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自動(dòng)門設(shè)計(jì) 在需要的地方，自動(dòng)門可以安裝輔助光線傳感器（紅外對(duì)射保護(hù)裝置），當(dāng)門打開時(shí)，人站著不動(dòng)，用手遮擋輔助光線傳感器，門應(yīng)該保持打開狀態(tài)。當(dāng)手離開后幾秒后，門應(yīng)該重新關(guān)閉。綜上所述，自動(dòng)門在很多領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)越性，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動(dòng)門在我國(guó)已經(jīng)迎來(lái)了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。 自動(dòng)門構(gòu)造的技術(shù)參數(shù) 一 主要的技術(shù)指標(biāo)： 技術(shù)指標(biāo) 單門 雙開門 門重量 130kg×1扇 100kg×2扇 導(dǎo)軌長(zhǎng)度 2000~5000mm 開門速度 200~450mm/秒(可調(diào)) 閉門速度 200~450mm/秒(可調(diào)) 慢行速度 30~50mm/秒(可調(diào)) 開門時(shí)間 開門靜止后1~10秒的范圍內(nèi)(可調(diào)) 控制器 高速智能電腦處理器控制 馬達(dá) DC24V 40W無(wú)刷步進(jìn)電機(jī) 電源電壓 AC220V 50Hz 消耗功率 100W 手動(dòng)開啟力 3.5公斤以下 安全功能 開閉時(shí)遇到障礙物能立即開啟,晚間轉(zhuǎn)換到報(bào)警功能 使用環(huán)境 -20℃～+50℃ 二、主要構(gòu)造部件 部件 特性 智能控制器 自動(dòng)檢測(cè)門的重量、寬度，使門保持在較佳運(yùn)行狀態(tài) 步進(jìn)電機(jī) 、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不發(fā)熱 皮帶 同步齒型帶，防止打滑，保證平穩(wěn)運(yùn)行 吊架 用于運(yùn)動(dòng)門扇的懸掛，安全可靠 鋁槽 設(shè)計(jì)，承重不變型 第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)硬件總體邏輯設(shè)計(jì) 感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先，平移式自動(dòng)門機(jī)組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 （2） 感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)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(hào)； （3） 動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。 （4） 門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。 （5） 門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。 （6） 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。 （7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。 當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下： 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)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(tǒng)使門扇開啟；門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。 2.1.1 8051單片機(jī) 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(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了 片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應(yīng)接地。 XTAL2 接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。這里面的設(shè)置晶振頻率是16Hz則一個(gè)機(jī)器周期為2uS。 RST AT89C51 的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對(duì)芯片又時(shí)，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 ALE/PROG ALE 是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 信號(hào)負(fù)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(A0-A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。在非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。當(dāng)問(wèn)外部存儲(chǔ)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(zhí)行程序。 PSEN 此為“Program Store Enable”的縮寫。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次PSEN 信號(hào)。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN 信號(hào)。 P0 P0 口(P0.0~P0.7)是一個(gè) 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)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(fù)載。 P2 P2 口(P2.0~P2.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口(準(zhǔn)雙向并行 I/O 口)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高8 位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)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(fù)載。 P1 P1 口(P1.0~P1.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口(準(zhǔn)雙向并行 I/O 口)，其輸出可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3 P3 口(P3.0~P3.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口(準(zhǔn)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ�。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(jì)數(shù)器 0外部事件計(jì)數(shù)輸入端 P3.5 T1計(jì)數(shù)器 1外部事件計(jì)數(shù)輸入端 P3.6 WR外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫選通，低電平有效 P3.7 RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效 2.1.2 步進(jìn)電機(jī)模塊與驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓�位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)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(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 2.1.2.1 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移．即結(jié)一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度．因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來(lái)．?dāng)?shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展．推動(dòng)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣鬧的前景。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下特點(diǎn)。 1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非�？煽�。同時(shí)．它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。 2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。 3、速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能遠(yuǎn)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(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象．必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。 7、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大．帶慣性負(fù)載的能力較差。步進(jìn)電機(jī)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(zhuǎn)子在電磁力的作用下，向與B相成對(duì)齒的位置轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)果是：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)了1/3個(gè)齒距角，B相與轉(zhuǎn)子形成對(duì)齒：C相與轉(zhuǎn)子錯(cuò)1/3個(gè)齒距角；A相與轉(zhuǎn)子錯(cuò)2/3個(gè)齒距角； 相似地．在B相斷電的同時(shí)，合開開關(guān)Kc給C相通電建立磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)動(dòng)了1/3個(gè)齒距角。與C相形成對(duì)齒，并且A相與轉(zhuǎn)子錯(cuò)1/3個(gè)齒距角；B相與轉(zhuǎn)于錯(cuò)2/3個(gè)齒距角。 當(dāng)C相斷電。再給A相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)動(dòng)1/3個(gè)齒距角。與A相形成對(duì)齒，與B、C兩相形成錯(cuò)齒。至此，所有的狀態(tài)與較初時(shí)一樣．只不過(guò)轉(zhuǎn)子累計(jì)轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)齒距。 可見，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(zhuǎn)過(guò)了360度。轉(zhuǎn)子則沿相同方向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也改變。 如果對(duì)繞組通電一次的操作稱為一拍，那么前面所述的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的流通電就需要三拍。轉(zhuǎn)于每拍走一步．轉(zhuǎn)一個(gè)齒距角需要3步。 轉(zhuǎn)子走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角，θN可用下式計(jì)算 式中 N--步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù)。 自動(dòng)門設(shè)計(jì)選用的是三相六拍的工作方式，即：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈-AB-B-BC-C-CA；反轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈-AC-C-CB-B-BA。磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。通電需要換相6次(即六拍)，轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。 如于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角要六伯。根據(jù)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�？梢钥闯觯谑褂昧墓ぷ鞣绞綍r(shí)，有三拍是單相通電，有三拍是雙相通電；對(duì)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(xù)通電，有三拍連續(xù)斷電。六拍工作方式相電壓電流波形 2.1.2.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成 使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下： 1、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與分配。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)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(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這—過(guò)程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序?yàn)锳-CA-C-BC-B-AB；共有八個(gè)通電狀態(tài)P1口輸出控制信號(hào)，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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