自動(dòng)平移門控制原理

自動(dòng)平移門控制原理

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們不斷追求舒適、方便的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生,自動(dòng)門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。隨著門的技術(shù)、性能日趨成熟、完善,它被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、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(chǎn)生活條件。自動(dòng)門的控制方式日趨多樣化,以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案1:采用了FPGA的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),以按鈕、無線遙控、紅外感應(yīng)三種驅(qū)動(dòng)方式,既可自動(dòng)控制又可人工控制,操作簡(jiǎn)單并且適用范圍廣;采用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,可軟件診錯(cuò);采用自動(dòng)復(fù)位以及電機(jī)專用控制芯片來保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。由于設(shè)計(jì)采用了EDA技術(shù)的VHDL設(shè)計(jì)而非傳統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì),是一種自上向下的設(shè)計(jì)方法,使得系統(tǒng)的開發(fā)周期短。方案2:設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心,統(tǒng)一控制紅外傳感器和步進(jìn)電機(jī),并通過機(jī)械直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)玻璃門。在硬件上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)報(bào)普顯示,人員進(jìn)出信號(hào)的采集與轉(zhuǎn)換,監(jiān)控報(bào)等“看門狗”技術(shù),電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制以及光藕隔離技術(shù)。在軟件方面,主要采用匯編語言對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。與此同時(shí),比較以上兩種方案,方案2的設(shè)計(jì)考慮到實(shí)用性及性價(jià)比,所采用的芯片和器件均為通用器件,因而整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)并不高,并且有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和良好的發(fā)展前景。因此采用方案2。2fpga控制器的選擇方案一:采用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為系統(tǒng)的控制器。FPGA可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種復(fù)雜的邏輯功能,規(guī)模大,密度高,它將所有的器件集成在一塊芯片上,減小了體積,提高了穩(wěn)定性,并且可以利用EDA軟件仿真、調(diào)試,易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA采用并行的輸入方式,提高了系統(tǒng)的處理速度,適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。但是由于本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度要求不是很高,FPGA高速處理的優(yōu)勢(shì)得不到充分的體現(xiàn),并且由于其集成度高,使其成本偏高,同時(shí)由于芯片的引腳較多,實(shí)物硬件電路板布線復(fù)雜,加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的操作。方案二:采用ATMEL公司的AT89C51作為系統(tǒng)的控制器。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),軟件編程靈活,自由度大,可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法,并且具有功耗低,體積小,技術(shù)成熟,成本低廉等有點(diǎn),使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。綜上所述,選擇方案二,采用單片機(jī)AT89S51構(gòu)成系統(tǒng)控制部分?？傮w設(shè)計(jì)方案框圖如圖1所示。3自動(dòng)門控制器的硬件電路設(shè)計(jì)3.1采用引導(dǎo)轉(zhuǎn)換模塊在設(shè)計(jì)中,為了方便AT89C51單片機(jī)的連接本系統(tǒng)選用ADC0809芯片對(duì)采集到的進(jìn)出自動(dòng)門的人員感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。其分辨率為8位,不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整,且具有高阻抗斬波穩(wěn)定比較器,8個(gè)通道的多路開關(guān)可直接存取個(gè)單端模擬信號(hào)8中的一個(gè)利用單片機(jī)寫啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換結(jié)束后再由ADC0809向AT89S51發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào),CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求。通過對(duì)譯碼器的讀操作,讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并送到被測(cè)的相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)。再重新選擇被測(cè),并再次啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后中斷返回(如圖2）。3.2at293.7d鎖存器報(bào)警控制以顯示燈的方式給出。當(dāng)有人員進(jìn)出時(shí),若系統(tǒng)正常工作,顯示燈為綠色若系統(tǒng)發(fā)生故障,顯示燈變?yōu)榧t色,此時(shí)不允許人員的進(jìn)出。由于系統(tǒng)中AT89C51本身的I/O口線資源緊張,要控制的閃光報(bào)警的LED數(shù)目較多,所以可采用擴(kuò)展一片74LS3778D鎖存器芯片,鎖存器輸出8個(gè)LED。在電路中將共陰極LED發(fā)光二極管的陰極連接在一起,通常將此公共陰極接地,當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí),發(fā)光二極管點(diǎn)亮,這樣我們就可以控制是進(jìn)出燈亮還是報(bào)警燈亮。3.3預(yù)防誤操作,防止系統(tǒng)受損當(dāng)AT89C51受到干擾而失控時(shí),會(huì)引起程序跑飛而脫離用戶程序,導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常完成任務(wù)。例如本系統(tǒng)如果出現(xiàn)程序跑飛,可能導(dǎo)致自動(dòng)門的開合無法控制,報(bào)普與顯示燈無法正常顯示,這將給客戶帶來眾多不便。指令冗余和軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫困境,這時(shí)系統(tǒng)將癱瘓。若工作人員在場(chǎng),可按下人工復(fù)位按鈕,強(qiáng)制復(fù)位。但工作人員不可能一直監(jiān)視著系統(tǒng),即使監(jiān)視著系統(tǒng),也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。因此,設(shè)置可靠的“看門狗”是防止單片機(jī)死機(jī)、提高系統(tǒng)抗干擾性的一種重要手段。另外,“看門狗”電路還提供了掉電保護(hù)作用,避免了電源掉電時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的丟失(如圖3）。4工作流程分析系統(tǒng)的軟件程序主要可分為主程序和中斷服務(wù)程序組成。主程序模塊主要包括AT89C51本身的初始化,設(shè)置ADC0809等的工作方式和初始狀態(tài),啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換等主程序流程圖從略。系統(tǒng)功能分析如下:(1)工作流程分為兩種情況有人員進(jìn)出和無人員進(jìn)出。當(dāng)有人要進(jìn)出時(shí),門接收到信號(hào)而自動(dòng)打開無人進(jìn)出時(shí),門是閉合的。即在初始狀態(tài)下,自動(dòng)門是閉合的。(2)自動(dòng)門的開合由控制信號(hào)和門限反饋兩者共同決定。接收到控制信號(hào)后,若此時(shí)的門狀態(tài)是開的,則不必驅(qū)動(dòng)電機(jī),只要繼續(xù)保持開狀態(tài)即可如若門的狀態(tài)是閉合的,則要驅(qū)動(dòng)電機(jī)使門打開。(3)若沒有連續(xù)的人員進(jìn)出,則門的開合有一個(gè)最低限度的延時(shí),即人員通過后,在過秒鐘門自動(dòng)閉合。(4)在系統(tǒng)中完成顯示與報(bào)警功能。當(dāng)門打開時(shí),顯示燈為綠色,表示人員可以進(jìn)出若是系統(tǒng)發(fā)生故障,自動(dòng)門無法正常開合時(shí),顯示燈變?yōu)榧t色。5系統(tǒng)故障反饋本系統(tǒng)在開發(fā)過程中,結(jié)合了信號(hào)技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及電機(jī)控制技術(shù)等,并在C語言的基礎(chǔ)上完成該設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠且成本相對(duì)比較低。并且在功能上也達(dá)到了較為滿意的效果,實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出顯示,系統(tǒng)故障報(bào)答顯示,特別是采用了硬件看門狗定時(shí)監(jiān)控技術(shù),便于在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)通知相關(guān)工作人員到場(chǎng)檢修,基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)門的智能控制。本設(shè)計(jì)也便于功能擴(kuò)展,因單片機(jī)尚有不少資源能被利用。如可以加入身份驗(yàn)證功能,企業(yè)單位中的劃卡計(jì)時(shí)服務(wù)功能等。目前的自動(dòng)門控制系統(tǒng)正向更加智能化