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自動(dòng)門(mén)設計 在需要的地方，自動(dòng)門(mén)可以安裝輔助光線(xiàn)傳感器（紅外對射保護裝置），當門(mén)打開(kāi)時(shí)，人站著(zhù)不動(dòng)，用手遮擋輔助光線(xiàn)傳感器，門(mén)應該保持打開(kāi)狀態(tài)。當手離開(kāi)后幾秒后，門(mén)應該重新關(guān)閉。綜上所述，自動(dòng)門(mén)在很多領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)越性，隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，自動(dòng)門(mén)在我國已經(jīng)迎來(lái)了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。 自動(dòng)門(mén)構造的技術(shù)參數 一 主要的技術(shù)指標： 技術(shù)指標 單門(mén) 雙開(kāi)門(mén) 門(mén)重量 130kg×1扇 100kg×2扇 導軌長(cháng)度 2000~5000mm 開(kāi)門(mén)速度 200~450mm/秒(可調) 閉門(mén)速度 200~450mm/秒(可調) 慢行速度 30~50mm/秒(可調) 開(kāi)門(mén)時(shí)間 開(kāi)門(mén)靜止后1~10秒的范圍內(可調) 控制器 高速智能電腦處理器控制 馬達 DC24V 40W無(wú)刷步進(jìn)電機 電源電壓 AC220V 50Hz 消耗功率 100W 手動(dòng)開(kāi)啟力 3.5公斤以下 安全功能 開(kāi)閉時(shí)遇到障礙物能立即開(kāi)啟,晚間轉換到報警功能 使用環(huán)境 -20℃～+50℃ 二、主要構造部件 部件 特性 智能控制器 自動(dòng)檢測門(mén)的重量、寬度，使門(mén)保持在較佳運行狀態(tài) 步進(jìn)電機 、省電、低噪音、高轉速、高扭力、連續使用不發(fā)熱 皮帶 同步齒型帶，防止打滑，保證平穩運行 吊架 用于運動(dòng)門(mén)扇的懸掛，安全可靠 鋁槽 設計，承重不變型 第2章系統硬件設計 2.1 系統硬件總體邏輯設計 感應自動(dòng)門(mén)的種類(lèi)很多，在此，僅以平移型感應自動(dòng)門(mén)機作為設計的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門(mén)機組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動(dòng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內部編有指令程序的大規模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類(lèi)系統工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調節門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數。 （2） 感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)電信號； （3） 動(dòng)力馬達：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的主動(dòng)力，控制門(mén)扇加速與減速運行。 （4） 門(mén)扇行進(jìn)軌道：就象火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統，使其按特定方向行進(jìn)。 （5） 門(mén)扇吊具走輪系統:用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運行。 （6） 同步皮帶（有的廠(chǎng)家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門(mén)扇吊具走輪系統。 （7） 下部導向系統：是門(mén)扇下部的導向與定位裝置，防止門(mén)扇在運行時(shí)出現前后門(mén)體擺動(dòng)。 當門(mén)扇要完成一次開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)，其工作流程如下： 感應探測器探測到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，同時(shí)監控馬達轉數，以便通知馬達在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做正向運行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統使門(mén)扇開(kāi)啟；門(mén)扇開(kāi)啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)門(mén)，通知馬達作反向運動(dòng)，關(guān)閉門(mén)扇。 2.1.1 8051單片機 一、AT89C51引腳說(shuō)明 圖2-1 是AT89C51的引腳圖，引腳說(shuō)明如下 VCC` AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。GND 電源接地端。 XTAL1 接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機內部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構成了 片內振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應接地。 XTAL2 接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出端和內部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。這里面的設置晶振頻率是16Hz則一個(gè)機器周期為2uS。 RST AT89C51 的復位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時(shí)，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續兩個(gè)機器周期以上的時(shí)間，AT89C51便能完成系統復位的各項工作，使得內部特殊功能寄存器的內容均被設成已知狀態(tài)。 ALE/PROG ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫(xiě)，表示允許地址鎖存允許信號。當訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器時(shí)，ALE 信號負跳變來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器 (如 74LS373)，將端口P0的地址總線(xiàn)(A0-A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。在非訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統工作頻率的 1/16，因此可以用來(lái)驅動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。當問(wèn)外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。 EA/VPP 該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中)來(lái)執行程序。 PSEN 此為“Program Store Enable”的縮寫(xiě)。訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機器周期產(chǎn)生二次PSEN 信號。在執行片內程序存儲器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號，在訪(fǎng)問(wèn)外部數據時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN 信號。 P0 P0 口(P0.0~P0.7)是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向輸入輸出端口，當訪(fǎng)問(wèn)外部數據時(shí)，它是地址總線(xiàn)（低 8位）和數據總線(xiàn)復用。外部不擴展而單片應用時(shí)，則作一般雙向 I／O 口用。P0 口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8個(gè)LSTTL負載。 P2 P2 口(P2.0~P2.7)口是具有內部提升電路的雙向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口)，當訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器時(shí)，它是高8 位地址。外部不擴展而單片應用時(shí)，則作一般雙向 I／O 口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4個(gè)LSTL負載。 P1 P1 口(P1.0~P1.7)口是具有內部提升電路的雙向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口)，其輸出可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負載。僅供用戶(hù)作為輸入輸出用的端口。 P3 P3 口(P3.0~P3.7)口是具有內部提升電路的雙向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時(shí)計數控制及外部隨機存儲器內容的讀取或寫(xiě)入控制等功能。其特殊功能引腳分配如下： P3.0 RXD串行通信輸入 P3.1 TXD串行通信輸出 P3.2 INT0 外部中斷 0輸入，低電平有效 P3.3 INT1 外部中斷 1輸入，低電平有效 P3.4 T0計數器 0外部事件計數輸入端 P3.5 T1計數器 1外部事件計數輸入端 P3.6 WR外部隨機存儲器的寫(xiě)選通，低電平有效 P3.7 RD 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效 2.1.2 步進(jìn)電機模塊與驅動(dòng) 步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓�(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個(gè)脈沖信號，電機則轉過(guò)一個(gè)步距角。這一線(xiàn)性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 2.1.2.1 步進(jìn)電機 步進(jìn)電動(dòng)機是純粹的數字控制電動(dòng)機：它將電脈沖信號轉變成角位移．即結一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機就轉動(dòng)一個(gè)角度．因此作常適合于單片機控制。近30年來(lái)．數字技術(shù)、計算機技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展．推動(dòng)廠(chǎng)步進(jìn)電動(dòng)機的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機的應用開(kāi)辟了廣鬧的前景。 步進(jìn)電動(dòng)機有如下特點(diǎn)。 1、步進(jìn)電動(dòng)機的角位移與輸入脈沖數嚴格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動(dòng)機與驅動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數控系統，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非常可靠。同時(shí)．它也可以與角度反饋環(huán)節組成高性能的閉外數控系統。 2、步進(jìn)電動(dòng)機的動(dòng)態(tài)響應快。易于起停、正反轉及變速。 3、速度可在相當寬的范圍內平滑調節。低速下仍能保證獲很大轉矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅動(dòng)負載。 4、步進(jìn)電動(dòng)機只能通過(guò)脈沖電源供電才能遠行。它不能直接使用交流電源和直流電源， 5、步進(jìn)電動(dòng)機存在振蕩和失步現象．必須對控制系統和機械負載采取相應的措施。 7、步進(jìn)電動(dòng)機自身的噪音和振動(dòng)較大．帶慣性負載的能力較差。步進(jìn)電機工作原理 將A相斷電。同時(shí)將Kb合上，使處于1/3個(gè)齒距角的B相通電，并建立磁場(chǎng)。轉子在電磁力的作用下，向與B相成對齒的位置轉動(dòng)。其結果是：轉子轉動(dòng)了1/3個(gè)齒距角，B相與轉子形成對齒：C相與轉子錯1/3個(gè)齒距角；A相與轉子錯2/3個(gè)齒距角； 相似地．在B相斷電的同時(shí)，合開(kāi)開(kāi)關(guān)Kc給C相通電建立磁場(chǎng)。轉子又轉動(dòng)了1/3個(gè)齒距角。與C相形成對齒，并且A相與轉子錯1/3個(gè)齒距角；B相與轉于錯2/3個(gè)齒距角。 當C相斷電。再給A相通電時(shí)，轉子又轉動(dòng)1/3個(gè)齒距角。與A相形成對齒，與B、C兩相形成錯齒。至此，所有的狀態(tài)與較初時(shí)一樣．只不過(guò)轉子累計轉過(guò)了一個(gè)齒距。 可見(jiàn)，如于按A-B-C-A順序輪流給各相繞組通電，磁場(chǎng)按A-B-C方向轉過(guò)了360度。轉子則沿相同方向轉過(guò)一個(gè)齒距角。 同樣。如果改變通電順序，即按與上面相反的方向(A-C-B-A的順序)通電，則轉子的轉向也改變。 如果對繞組通電一次的操作稱(chēng)為一拍，那么前面所述的三相反應式步進(jìn)電動(dòng)機的流通電就需要三拍。轉于每拍走一步．轉一個(gè)齒距角需要3步。 轉子走一步所轉過(guò)的角度稱(chēng)為步距角，θN可用下式計算 式中 N--步進(jìn)電機工作拍數。 自動(dòng)門(mén)設計選用的是三相六拍的工作方式，即：步進(jìn)電動(dòng)機的正轉通電順序為：A-AB-B-BC-C-CA；反轉通電順序為：A-AC-C-CB-B-BA。磁場(chǎng)旋轉一周。通電需要換相6次(即六拍)，轉子才轉動(dòng)一個(gè)齒距角。 如于轉子轉動(dòng)一個(gè)齒距角要六伯。根據上式，六拍工作時(shí)的步進(jìn)精度要高。六拍工作時(shí)，各相通電的電壓和電流波形如下圖所示。可以看出．在使用六拍工作方式時(shí)，有三拍是單相通電，有三拍是雙相通電；對任一相來(lái)說(shuō)，它的電壓波形是一個(gè)方波，周期為六拍。其中毛三拍連續通電，有三拍連續斷電。六拍工作方式相電壓電流波形 2.1.2.2 驅動(dòng)控制系統組成 使用、控制步進(jìn)電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統，其方框圖如下： 1、脈沖信號的產(chǎn)生與分配。 步進(jìn)電動(dòng)機的驅動(dòng)電路根據控制信號工作。在步進(jìn)電動(dòng)機的單片機控制中，控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本控制作用如下。 控制換相順序 步進(jìn)電動(dòng)機的通電換相順序嚴格安照步進(jìn)電動(dòng)機的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這—過(guò)程稱(chēng)為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序為A-CA-C-BC-B-AB；共有八個(gè)通電狀態(tài)P1口輸出控制信號，0表示繞子通電，1表示繞子斷電，則可以用六個(gè)字來(lái)表示六個(gè)通電狀態(tài)。這六個(gè)字表示如下表： 通電狀態(tài) P1.2(C) P1.1(B) P1.0(A) 控制字 A 1 1 0 06H AB 1 0 0 08H B 1 0 1 09H BC 0 0 1 01H C 0 1 1 03H CA 0 1 0

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