红外线自动探测门控制电路系统设计.docx

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红外线自动探测门控制电路系统设计

红外线自动探测门控制电路系统设计

一、设计要求

（1）要求用单片机来实现本电路系统的控制功能。

（2）用555定时器来提供开门触发信号，用红外线感应开关对管检测人体信号。

（3）用5V直流电机来模拟开门拖动电机。

（4）用三位七段码数码管显示，来监控模拟开门时间，及开门状态。

前言

自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。

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。

自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。

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。

例如：

各种用可识别控制的自动专用门，如：

感应自动门（红外感应，微波感应，触摸感应，脚踏感应）、刷卡自动门等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--自动门起源在欧美，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。

整体来说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。

在国外,进入20世纪90年代以来，自动化技术已经很成熟，技术发展很快，并取得了惊人的成就，自动门是自动化技术的典型代表。

但在国内，自动门的自主研发技术尚不成熟。

在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。

自动门根据使用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。

目前市场上流行的平移型自动门一般是两开，这种门的特点是简单易控，维护方便。

这里将研究的对象就是自动平移门。

第一章绪论

1.1自动门的工作特点.............................................5

1.2核心元件的选用...............................................5

1.3设计方案.....................................................6

1.4设计概要.....................................................7

第二章总体设计框图

2.1总体设计框图.................................................8

第三章各部分电路模块原理说明

3.1电源部分.....................................................9

3.2红外感应对管、放大电路及电压反向器电路......................10

3．3脉冲触发电路...............................................12

3.4单片机及数码管显示电路......................................15

3.5复位电路....................................................19

3.6拖动电机正反转控制电路......................................20

第四章焊接调试

4.1焊接的目的..................................................22

4.2焊接过程....................................................22

第五章附录

附录1主流程图................................................25

附录2开门子程序流程图........................................26

附录3关门子程序流程图........................................27

附录4C语言源程序.............................................28

附录5电路总原理图............................................33

摘要：

用单片机作为本控制电路的核心元件，用此元件实现开门拖动电机的正反转的控制，处理前级来的红外感应触发信号；用555定时器来提供触发脉冲；用CD4069集成反相器，来将模拟触发信号转换成数字信号；用七段数共阳级码管来显示控制电路的状态，显示方法用动态扫描显示。

关键词:

STC12C5410AD单片机、555定时器、CD4069集成反相器、七段数共阳极码管、动态扫描显示、两个继电器配合。

第一章绪论

1.1自动门的工作特点

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，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，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。

由于自动门在通电后可以实现无人看管。

给我们的日常生活带来很多的好处,比如进出方便、节约空调能源、还有利于人力资源的节省,更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息,也显示了一个国家的发展。

自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来说，有继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装来控制；还有智能控制器控制，即通过运行现代自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。

由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许多缺陷而逐步被智能控制器的自动门所淘汰。

对于智能控制器有多种方式：

第一，采用FPGA的自动门控制系统设计,以按钮、无线遥控、红外感应三种驱动方式,既可自动控制又可人工控制,操作简单并且适用范围广；采用EDA技术设计主控制器的状态转换,可软件诊错；采用自动复位以及电机专用控制芯片来保证系统的可靠运行。

第二，以单片机为核心,统一控制红外传感器和步进电机,并通过机械直线运动单元驱动玻璃门。

在硬件上实现了系统报普显示,人员进出信号的采集与转换,监控报等“看门狗”技术,电机驱动控制以及光藕隔离技术。

第三，采用可编程控制器PLC控制的自动门控制系统，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

他采用可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、和算数运算等操作指令，并能通过数字式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。

因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等优点。

第四，运用单片机作为自动门的控制系统，单片机算术运算功能强,软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种算法,并且具有功耗低,体积小,技术成熟,成本低廉等有点,使其在各个领域应用广泛。

在智能控制器的选择上主要有体积小、安装方便等特点，目前有许多厂家采用此种方式生产自动门。

1.2核心元件的选用

这里我将设计一种以STC12C5410AD单片机为核心的自动门控制系统，包括硬件组成和软件设计，采用红外对管传感器检测信号变化利用开关电路进行电路信号放大。

1.3设计方案

方案一：

（1）硬件

①用STC89S52单片机作为本控制电路的核心元件，用此元件可实现开门拖动电机的正反转的控制，处理前级来的红外感应触发信号。

2用555定时器来提供触发脉冲，保证单片机能接收到准确的信号触发信号。

3用一个待确定型号的集成反相器，来将模拟触发信号转换成数字信号。

以便后级电路的接受。

4用七段数码管来显示控制电路的状态，显示方法用动态扫描显示。

5拖动电机的正反转切换电路，主要由用NPN和PNP型的三极管对管来实现，另一方面此对管也担任着驱动的角色，来驱动5V直流电机的转动。

（2）软件

①本控制系统的应用软件,是用C语言来编写。

方案二：

（1）硬件

①用28脚的STC12C5410AD单片机作为本控制电路的核心元件，用此元件可实现开门拖动电机的正反转的控制，处理前级来的红外感应触发信号

②用555定时器来提供触发脉冲，保证单片机能接收到准确的信号触发信号

③用CD4069集成反相器，来将模拟触发信号转换成数字信号。

以便后级电路的接受。

④用七段数共阳极码管来显示控制电路的状态，显示方法用动态扫描显示。

⑤拖动电机的正反转切换电路，主要由用NPN和PNP型的三极管对管来实现高、低电平的切换，后级由两个继电器配合起来，实现电机正反转和驱动电机运转。

⑥本系统电机正反转电路部分用一组单刀双掷开关和一组行程保护开关。

⑦红外线感应部分，外加一个触发按键开关，使本电路系统具有半自动开门功能。

（2）软件

①本系统的软件由C语言编写

1.4设计概要

本系统共有六部分电路构成，分别是电源部分、红外感应部分、脉冲触发电路部分、单片机核心控制电路部分、显示电路部分、电机正反转控制及驱动电路部分六大部分组成。

电源部分主要是给本电路提供各部分所需的工作电压，以保证系统的正常运行。

红外感应电路部分，主要有900nm的发射、接收对管组成，通过反射原理，来感应人的到来，则接收管会有触发信号产生。

然后将此信号放大；另一路则由一个触发开关有选择的接通高电平，送给反相器；使其成为数字信号，送给由555定时器构成的脉冲触发电路，此电路会产生一个电平控制信号，当单片机的一个I/O口接收到这个电平信号时，单片机就会认为有人要进门或出门，然后会启用单片机内部的电机控制程序，输出两个控制电平。

这个将会送给电机正反转电路，来控制电机的动作，从而达到开启或关闭门的目的。

同时本电路也设计了一个紧急强制启动按钮开关，防止紧急情况的发生。

从而实现本设计功能。

第二章总体设计框图

2.1总体设计方框图

第三章各部分电路模块原理说明

3.1电源供电部分

如图1—1为本电路系统电源电路原理图

图1—1

电路参数选定：

本电路系统的各个弱电模块使用的均是5V直流电压，所以首先得将220V交流电变成稳定的5V直流电！

通过模电的知识可知，要想的到一个稳定的5V电压，需要有使用一个稳压电路，这里我选用的是集成稳压模块LM7805来输出5V直流电压！

由LM7805的特性知，要想输出5V电压，必须满足Ui-Uo>2V,为了计算方便和满足要求，这里我选Ui=12V，又跟据桥式全波整流滤波电路规律，变压器次级输出的电压U=Ui/1.2,即变压器次级输出的电压U=10V,所以可得变压器的变压比为：

N1：

N2=10:

1,（N1为初级电压）

3.2红外感应对管、放大电路及电压反向器电路

如图1—2为红外感应电路，电压放大电路及电压反向器电路

图1—2

①红外线发射