CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
开题报告
论文题目： 自动门单片机控制系统
学生姓名： XXX
学院名称： XXXXX
专业名称： 自动化
班级名称： 自动化0742
学 号： 0704421232
指导教师： XX
教师职称: 讲师
学 历： 硕士研究生
2011年03月26日
开题报告
一、选题依据
1.设计目的及意义
经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见的，在大厦，宾馆，酒店，医院，写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。自动门不但能给我们带来人员出入方便，节约空调能源，防风，防尘，防噪音等好处，更令我们的建筑物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、自动圆弧门和自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门和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，当人走近自动门时，感应器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。
2.课题研究可行性
现如今自动化、信息化程度越来越高，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。
本论文着重阐述了以单片机为主体，红外线传感器，温度传感器，直流伺服电动机，转速测量装置等为核心的系统。
3.设计拟解决的工程实际问题
1）.自动平移门只有在有人要进入的时候才打开。当顾客或者工作人员想要进入的时候，无论手中是否有物品都不用自己开门，既减省了时间又增加了流通量。无人则关闭，这样在寒冷的冬季它可以间接的保持室内的温度。
2）.当自动平移门在关闭遇到障碍物时，电机转速减慢，转为开门，以免电流
过大烧毁电机。
4.设计拟应用的现场资料综述
直流伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的只能，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这种“伺服”性能，因此而得名。按照在自动控制系统中的功用所要求，伺服电机具备可控性好、稳定性高和速应性强等基本性能。可控制性好是指寻好消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩的增加而均匀下家，速应性强是指反应快，灵敏。直流伺服电机的工作原理和普通直流电机相同。只要在其励磁绕组中有电流通过且产生了磁通，当电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通互相作用而产生转矩使伺服电机投入工作。这两个绕组其中的一个断电时，电动机立即停转，它不象交流伺服电动机那样有“自转”现象。所以我们选择直流伺服电动机来进行自动门的拖动。【1】
直流伺服电机采用H桥驱动【3】；单片机的一个引脚分别产生两种占空比不同的PWM（脉冲宽度调制）波形作为驱动信号实现不同的转速和制动；另外由另一个引脚产生转向控制信号；在门的中间及两边位置设置磁开关，作为中断信号产生源，来判断电机是否应该转换速度或停止；【4】转速测量采用在电机的转轴上设置一个带有相差180度且位于同一半径上的两小孔的圆盘，用红外线照射转动的圆孔，光透过小孔被光敏三极管接收，从而产生脉冲经整形电路后送到单片机内部定时计数测出频率。在系统设计中加入了紧急刹车键，主要是在系统出现故障时能对门进行人为的开关门操作，以缓和系统在意外情况下出现的故障。
在调速方面我在设计中选用PWM调速系统控制直流伺服电机。与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：
由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用可能就足以获得脉冲动很小的直流电流，电枢容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。又由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。同样由于开关频率高，若与快速响应的电机配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗干扰能力强。【4】
5.设计拟应用的文献综述
开题报告
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。单片机应用的主要领域有：智能化家用电器，自动化设备，业营销设备，业自动化控制，能化仪表等。单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。【5】
在感应器的选择方面是很灵活的，在高档酒店、写字向中央处理器提出申请楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方，可以选择特定区域有效的感应器；在医院手术室门前可以采用压力感应器；而车库的门可以采用固定光照感应器。而现在被广泛应用的感应器主要有微波感应器和红外感应器。微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动，雷达便不再反应，自动门就会关闭，有可能出现夹人现象。红外感应器，对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反应。红外感应器的反应速度比微波感应器慢。本系统首先要求的是安全，所以选用红外线传感器。【7】
二、设计方案及技术路线
这次的毕业设计主要应用于通过单片机程序对直流伺服电机的正转、反转进行控制，从而对门进行开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器，分别感应从里面出去和从外面进来的人。感应探测器探测到有人靠近时，将脉冲信号传给主控器单片机，主控器判断后通知电机运行，同时监控电机的转数，以便通知电机在一定时候加力和进入慢行运行。电机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，通常在一定时间内如果门中间没有移动物体，感应探测器会向主控器
开题报告
发出关门信号，如此，就完成了一次开关门。当电机的环境温度超出给定的范围时，温度传感器将信号送到主控器，从而将温度调整到正确的工作范围内。
单
单 片 机
自动门控制电路
按 键
按 键
A/D转换
A/D转换
LED显示温度传感器
LED显示
温度传感器
红外传感器
红外传感器
温度控制电路
温度控制电路
人体信号
人体信号
系统总框图
三、可能存在的问题及解决措施
1.感应器识别能力------能够迅速的收集信号，并传送给单片机。
2.是否能正常通过------有无人进出用红外线来探测，有人则产生信号，执行开门动作；
3.紧急故障-----将其中两个开关接通（在H桥中），则电机惯性转动产生的电势将被短路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。
四、设计成果
? 本设计主要应用单片机作为控制核心，LED点阵显示、直流伺服电机、传感器等相结合的系统。根据设计要求，利用红外传感器和温度传感器准确的收集数据，单片机迅速做出处理从而控制自动门的开关和调整附近温度的变化。在门的上方可以显示出所测量的环境温度。本设计优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值，能为工程设计人员提供一定的参考，为自动平移门设计发展起到积极作用。
五、进度计划
3月14日至3月
开题报告
3月21日至3月
3月28日至4月11日
4月12日至4月18
4月19日至4月
4月26日至5月
5月 2 日至5月 8
5月 9 日至5月15
5月16日至5月
5月20日至5月
六、参考资料
[1]王晓明.电动机的单片机控制.北京航空航天大学出版社.
[2]刘志刚，丁朋林.自动控制系统，2002.
[3]长江集团D772，D882手册.
[4]王水平，周培志. PWM控制与驱动器使用指南及应用电路.西安电子大学出版社.2005.
[5]求是科技.单片机应用系统开发实例导航.人民邮电出版社，2003.
[6]曹天汉.单片机原理与接口技术.电子工业出版社.
[7]张金锋，金欢阳名.传感器及其应用.西安电子科技大学出版社，2002.