银行自动门的本科学位论文.docx

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银行自动门的本科学位论文

摘要

本设计主要以AT89C51为控制中心和以红外线为辅助从而达到银行门能够自动闭合。

本文是基于AT89C51的自动门的控制系统的电路设计，主要由AT89C51及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、直流电机控制电路等几部分组成。

使用热释红外线传感器作为感应器，检测到人体辐射的红外线能量变化，将其转化为电信号，传给单片机，直流电动机作为门驱动装置，通过单片机控制直流电动机，使门自动打开，当人进门后又可以使门自动关闭。

关键词：

AT89C51、热释电红外线传感器、BISS0001芯片、红外对管传感器、直流电机

1绪论

自动门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。

现如今自动化、信息化的程度越来越高，人们对其要求也越来越高，而单片机为自动化、信息化提供了极大的方便，因此单片机的应用领域也就越来越广，成为人们生活不可或缺的一部分。

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。

同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。

它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。

它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。

通过对“基于单片机的银行门自动控制系统”的认真研究，我精心撰写了红外线辅助单片机控制自动门系统的设计。

本设计着重描述了以单片机为主体，传感器、直流电机为核心的自动门控制系统。

自动门目前的发展状况

在二十世纪年以后，自动门开始在建筑物上使用。

二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。

到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。

当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。

21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性，有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。

门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。

门的高级形式迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。

随着社会的飞速发展，自动门逐渐进入我们的日常生活，自动门控制系统也逐渐向大型化、复杂化和智能化的方向发展，成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备，是建筑智能化水平的重要指标之一。

它具有美观大方、节约空调能源、防风、防尘，降低噪音等优点。

国外的自动门控制系统性能比较优良，但是价格偏高；国内的同类产品价格便宜但是性能较差，故障率较高。

国内目前自动门的发展状况具体如下：

1、高、低档次的市场分明，进口产品借助质量和品牌优势占据了高端市场，一些公司目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。

2、产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。

其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。

同时，由于价格过低，也使产品的继续改进和发展受到限制。

3、厂家多，规模小。

近5—6年来，自动门在国内得到了快速的发展。

据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。

从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。

4、专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工局部零部件。

近两年来，呈现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。

因此本文设计了一种简单、实用，运行可靠，而且成本较低的红外自动门控制系统。

本系统采用热释电红外传感器作为探头，它通过对人体的出入的自动检测来控制自动门的开、关，具有智能运行的功能。

自动门研究的意义

在经济高速发展的全国的大大小小城市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到了大范围的普及和使用。

自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。

自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线。

当人走进自动门时，红外线感应到人的存在而给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开；当人通过门之后再将门关闭。

自动门在通电后可以实现无人看管，从而提高了建筑的档次。

自动门的基本设计思路

控制要求如下：

1、有人来（进门或出门）时开门。

当人走到离门不远的时候时，安装在门两侧的热释红外线传感器信号检测装置检测到有人时，将启动电动机带动传动链开门。

2、无人时关门。

当热释红外线传感器信号检测装置没有检测到有人在检测的范围内，将启动电动机带动传动链关门。

3、关门中途有人时，立即开门。

当启动电动机带动传动链关门时，感应探头突然检测到在离门1m的范围内有人，则立即停止电动机关门，启动电动机带动传动链开门。

设计的基本思路如下：

2系统硬件设计

下面以银行自动门（多为平移式自动门）为例进行硬件系统设计。

平移式自动门机组由以下部件组成：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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（有的厂家使用三角皮带）：

用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。

（6）下部导向系统：

是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

（7）当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：

感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。

马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断，如需关门，通知马达作反向运动，关闭门扇。

硬件电路的框图和原理

硬件组成框图

单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，据此产生直流电机控制信号，电动机带动门运行。

因此本系统主要由AT89C51单片机及其外围电路、红外检测电路，门行程检测电路、直流电机控制电路等组成。

即红外自动门控制系统的硬件组成如下图所示。

自动门控制系统硬件框图

自动门硬件结构的工作原理大致如下图所示：

自动门硬件结构工作原理

单片机介绍

单片机是单片微型计算机的简称。

它是微型计算机发展中的一个重要分支，也是一种非常有生命力的机种。

单片机性能经过不断的提高和改善，具备了集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集与处理、通信网络系统、汽车工业、国防工业、家用电器等领域应用越来越广泛。

通常，单片机是由单块的集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件，如：

中央处理器CPU（实现运算、控制功能），存储器RAM/ROM（实现数据存储、程序存储功能），定时器/计数器（实现时间设定和事件记录功能），各种输入/输出接口（实现串行、并行输入/输出功能），以及A/D转换器、D/A转换器（实现模数、数模转换功能）等。

单片机硬件结构简图如下图所示。

单片机硬件结构简图

单片机从七十年代问世以来，在二十多年的时间里，发展异常迅速，并已广泛应用于各种领域。

单片机具有通讯接口，用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行工作，大大地提高了系统的运行速度，所以在网络通讯领域也得到了越来越多的应用。

AT89C51介绍

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。

这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。

片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。

AT89C51提供以下的功能标准：

4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。

另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。

闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。

AT89C51的外形及引脚排列图

AT89C51的结构及主要特性

AT89C51的结构

VCC：

电源线。

VSS：

接地信号线。

P0.0-P0.7（32-39）：

这组引脚共有8条，为P0口所专用，其中P0.7为最高位，P0.0为最低位。

P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。

作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。

当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。

P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。

P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。

P1.0-P1.7（1-8）：

与P0口类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位。

P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。

对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。

因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。

闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。

P2.0-P2.7（21-28）：

P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。

对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。

因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。

闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。

P3.0-P3.7（10-17）：

P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。

对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，具体如下：

P3.0/RXD：

串行输入口

P3.1/TXD：

串行输出口

P3.2/INT0：

外部中断0

P3.3/INT1：

外部中断1

P3.4/