基于單片機實現(xiàn)自動門控制系統(tǒng)

【摘 要】此次設計的為紅外線自動門的控制系統(tǒng)。以紅外線傳感器檢測人體輻射所感應的紅外線能量變化。并將其轉化為電信號傳輸給單片機，把單片機作為控制的核心硬件，去控制交流電機工作，使得自動門能打開。而人進去以后，自動門又能自動關閉。本設計是實現(xiàn)紅外線傳感器的檢測以及用89C51的單片機自動門控制系統(tǒng)。

【關鍵詞】單片機 自動門控制系統(tǒng)

單片機的出現(xiàn)歷史并不長，但它的的發(fā)展卻是迅速的。在我們的生活環(huán)境中，各種各樣與單片機相結合而誕生的產物數(shù)不勝數(shù)，家電領域、辦公自動化領域、商業(yè)營銷領域、工業(yè)自動化領域、汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)等，都充斥著單片機的應用。而我則就其應用進行研究設計，將單片機與門結合物形成自動門系統(tǒng)。通過對傳感器、單片器及其芯片、以及電機的學習研究，我精心撰寫了應用單片機實現(xiàn)紅外線控制自動門系統(tǒng)的設計。此設計著重闡述了以單片機為主體，步進電機和傳感器為核心的控制系統(tǒng)。

自動門可以理解成門的概念的延伸，有了門體結構構成，再加上開門信號，就可以配置成一套簡單的自動門系統(tǒng)了。自動門的系統(tǒng)配置是指根據使用要求而配備的，與自動門控制器相連的外圍輔助控制裝置，如開門信號源、門禁系統(tǒng)、安全裝置、集中控制等。必須根據建筑物的使用特點。通過人員的組成，樓宇自控的系統(tǒng)要求等合理配備輔助控制裝置。自動門是指：將人接近門的動作識別為開門信號，通過驅動系統(tǒng)將自動門打開，當人離開后一段時間再將門自動關閉，并且對自動門開啟和關閉實現(xiàn)控制的應用系統(tǒng)。

一、自動門控制系統(tǒng)硬件與軟件設計

本系統(tǒng)主要由AT89C52單片機及其外圍電路、門行程檢測電路、紅外檢測電路、步進電機控制電路、故障檢測電路、控制方式切換電路、故障顯示電路等七部分組成。首先由單片機循環(huán)檢測紅外檢測電路和門行程檢測電路輸出信號，根據檢測到的信號產生步進電機控制信號，驅動電動機帶動門運行，而且當系統(tǒng)檢測到控制方式發(fā)生改變時，系統(tǒng)就會進入到相應的控制方式。如自動門在關門過程中遇到人阻攔或其他障礙物突然出現(xiàn)時，自動門就會無條件朝相反方向重新打開，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，控制系統(tǒng)就會進入故障處理程序。

圖1電路原理圖

本文軟件設計主要包括主程序處理和中斷處理兩個大的部分：主程序主要是完成I/O口的功能，實現(xiàn)定時器的初始化及對完成中斷輸入的設定，然后延時一段時間使得傳感器進入穩(wěn)定工作的狀態(tài)，等待定時器的中斷；對于中斷處理則根據具體現(xiàn)實情況的需要執(zhí)行相應的子程序。根據該設計要實現(xiàn)完成的功能，將設計過程大致分為感應信號采集，感應信號處理，感應信號控制和感應信號響應四個部分。

紅外線自動門控制系統(tǒng)首先通過紅外線傳感器檢測移動物體與門的距離，然后將檢測的結果通過ADC0809數(shù)模轉換芯片進行轉換；再通過單片機傳出自動門開或關的動作控制信號，通過驅動電路驅動步進電機的正反轉，再由傳動電路帶動自動門的開關，并通過LCD顯示屏顯示歡迎信息以及客人離開時的送客信息，并且自動門還可以通過按鍵控制開關。在自動門開啟過程中首先對狀態(tài)檢測，根據所檢測到的信號判斷自動門上次停機所處位置。根據檢測結果確定門此刻應運行方式，如檢測出門是半開狀態(tài)，門直接轉入加速開門的過程。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉入延時開門過程。如檢測出門是全關狀態(tài)，那么在檢測到有人出人時，門會緩慢打開，之后加速運行，接著減速運行，最后電機停止運轉，門由于慣性緩慢關閉。

二、調試分析

考慮到自動門的靈活性，注意自動門下的滑輪的直徑須與需要控制的大門重量相匹配，且其尺寸和重量都要符合有關技術規(guī)范，大門的結構必須適合于自動控制。確保大門在滑動過程中不會發(fā)生傾斜。確保大門活動平穩(wěn)、準確 ，在平行移動過程中不出現(xiàn)任何不正常尖叫的摩擦現(xiàn)象。務必使地面條件穩(wěn)固，避免固定門基座的膨脹螺絲發(fā)生搖晃。執(zhí)行命令前，需認真檢查上方導軌和行程限位的機械擋塊是否安裝到位。

安裝自動門完成以后，對門控系統(tǒng)及與其相連的擴展部件特別是各種安全裝置，要進行認真細致的功能實現(xiàn)測試。注意要熟悉器械正確操作和使用傳動馬達的方法 。

如果由于門控系統(tǒng)發(fā)生意外故障，而必須由人工去手動移動大門時，還要使用下列釋放裝置：將一枚硬幣打開防護門；取出廠方提供的鑰匙， 插入到釋放系然后順時針旋轉， 直到碰上機械檔塊停止；手工打開或關閉大門。人工手動將大門推回到關閉位置 ； 逆時針旋轉鑰匙，然后釋放鑰匙；拔去釋放鑰匙，關閉防護門； 移動大門直至碰上釋放網格。

三、結論

通過搜集目前紅自動門控制系統(tǒng)的相關資料，了解國內外自動門控制系統(tǒng)的相關制作方法，并通過設計方案的比較，針對設計任務提出了可行方案。在設計方案中，結合單片機的功能特點及其控制特性，利用簡便的單片機C-51語言和其內部時鐘，以單片機作為檢測和控制的核心。根據設計方案，詳細地闡述了單片機的控制原理、傳感器使用方法、PCB板的制作，設計了相應的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了電路原理樣機并進行調試。結果表明，所設計的電路和軟件能完成基本的測試功能。

參考文獻：

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作者簡介：孫歡歡（1989.2-），陜西省西安市臨潼區(qū)，碩士研究生，專業(yè)：信息與通信工程。