畢業(yè)設計 平開自動門設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言3</b></p><p><b>　　摘要4</b></p><p>　　Abstract5</p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p>

2、<p>　　1.1 課題研究的可行性6</p><p>　　1.2 課題研究的意義和目的6</p><p>　　1.3 課題的功能概述7</p><p>　　2.1控制器主電路8</p><p>　　2.1.1讀卡器為PHILIP感應卡讀卡器。8</p><p>　　2.1 Idle模式11

3、</p><p>　　2.2 讀卡電路12</p><p>　　2.3 RS485通信電路12</p><p>　　2.4通信時鐘電路13</p><p>　　2.5看門狗電路15</p><p>　　2.6存儲電路15</p><p>　　第三章控制器軟件的設計16</p

4、><p>　　第三章 無刷直流電機在自動門控制系統(tǒng)的應用26</p><p>　　1自動門控制要求26</p><p>　　2系統(tǒng)控制原理26</p><p>　　2.1系統(tǒng)框圖26</p><p>　　2.2硬件電路27</p><p><b>　　前言</b>

5、</p><p>　　傳統(tǒng)的出入管理方法是傳達室工作人員對出入人員進行登記放行。這種方法費事費力又容易造成差錯，電子門禁系統(tǒng)給這一系列工作帶來了簡便的手續(xù)。本系統(tǒng)采用模塊化設計，具有感應卡可以采用接觸式和非接觸式，實時監(jiān)測，信息考勤統(tǒng)計，數(shù)據永不丟失，控制門平滑擴容等功能及特點。</p><p>　　門禁系統(tǒng)屬于智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)。它作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng),集自動識別技術

6、和現(xiàn)代安全管理措施為一體,涉及電子、機械、光學、計算機技術、通訊技術、生物技術等諸多新技術。門禁系統(tǒng)通過在建筑物內的主要出入口、電梯廳、設備控制中心機房、貴重物品的庫房等重要部門的通道口安裝門磁、電控鎖或控制器、讀卡器等控制裝置,由計算機或管理人員在中心控制室監(jiān)控,能夠對各通道口的位置、通行對象及通行時間、方向等進行實時控制或設定程序控制，從而實現(xiàn)對出入口的控制。</p><p>　　高級智能型門禁控制系統(tǒng)是當前

7、門禁系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，高級智能型門禁系統(tǒng)是一種聯(lián)網式門禁系統(tǒng)，功能也比較完善。但對于一般的企業(yè)、住宅小區(qū)來說，并不是最理想的選擇。這種門禁系統(tǒng)常用于國防、軍事等單位。</p><p>　　隨著計算機的迅速普及與發(fā)展，越來越多的控制設備逐漸被計算機取代，維護人員的監(jiān)視和維護也越來越集中，越來越多的系統(tǒng)逐漸向智能化發(fā)展。由于計算機網絡的發(fā)展，通過中心或通過一個端點就能對設備進行監(jiān)控與維護。通過局域網對本地區(qū)的設備進

8、行集中監(jiān)控與維護，可提高系統(tǒng)的可靠性，減少故障的發(fā)生率和處理時間等。</p><p>　　隨著智能建筑的推廣和智能小區(qū)的安全防范工作的加強，有必要建立連網門禁系統(tǒng)，可見，門禁系統(tǒng)將有更廣闊的發(fā)展空間。</p><p>　　現(xiàn)在的門禁系統(tǒng)控制已實現(xiàn)計算機的餓控制和管理，門禁系統(tǒng)也由單個門禁控制發(fā)展到使用計算機網絡化控制，即使在異地也可以實現(xiàn)對門禁系統(tǒng)的控制。門禁機的管理功能日益增多，系統(tǒng)安

9、全性也日益完善。尤其是非接觸的射頻卡的使用，徹底改變了以往的使用方式使系統(tǒng)更具有安全性。此次設計對現(xiàn)場控制操作部分說明的篇幅很大，涉及門禁系統(tǒng)各個方面系統(tǒng)結構和原理。</p><p>　　本次課題的研究一種體積小、結構簡單、安全性和可靠性高、功能齊全的小型門禁系統(tǒng)、具有一定的經濟效益和市場價值。</p><p><b>　　摘要</b></p><

10、p>　　隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時代的發(fā)展將改變人類的生活，將加快科學技術的發(fā)展。 </p><p>　　通過對“微機控制自動門系統(tǒng)”的研究和設計，精心撰寫了微

11、機控制自動門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，LED點陣顯示芯片及步進電機為核心的系統(tǒng)。 </p><p>　　本設計主要應用AT89C51作為控制核心，LED點陣顯示芯片、步進電機、壓力傳感器、電位器相結合的系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機的性能。其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。 </p><p>　　關鍵詞： 單片機 自

12、動門控制 A/D模數(shù)轉換 傳感器 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Progress of with the development of society , science and technology and gradual improvement of people’s living standard, various

13、 kinds of help automatic control system in life begin to enter people’s life, the system of automatically-controlled door taking one-chip computer as the core is one of them. Indicate too that the automatic controlled fi

14、eld became a member in digitized era at the same time. Its practicability is strong, multiple functional, modern techniques, make people believe this i</p><p>　　Through the research and design to the thing t

15、hat "the computer controls the system of automatically-controlled door" , have written the computer and controlled the systematic thesis of automatically-controlled door meticulously. Thesis this is it rely mai

16、nly on one-chip computer to explain emphatically, LED lattice show chip and walk into electrical machinery central systems. </p><p>　　Is it use AT89C51 as core of controlling , LED lattice show chip , walk

17、into electrical machinery , pressure sensor , electric potential system that device combine together mainly to design originally. Give full play to the performance of the one-chip computer. Its advantage hardware circuit

18、 is simple, the software is with perfect function, the control system is reliable , higher characteristic of the sex price, have certain use and reference value. </p><p>　　Key words: One-chip computer

19、 The automatically-controlled door controlling A/D modulus changing Sensor </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的可行性</p><p>　　近年來隨著社會的進步，人類的發(fā)展,計算機

20、在社會領域的滲透,單片機以其體積小、重量輕、價格便宜等特點廣泛應用到國民經濟建設及人們工作和生活各方面,并成為科學技術現(xiàn)代化的重要工具。由于單片機所擁有的諸多特點，人們將其溶入于生活。在我們所處的生活環(huán)境中，充斥著各種各樣與單片機相結合而誕生的產物，如交通燈、聲控燈、感應自動門等。我在這次畢業(yè)設計中所選擇的，就是單片機與門結合的產物，自動門系統(tǒng)。</p><p>　　在經濟飛速發(fā)展的中國，在我們高樓聳立的大都市，

21、在大廈、賓館、酒店、銀行、商場和寫字樓，自動門已經是隨處可見。自動門不但能給我們帶來人員進出方便、節(jié)約空調能源、防風、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。</p><p>　　本設計的題目是“微機控制自動門系統(tǒng)”，實現(xiàn)辦法是在實驗臺上仿真后的效果為通過電位器和壓力傳感器實時采樣所采回來的值來決定門的運動形態(tài)，并相應的對LCD液晶顯示屏和步進電機進行與LED點陣相對應的操作。應用到實際中可

22、以完全的對門進行自動管理。</p><p>　　1.2 課題研究的意義和目的</p><p>　　自動門根據使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉門、自動圓弧門和自動折疊門等，其中平開門用的場合較少，旋轉門由于昂貴而且非常龐大，一般只用于有需要的高檔賓館，自動平移門使用得最廣泛，大家一般所說的自動門和感應門就是指自動平移門。</p><p>

23、　　自動平移門最常見的形式是自動門機及門內外兩側加感應器，當人走近自動門時，感應器感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內外建筑市場上得到大范圍的普及。</p><p>　　1.3 課題的功能概述</p><p>　　這次的畢業(yè)設計主要應用于通過微機程序對

24、LED點陣的顯示順序和步進電機的正轉、反轉進行控制，從而對門進行開、關的控制。</p><p>　　在門的兩側各有一個感應器，分別感應從里面出去和從外面進來的人。當有人或物品進入到感應器的掃描范圍內，感應器就會做出感應，向中央處理器提出申請，中央處理器轉而控制電機進行正轉，實現(xiàn)了開門的過程。這其間，感應器不停的對其范圍內的空間進行掃描，一旦兩個感應器都無法掃描到其間的人或物品，也就說明人或物品已經離開，那么就開始

25、執(zhí)行關門程序。</p><p>　　在感應器的選擇方面是很靈活的，在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應器；在人行道邊上的銀行、商店等經常有人路過的地方，可以選擇特定區(qū)域有效的感應器；在醫(yī)院手術室門前可以采用壓力感應器；而車庫的門可以采用固定光照感應器。而現(xiàn)在被廣泛應用的感應器主要有微波感應器和紅外感應器。</p><p>　　我在設計時選擇采用的是紅外線感應器對是否有人進入感應區(qū)域進

26、行感應，而沒有采用微波感應器。這是因為微波感應器只能對其感應區(qū)域內運動的物體進行感應，雖說反應速度快，但對于其感應區(qū)域內不動的物體不能夠進行感應，便會根據程序所設定的步驟進行關門操作，容易出現(xiàn)門將人夾到的行為。而紅外感應器是對存在的物體進行感應，只要在其感應區(qū)域內有物體，紅外感應器就能夠感應到，而無需辨別感應區(qū)域內的物體是否是運動的，也就避免了門將人夾到的行為。</p><p>　　另外，在系統(tǒng)設計中加入了緊急剎

27、車鍵和手動開關門鍵，主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能對門進行人為的開關門操作，以緩和系統(tǒng)在意外情況下出現(xiàn)的故障。還有就是電機的轉速是可控的，以適用各種場合。自動門控制系統(tǒng)中還加入LCD液晶屏顯示歡迎信息以及客人離開時的送客信息，認人們感覺更親切，感覺更人性化。</p><p>　　第二章 硬件設計</p><p><b>　　2.1控制器主電路</b></p>

28、<p>　　2.1.1讀卡器為PHILIP感應卡讀卡器。</p><p>　　控制電路采用的是AT89C52處理器，接通時讀取波特率及門地址選擇開關，以便確定通信速度和該門地址。選擇開關共8位，其中，6位為門地址選擇，即4種波特率，64種門地址。通過讀取4位開關量輸入的信號，確定門的當前狀態(tài)。開關量輸入有鎖觸點信號，門磁信號，按鈕信號 通過這3個信號和來自讀卡天線的讀卡信息來確定門的狀態(tài)，有門已鎖好

29、、門沒有關、門已關未鎖、劃卡開門、非法劃卡、按鈕開門、鑰匙開門和非法開門8種狀態(tài)。4位開關量輸出中鎖驅動即為開鎖，如果通信正常則通信燈不斷閃爍，否則即為通信故障；工作燈為秒級閃爍，否則表明該板電路有故障。RS485C采用的是SN 75176芯片?？刂圃韴D如圖1-1所示，本電路由AT89C52為主體構成。</p><p><b>　　各引腳功能如下所述</b></p><

30、p><b>　　（1）P1口；</b></p><p>　　P1.0-TC控制器與讀卡器通信控制端口；</p><p>　　P1.1-TD控制器與讀卡器通信數(shù)據端口；</p><p>　　P1.2-TR控制器與SN75 1 76通信控制端口；</p><p>　　圖1-1控制器主芯片電路</p>&l

31、t;p>　　P1.3-CRST控制器與上位機通信時鐘復位端口；</p><p>　　P1.4-CI控制器與上位機通信時鐘輸入端口；</p><p>　　P1.5-SETADDR設置控制器地址端口；</p><p>　　P1.6-BUTTON 出門按鈕狀態(tài)端口；</p><p>　　P1.7-WD看門狗檢測端口；</p>&

32、lt;p><b>　?。?） P2口；</b></p><p>　　P2.1-SDAI2C總線方式串行數(shù)據線端口；</p><p>　　P2.2-SCLI2C總線方式串行時鐘線端口；</p><p><b>　　（3） P3口</b></p><p>　　P3.0-RXD控制器與SN751

33、76通信接收端口；</p><p>　　P3.1-TXD控制器與SN75176通信發(fā)送端口；</p><p>　　P3.2-LOCK電控鎖開關控制端口，低電平有效；</p><p>　　P3.3-WGINT韋根信號控制端口；</p><p>　　P3.4-GREEN“綠燈”亮，門為打開狀態(tài)；</p><p>　　P3.

34、5-RED：“紅燈“亮，門為關閉狀態(tài)；</p><p>　　X1,X2-AT89C52的晶振輸入/輸出端口；</p><p>　　RST-復位輸入端口；</p><p>　　AT89C52的簡介</p><p>　　TA89C52是ATMEL公司推出的一種低功耗、采用先進的COMS工藝的單片8位微處理器，其主要特性：內嵌非易失8KB的PERO

35、M；256的RAM；32個I/O口；3個16B的時鐘/定時器；一個全雙工的餓串行端口；片內晶振、時鐘電路。</p><p>　　AT89C52的管腳描述</p><p>　?。?）P0口：P0口是 開漏雙向口，可以寫1用做高阻抗懸浮。也可以做多路轉換，在訪問外部程序存儲器時做地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據存儲器時做數(shù)據總線，當送1時，通過內部向上拉。</p><p>

36、　?。?）P1口：P1口是帶內部上拉的雙向I/O口。向P1口寫1時，1口被內部上拉為 高電平，并且可以用做輸入口。當作為輸入腳時，P1口管腳被上拉而產生電流。1口第2功能：T2（P1.0）：定時器2/計數(shù)器2的外部輸入/時鐘輸出T2EX（P1.1）：定時器2/計數(shù)器2重裝載/捕捉/方向控制。</p><p>　?。?）P2口： P2口是帶內部上拉的雙向I/O口，向P2口寫1時，1口被內部上拉為高電平，并且可以用

37、做輸入口，當作為 輸入腳時，P2口管腳被外部拉低，因為外部上拉產生電流。在訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據時做16位地址的高字節(jié)(MOVX @DPTR)，當向口送1時采用強內部上拉。當訪問8位外部數(shù)據存儲器時(MOV @Ri)，P2口的內容送到P2的特殊寄存器中。</p><p>　?。?）P3口： P3口是帶內部上拉的雙向I/O口，向P3 口寫1時，1口被內部上拉為高電平，并且可以用做輸入口，當作為輸入腳時，P3

38、口管腳被外部拉低，因為外部上拉而產生電流。</p><p>　　4) 89C52在P3口腳也提供特殊功能</p><p>　　RxD(p3.0)： 串行輸入口； TxD(p3.1)： 串行輸出口； INT0 (P3.2)： 外部中斷0； INT1 (P3.3)： 外部中斷； T0 (P3.4)： 定時器0外部輸入；T1 (P3.5)： 定時器1外部輸入；WR (P3.6)：

39、 外部數(shù)據存儲器寫信號；RD (P3.7)： 外部數(shù)據存儲器讀信號；RST 復位： 當晶振運行，只要復位引腳出現(xiàn)兩個機器周期高電平即可復位，內部帶電阻連接到Vss， 僅需要一個外部電容接到Vcc上</p><p>　　5) LE地址鎖存使能</p><p>　　在訪問外部存儲時，輸出脈沖用來鎖存低地址的字節(jié)，在正常情況下，輸出1/6的振蕩頻率可以做為外部時鐘或定時，注意每次訪問外部 數(shù)

40、據ALE脈沖將忽略。ALE可以通過設置SFR的auxliary.0設置禁止ALE，設置后ALE只能在MOVX指令時被激活。</p><p>　　PSEN程序存儲使能：讀外部程序存儲。當從外部讀取程序時，PSEN每個機器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據器PSEN有效，訪問內部程序時PSEN無效。</p><p>　　EA/Vpp外部尋址使能/可編程電壓：EA必須置低在訪問整個外部存儲器時，如果

41、 EA為高時，將執(zhí)行內部程序，除非程序計數(shù)器可以大于0FFFH可以訪問4KB器件，大于1FFFH可以訪問8KB器件。大于3FFFH可以訪問16KB器件，大于7FFFH可以訪問32KB器件。該引腳在編程時接12V編程電壓Vpp。</p><p>　　XTAL1 19 12 15I晶體1：晶振和內部時鐘周期輸入；</p><p>　　XTAL2 18 20 14O晶體2：晶振輸出。</p

42、><p>　　注釋：為了避免“l(fā)atch-up”的影響，管腳上的電壓最高不能高于Vcc+0.5V,最低不能低于Vss-0.5V。</p><p>　　3．FLASH EPROM存儲器</p><p><b>　　6)概述</b></p><p>　　AT89C52在100次擦除和編寫之后，仍能可靠保存Flash存儲器中的內容

43、。存儲單元的設計，使擦除和編程結構最優(yōu)化。此外，先進的溝道氧化工藝和低內部電場的結合，使擦除和編程操作更加可靠。</p><p><b>　　7）特性</b></p><p>　　FLASH EPROM帶片內擦除的餓內部程序存儲器，內部程序存儲器禁止時，EA=0。外部程序存儲器最多可達64KB，可編程加密位每字節(jié)最少100次擦除/編程周期，數(shù)據最少可保存10年。<

44、;/p><p><b>　　8）振蕩器特性 </b></p><p>　　配置為使用內部振蕩器時，XTAL1和XTAL2可分別作為一個反向放大器的輸入和輸出。</p><p>　　要使用外部時鐘源驅動器件時，XTAL2可以不連接而由XTAL1驅動。外部時鐘信號無占空比的要求，因為時鐘通過觸發(fā)器二分頻輸入到內部時鐘電路。但高低電平的最長和最短時間必

45、須符合資料的餓規(guī)定。</p><p><b>　　9）復位</b></p><p>　　在振蕩器工作時，將RST腳保持至少兩個機器周期高電平（24個振蕩器周期）即可實現(xiàn)復位。為了保證上電復位的可靠，RST必須保持足夠長時間的高電平以使振蕩器產生兩個機器周器的脈沖。上電時，Vcc和RST必須同時上升以實現(xiàn)正確的啟動。當復位帶奶牙大于VIHI（min）時，I/O口1，2和

46、3不同步復位。當RST擦除時，EA的值被鎖存。</p><p><b>　　10）低功耗模式</b></p><p><b>　　時鐘停止模式</b></p><p>　　靜態(tài)設計使時鐘頻率可以降至0MHz（停止）。當振蕩器停止振時，RAM和SFR值保留。該模式允許逐步應用，并可將時鐘頻率降至任意值，以實現(xiàn)系統(tǒng)功耗的降低。

47、如果實現(xiàn)最低功耗，則建議使用掉電模式。</p><p>　　2.1 Idle模式</p><p>　　Idle模式中CPU進入睡眠狀態(tài)，但片內外圍器件仍然保持工作狀態(tài)。正常操作模式。最后一條指令執(zhí)行進入 Idle模式。Idle模式下，CPU內容、片內RAM和所有SFR保持原來的值。任何被使能的中斷或硬件復位均可終止Idle模式。 </p><p><b>

48、　　2．掉電模式 </b></p><p>　　為了進一步降低功耗，通過軟件可實現(xiàn)掉電模式。該模式中，振蕩器停振并且在 最后一條指令執(zhí)行時進入掉電模式，降到2.0V時，片內RAM和SFR保持原值，在退出掉電模式之前Vcc必須升至規(guī)定的最低操作電壓。</p><p>　　硬件復位或外部中斷均可結束掉電模式。硬件復位使SFR值重新設置，但不改變片內RAM的值。外部中斷允許SFR和片

49、內RAM都保持原值。</p><p>　　要正確退出掉電模式，在Vcc恢復到正常操作電壓范圍之前，復位或外部中斷不會被執(zhí)行，并且要保持足夠長的時間（通常小于10ms），以使振蕩器重新啟動并穩(wěn)定下來。</p><p>　　使用外部中斷時，INT0和INT1必須使能且配置為電平觸發(fā)，將引腳電平拉低使振蕩器重新啟動。退出掉電模式后將引腳恢復為高電平。一旦中斷被響應，RETI之后所執(zhí)行的是進入掉電

50、模式指令的后一條指令。</p><p>　　11）設計中應注意的細節(jié)</p><p>　　當Idle模式硬件復位所中止時，器件在內部復位之前，從停止處恢程序正常運行，時間為兩個機器周期。這段時間內，片內硬件禁止對內部RAM的訪問，但對應用I/O口的訪問未被禁止。當Idle模式被復位所中止時，為了消除可能產生的誤寫操作。應用Idle模式指令后的指令而 不應執(zhí)行寫I/O口或寫外部存儲器操作。&

51、lt;/p><p>　　可從P1.0編程輸出50占空比的餓時鐘信號。P1.0除了作為常規(guī)I/O口外，還有兩個可選功能。它可編程為：</p><p>　　1．用于定時器/計數(shù)器2的餓外部3輸入；</p><p>　　2．在16MHz操作頻率下輸出50 占空比的餓時鐘信號范圍（61Hz~4MHz），要將定時器/計數(shù)器2配置為時鐘發(fā)生器，C/T2（T2CON.1）必須清零，

52、T2MOD中的T20E位置。啟動定時器2必須將TR2位置。</p><p>　　時鐘輸出頻率由振蕩器和定時器2捕捉寄存器的重新裝入值確定。公式如下：</p><p>　　時鐘輸出頻率=振蕩頻率/4*（65536-RCAP2H，RCAP2L）的內容，作為一個16位無符號整數(shù)。</p><p>　　在時鐘輸出模式中，定時器2的翻譯將不會產生中斷 ，這和它作為波特率發(fā)生器

53、時相似。定時器2可以同時作為波特率發(fā)生器和時鐘發(fā)生器，但需要注意的是波特率和時鐘輸出頻率相同。</p><p><b>　　2.2 讀卡電路</b></p><p>　　如圖1-2所示，這是門禁系統(tǒng)的讀卡電路圖。實現(xiàn)的功能過程是：上電以后，當非接觸式IC卡年進入讀寫器工作區(qū)域內，讀卡器向卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內有一個LC振蕩電路產生共振，從而使卡內的電荷。在這

54、個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將這電容內的電荷送到另一電容內存儲。當所積累的電荷達到2V時，此電容作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數(shù)據發(fā)射給讀卡電路 。</p><p>　　圖6-2 門禁控制系統(tǒng)讀卡電路圖</p><p>　　TXTD-TXC 讀卡器與控制器通信控制端口；</p><p>　　SCIO-TIO 讀卡器與控制器數(shù)據通信端口；&

55、lt;/p><p>　　ANT1，ANT2輸出天線與IC卡實現(xiàn)無線通信。</p><p>　　2.3 RS485通信電路</p><p>　　如圖1-3所示為芯片SN75176為主體構成的通信電路。SN75176芯片有一個發(fā)送器和一個接收器，非常適合作為RS485總線驅動芯片，其中工作電壓為3.0~5.5V，可以完成TTL電平與RS485電平的轉換.各引腳的定義如下：

56、</p><p>　　圖1-3RS485通信電路</p><p>　　R-RXD SN75176與控制器通信接收端口;</p><p>　　D-TDX SN75176與控制器通信發(fā)送端口;</p><p>　　RE,DE-TR SN75176與控制器通信控制端口;</p><p>　　當使能信號TR為低電平(TR=1)

57、時,SN75176處于接收狀態(tài),芯片作為接收器;當使能信號TR為高電平(TR=1)時,SN75176處于發(fā)送狀態(tài),芯片作為發(fā)送器。</p><p>　　B-RX485 SN75176同上位機通信接收端口；</p><p>　　A-TX485 SN75176同上位機通信發(fā)送端口；</p><p><b>　　2.4通信時鐘電路</b></p

58、><p>　　如圖1-4所示，采用芯片PCF8563T作為通信時鐘電路的主芯片。PCF8563T是PHILIPS公司推出的一款工業(yè)級內涵I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片。PCF8563T的多種報警功能、定時功能、時鐘輸出功能及中斷輸出功能。能完成各種復雜的定時服務，甚至可以為單片機提供看門狗功能。內部時鐘電路、內部振蕩電路、內部低電壓檢測電路及兩線制I2C總線通信方式。不但使外圍電路極其簡潔，而

59、且也增加了芯片的可靠性。同時每次讀寫數(shù)據后，內嵌的字地址寄存器會自動產生增量。</p><p>　　圖1-4 通信時鐘電路</p><p><b>　　1）特性</b></p><p>　　寬電壓范圍為1.0~5.5V，復位電壓標準值VLOW=0.9V；</p><p>　　超低功耗：典型值為0.25W；</p&

60、gt;<p>　　可編程時鐘輸出頻率為：32.768HZ、1024HZ、32HZ、1HZ；</p><p>　　四種報警功能和定時功能；</p><p>　　內含復位電路、振蕩電容和掉電檢測電路；</p><p><b>　　開漏中斷輸出：</b></p><p>　　400HZ I2C總線，其從地址：讀，

61、0A3H；寫，0A2H。</p><p>　　PCF8563T的引腳定義如下；</p><p>　　OSCI、OSCO芯片晶振輸入/輸出端口；</p><p>　　SDA-SDA I2C總線方式串行數(shù)據線端口；</p><p>　　SCL-SCL I2C總線方式串行時鐘輸入端口；</p><p>　　CLKOUT-CL

62、KOUT時鐘輸出；</p><p>　　2）PCF8563T的工作原理</p><p>　　PCF8563T有16個8位寄存器，一個可自動增量的地址寄存器，一個內置32.768HZ的振蕩器，一個分頻器，一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，一個掉電檢測器和一個400HZ的I2C總線接口。</p><p><b>　?。?）報警功能模式</b&g

63、t;</p><p>　　一個或多個報警寄存器MSB清零時，相應的報警條件有效，這樣，一個報警將在每分鐘至每星期范圍內產生一次。設置報警標志位AF用于產生中斷，AF 只可以用軟件清除。</p><p><b>　?。?）定時器</b></p><p>　　8位的倒定時器由定時器控制寄存器控制，定時器控制寄存器用于設置定時器的頻率，以及設定定時器

64、有效或無效。定時器從軟件設置的8位二進制數(shù)倒計時，每次結束，定時器標志位TF，定時器標志位TF只可以用軟件清除，TF用于產生一個中斷，每個倒計時數(shù)周期產生一個脈沖中斷信號，TI/IP控制中斷產生的條件。當讀寫定時器，返回當前倒計數(shù)的數(shù)值。</p><p>　?。?）CLKOUT輸出</p><p>　　管腳CLKOUT可以輸出可編程的餓方波。CLKOUT頻率寄存器決定方波的頻率，CLKOU

65、T可以輸出有效，無效時輸出為高阻抗。</p><p><b>　?。?）復位</b></p><p>　　PCF8563T包含一個片內復位電路。當振蕩器停止工作時，復位電路開始工作。在復位狀態(tài)下，I2C總線初始化，寄存器TF、VL、TD1、TD0、TESTC、AE被置邏輯1，其他的寄存器和地址指針被清零。</p><p>　　（5）掉電檢測器和

66、時鐘監(jiān)控</p><p>　　PCF8563T內嵌掉電檢測器。當Vdd低于Vlow時，位VL被置1，用于指明可能產生不準確的時鐘/日歷信息。VL標志位只可以用軟件清除。當Vdd慢速降低達Vlow時，標志位VL被設置，這時可能產生中斷。</p><p><b>　　2.5看門狗電路</b></p><p>　　如圖1-5所示，有MAX813L構成

67、的看門狗電路。使用中要注意“喂狗”，以防止在系統(tǒng)正常運行時，控制器被復位。</p><p><b>　　管腳如下：</b></p><p>　　圖1-5 看門狗電路圖</p><p><b>　　2.6存儲電路</b></p><p>　　如圖1-6所示，是由AT24C1024組成的存儲電路。&l

68、t;/p><p>　　AT24C1024是ATMEL公司推出的容量為1MB的 電擦除，可編程存儲芯片。</p><p>　　圖1-6 AT24C1024組成的存儲電路</p><p><b>　　其引腳功能如下：</b></p><p>　　SDA-SDA I2C總線方式串行數(shù)據線端口；</p><

69、p>　　SCL-SCL I2C總線方式串行時鐘輸入端口； </p><p><b>　　控制器軟件的設計</b></p><p>　　門禁系統(tǒng)的主要工作過程是：先從讀卡器讀取卡號，并獲得讀卡器信息，接著根據卡號和讀卡器號到持卡人信息表、讀卡器表、群組表里去檢索信息，然后根據門屏蔽字查門的時段表，再查門的時段屬性，最后根據所得信息發(fā)送命令并保存事件信息。為此，

70、門禁系統(tǒng)可劃分為五個表：（以一個能容納20000人，1000個組，32個門，每門64個時段的 控制器來設計）。</p><p><b>　　持卡人信息表</b></p><p>　　其中，卡號為一個6位的十進制數(shù)，卡類型包含卡的種類和卡的餓狀態(tài)?？ǚ譃樗姆N：</p><p>　　（1）普通卡——受時限（日期和次數(shù)）、時段限制的卡片。</p

71、><p>　?。?）超級卡——受時限（日期和次數(shù)）、不受時限限制的卡片。</p><p>　?。?）維護卡——除具有普通卡的功能，還能用于解除控制器防拆卸報警使之恢復正常工作狀態(tài)的卡片。</p><p>　?。?）巡更卡——只記錄讀卡時間無其他功能的卡片。</p><p>　　（1）正?？ㄆ哂姓９πУ目ㄆ?。</p><

72、p>　?。?）掛失卡片——聲明遺失的卡片。</p><p>　　（3）禁用卡片——被停止使用的卡片。</p><p>　?。?）失效卡片——超過使用時限的卡片。</p><p>　?。?）待用卡片——未到啟用日期的卡片。</p><p>　　群組號表示該卡持卡人屬于哪個群組。時限有限天、限次和限天又限次三種。其中時限的限次和持卡人信息占

73、用16B，按10000人計算，共占用160KB。</p><p>　　群組表：（平均10人為1組，共2000組），見表1-12。</p><p><b>　　表1-12群組表</b></p><p>　　群組表主要是用于確定每一組所能出入的有效門和有效時段。包括以下幾個部門：</p><p>　?。?）門屏蔽字節(jié)：每1位

74、代表1個門的屏蔽位，1代表此門有效，表示本群組使能用此們。0表示無效，本群組不能使用此門。共占用4B。</p><p>　　（2）時段屏蔽字節(jié)：同上，每1位代表1個時段有效或無效，每門最大有64個時段，占用8B。最多32個門，占用256B。</p><p>　　以上每組占用260B，1000個組共占用260KB。</p><p>　?。?）時段表：（每天8個時段，8

75、天（一周七天+節(jié)假日一天））</p><p>　　時段表用于記錄具體的每一時段的起始時間和終止時間，以及每一時段的屬性，包括以下部分：起始時刻2B；終止時刻2B；時段屬性1B；出入門方式1B。</p><p>　　以上每時段占用6B，每天8個時段，8天，32個門，共占12KB。</p><p>　?。?）讀卡器表（最大64個讀卡器），用兩個長整形來表示。讀卡器號：1

76、B物理源地址：1B：邏輯源地址；8B；目的地址；1B；鎖號（門號）；1B。</p><p>　　讀卡器號用于讀卡器地址和門號的對照；物理源地址表示持卡人所在區(qū)的區(qū)號；目的地址表示持卡人要前往區(qū)的區(qū)號；邏輯源地址是在要防反轉時用的，表示持卡人可直接從這些區(qū)到該讀卡器讀卡。每1位表示1個區(qū)，為1時表示有效，為0表示無效，最多可表示64個區(qū)。</p><p>　　（5）事件表：事件表用于存放每1

77、條事件信息。包括卡號（3B）、門地址（1B）、事件種類（1B）、讀卡時刻四部分。</p><p>　　其中，門地址一個字節(jié)可表示250個門（只用32個門）；事件種類可表示32種事件，現(xiàn)已定義的事件見表1-13。</p><p>　　每條事件消息將占用6B（不超過4分鐘），或占用12B（超過4分鐘）；讀卡時刻的表示方法是：讀卡時刻字節(jié)存儲的是本次讀卡時刻和上一次讀卡時刻的差值，若差值大于25

78、4，則將此字節(jié)置為255（FF），同時在下一個連續(xù)的6B存放本次讀卡的絕對時刻（年、月、日、時、分、秒）。</p><p><b>　　6.4軟件的實現(xiàn)</b></p><p>　　門禁系統(tǒng)的軟件主要由管理中心計算機的軟件和門禁控制器上的軟件組成。為敘述方便，以下門禁控制器稱為門控制器。</p><p>　　在門禁系統(tǒng)中，門控制器上的軟件所執(zhí)行

79、的主要功能有建表、添加、更改和刪除表內容，對讀卡事件做判斷處理和存儲各種事件。與門禁系統(tǒng)有關的任務有門禁系統(tǒng)任務（也就是讀卡事件處理任務）、網絡數(shù)據接受任務，數(shù)據存儲任務和系統(tǒng)間聯(lián)動任務，還有數(shù)據采集的中斷服務程序。另外，還有根本任務，它執(zhí)行硬件設備的初始化，定義幾個表的結構數(shù)組，創(chuàng)建各任務、信號量，消息隊列、實時數(shù)據緩沖池。根任務完成這些事件后把自己刪除掉，使當前優(yōu)先級最高的就緒任務進入運行態(tài)。</p><p>

80、;　　（1）讀卡事件處理任務</p><p>　　讀卡事件處理任務的過程；首先，采集數(shù)據的中斷服務程序發(fā)來的事件標志激活該任務，從緩沖池中讀取卡號和讀卡器號；其次，根據卡號、讀卡器號和當前的讀卡時間，到持卡人信息表、讀卡器表、群組表里去檢測信息；然后，根據群組表里的門屏蔽字去查門的時段表、門的時段屬性；最后，根據所得信息執(zhí)行命令并保存事件內容、修改使用次數(shù)和人員位置數(shù)據等。該任務的優(yōu)先級為200，用獲取信號量的辦

81、法與網絡接受數(shù)據任務互斥開。因為該任務 涉及到幾個表，數(shù)據量比較大，所以堆棧空間較大，為500KB。通過發(fā)巡更事件與巡更任務通信。具體程序流程如圖1-7和1-8所示。超級卡程序比普通卡的程序少一項時段判斷的過程，其他的與普通卡程序發(fā)送一樣；維護卡程序實現(xiàn)解除門控制器防拆報警使之恢復正常工作狀態(tài)；巡更卡程序發(fā)送巡更標志給巡更任務。關于是否違反防反轉規(guī)定，要視具體工程和客戶的要求而定。</p><p><b&g

82、t;　?。?）巡更任務</b></p><p>　　操作員在監(jiān)控管理中心設置巡更路線和巡更時間表，而后下傳到門控器上。巡更任務通過接受讀卡事件處理任務發(fā)來的巡更事件標志，根據當前時間和巡更時間表，判斷巡更是否到位，并向監(jiān)控中心計算機發(fā)送信息，決定是否報警。巡更站就是讀卡機，在規(guī)定時刻和誤差范圍內讀卡，表示巡更到位，否則表示巡更不到位。具體程序流程如圖所示1-9。巡更任務的優(yōu)先級較低，取100，堆棧取6

83、000，該任務可搶占，時間片為50NS。</p><p>　　（3）網絡數(shù)據接受任務</p><p>　　網絡數(shù)據接受任務的功能為接受管理中心計算機或其他們控制器發(fā)來的數(shù)據和命令，根據這些命令和數(shù)據，執(zhí)行相應的建表、添加、更改、刪除、維護和讀事件等操作。該任務的優(yōu)先級取190，堆棧設為600KB，可搶占。采用客戶/服務器的通信模式，接受數(shù)據的門控制器為服務器，發(fā)送數(shù)據的管理中心計算機為客戶

84、。具體流程如圖1-10所示。</p><p>　　為了通信方便，定義一套數(shù)據傳輸?shù)母袷?，具體格式見表1-14</p><p>　　因為不能對Flash存儲器進行單個字節(jié)的擦除和改寫，只能逐個模塊整塊擦除，再重新寫，所以門禁控制器上的數(shù)據表只采用新建和重建兩個命令。</p><p>　　圖1-7讀卡事件處理任務流程圖</p><p>　　圖1-

85、8 普通卡程序流程圖</p><p>　　(4) 數(shù)據存儲任務和系統(tǒng)間聯(lián)動任務</p><p>　　數(shù)據存儲任務的主要功能是定期把SDRAM里的事件數(shù)據保存到Flash存儲器和管理計算機上。系統(tǒng)間聯(lián)動任務主要是響應其他系統(tǒng)的要求，比如火災報警系統(tǒng)報警時要求把有開關的門打開，而安全防范系統(tǒng)在遇盜時，需要把有開關的門關閉。該任務的優(yōu)先級要求比較高，這里選取230。</p>&l

86、t;p>　　圖1-9 巡更任務流程圖</p><p>　　圖1-10 網絡數(shù)據接受任務流程圖</p><p>　　圖1-11 串行通信流程圖</p><p>　　持卡人信息表、群組表、時段屬性表和讀卡器的數(shù)據結構定義的程序清單如下；</p><p>　　Struct personlist

87、 //持卡人信息結構</p><p>　　{unsigned long int cardid; //卡號</p><p>　　Chartype //卡的種類和狀態(tài)</p><p>　　Unsigned short int groupid; //所在的

88、群組號</p><p>　　Union limittime //限次或限天</p><p>　　{unsigned short int limitday; </p><p>　　Unsigned short int limitcount; </p><p>　　}l

89、imit; </p><p>　　Unsigned long int password; //密碼</p><p>　　Unsigned short int cardvalidtime; //有效時間</p><p>　　Char location;

90、 //當前位置</p><p><b>　　};</b></p><p>　　Struct pgroup //群組表結構</p><p>　　{unsigned long int lockmask; //門屏蔽字，每位表示一個

91、門，32位</p><p>　　Char door_time_mask[33][9]; //時段屏蔽字，同上</p><p><b>　　};</b></p><p>　　Struct pcardadder //讀卡器表結構</p><p&g

92、t;　　{chart cardaddres; //讀卡器號</p><p>　　Chart phsource; //物理源地址</p><p>　　Long lgsource1; //邏輯源地址</p><p

93、>　　Long lgsource2;</p><p>　　Char destination; //目的源地址</p><p>　　Charlock; //鎖號（門號）</p><p><b>　　};</b></p

94、><p>　　Struct pdoortimetable //時段表結構</p><p>　　{unsigned short int begintime; //開始時間</p><p>　　Unsigned short intstoptime; //結束時間<

95、/p><p>　　chartimeattib; //時段屬性</p><p>　　char iomode; //出/入門方式</p><p><b>　　};</b></p><p>　　第三章 無刷直流電機在自動門控制系統(tǒng)的應用</p>&l

96、t;p><b>　　1自動門控制要求</b></p><p>　　物體靠近門時傳感器獲得信號傳給控制器,控制器根據門當前所在位置決定門的動作"有三種情況:</p><p>　　門處于關閉狀態(tài),控制器應驅動執(zhí)行電機以最佳速度曲線打開門"</p><p>　　門處于半開狀態(tài),控制器應根據門當前所在位置以適當?shù)乃俣闰寗訄?zhí)行電

97、機開門"</p><p>　　門處于開無物體靠近門時:如果門處于開啟狀態(tài),延時適當?shù)?lt;/p><p>　　時間后以最佳速度曲線關閉門;如果門處于關閉狀態(tài),維持此狀態(tài)相應的開!關門速度曲線如圖1所示</p><p>　　圖1 開，關門速度曲線</p><p>　　關門時:OA段為加速段,AB段為穩(wěn)速運行段,BC段為減速停止(門關

98、到位)段。</p><p>　　開門時:CB段為加速段,BA段為穩(wěn)速運行段,AO段為減速停止(門開到位)段啟狀態(tài),控制器使門保持開啟狀態(tài)可。</p><p><b>　　2系統(tǒng)控制原理</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　根據自動門控制要求,系統(tǒng)原理框圖如

99、圖2所示：</p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　開門門磁:檢測門的最大開啟位置,門開后驅動電機停止工作,并防止開門過量而損壞系統(tǒng)部件。</p><p>　　閉門門磁:檢測門的關閉位置,門關后驅動電機停止工

100、作，驅動器:擴大驅動功率以驅動150W的無刷直流電機，工作指示燈:(a)有電源指示燈;(b)正常故障指示燈，超過預期時間門不到位即是故障狀態(tài)。</p><p><b>　　2.2硬件電路</b></p><p>　　本設計采用了MOTOROLA公司生產的無刷直流電機控制專用芯片MC33035,它可以直接用于無刷直流電動機速度開環(huán)運行,此時片內差分放大器設計成跟隨器方式

101、速度指令信號直接與鋸齒波比較,得到PWM信號。</p><p>　　在本設計中,為了保證調速精度要求,我們采用速度閉環(huán)控制,將轉子位置檢測信號送入MC33039,經F/V轉換,得到一頻率與電機轉速成正比的脈沖信號,然后經簡單的阻容網絡濾波輸出給MC33035差分放大器的負端,構成一個簡單的P調節(jié)器,實現(xiàn)電機轉速的閉環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　本設計主處理器采用Intel公司生產的16位單

102、片機80C196,它運算速度快;串行通信在所有方式下均可得更高速度,具有雙緩沖的串行口發(fā)送寄存器和串行口接收越界及裝配錯誤檢測;豐富的中斷矢量和中斷源;配有可由外部選擇上/下計數(shù)的定時器;HSO事件存放在一個寄存器中,HSO有CAM銷定和CAM清除命令;PWM波周期可調(1倍!2倍頻);配有保持/應答總線制。其控制原理圖如圖3所示：</p><p><b>　　圖3控制原理圖</b><

103、/p><p>　　圖中:D/A轉換采用CD1019,無刷直流電機驅動器采用MPM3003,它是一種通用的電機驅動器。從電機轉子位置檢測器送來的三相位置檢測信號送入MC33035,經芯片內部譯碼電路結合正反轉控制端、起?？囟?、制動控制端、電流檢測端等控制邏輯信號狀態(tài),經運算后,產生</p><p>　　MPM3003中逆變器三相上、下橋臂開關器件的六路原始控制信號。其中,三相下橋開關信還要按無刷

104、直流電機調速機理進行脈寬調制處理,處理后的三相下橋PW控制信號(AB、BB、CB)及三相上橋控制信號(AT、BT、CT)施加到MPM3003逆變器的六個開關管上,使其產生供電機正常運轉所需的三相方波交流電流。</p><p><b>　　2.3軟件設計</b></p><p>　　由于文章篇幅所限,在此僅給出主程序及傳感器狀態(tài)檢測中斷子程序流程圖,如圖4所示：<

105、/p><p><b>　　4功能說明</b></p><p>　　本設計除滿足其速度要求外,還具有如下功能:</p><p>　　(1)自動識別當前位置</p><p>　　由于開關門方向的可變性及各對應點的不同運行速度,自動識別(軟件實現(xiàn))門的當前位置,以合適的速度到開/關門。</p><p>&l

106、t;b>　　(2)可靠性</b></p><p>　　正常運行是自動門主要的環(huán)節(jié)安全性至關重要,因此軟!硬件都有可靠的抗干擾措施保證"軟件中采用了許多的抗干擾措施,如看門狗防攔截等;硬件具有過流、過熱、短路、欠壓等保護,以保證自動門的安全動作。</p><p><b>　　(3)地線干擾</b></p><p>　　

107、地線干擾是最常見的干擾形式MC33035輸出的下橋驅動信號一般不加隔離而直接驅動功率MOSFET，這樣極易引起主電路地線干擾。因此地線的抗干擾處理對于無刷直流電動機控制器的正常工作極為重要為此所采取的措施如下:</p><p>　　1．將印刷電路板上各種電源線、信號線合理分布,切勿混合走線</p><p>　　2．印刷電路板上的地線并不是越粗越好,制板時應充分考慮走線途中是否會引起不同單元

108、電路間的共地干擾,一般應將地線做成環(huán)路形式。</p><p>　　3．由于強電電路對弱電電路會產生強干擾,故將電流部分與控制電路部分完全因離開。</p><p><b>　?。ˋ）主程序流程圖</b></p><p>　?。˙）中斷程序流程圖</p><p><b>　　圖4流程圖</b></