關閉。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。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門上側的 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、無人時關門延遲,當熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門1m的范圍內，將延遲1 秒啟動電動機帶動傳動鏈關門。 3、關門中途來人，立即開門。當啟動電動機帶動傳動鏈關門時，感應探頭突然檢 測到在離門1m的范圍內有人，則立即停止電動機關門，啟動電動機帶動傳動鏈開門。 總體結構圖如下圖1： 4.擬采用的研究思路（方法、技術路線、可行性論證等）擬采用的研究思路（方法、技術路線、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)此產生步進電機控制信號，電動機帶動門運行，當系統(tǒng)檢測到控制方 式發(fā)生改變時，系統(tǒng)進入相應的控制方式。如門在關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，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進入故障處理程序。 人體 信號 光學系統(tǒng) 熱釋電紅外 線傳感器 信號 處理 自動門 控制電路 圖 1設計總結構圖 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 5 系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示： 0感應自動門的種類很多，在此，僅以平移型感應自動門機作為設計的重點。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，通過內部編有指令程序的大規(guī)模集成塊， 發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調節(jié)門扇開啟速度、 開啟幅度等參數(shù)。 （2）感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當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：提供開門與關門的主動力，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）：用于傳輸馬達所產動力，牽引門扇吊具走輪 系統(tǒng)。 （6）下部導向系統(tǒng)：是門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后 門體擺動。 （7）當門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下： 感應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 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 6 行，同時監(jiān)控馬達轉數(shù)，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定 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，如需關門，通知馬達作反向運動，關閉門扇。 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容主要內容 第一周第一周補充理論知識，查詢課題所涉及的相關資料，為以后實物制作奠定好 充足的理論知識 第二周第二周準備開題報告，確定單片機型號，查詢課題所涉及的相關資料 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 第六周第六周總結錯誤連接電路并調試 第七周第七周實習 第八周第八周實習 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動程序電路，并調試 第十二周第十二周做出作品，并調試程序，進行改善 第十三周第十三周撰寫畢業(yè)設計論文 第十四周第十四周總結報告，準備答辯。 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)設計答辯，成績評定 太原理工大學現(xiàn)代科技學院信息系畢業(yè)設計（論文）開題報告 7 6.參考文獻參考文獻 基于AT89C51的平移門控制器系統(tǒng)的設計，徐科明，論文 單片機原理與接口技術，李曉林，電子工業(yè)出版社 傳感器原理與檢測技術，李曉林，電子工業(yè)出版社 太原理工大學圖書館， 傳感器及其應用.張金鐸 金歡陽名編著.西安電子科技大學出版社，2002. 傳感器及其應用實例.何希才編著.機械工業(yè)出版社.2003. 傳感器的理論與設計基礎及其應用，單成祥 編著.國際工業(yè)出版社 .2002. 傳感器技術與應用.金慶發(fā)編著.機械工業(yè)出版社.1994. 單片微行計算機原理、應用及接口技術.張迎新編著.國防工業(yè)出版社.2000. 電子技術基礎康華光.陳大欽編著.高等教育出版社,1998. 單片機原理及其接口技術.胡漢才編著.北京：清華大學出版社.2004. 紅外線探