单片机控制的自动门系统设计

1 下载量 9 浏览量 更新于2024-06-23 收藏 711KB DOC 举报
"基于单片机的自动门控制系统课程设计文档,涵盖了从理论到实践的全面知识,旨在让学生熟悉MCS单片机系统,理解自动门系统原理,掌握单片机编程技巧,特别是针对MCS-51系列。设计中利用热释红外线传感器检测人员进出,通过步进电机控制门的开关,具有延迟关门、中途开门等功能。文档包括系统结构、硬件设计、软件设计及自动门发展历史等内容,提供了详细的参考资料和设计过程。" 本文档主要围绕基于单片机的自动门控制系统进行深入探讨,旨在使学习者能够掌握单片机在自动化控制中的应用。首先,文档介绍了自动门的发展历程,从理论角度阐述了自动门作为门功能延伸的定义,以及如何通过控制单元识别并响应开门信号,实现自动化的开启和关闭。 在系统结构和主要元器件部分,文档详细解析了设计的整体框架,包括基本的单片机系统、红外检测电路、步进电机和检测模块。红外检测电路使用热释红外线传感器,能够在人员靠近门时检测到人体热量,从而触发开门动作。步进电机则负责门的实际开关动作,其精确的步进控制使得门的移动更为准确。检测模块用于监控门的状态,确保系统的可靠运行。 硬件设计部分,重点讲述了单片机、红外传感器和步进电机的工作原理以及它们如何协同工作。单片机,如MCS-51,作为核心控制器,管理输入输出(I/O)和定时器等功能,以实现控制逻辑。红外传感器通过检测人体热释红外信号来判断是否有人员接近,而步进电机则根据单片机的指令进行旋转,通过传动链带动门的开合。 软件设计部分,系统软件结构包括主程序和各个子程序流程设计。门的行程检测和故障检测是软件的重要组成部分,确保门在运行过程中能准确感知状态变化,如在关门过程中检测到有人,会立即中断关门动作并重新开门。 整个课程设计的目标是让学习者不仅了解自动门系统的基本工作原理,还能够实际动手设计并实现一个具备智能控制功能的自动门系统。通过参考指定的教材和实际操作,学生可以加深对单片机系统和自动门控制的理解,提高工程实践能力。
2023-02-27 上传
自动门课程设计(基于单片机c语言编程) 1 1绪论 1.1自动门的简介 自动门控制系统,在现当代社会是一个应用非常广泛的设备,自动门已经广泛应用于酒店、银行、超市、停车场或公共建筑等入口,其主要核心部分——自动门控制系统正是我们这篇论文的主要研究讨论的课题。 自动门是指: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。自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置,早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。 1.2本设计研究的内容 1.2.1自动平移门机组的部件组成 在本设计中主要研究自动平移门,设计的自动平移门具有手动和自动开门功能以及分时段控制功能,同时配备防夹人光栅、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多场所的高效率、高安全性的要求。 主要部件 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。 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。 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。 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第1页。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。 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第1页。 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:用于传输马达所产动力,牵引门扇吊具走轮系统。 辅助配置 行程开关:在自动门行进过程中,通过行程开关判断自动门所在位置,驱动信号输出达到控制自动门行进速度。 安全辅助装置:在高档酒店等地方需要杜绝自动门的夹人事件,可以选择安装防夹人光栅。 配备后备电源:为保证停电时自动门也能工作正常,可以配备后备电源。 1.2.2自动门控制系统要求 物体靠近门时 传感器获得信号给控制器,控制器根据门当前所在位置决定门的动作,有三种情况: 门处于关闭状态,控制器应驱动执行电机以最佳速度曲线打开门。 门处于某一位置,控制器应根据门当前所在位置,以适当的速度驱动执行电机开门。 门处于开启状态,控制器应使门保持开启状态。 无物体靠近门时。 如果门处于开启状态,延时适当的时间以最佳速度曲线关闭门。 如果门处于关闭状态,维持此状态。 2自动门的总体结构设计方案 2.1自动门的门体构造和参数 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第2页。本设计面向商场和超市等人流量巨大,出入频繁的场所,需要有安全性和可靠性。公共场所的自动平移门因为使用非常频繁,而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限,为使门体更加坚固耐用,本设计门体玻璃材质使用钢化玻璃。根据例如机场、大型超市、和医院外门等公共场所人员流量巨大的需求,必须对自动门进行综合的考虑,设定适合的具体参数,例如增加门的数量、加大门扇宽度、增加关门延时时间等。具体参数如表2-1所示: 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第2页。 表2-1 自动门的具体参数 门体设计项目 参数设定值 单扇门开启宽度 1500mm 单扇门的最大承重 186kg 单扇门的厚度 10mm 门体高度 2500mm 最快开关门速度 8(cm/s) 常速开关门速度 4(cm/s) 减速开关门速度 2(cm/s) 开启保持时间 2s(可调) 2.2自动门的机械传动结构 自动门的机械传动机构设计主要包括安装板,行进轨道,三相交流电机,传送皮带,皮带滑轮,轨道滑轮,吊架等。 传动机构如图2-2所示。其中马达皮带直径为25mm,皮带外径为100mm,内径为50mm。 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第3页。 自动门课程设计(基于单片机c语言编程)全文共29页,当前为第3页。 图2-2 机械传动结构 2.3自动门的导轨及滑轮结构 导轨、滑轮及传动皮带是推拉自动门的基本传动部件,与活动扇的运行直接有关,是易损件, 其结构设计、材质、加工、安装及调试精度、维修保养等决定了质量和使用寿命。 滚动直线导轨设计及优点 本设计采用了滚动直线导轨。这种结构不仅有效地缓解了动态"侧摆"的弊病,同时也在一定程度上解决了活动扇"掉扇"等安全问题。而且大大地减少了滑轮的动态磨损,在根据活动扇受力情况对导轨和滑轮截面曲线进行加强设计后,使门机的单扇承重量达到75公斤。 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成(见下图)。当导轨与滑块作相对运动时,钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨