1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.4 課題的功能概述在自動(dòng)門使用上要根據(jù)安裝的環(huán)境及要求，考慮選擇自動(dòng)門的配置。由于公共場(chǎng)所（像醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等）的自動(dòng)平移門使用頻率非常高，而自動(dòng)門的使用頻率和壽命是有限的。在這種情況下，要使用自動(dòng)門必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關(guān)門延遲時(shí)間等。 以上介紹的是自動(dòng)門的安裝使用要點(diǎn)。而一個(gè)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)還要包括下面三個(gè)方面： 一、智能化設(shè)計(jì) 自動(dòng)門選擇配置智能化控制系統(tǒng)，可隨意設(shè)定門扇的運(yùn)行速度，并可設(shè)定半開狀態(tài)，調(diào)節(jié)方便。使自動(dòng)門始終保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。并具有自動(dòng)矯正功能，即使遇到大風(fēng)等原因引起的運(yùn)行阻力增大，仍然能夠保持平穩(wěn)的開關(guān)門動(dòng)作。 二、

2、安全性設(shè)計(jì) 具有自動(dòng)反轉(zhuǎn)安全裝置，當(dāng)碰到障礙物或人體等異常狀況時(shí)，門扇自動(dòng)反轉(zhuǎn)退出，并在下次接近阻力區(qū)域時(shí)以安全速度前進(jìn)，避免夾人事件和機(jī)件損毀的現(xiàn)象發(fā)生，提高自動(dòng)門運(yùn)行時(shí)的安全性，延長(zhǎng)自動(dòng)門壽命。門扇開啟輕巧方便，當(dāng)停電時(shí)，老人、兒童等均可開閉自如，開閉力量在3.5公斤以下，方便、安全、可靠。 三、穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 自動(dòng)門采用步進(jìn)電機(jī)，具有高效、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不過熱等特性，大大超越傳統(tǒng)交流伺服馬達(dá)。 由于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配合T型齒條同步帶，使門體自低速至高速的運(yùn)行中具有卓越的穩(wěn)定性。由于采用高性能的電源輸入，不管電壓波幅多大均可自動(dòng)穩(wěn)壓。此外在負(fù)載瞬間短路時(shí)還有過壓及過流

3、保護(hù)措施，有效保障自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定耐久和安全。自動(dòng)門在具體場(chǎng)合的使用設(shè)計(jì)上，還應(yīng)注意做好以下配置的選用： 1、安全輔助裝置 如在高檔酒店等地方可以選擇安裝防夾人紅外感應(yīng)器，防止停留在門附近的人被門所夾住。 2、備用電源 為保證停電時(shí)自動(dòng)門也能工作正常，應(yīng)配置備用電源。 3、輔助光線傳感器 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、

4、主要的技術(shù)指標(biāo)： 技術(shù)指標(biāo) 單門 雙開門 門重量 130kg1扇 100kg2扇 導(dǎo)軌長(zhǎng)度 20005000mm 開門速度 200450mm/秒(可調(diào)) 閉門速度 200450mm/秒(可調(diào)) 慢行速度 3050mm/秒(可調(diào)) 開門時(shí)間 開門靜止后110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，使門保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。

5、步進(jìn)電機(jī)：高效率、省電、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高扭力、連續(xù)使用不發(fā)熱。 皮帶：高效同步齒型帶，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。1.5 該設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思路1、有人來時(shí)（進(jìn)門或出門）開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門。2、無人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測(cè)到有人在離門1N的范圍內(nèi)，將延遲1秒啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門。3、關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門1m的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈開門?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下圖一：圖 11

6、 設(shè)計(jì)總結(jié)構(gòu)圖第二章 方案論證2.1 調(diào)速控制方法及選擇伺服電機(jī)也稱執(zhí)行電機(jī)，它具有一種服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作的只能，在信號(hào)來到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)信號(hào)小時(shí)，轉(zhuǎn)子能即使自行停轉(zhuǎn)，由于這種“伺服”性能，因此而得名。 按照在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的功用所要求，伺服電機(jī)具備可控性好、穩(wěn)定性高和速應(yīng)性強(qiáng)等基本性能?？煽刂菩院檬侵笇ず孟б院螅芰⒓醋孕型＾D(zhuǎn)；穩(wěn)定性高是指轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下家，速應(yīng)性強(qiáng)是指反應(yīng)快，靈敏。2.1.1直流伺服電機(jī)與普通直流電機(jī)以及交流伺服電機(jī)的比較直流伺服電機(jī)的工作原理和普通直流電機(jī)相同。只要在其勵(lì)磁繞組中有電流通過且產(chǎn)生了磁通，當(dāng)電樞繞組中通過

7、電流時(shí)，這個(gè)電樞電流與磁通互相作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使伺服電機(jī)投入工作。這兩個(gè)繞組其中的一個(gè)斷電時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)，它不象交流伺服電動(dòng)機(jī)那樣有“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。所以我們選擇直流伺服電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行自動(dòng)門的拖動(dòng)。2.1.2 選用PWM調(diào)速系統(tǒng)控制直流伺服電機(jī)與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用可能就足以獲得脈沖動(dòng)很小的直流電流，電樞容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10000左右。又由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流即相同的輸出轉(zhuǎn)矩下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都較小。同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，系統(tǒng)可以獲得很寬

8、的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)。由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率比較高。22 單片機(jī)的選擇20世紀(jì)80年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投入市場(chǎng)的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用的最多的是INTER公司的MCS-51系列單片機(jī)，直到現(xiàn)在MCS-51系列單片機(jī)仍不失為主流系列。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測(cè)控制的主角。MCS-51系列單片機(jī)有3個(gè)基本類型：8031、8051、8751。這里選用的是8751單片機(jī)。8031內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU，128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)特殊功能寄

9、存器，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙功串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，需要外擴(kuò)EPROM芯片。8051在8031基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以8051適合用于應(yīng)用在程序已定的產(chǎn)品中。8751是在8031的基礎(chǔ)上，增加了4K字節(jié)的EPROM，它構(gòu)成了一個(gè)程序小于4KB的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在EPROM中，可以反復(fù)修改程序。本系統(tǒng)需要通過對(duì)程序的修改，來達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，可能需要反復(fù)的寫入程序，所以選用8751單片機(jī)的定時(shí)器配

10、合P0口輸出來產(chǎn)生PWM調(diào)制波，來控制直流伺服電動(dòng)機(jī)。23 門控傳感器的選擇微波感應(yīng)器：又稱微波雷達(dá)，對(duì)物體的移動(dòng)進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)所，它的特點(diǎn)是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動(dòng)，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門就會(huì)關(guān)閉，有可能出現(xiàn)夾人現(xiàn)象。熱釋紅外感應(yīng)器：對(duì)物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動(dòng)，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)。紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。本系統(tǒng)首先要求的是安全，所以選用熱釋紅外線傳感器。第三章 主要器件的介紹3.1 熱釋紅外傳感器的原理和使用 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警

11、器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可以用于自動(dòng)控制、接近開關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。熱釋電效應(yīng)：自然界的任何物體，只要其溫度高于絕對(duì)零度（273），總是不斷地向外發(fā)出紅外輻射，并以光的速度傳播能量。物體向外輻射紅外輻射的能量與物體的溫度和紅外輻射的波長(zhǎng)有關(guān)。物體的溫度越高，它所發(fā)射的紅外輻射的峰值波長(zhǎng)越小，發(fā)出紅外輻射的能量也越大。通常，電介質(zhì)的內(nèi)部是沒有載流子的，因此它沒有導(dǎo)電能力。但是任何電介質(zhì)毫無例外地都是由帶電粒子組成的，即自由電子和原子核組成的。在

12、外加電壓的作用下，這些帶電粒子也要發(fā)生移動(dòng)，帶正電荷的粒子趨向負(fù)極，帶負(fù)電荷的粒子趨向正極。其結(jié)果是使電介質(zhì)的一個(gè)表面帶正電，另一個(gè)表面帶負(fù)電，我們稱這種現(xiàn)象為電極化。對(duì)于上述現(xiàn)象，某些鐵電體電介質(zhì)材料卻是個(gè)例外，像上述的幾種鐵電體材料，當(dāng)被極化后撤去外加電壓時(shí)，這種極化現(xiàn)象仍然保留下來，這種現(xiàn)象被稱為自發(fā)極化。自發(fā)極化的強(qiáng)度與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，極化強(qiáng)度降低。自發(fā)極化的鐵電體平時(shí)靠捕捉大氣中的浮游電荷保持平衡狀態(tài)。當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子

13、所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正負(fù)電荷重心相對(duì)移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，下圖表示了熱釋電效應(yīng)形成的原理。將釋放出的電荷通過放大器放大后就成了一種控制信號(hào)，利用這一原理制成的紅外傳感器稱為熱釋電紅外傳感器。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。由于系檢知從物體放射出出來的紅外線，所以不必直接接觸就能夠感知物體表面的溫度，故人體檢知以及移動(dòng)中物體的溫度當(dāng)然均能以非接觸之方式測(cè)得。熱電型紅外線傳感器系接受檢知對(duì)象

14、物所發(fā)出的紅外線，因此是被動(dòng)型，由于不是主動(dòng)型，所以并不需要校對(duì)投光器、受光器之光軸等煩瑣的作業(yè)。熱電效果系溫度變化而產(chǎn)生的，這將在稍后說明之，因此只接受因溫度變化之能量(Energy)，而熱電型紅外線傳感器將電壓微分而輸出之。如果紅外輻射持續(xù)下去，電介質(zhì)的溫度就會(huì)升到新的平衡狀態(tài)，表面電荷也同時(shí)達(dá)到平衡。這時(shí)它就不再釋放電荷，也就不再有信號(hào)輸出了，如下圖圖31所示。因此，對(duì)于這類熱釋電紅外傳感器，只有在紅外輻射強(qiáng)度不斷變化，它的內(nèi)部溫度隨之不斷升降的過程中，傳感器才有信號(hào)輸出，而在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號(hào)則為零。因此在應(yīng)用這類傳感器時(shí)，應(yīng)設(shè)法使紅外輻射不斷變化，這樣才能使傳感器不斷有信號(hào)輸出。為

15、了滿足這一要求，通常在熱釋電傳感器的使用中，總是要在它的前面加裝一個(gè)菲涅爾透鏡。圖 31 熱釋電效應(yīng)的形成原理能產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單晶(LiTaO3 等)、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如下圖32所示。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓V。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)

16、跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=0，傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場(chǎng)效應(yīng)管FET等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對(duì)太陽(yáng)光和熒光燈光的短波長(zhǎng)（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長(zhǎng)在8mm12mm之間的紅外信號(hào)的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，為了只對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照

17、面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 圖32 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路3.2 BISS0001芯片介紹和典型電路BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)都是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、

18、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。 BISS0001采用16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。腳（A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A1時(shí)，電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A0時(shí)，電路不可重復(fù)觸發(fā)。腳（V0）為控制信號(hào)輸出端，當(dāng)有傳感信號(hào)輸人時(shí)，V0輸出高電平。腳（RX）和腳（CX）為輸出定時(shí)控制器T，的外接元件端，定時(shí)時(shí)間為：TX50103RXCX。腳（Ri）和腳Ci）為鎖定時(shí)間控制器i的外接元件，鎖定時(shí)間Ti24RiCi。腳（VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，若按SS，可使定時(shí)器復(fù)位。腳（Vc）為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VCVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VCVR時(shí)，允許觸發(fā)，VR0.2VDD.腳（IB）為偏置電流設(shè)置端，由

19、外接電阻RB接SS端，RB一般取1M的電阻。12腳（OUT2）和13腳（IN2-）分別為第二級(jí)運(yùn)放的輸出端和反相輸人端。14腳（IN1+）和15凈（IN1-）分別為第一運(yùn)放的同相和反相輸入端。16腳（OUT1）為第一運(yùn)放的輸出端。11腳（VDD）和7腳（VSS）分別為電源正、負(fù)端。3.2.1 BISS0001的內(nèi)部：圖 33 熱釋紅外傳感器處理芯片BISS0001的內(nèi)部電路上圖中，運(yùn)算放大器OPl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器01：2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COPl和ODP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)

20、VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。3.2.2 BISS0001的特點(diǎn)：*CMOS工藝，公耗低*數(shù)?；旌?具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器*內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾*內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器*采用16腳DIP封裝* 內(nèi)置參考電源 *工作電壓范圍寬（3V5V)3.2.3 BISS001管腳圖： 圖34 BISS001管腳圖3.2.4 BISS001管腳說明：引腳名稱I/O能說明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸。2VOO控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和

21、無VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當(dāng)VcVR時(shí)允許觸發(fā)(VR0.2VDD)10IB-運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD-工作電源正端122OUTO第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端3.2.5

22、BISS0001的參數(shù)：符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件參數(shù)范圍單位Vm電源/電壓0.36.0VV1/V0輸入/輸出電壓Vss-0.3Vdd+0.3VIm最大輸出電流Vm10MATopr工作溫度20+70Tstg貯存溫度40 +1253.2.6 BISS0001直流特性參數(shù):（除特殊說明外，Tamb=25）符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件最小值最大值單位Vm工作電壓范圍35VIm工作電流無負(fù)載Vm=3V50uAVm=5V100Vos輸入失調(diào)電壓Vm=5V50mVIos輸入失調(diào)電流Vm=5V50mAAvo開環(huán)電壓增益Vm=5V,RL=105M60dBCMRR工模抑制比Vm=5V,RL=105M60dBVh運(yùn)放輸出高電平Vm=5

23、VRl=500K接1/2Vm4.25VVVl運(yùn)放輸出低電平0.75VVrmVc端輸入高電平Vm=5V1.1VVrlVc端輸入低電平0.9VVohVc端輸出高電平Vm=5V4VVolVc端輸出低電平Vm=5V0.4VVahA端輸入高電壓Vm=5V3.5VValA端輸入低電壓Vm=5V1.5V3.2.7 BISS0001工作原理BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｒ韵聢D所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將

24、信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(0.5VDD)后，將輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時(shí)，可有效抑制1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓VcVR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。 當(dāng)A端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使V

25、o跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。1、不可重復(fù)觸發(fā)工作方式以下圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明工作過程。圖3-5 BISS0001不可重復(fù)觸發(fā)工作方式以下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。 在Tx時(shí)間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀

26、態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。 2 、可重復(fù)觸發(fā)工作方式以下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明工作過程。圖 3-6 BISS0001可重復(fù)觸發(fā)工作方式當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測(cè)信號(hào)，然后由14腳輸入BISS0001,經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測(cè)信號(hào)（正向脈沖信號(hào)）。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻R9和電容C6來決定。當(dāng) 2腳輸出控制脈沖后，電子開關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。電源變壓器為5W/15V，E為12V免維護(hù)蓄電池，供停電使用。S1為鎖控電源

27、開關(guān)，可根據(jù)需要安裝在適當(dāng)處所，用來接通工作電源，無必要時(shí)可取消設(shè)置。SCR采用1A的單向可控硅。HFC9301為軟封裝發(fā)聲電路，發(fā)聲為“嘀、嘀”聲。電路的調(diào)試主要是主機(jī)與各分機(jī)之間的統(tǒng)調(diào)。將發(fā)射電路和接收電路組裝好后，先將發(fā)射機(jī)中C10的調(diào)至適當(dāng)位置后固定不動(dòng)，接著調(diào)整接收機(jī)中的C1，使接收機(jī)能收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)。若為“一對(duì)多”或“多對(duì)一”報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)先將主機(jī)“一”（可以是發(fā)射機(jī)，也可以是接收機(jī) ）調(diào)好固定，然后調(diào)整各分機(jī)，使其與主機(jī)統(tǒng)調(diào)。BISS0001 應(yīng)用線路圖如3-7所示: 圖 3-7 BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖上圖中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作

28、第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間T

29、x由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。在BISS0001的內(nèi)電路中，運(yùn)放A是一個(gè)獨(dú)立的放大器，由它放大后輸出的信號(hào)電壓通過.3.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖2-8所示： 圖3-8 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖由于單片計(jì)算機(jī)具有體積小，重量輕，耗電少，功能

30、強(qiáng)和價(jià)格低等特點(diǎn)，又由于數(shù)據(jù)大多是在芯片內(nèi)傳送處理，所以運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)從七十年代問世以來，在二十多年的時(shí)間里，發(fā)展異常迅速，并已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。單片機(jī)具有通訊接口，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，所以在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單

31、片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，外形及引腳排列如圖3-9所示。圖3-9 AT89C51外形及引腳排列3.3.1 AT89C51主要特性：* 與MCS-51 兼容* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器* 壽命：1000寫/擦循環(huán)* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年* 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz* 三級(jí)

32、程序存儲(chǔ)器鎖定* 128*8位內(nèi)部RAM* 32可編程I/O線* 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器* 5個(gè)中斷源* 可編程串行通道* 低功耗的閑置和掉電模式* 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.3.2 AT89C51管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器

33、能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特

34、殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。P3.0 RXD：串行輸入口P3.1 TXD：串行輸出口P3.2 /INT0：外部中斷0P3.3 /INT1：外部中斷1P3.4 T0：記時(shí)器0外部輸入P3.5 T1：記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7 /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

35、器讀選通P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)

36、行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一

37、個(gè)硬件復(fù)位為止。33.3振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.3.4芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支

38、持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 3.4 菲涅爾透鏡原理菲涅爾鏡片是根據(jù)法國(guó)光物理學(xué)家FRESNEL發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和PE（聚乙烯）材料壓制而成。鏡片（0.5mm厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直

39、感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長(zhǎng)形、方形、圓形，從功能分類為：?jiǎn)螀^(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。3.4.1 鏡片主要有三種顏色：1、 聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。2、 白色主要用于適配外殼顏色。3、 三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。菲涅爾透鏡是一種精密的光學(xué)系統(tǒng)，專門是用來

40、與熱釋電紅外傳感器配套使用，其結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。圖3-10 菲涅爾透鏡它由經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的透鏡組構(gòu)成，上面的每個(gè)透鏡單元都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，相鄰兩個(gè)單元透鏡的視場(chǎng)即不連續(xù)也不重疊，都相隔一個(gè)盲區(qū)。當(dāng)熱源(比如人)在透鏡前運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次從某一單元透鏡視場(chǎng)進(jìn)入又退出，投射信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)接一個(gè)的斷續(xù)信號(hào)，但是熱源信號(hào)始終都是集中在透鏡中部的。將連續(xù)的熱源信號(hào)變成斷續(xù)的輻射信號(hào)，使熱釋電傳感器能正常工作。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。3

41、.4.2 菲涅爾透鏡的主要技術(shù)指標(biāo)外形尺寸，根據(jù)傳感器和探測(cè)摘要來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)不同尺寸的透鏡。水平視角和垂直視角，它表明透鏡的可監(jiān)視范圍。焦距，它表明鏡片與傳感器的安裝距離3.5 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年來數(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。3.5.1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

42、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。6、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。3.5.2反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)以下是三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看出，它分成轉(zhuǎn)于和定子兩部分。定子是由砧鋼片疊成的。定子上有6個(gè)磁極(大極)，每2個(gè)相對(duì)的磁極(N、S極)組成一對(duì)，共有

43、3對(duì)。每對(duì)磁極都纏有同一繞組，也即形成一相，這樣3對(duì)磁極有3個(gè)繞組，形成三相。如果給處于錯(cuò)齒狀態(tài)的相通電則轉(zhuǎn)子在電磁力的作躺下，將向磁導(dǎo)率最大(或磁阻最小)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)，即向趨于對(duì)齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就是越于這一原理轉(zhuǎn)動(dòng)的。每個(gè)磁極的內(nèi)表面部分布著多個(gè)小齒，它們大小相同，間距相同。轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成的，其外表面也均勻分布著小齒，這些小齒與定子磁極上的小齒的齒距相同形狀相似。由于小齒的齒距相同，所以不管是定子還是轉(zhuǎn)子，它們的齒距角都可以由下式來計(jì)算： -式中Z是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)如果轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為40，則齒距角為9度。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自于電磁力。在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率

44、(或者最小磁阻)的位置(如下圖3-11所示，定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊的倫置)，共處于平衡狀態(tài)。對(duì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說，當(dāng)某一相的磁極處于最大磁導(dǎo)位置時(shí)，另外兩相必須處于非最大磁導(dǎo)位置(如下圖3-11所示，定子小齒與轉(zhuǎn)于小齒不對(duì)齊的位置)。圖3-11 三相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)我們把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊的狀態(tài)稱為對(duì)齒：把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的狀態(tài)稱為錯(cuò)齒。錯(cuò)齒的存在是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件。所以。在步進(jìn)電動(dòng)的結(jié)構(gòu)中必須保證有錯(cuò)齒存在也就是說，當(dāng)某一相處于對(duì)齒狀態(tài)時(shí)，其他相必須處錯(cuò)齒狀態(tài)。3.5.2 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)原理如果給處于錯(cuò)齒狀態(tài)的相通電則轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，將向磁導(dǎo)率最大(或磁阻最

45、小)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)，即向趨于對(duì)齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就是越于這一原理轉(zhuǎn)動(dòng)的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)的過程也可通過下圖進(jìn)一步說明。省開關(guān)Ka合上時(shí)，A相繞組通電，使A相磁場(chǎng)建立。A相定子磁極上的齒與轉(zhuǎn)子的齒形成對(duì)齒，同時(shí)。B相、C相上的齒與轉(zhuǎn)子形成錯(cuò)齒。圖 3-11 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

46、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)與最初時(shí)一樣只不過轉(zhuǎn)子累計(jì)轉(zhuǎn)過了一個(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)過了360度。轉(zhuǎn)子則沿相同方向轉(zhuǎn)過一個(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)過的角度稱為步距角，N可用下式計(jì)算

47、：式中 N-步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù)。自動(dòng)門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3-12所示?？梢钥闯鲈谑褂昧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)任一相來說，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。圖 3-12 六拍工作方式相電壓電流波形3.5.3 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須

48、由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如3-13所示：圖 3-13 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖3.5.3 .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:1) 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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)字來表示六個(gè)通電狀態(tài)。這六個(gè)字表示如下表：2)

49、 通電狀態(tài) P1.2(C) P1.1(B) P1.0(A) 控制字A11006HAB10008HB10109HBC00101HC01103HCA01002H3) 控制電路模型如3-14圖所示：圖 3-14 控制電路模型3.5.4 斬波驅(qū)動(dòng)下面講的是斬波恒流驅(qū)動(dòng)的原理圖。T1是一個(gè)高頻開關(guān)管。T2開關(guān)管的發(fā)射極接一只小電阻只，電動(dòng)機(jī)繞組的電流經(jīng)這個(gè)電阻到地，所以這個(gè)電阻是電流取樣電阻。比較器的一端接給定電壓Uc，另一端接取樣電阻上的壓降，當(dāng)取樣電壓為0時(shí)，比較器輸出高電平。圖 3-14 斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖當(dāng)控制脈沖Ui為低電平時(shí)T1和T2兩個(gè)開關(guān)管均截止；當(dāng)U1為高電平時(shí)，T1和T2兩個(gè)開關(guān)

50、管均導(dǎo)通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，只上的電壓逐漸升高，當(dāng)超過給定電壓Uc的值時(shí),比較器輸出低電平，使與門輸出低電平、Tl截止，電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時(shí)，比較器輸出高電乎，與門也輸出高電平，T1又導(dǎo)通，電源又開始向繞組供電。這樣反復(fù)循環(huán)，直到Ui為低電平。以上的驅(qū)功過程表現(xiàn)為：T2每導(dǎo)通一次，T1導(dǎo)通多次繞組的電流波形為鋸齒形，如下圖所示:圖 3-15 繞組的電流波形圖在T2導(dǎo)通的*時(shí)間里，電源是脈沖式供電(見Ua波形)，所以提高了電源效率，并且熊有效地抑制共振。由于無需外接影響時(shí)間常數(shù)的限流電阻，所以提高了高頻性能；但是，由于電流波形為鋸齒形，將會(huì)產(chǎn)生較大的電磁

51、噪聲。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)電路的電框圖和原理紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路，門行程檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、故障檢測(cè)電路、故障顯示電路、控制方式切換電路等七部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時(shí)門無條件朝相反方向打開，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。圖4-1 紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件框圖4.1.1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

52、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)脈沖信號(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

53、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。 4.2設(shè)計(jì)電路原理圖圖4-2 電路原理圖第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)軟件主要由主程序、開門子程序、關(guān)門子程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)子程序組成。主程序主要是完成系統(tǒng)進(jìn)行初始化、中斷設(shè)置等功能。程序設(shè)計(jì)中設(shè)置了一個(gè)外部中斷0，它保證紅外自動(dòng)門能夠在無人操控情況下自動(dòng)運(yùn)行，主要功能是當(dāng)檢測(cè)到有人出入門時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門的目的。5.2 各部分程序設(shè)計(jì)紅外自動(dòng)門運(yùn)行狀態(tài)分為慢速開門、加速開門、減速開門、延時(shí)開門、慢速關(guān)門、加速關(guān)門、減速關(guān)門幾個(gè)部分。在開門過程中首先進(jìn)行