銀行自動門的畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計主要以AT89C51為控制中心和以紅外線為輔助從而達到銀行門能夠自動閉合。本文是基于AT89C51的自動門的控制系統(tǒng)的電路設計，主要由AT89C51及其外圍電路、紅外檢測電路，門行程檢測電路、直流電機控制電路等幾部分組成。使用熱釋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，直流

2、電動機作為門驅動裝置，通過單片機控制直流電動機，使門自動打開，當人進門后又可以使門自動關閉。</p><p>　　關鍵詞： AT89C51、熱釋電紅外線傳感器、BISS0001芯片、紅外對管傳感器、直流電機</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　自動門指可以將人接近門的動作（或將某種入門授權）識別為開門信號的控制單元，

3、通過驅動系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動關閉，并對開啟和關閉的過程實現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 </p><p>　　現(xiàn)如今自動化、信息化的程度越來越高，人們對其要求也越來越高，而單片機為自動化、信息化提供了極大的方便，因此單片機的應用領域也就越來越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。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，以單片機為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一

4、。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。</p><p>　　通過對“基于單片機的銀行門自動控制系統(tǒng)”的認真研究，我精心撰寫了紅外線輔助單片機控制自動門系統(tǒng)的設計。本設計著重描述了以單片機為主體，傳感器、直流電機為核心的自動門控制系統(tǒng)。</p><p&g

5、t;　　自動門目前的發(fā)展狀況</p><p>　　在二十世紀年以后，自動門開始在建筑物上使用。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設，自動門技術的領域每年都在增加。當初，用供給建筑物用電源進行電動機的速度控制很難，只好進行油壓、空壓速度控制，轉換

6、但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術已經(jīng)成熟，直接控制電動機的電氣式自動門逐漸成為主流。 </p><p>　　21世紀的今天，門更加突出了安全理念，強調了有效性，有效地防范、通行、疏散，同時還突出了建筑藝術的理念，強調門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調、和諧。門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級形式迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形

7、成了種類齊全、功能完善、造工精細的自動門家族。</p><p>　　隨著社會的飛速發(fā)展，自動門逐漸進入我們的日常生活，自動門控制系統(tǒng)也逐漸向大型化、復雜化和智能化的方向發(fā)展，成為賓館、超市、銀行等現(xiàn)代建筑所必備，是建筑智能化水平的重要指標之一。它具有美觀大方、節(jié)約空調能源、防風、防塵，降低噪音等優(yōu)點。國外的自動門控制系統(tǒng)性能比較優(yōu)良，但是價格偏高；國內的同類產(chǎn)品價格便宜但是性能較差，故障率較高。</p>

8、;<p>　　國內目前自動門的發(fā)展狀況具體如下：</p><p>　　1、高、低檔次的市場分明，進口產(chǎn)品借助質量和品牌優(yōu)勢占據(jù)了高端市場，一些公司目前國內廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)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。</p><p>　　2、產(chǎn)品同質化和市場特點導致利潤微薄產(chǎn)品同質化嚴重，加之自動門產(chǎn)品往往是開發(fā)商而非最終用

9、戶在選擇產(chǎn)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(chǎn)品的繼續(xù)改進和發(fā)展受到限制。</p><p>　　3、廠家多，規(guī)模小。近5—6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(chǎn)自動門的廠家已有50多家，但普遍生產(chǎn)規(guī)模小，自主研發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開發(fā)能力和質量穩(wěn)定性方面還不具備和進口產(chǎn)品競爭的實力。</p>

10、;<p>　　4、專業(yè)化分工趨勢顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研發(fā)和生產(chǎn)，頂多委托代加工局部零部件。近兩年來，呈現(xiàn)了專門生產(chǎn)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(chǎn)廠家，這一趨勢使生產(chǎn)的門檻降低，進入的廠家進一步增多，導致競爭更加激烈。</p><p>　　因此本文設計了一種簡單、實用，運行可靠，而且成本較低的紅外自動門控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器作為探頭，它通過

11、對人體的出入的自動檢測來控制自動門的開、關，具有智能運行的功能。</p><p><b>　　自動門研究的意義</b></p><p>　　在經(jīng)濟高速發(fā)展的全國的大大小小城市，自動門已經(jīng)是隨處可見，在各大廈、賓館、酒店、銀行、商場、醫(yī)院、寫字樓等場所，自動門更是得到了大范圍的普及和使用。自動門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

12、我們的建筑增添了不少高貴典雅的氣息。</p><p>　　自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉門、自動圓弧門、自動折疊門等，其中自動平移門使用得最廣泛，我們通常所說的自動門、感應門就是指自動平移門。自動平移門最常見的結構形式是自動門機械驅動裝置和門內外兩側紅外線。當人走進自動門時，紅外線感應到人的存在而給控制器一個信號，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。自動門

13、在通電后可以實現(xiàn)無人看管，從而提高了建筑的檔次。</p><p>　　自動門的基本設計思路</p><p><b>　　控制要求如下：</b></p><p>　　1、有人來（進門或出門）時開門。當人走到離門不遠的時候時，安裝在門兩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。</p><p>

14、;　　2、無人時關門。當熱釋紅外線傳感器信號檢測裝置沒有檢測到有人在檢測的范圍內，將啟動電動機帶動傳動鏈關門。</p><p>　　3、關門中途有人時，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。</p><p>　　設計的基本思路如下：</p><p><b>　　2

15、 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　下面以銀行自動門（多為平移式自動門）為例進行硬件系統(tǒng)設計。</p><p>　　平移式自動門機組由以下部件組成：</p><p>　?。?）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)。</p

16、><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進。</p><p>　　（5）門扇

17、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(chǎn)動力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　（7）當門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下：</p><p>　　感應探測器探測到有人進入時，將

18、脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，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作出判斷，如需關門，通知馬達作反向運動，關閉門扇。</p><p>　　硬件電路的框圖和原理</p><p><b>　　硬件組成框圖</b></p

19、><p>　　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(chǎn)生直流電機控制信號，電動機帶動門運行。因此本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機及其外圍電路、紅外檢測電路，門行程檢測電路、直流電機控制電路等組成。即紅外自動門控制系統(tǒng)的硬件組成如下圖所示。</p><p>　　自動門控制系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　自動門硬件結構的工作原理大致如下圖所示：</

20、p><p>　　自動門硬件結構工作原理</p><p><b>　　單片機介紹</b></p><p>　　單片機是單片微型計算機的簡稱。它是微型計算機發(fā)展中的一個重要分支，也是一種非常有生命力的機種。單片機性能經(jīng)過不斷的提高和改善，具備了集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉等特點，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采

21、集與處理、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、汽車工業(yè)、國防工業(yè)、家用電器等領域應用越來越廣泛。</p><p>　　通常，單片機是由單塊的集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件，如：中央處理器CPU（實現(xiàn)運算、控制功能），存儲器RAM/ROM（實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、程序存儲功能），定時器/計數(shù)器（實現(xiàn)時間設定和事件記錄功能），各種輸入/輸出接口（實現(xiàn)串行、并行輸入/輸出功能），以及A/D轉換器、D/A轉換器（實現(xiàn)模數(shù)、數(shù)模轉換功能

22、）等。單片機硬件結構簡圖如下圖所示。</p><p><b>　　單片機硬件結構簡圖</b></p><p>　　單片機從七十年代問世以來，在二十多年的時間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應用于各種領域。單片機具有通訊接口，用單片機進行接口的控制與管理，單片機與主機可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運行速度，所以在網(wǎng)絡通訊領域也得到了越來越多的應用。</p>&l

23、t;p><b>　　AT89C51介紹</b></p><p>　　AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機帶有4K字節(jié)的可反復擦寫的程序存儲器（PENROM）。這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲技術生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機兼容。片內含有8位中央處理器和閃爍存儲單元，有較強的功能的AT89C51單片機能夠被應用到控制領域中。</p>

24、;<p>　　AT89C51提供以下的功能標準：4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計數(shù)器，1個5向量兩級中斷結構，1個串行通信口，片內震蕩器和時鐘電路。另外，AT89C51還可以進行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機存取數(shù)據(jù)存儲器中的內容，但震蕩

25、器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復位。</p><p>　　AT89C51的外形及引腳排列圖</p><p>　　AT89C51的結構及主要特性</p><p>　　AT89C51的結構</p><p><b>　　VCC：電源線。</b></p><p>　　VSS：接地信號線。&l

26、t;/p><p>　　P0.0-P0.7（32-39）：這組引腳共有8條，為P0口所專用，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口時，每一個管腳都能夠驅動8個TTL電路。當“1”被寫入P0口時，每個管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，轉換地址和數(shù)據(jù)總線復用，并在這時激活內部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時，P

27、0口接收指令，在程序校驗時，輸出指令，需要接電阻。</p><p>　　P1.0-P1.7（1-8）：與P0口類似，P1.7為最高位，P1.0為最低位。P1口一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動4個TTL電路。對端口寫“1”，通過內部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。因為內部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。閃爍編程時和程序校驗時，P1口接收低8位地址。</p&g

28、t;<p>　　P2.0-P2.7（21-28）：P2口是一個內部帶有上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動4個TTL電路。對端口寫“1”，通過內部的電阻把端口拉到高電平，此時，可作為輸入口。因為內部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內容在整個運行期間不變。閃爍編程或校驗時，

29、P2口接收高位地址和其它控制信號。</p><p>　　P3.0-P3.7（10-17）：P3口是一組帶有內部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖故可驅動4個TTL電路。對P3口寫如“1”時，它們被內部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，被外部拉低的P3口將用電阻輸出電流。</p><p>　　P3口除了作為一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，具體如下：</p>&l

30、t;p>　　P3.0/RXD：串行輸入口</p><p>　　P3.1/TXD：串行輸出口</p><p>　　P3.2/INT0：外部中斷0</p><p>　　P3.3/INT1：外部中斷1</p><p>　　P3.4/T0：記時器0外部輸入</p><p>　　P3.5/T1：記時器1外部輸入</p

31、><p>　　P3.6/WR：外部數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　P3.7/RD：外部數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　P3口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復位。</p><p>　　ALE/PROG：

32、當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE以時鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個位置后只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被應用。此外，這個引腳會微弱拉高，

33、單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。</p><p>　　PSEN：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器讀取指令時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP：外部訪問允許。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器，EA端必須保持低電平。需要注意的

34、是：如果加密位LBI被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。閃爍存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。</p><p>　　XTAL1：震蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>

35、　　AT89C51的主要特性</p><p>　　與MCS-51 兼容</p><p>　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p>　　壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p><b>　　三

36、級程序存儲器鎖定</b></p><p>　　128*8位內部RAM</p><p><b>　　32可編程I/O線</b></p><p>　　兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　5個中斷源</b></p><p><b>　　可編程

37、串行通道</b></p><p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　　芯片擦除</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫

38、“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。</p><p>　　熱釋電紅外傳感器介紹

39、</p><p>　　熱釋電紅外傳感器概述</p><p>　　熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件

40、，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10-20米范圍內人的行動。</p>

41、<p>　　熱釋電紅外傳感器原理</p><p>　　菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。</p><p>　　人體輻射的紅外線中心波長為9-10um，而

42、探測元件的波長靈敏度在0.2-20um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。</p><p>　　熱釋電紅外傳感器結構</p><p>　　熱釋紅外線傳感器內部結構與電路如下圖所示。熱釋電傳感器利用的正是

43、熱釋電效應，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監(jiān)測范圍內溫度有ΔT的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓ΔV。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換。熱釋電效應所產(chǎn)生的電荷ΔQ會跟空氣中的離子所結合而消失，當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，ΔT=0，傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)時，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生ΔT，則有信號輸出；若人

44、體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路見下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應管FET等組成。其中，濾光片設置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對太陽光和熒光燈光的短波長（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長在8mm-12mm之間的紅外信號的微弱變化轉變?yōu)殡娦盘枺瑸榱酥粚θ梭w的紅外輻射敏

45、感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的</p><p>　　(a) 熱釋紅外線傳感器的結構</p><p>　　（b）熱釋紅外線傳感器的內部電路</p><p>　　熱釋紅外線傳感器內部結構與電路</p><p>　　熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點：</p><p>　　優(yōu)點：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功

46、耗很小，隱蔽性好。價格低廉。</p><p>　　缺點：容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。</p><p>　　熱釋電紅外傳感器的抗干擾性能：</p><p>　　1、防小動物干擾：探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內地面上的小動物，一般不產(chǎn)生報

47、警。</p><p>　　2、抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。</p><p>　　3、抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。</p><p>　　紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應最不敏感,

48、而對于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動則最為敏感。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。</p><p>　　BISS0001芯片介紹</p><p>　　BISS0001是一款傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動

49、洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。</p><p>　　BISS0001不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進行匹配。它的內部是由運算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時控制器、鎖定時間控制器和禁止電路等組成。</p><p>　　BISS0001芯片的特點</

50、p><p><b>　　1、CMOS工藝</b></p><p><b>　　2、數(shù)?；旌?lt;/b></p><p>　　3、具有獨立的高輸入阻抗運算放大器</p><p>　　4、內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾</p><p>　　5、內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器</

51、p><p>　　6、采用16腳DIP封裝</p><p>　　BISS0001芯片的管腳圖及其管腳說明</p><p>　　BISS0001芯片的管腳圖</p><p>　　BISS0001芯片的管腳說明表</p><p>　　BISS0001芯片的工作原理</p><p>　　BISS0001芯片

52、的內部框圖：</p><p>　　BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｆ鋬炔靠驁D如下：</p><p>　　BISS0001內部框圖</p><p>　　BISS0001芯片的工作原理：</p><p>　　BISS0001的工作方式有兩種，分別為不可重復觸發(fā)工

53、作方式和可重復觸發(fā)工作方式。</p><p>　　不可重復觸發(fā)工作方式</p><p>　　以下圖所示的不可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。</p><p>　　首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。然后耦合給運算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后，將輸出信號V2送到由比較器

54、COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號VSS。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當VDD=5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個條件比較器。當輸入電壓VC時，COP3輸出為高電平，進入延時周期。 當A端接“0”電平時，在Tx時間內任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當Tx時間結束時，VO下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖

55、周期Ti。在Ti時間內，任何V2的變化都不能使VO跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。</p><p>　　不可重復觸發(fā)工作方式下的波形</p><p><b>　　可重復觸發(fā)工作方式</b></p><p>　　以下圖所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。</p><p>　

56、　可重復觸發(fā)工作方式下的波形在VC=“0”、A=“0”期間，信號VSS不能觸發(fā)VO為有效狀態(tài)。在VC=“1”、A=“1”時，VSS可重復觸發(fā)VO為有效狀態(tài)，并可促使VO在Tx周期內一直保持有效狀態(tài)。在Tx時間內，只要VSS發(fā)生上跳變，則VO將從VSS上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期；若VSS保持為“1”狀態(tài)，則VO一直保持有效狀態(tài)；若VSS保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結束后VO恢復為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內，任何VSS

57、的變化都不能觸發(fā)VO為有效狀態(tài)。</p><p>　　可重復觸發(fā)工作方式下的波形</p><p>　　當熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測信號，然后由14腳輸入BISS0001,經(jīng)地內部電路處理，由2腳輸出探測信號（正向脈沖信號）。輸出脈沖信號的寬度由外接電阻R9和電容C6來決定。當2腳輸出控制脈沖后，電子開關被接通，數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。BISS0

58、001 應用線路如下圖所示。</p><p>　　BISS0001的熱釋電紅外開關應用電路圖</p><p>　　上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當SW1與2端連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。圖中R6

59、可以調節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調整，值為Tx≈24576xR9C7；觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調整，值為Ti≈24xR10C6。R9、R10可以用470歐姆，C6、C7可以選0.1U。</p><p>　　以上兩圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運

60、算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號VO經(jīng)晶體管T1放大驅動繼電器去接通負載。</p><p>　　熱釋電紅外傳感器主要安裝在自動門兩側，當有人靠近自動門時，身體輻射出的7-13um紅外線經(jīng)菲涅耳透鏡后，被熱釋電紅外傳感器接收下來，并將其轉換成信號，經(jīng)檢測放大電路內部放大等處理后輸出給AT89C51單片機。單片機

61、根據(jù)收到的信號，驅動步進電機以適當?shù)乃俣葘㈤T打開。</p><p><b>　　紅外對管</b></p><p>　　人們習慣把紅外線發(fā)射管和紅外線接收管統(tǒng)稱為紅外對管。紅外對管的外形與普通圓形的發(fā)光二極管類似。</p><p>　　紅外對管傳感器的原理圖如下：</p><p>　　紅外對管傳感器的原理圖</p&g

62、t;<p>　　如圖所示，當D1管和D2管之間沒有障礙物時，由發(fā)射管發(fā)送的紅外線可以到達接收管，使接收管的PN節(jié)導通，在比較器的一端產(chǎn)生電平變化，經(jīng)過比較器后輸出相應電平。利用此原理可以探測D1管和D2管之間有沒有障礙物，從而將信息傳給單片機，控制電機工作。</p><p><b>　　電動機的控制</b></p><p>　　直流電機，利用L298及其

63、外部輔助電路和電機構成驅動電路。電機是控制自動門的核心部件，對自動門的開關控制也就是對每臺電機的控制。要實現(xiàn)自動門的左右兩扇門開關同時進行,并且關閉縫隙<1mm，必需能對電機實現(xiàn)精確控制。直流電機控制簡單，調速性能好:調速范圍廣，易于平滑調節(jié)。起動、制動轉矩大，易于快速起動，易于控制。且它具有良好的性價比。</p><p>　　然而，步進電機雖然可以實現(xiàn)精確控制，但存在振蕩和失步的現(xiàn)象，在同等功率的條件下，

64、它的尺寸要比舵機和直流電機大的多，當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，容易使系統(tǒng)造成抖動,頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。</p><p>　　綜上所述，采用直流電機較合適一些。</p><p><b>　　直流電動機的結構</b></p><p>　　直流

65、電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。定子通常指磁路中靜止部分及其機械支撐，包括機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等，其主要作用是產(chǎn)生磁場。運行時轉動的部分稱為轉子，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞。</p><p>　　小型直流電機的剖面圖</p><p>　　1-機座 ；2-風

66、扇 ；3-出線盒 ；4-主極線圈 ；5-主極鐵心 ；6-電樞線圈 ；7-刷架 ；8-軸承 ；</p><p>　　9-換向器 ；10-轉軸 ；11-軸承蓋 ；12-電樞 ；13-端蓋 ；14-換向極線圈 ；15-注油孔 ；</p><p>　　16-換向極鐵心 ；17-螺母墊圈 ；18-視察窗</p><p>　　直流電機的定子部分：</p><

67、p><b>　　1、機座：</b></p><p>　　直流機的機座有兩種型式：整體（磁軛）機座和疊片（磁軛）機座。如上圖所示的整體（磁軛）機座，它擔負著雙重的任務，既作為電機的機械支撐，又是磁極間磁路的通路（磁軛）。所用的材料要求具有較好的導磁性能，因此一般不用鑄鐵，而用鑄鋼或鋼筒做成。并且為了使磁路中的磁通密度不致太高，要求有一定的導磁截面積。，這常使其在機械強度和剛度上大有富余。

68、</p><p><b>　　2、主磁極：</b></p><p>　　主磁極的作用是使電樞表面的氣隙磁通密度在空間按一定形狀分布，并且能在磁極上固定勵磁繞組。主磁極通常用0.5-3mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀的沖片，然后疊壓而成。主極疊片一般用鉚釘鉚成整體，再用螺釘固定在磁軛上。主極分為極身和極靴兩段。</p><p>　　主極的勵磁繞組有串

69、勵和并勵兩種。串勵繞組匝數(shù)少，導線粗；并勵繞組匝數(shù)多，導線細。主極在電機中總是成對出現(xiàn)，其極性沿圓周是N、S交替的，因此串聯(lián)時相鄰兩主極線圈中電流環(huán)繞的方向是相反的。</p><p><b>　　主磁極示意圖</b></p><p><b>　　3、換向極：</b></p><p>　　容量大于1KW的直流電機，在相鄰兩主

70、極之間有一小極，成為換向極。它的作用是幫助換向，一般有幾個主極就有幾個換向極。換向極形狀比較簡單，因此常用厚鋼板略加刨削而成。同樣，在磁通變化快而換向要求高的場合，換向極也要求用鋼片絕緣后疊裝而成。</p><p><b>　　換向極的磁性</b></p><p><b>　　4、電刷裝置：</b></p><p>　　直

71、流電機電樞繞組和電流均通過電刷裝置與外電路相接，電刷裝置如下圖所示。電刷本身是由石墨等做成的導電塊，放在刷握內，刷握再裝于刷架上。根據(jù)電流的大小的不同，每個刷架上裝有一個電刷或一組并列的電刷，同極性刷架上的電流匯集到一起后，引向接線板，再通向機外。</p><p>　　電刷組的數(shù)目一般等于主極的數(shù)目，各電刷組在換向器表面的分布應是等距的。電刷裝置的好壞直接影響到直流電機是否能夠正常的工作。</p>

72、<p><b>　　直流電機的電刷裝置</b></p><p><b>　　5、轉軸：</b></p><p>　　轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。</p><p>　　直流電機的轉子部分：</p><p><b>　　1、電樞鐵心：<

73、;/b></p><p>　　電樞鐵心提供主極下磁通的通路。當電樞在磁場中旋轉時，鐵心中的磁通方向不斷變化，因而也會產(chǎn)生渦流及磁滯損耗。通常用0.5mm厚的低硅硅鋼片或冷軋硅鋼片疊成，片間涂絕緣漆以減少損耗。硅鋼片上還沖出轉子槽，以便嵌放電樞繞組。</p><p><b>　　直流電機的電樞鐵心</b></p><p><b>

74、　　2、電樞繞組：</b></p><p>　　用帶絕緣的銅導線繞制一個一個的線圈元件，嵌放在電樞鐵心的槽中，各元件按一定的規(guī)律聯(lián)接到相應的換向片上，全部這些元件就組成了電樞繞組。電樞繞組是電路的一部分，其作用是產(chǎn)生感應電動勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)能量轉換，是電機的重要組成部分。</p><p><b>　　3、換向器：</b></p><

75、;p>　　換向器由許多換向片組成。這些換向片彼此以云母片相互絕緣，全部又以云母環(huán)對地絕緣。換向片由銅料制成，尾端開溝或接有聯(lián)接片（稱升高片），以供電樞繞組元件端線焊于其中。</p><p>　　換向器的結構型式有多種，中小型電機常采用一種燕尾式結構，它的換向片下面呈燕尾式，以便用V形截面的壓圈夾緊。在燕尾與V形壓圈間墊以V形云母環(huán)，使其互相絕緣。</p><p><b>　

76、　直流電動機的特點</b></p><p>　　調速范圍廣，且易于平滑調速；</p><p>　　過載、啟動、制動轉矩大；</p><p>　　易于控制，可靠性高；</p><p>　　調速時的能量損耗較小。</p><p>　　直流電動機的工作原理</p><p>　　直流發(fā)電機的

77、工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?lt;/p><p>　　感應電動勢的方向按右手定則確定(磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向。)</p><p>　　當線圈逆時針方向旋轉180°時，這時導體cd位于N極下，導體ab位于S極下，各導體中電動勢都分別改變了方向。&l

78、t;/p><p>　　導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩(例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩)，電樞就能按逆時針方向旋轉起來。</p><p>　　直流電動機工作時接于直流電源上，如A刷接電源正極，B刷接電源負極，則電流從A刷流入，經(jīng)線圈

79、a、b、c、d，至B刷流出。圖示3所示瞬間，在N極下的導線a、b中電流方向由a到b；在S極下的導線c、d中電流方向由c到d。根據(jù)電磁力定律知道，載流導體在磁場中要受力，其方向可由左手定則判定，其大小可以表示為：F=BLI，其中B指的是導體所在處得磁通密度(Wb/m2)，L指的是導體切割磁力線的有效長度(m)；I指的是導體中流過的電流(A)。</p><p>　　導線ab的受力方向向左，導線cd的受力方向向右。兩個

80、電磁力對轉軸所形成的電磁轉矩為逆時針方向，電磁轉矩使電樞逆時針方向旋轉。當線圈轉過180°時，換向片2轉至與A刷接觸，換向片l轉至與B刷接觸。電流由正極經(jīng)換向片2流入，導線dc中電流由d流向c，導線沈中電流由b流向a，由換向片l經(jīng)B刷流回負極。導線中的電流方向改變了，導線所在磁場的極性也改變了，電磁力及電磁力對轉軸所形成的電磁轉矩的方向末變，仍為逆時針方向，這樣可使電動機沿一個方向連續(xù)旋轉下去。通過換向裝置，直流電流交替地由導

81、體ab和cd流入，使線圈邊只要處于N極下，其中通過電流的方向總是由電刷A流人的方向，而在S極下時，總是從電刷B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉矩，使電動機能連續(xù)地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。</p><p><b>　　控制方法</b></p><p>　　直流電機驅動電路的基本原理</p>&l

82、t;p>　　單片機本身具有一定的驅動能力。其I/O口的電流在10mA左右，像驅動發(fā)光二極管之類的器件并不需要特殊的驅動電路，但是對于直流電機這類負載較大的器件，單片機無法為其提供足夠的電流，特別是電機的啟動電流，它往往會達到電機正常工作電流的幾倍，所以，對于這類器件，往往需要專門的驅動電路完成對電機的驅動，相應的單片機只負責完成邏輯控制部分。單片機控制直流電機的驅動電路的基本功能是要為電機提供足夠的電流以達到驅動電機轉動的目的。&

83、lt;/p><p>　　H橋式電路的驅動原理</p><p>　　橋式電路是一種最基本的驅動電路結構．控制電機的正轉和反轉。</p><p><b>　　H橋式電機驅動電路</b></p><p>　　圖1中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋式驅動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，

84、而電機就是H中的橫杠(注意：圖l及隨后的兩個圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅動電路沒有畫出來)。</p><p>　　如圖所示，H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。</p><p>　　要使電機運轉，必須使對角線上的一對三極管導通。例如

85、圖2所示，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示。該流向的電流將驅動電機正轉。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅動電機按特定方向轉動(電機周圍的箭頭指示為順時針方向)。</p><p>　　圖3所示為另一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅動電機沿另

86、一方向轉動(電機周圍的箭頭表示為逆時針方向)。</p><p>　　電機根據(jù)控制電路程序設計，通過單片機P2．2和P2．3端口輸出的脈沖工作信號和方向控制信號達到電機轉動和換向，帶動玻璃門開啟或關閉。電機驅動器的使用放大了電機工作電流，使電機攜帶負荷能力增加，同時也細分了電機工作脈沖，使電機運行速度增快。</p><p>　　利用L298及其外部輔助電路和電機構成驅動電路。驅動電路圖如下圖

87、所示：</p><p><b>　　驅動電路圖</b></p><p><b>　　門行程檢測</b></p><p>　　行程開關（又稱限位開關）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械

88、按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。</p><p><b>　　行程開關</b></p><p>　　行程開關即一個開關，通過外圍電路給出高低電平信號，可判斷門的位置，是否完全關閉或開啟。行程開關不僅外圍電路很簡單，而且能使門立即停下來。當然，將對管傳感器裝于兩扇門上，可用于檢測門中間是否有人。在門的兩側邊緣各裝兩對紅外對管傳感器，調節(jié)紅外

89、對管檢測的距離即可輕松實現(xiàn)門位置的檢測，同時檢測距離的可調性降低了系統(tǒng)對機械部分的要求。</p><p>　　基于以上分析，為了減少外圍電路，并能更加方便位置的檢測，我們采用行程開關。</p><p>　　通過檢測門行程開關的閉合情況來發(fā)送不同的信號，使電機改變轉速，進而控制門運行的速度以提高運作效率，為了保護門不受到損害和保證門運行效率，在門行程檢測電路中設置了四個行程開關。它們分別代表

90、開門極限、行程極限1、行程極限2、關門極限。門在開啟過程中，分別經(jīng)過慢速、加速、減速和停止四個過程，門的關閉過程則與上述過程相反。門運行到極限位置時，限位開關動作，單片機根據(jù)接收到響應的信號，改變電機運行速度。</p><p><b>　　系統(tǒng)的整體原理圖：</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟設計</b></p><p

91、><b>　　系統(tǒng)軟件結構</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設計面向硬件，選用匯編語言。整個系統(tǒng)軟件主要由自動門主程序、開門和關門子程序、故障處理程序和中斷服務程序組成。</p><p>　　整個系統(tǒng)軟件主要由主程序、開門子程序、關門子程序、T0中斷服務程序、T1中斷服務程序、外部中斷服務子程序組成。主程序主要是完成系統(tǒng)進行初始化、中斷設置等功能。程序設

92、計中設置了一個外部中斷0，它保證紅外自動門能夠在無人操控情況下自動運行，主要功能是當檢測到有人出入門時，啟動電機，從而實現(xiàn)自動開關門的目的。</p><p><b>　　器件選擇和電路</b></p><p><b>　　器件選擇</b></p><p>　　單片機：AT89C51，主要完成對各個端口狀態(tài)信號的監(jiān)測、控制信

93、號的發(fā)送以及和工控電腦程序的通信。</p><p>　　驅動電路：東芝公司的TA7267BP，驅動直流小電機，完成電機正反轉運動。</p><p><b>　　地址分配和連接</b></p><p>　　P1.2、P1.3：輸出管腳，連接驅動芯片TA7267BP的1、2管腳，單片機通過改變這兩個管腳的電平，實現(xiàn)4種電機狀態(tài)的控制指令。</