基于單片機(jī)的紅外自動感應(yīng)卷簾門的設(shè)計(jì)

摘 要本文首先介紹了自動門行業(yè)的基本知識及應(yīng)用前景，接下來給出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。隨后著重介紹了自動卷簾門硬件系統(tǒng)構(gòu)成和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。通過軟硬件結(jié)合完成以下功能：當(dāng)有人走進(jìn)自動卷簾門時，紅外線接收器接收到信號，就給單片機(jī)一個信號使它驅(qū)動電機(jī)控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)將門打開，當(dāng)人出來后，門將自動關(guān)閉；也可以用遙控器的開關(guān)鍵控制卷簾門開啟和關(guān)閉。

【關(guān)鍵詞】紅外線感應(yīng)裝置 AT89C51單片機(jī) 直流電機(jī) 單片機(jī)控制電路

1 引言

21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散。門的高級形式—自動門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動門家族。中國已經(jīng)有自主研發(fā)制造這種自動門的技術(shù)，因?yàn)橹袊鴽]有相關(guān)的自動門國標(biāo)，造成沒有檔次劃分，質(zhì)量差異很大。雖然近年來在自動門方面，中國制造商取得的進(jìn)展并不小，但還有很多地方要改善，還需要年輕一代的努力。本文在查閱各種文獻(xiàn)資料后設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的紅外自動感應(yīng)卷簾門。

2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

此系統(tǒng)的主要功能是，當(dāng)有人走到指定區(qū)域內(nèi)，紅外傳感器檢測到信號，觸發(fā)單片機(jī)的控制系統(tǒng)，隨后給電機(jī)指令，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，門就打開了。反之，當(dāng)人離開指定紅外線檢測區(qū)域，單片機(jī)再次給電機(jī)一個指令，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，卷簾門閉合。

2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理框圖

如圖1所示。

自動感應(yīng)卷簾門自動控制裝置由自動感應(yīng)卷簾控制裝置由門外熱電紅外傳感器，AT89C51單片機(jī)，供電電源，直流電機(jī)等構(gòu)成。在基于單片機(jī)的紅外自動感應(yīng)卷簾門控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，用于監(jiān)測人體信號辨別的傳感器是重中之重的。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的傳感器主要是微波傳感器和紅外傳感器。本文設(shè)計(jì)使用紅外傳感器，采用紅外傳感器而沒有采用微波傳感器的原因這是因?yàn)槲⒉▊鞲衅髦荒芨袦y物體在感應(yīng)區(qū)內(nèi)的移動盡管反應(yīng)速度很快，但是對于傳感器區(qū)域區(qū)域內(nèi)不動的物體卻監(jiān)測不到，程序?qū)⒏鶕?jù)設(shè)計(jì)的步驟設(shè)置關(guān)閉操作，容易讓人被夾住。但是在此設(shè)計(jì)中使用的紅外傳感器不同于微波傳感器，只要感應(yīng)區(qū)域內(nèi)有物體存在紅外傳感器都會監(jiān)測到。

3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

3.1 卷簾門機(jī)組由以下部件組成

3.1.1 主控制器

是指揮自動卷簾門的中心，經(jīng)有現(xiàn)編程序的大型集成塊，發(fā)出相應(yīng)的指令，指令電機(jī)或電鎖系統(tǒng)工作；同時自動卷簾門經(jīng)過主控制器調(diào)節(jié)開啟速。

3.1.2 感應(yīng)檢測器

負(fù)責(zé)收集外部信號，如人眼，當(dāng)移動物體進(jìn)入其工作范圍時，給主控制器傳遞一個脈沖信號。

3.1.3 動力馬達(dá)

為自動感應(yīng)卷里門提供動力，可實(shí)現(xiàn)自動感應(yīng)卷簾門的加速減速的操作。

3.1.4 卷簾門行進(jìn)軌道

像列車的軌道一樣，綁在吊具系統(tǒng)的門上，使其在一個特定的方向運(yùn)行。

3.1.5 同步皮帶

傳遞電機(jī)的運(yùn)動，使物體在皮帶的牽引下完成軌跡運(yùn)動。

3.1.6 電源電路

用于提供整個電路的電力，以確保電路工作正常。

3.2 紅外遙控系統(tǒng)簡介

如果控制系統(tǒng)由遙控進(jìn)行操作會遇見很多問題，如：紅外遙控信號如何將指令發(fā)送到控制系統(tǒng)；解碼軟件應(yīng)該如何編寫；遙控器的控制程序如何編寫；紅外信號和其他干擾信號如何區(qū)別，這些問題將是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 整體程序設(shè)計(jì)

整體程序設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

在有人需要的時候按下遙控器省的開關(guān)按鍵，單片機(jī)便會收到一個低電平信號，隨后會查詢到該指令，輸出高低電平信號，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，卷簾門打開；按下停止鍵，卷簾門停止；人離開后，按下關(guān)門鍵，同上，內(nèi)部輸出高低電平信號，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，門關(guān)閉。

4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。

4.3 系統(tǒng)調(diào)試及分析

4.3.1 軟件調(diào)試

將程序利用匯編軟件對已經(jīng)調(diào)試好的程序進(jìn)行匯編在線調(diào)試，變成可執(zhí)行的目標(biāo)程序。硬件電路在Proteus中連接好，把生成的目標(biāo)程序下到單片機(jī)中可以進(jìn)行模擬仿真，對軟件進(jìn)行單步調(diào)試，此種方法可以讓用戶清晰的看到程序執(zhí)行到何處，哪里出現(xiàn)了錯誤。

4.3.2 硬件調(diào)試

在本次設(shè)計(jì)中大量體現(xiàn)了單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)大、控制能力超強(qiáng)的特點(diǎn)，沒有使用繁雜的模擬電路。為了將應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)好，就要符合應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)要求。首先由于電機(jī)是由CPU對其實(shí)時控制，因此從軟件到硬件的設(shè)計(jì)都要處處體現(xiàn)實(shí)時性；其次例如轉(zhuǎn)速的測量也是為了提高軟件的可靠性，避免因?yàn)檎系K物而對系統(tǒng)造成電機(jī)損壞。

5 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的紅外自動卷簾門系統(tǒng)，采用分塊的模式，對整個系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行分析，分別給出了系統(tǒng)總體框圖、電源電路、紅外遙控電路、電機(jī)控制電路，并對相應(yīng)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)的闡述。經(jīng)過調(diào)試證明，該電路除了滿足自動門基本功能外同時具備安全、可靠、造價低等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉彥武.發(fā)展文學(xué)-門建設(shè)中的學(xué)科[M].北京：中央編譯出版社，2011.

[2]勒達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[J].人民郵電出版社，2003，31（01）：1-6.

[3]蔣輝平，周國雄.基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡介

張渺（1990-）女，江蘇省連云港市人。大學(xué)本科學(xué)歷。助理講師。

作者單位

江蘇省灌南中等專業(yè)學(xué)校 江省連云港市 222500endprint