1、CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY開題報告論文題目：自動門單片機控制系統學生姓名：XXX學院名稱：XXXXX專業名稱：自動化班級名稱： 自動化0742學 號：0704421232指導教師：XX教師職稱：進姬學 歷:碩士研究生2011年03月26日一、選題依據1 .設計目的及意義經濟飛速發展的中國，高樓聳立的大都市，自動門已經是隨處可見的，在大 廈，賓館，酒店，醫院，寫字樓等場所，自動門更是得到大范圍的普及使用。自 動門不但能給我們帶來人員出入方便，節約空調能源，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。自動門根據使用的場合及功能的不同

2、可分為自動平移門、 自動平開門、自動 旋轉門、自動圓弧門和自動折疊門等，其中自動平移門使用得最廣泛，大家一般 所說的自動門和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， 當人走近自動門時，感應器感應到人的存在，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。2 .課題研究可行性現如今自動化、信息化程度越來越高，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。隨著社會的發展、科技的進步以及人們

3、生活水平 的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時 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，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。本論文著重闡述了以單片機為主體， 紅外線傳感器，溫度傳感器，直流伺服 電動機，轉速測量裝置等為核心的系統。3 .設計擬解決的工程實際問題1 ).自動平移門只有在有人要進入的時候才打開。 當顧客或者工作人員想要進 入的時候，無論手中是否有物品都不用自己開門，既減省了時間又增加了流通量。 無人則關閉，這樣在

4、寒冷的冬季它可以間接的保持室內的溫度。2 ).當自動平移門在關閉遇到障礙物時，電機轉速減慢，轉為開門，以免電流過大燒毀電機。4 .設計擬應用的現場資料綜述直流伺服電機也稱執行電機，它具有一種服從控制信號的要求而動作的只 能，在信號來到之前，轉子靜止不動；信號來到之后，轉子立即轉動；當信號小 時，轉子能即使自行停轉，由于這種“伺服”性能，因此而得名。按照在自動控 制系統中的功用所要求，伺服電機具備可控性好、穩定性高和速應性強等基本性 能。可控制性好是指尋好消失以后，能立即自行停轉；穩定性高是指轉速隨轉矩 的增加而均勻下家，速應性強是指反應快，靈敏。直流伺服電機的工作原理和普 通直流電機相同。只要

5、在其勵磁繞組中有電流通過且產生了磁通，當電樞繞組中通過電流時，這個電樞電流與磁通互相作用而產生轉矩使伺服電機投入工作。這兩個繞組其中的一個斷電時，電動機立即停轉，它不象交流伺服電動機那樣有“自轉”現象。所以我們選擇直流伺服電動機來進行自動門的拖動。直流伺服電機采用H橋驅動；單片機的一個引腳分別產生兩種占空比不 同的pwM脈沖寬度調制）波形作為驅動信號實現不同的轉速和制動；另外由另 一個引腳產生轉向控制信號；在門的中間及兩邊位置設置磁開關， 作為中斷信號 產生源，來判斷電機是否應該轉換速度或停止；轉速測量采用在電機的轉軸上 設置一個帶有相差180度且位于同一半徑上的兩小孔的圓盤，用紅外線照射轉動

6、 的圓孔，光透過小孔被光敏三極管接收，從而產生脈沖經整形電路后送到單片機 內部定時計數測出頻率。在系統設計中加入了緊急剎車鍵，主要是在系統出現故 障時能對門進行人為的開關門操作，以緩和系統在意外情況下出現的故障。在調速方面我在設計中選用 PWMI速系統控制直流伺服電機。與V-M系統相 比，PWMB速系統有下列優點：由于PWM0速系統的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用可能就足以獲 得脈沖動很小的直流電流，電樞容易連續，系統的低速運行平穩，調速范圍較寬， 可達1: 10000左右。又由于電流波形比 V-M系統好，在相同的平均電流即相同 的輸出轉矩下，電動機的損耗和發熱都較小。同樣由于開關頻率高

7、，若與快速響 應的電機配合，系統可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態抗干擾能 力強。5 .設計擬應用的文獻綜述AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8微處理器，俗稱單片機。單片機有許多優點，因此其應用領域之廣，幾 乎到了無孔不入的地步。單片機應用的主要領域有：智能化家用電器，自動化設 備，業營銷設備，業自動化控制，能化儀表等。單片機應用的意義不僅在于它的 廣闊范圍及所帶來的經濟效益。更重要的意義在于，單片機的應用從根本上改變 了控制系統傳統的設計思想和設計方法。以前采用硬件電路實現的大部分控制功 能，正在用單片機通過軟件方法來實現。 以前自動

8、控制中的PID調節，現在可以 用單片機實現具有智能化的數字計算控制、 模糊控制和自適應控制。這種以軟件 取代硬件并能提高系統性能的控制技術稱為微控技術。隨著單片機應用的推廣， 微控制技術將不斷發展完善。在感應器的選擇方面是很靈活的，在高檔酒店、寫字向中央處理器提出申請 樓，可以選擇高靈敏度的感應器；在人行道邊上的銀行、商店等經常有人路過的 地方，可以選擇特定區域有效的感應器；在醫院手術室門前可以采用壓力感應器； 而車庫的門可以采用固定光照感應器。 而現在被廣泛應用的感應器主要有微波感 應器和紅外感應器。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而 反應速度快，適用于行走速度正常的人員通

9、過的場所，它的特點是一旦在門附近 的人員不想出門而靜止不動，雷達便不再反應，自動門就會關閉，有可能出現火 人現象。紅外感應器，對物體的存在進行反應，不管人員是否移動，只要處于感 應器的掃描范圍內，它都會反應。紅外感應器的反應速度比微波感應器慢。 本系 統首先要求的是安全，所以選用紅外線傳感器。二、設計方案及技術路線這次的畢業設計主要應用于通過單片機程序對直流伺服電機的正轉、反轉進行控制，從而對門進行開、關的控制。在門的兩側各有一個感應器，分別感應從 里面出去和從外面進來的人。感應探測器探測到有人靠近時，將脈沖信號傳給主 控器單片機，主控器判斷后通知電機運行，同時監控電機的轉數，以便通知電機 在

10、一定時候加力和進入慢行運行。 電機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使門扇開啟；門扇開啟后由控制器作出判斷，通常在一定時間內如果門中間沒有移動物體，感應探測器會向主控器開題報告發出關門信號，如此，就完成了一次開關門。當電機的環境溫度超出給定的范圍 時，溫度傳感器將信號送到主控器，從而將溫度調整到正確的工作范圍內。系統總框圖三、可能存在的問題及解決措施1 .感應器識別能力-能夠迅速的收集信號，并傳送給單片機。2 .是否能正常通過-有無人進出用紅外線來探測，有人則產生信號，執 行開門動作；3 .緊急故障-將其中兩個開關接通（在H橋中），則電機慣性轉動產

11、生的 電勢將被短路，形成阻礙運動的反電勢，形成“剎車”作用。四、設計成果本設計主要應用單片機作為控制核心，LED點陣顯示、直流伺服電機、傳感 器等相結合的系統。根據設計要求，利用紅外傳感器和溫度傳感器準確的收集數 據，單片機迅速做出處理從而控制自動門的開關和調整附近溫度的變化。在門的上方可以顯示出所測量的環境溫度。本設計優點硬件電路簡單，軟件功能完善， 控制系統可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值，能為工程設計 人員提供一定的參考，為自動平移門設計發展起到積極作用。五、進度計劃3月14日至3月20日查閱資料、調研開題報告3月21日至3月27日 完成外文翻譯3月28日至4月11日撰寫開題報告、開題報告審核4月12日至4月18日 方案論證，確定總體設計方案4月19日至4月25日 設計系統框圖，查詢元器件資料4月26日至5月1日 設計硬件接線圖5月2日至5月8日軟件設計5月9日至5月15日撰寫、修改畢業論文，準備畢業答辯5月16日至5月20日論文上交，指導教師、評閱教師審閱5月20日至5月22日 準備答辯六、參考資料1王曉明.電動機的單片機控制.北京航空