基于单片机的红外自动感应卷帘门的设计

摘 要本文首先介绍了自动门行业的基本知识及应用前景，接下来给出系统的总体设计方案。随后着重介绍了自动卷帘门硬件系统构成和系统软件设计。通过软硬件结合完成以下功能：当有人走进自动卷帘门时，红外线接收器接收到信号，就给单片机一个信号使它驱动电机控制器控制电机转将门打开，当人出来后，门将自动关闭；也可以用遥控器的开关键控制卷帘门开启和关闭。

【关键词】红外线感应装置 AT89C51单片机 直流电机 单片机控制电路

1 引言

21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散。门的高级形式—自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。中国已经有自主研发制造这种自动门的技术，因为中国没有相关的自动门国标，造成没有档次划分，质量差异很大。虽然近年来在自动门方面，中国制造商取得的进展并不小，但还有很多地方要改善，还需要年轻一代的努力。本文在查阅各种文献资料后设计了基于单片机的红外自动感应卷帘门。

2 系统整体方案设计

2.1 系统的设计要求

此系统的主要功能是，当有人走到指定区域内，红外传感器检测到信号，触发单片机的控制系统，随后给电机指令，使电机正转，门就打开了。反之，当人离开指定红外线检测区域，单片机再次给电机一个指令，使电机反转，卷帘门闭合。

2.2 系统的设计原理框图

如图1所示。

自动感应卷帘门自动控制装置由自动感应卷帘控制装置由门外热电红外传感器，AT89C51单片机，供电电源，直流电机等构成。在基于单片机的红外自动感应卷帘门控制设计系统中，用于监测人体信号辨別的传感器是重中之重的。现在广泛应用的传感器主要是微波传感器和红外传感器。本文设计使用红外传感器，采用红外传感器而没有采用微波传感器的原因这是因为微波传感器只能感测物体在感应区内的移动尽管反应速度很快，但是对于传感器区域区域内不动的物体却监测不到，程序将根据设计的步骤设置关闭操作，容易让人被夹住。但是在此设计中使用的红外传感器不同于微波传感器，只要感应区域内有物体存在红外传感器都会监测到。

3 系统硬件构成

3.1 卷帘门机组由以下部件组成

3.1.1 主控制器

是指挥自动卷帘门的中心，经有现编程序的大型集成块，发出相应的指令，指令电机或电锁系统工作；同时自动卷帘门经过主控制器调节开启速。

3.1.2 感应检测器

负责收集外部信号，如人眼，当移动物体进入其工作范围时，给主控制器传递一个脉冲信号。

3.1.3 动力马达

为自动感应卷里门提供动力，可实现自动感应卷帘门的加速减速的操作。

3.1.4 卷帘门行进轨道

像列车的轨道一样，绑在吊具系统的门上，使其在一个特定的方向运行。

3.1.5 同步皮带

传递电机的运动，使物体在皮带的牵引下完成轨迹运动。

3.1.6 电源电路

用于提供整个电路的电力，以确保电路工作正常。

3.2 红外遥控系统简介

如果控制系统由遥控进行操作会遇见很多问题，如：红外遥控信号如何将指令发送到控制系统；解码软件应该如何编写；遥控器的控制程序如何编写；红外信号和其他干扰信号如何区别，这些问题将是设计的重点。

4 系统软件设计

4.1 整体程序设计

整体程序设计流程图如图2所示。

在有人需要的时候按下遥控器省的开关按键，单片机便会收到一个低电平信号，随后会查询到该指令，输出高低电平信号，控制电机正转，卷帘门打开；按下停止键，卷帘门停止；人离开后，按下关门键，同上，内部输出高低电平信号，控制电机反转，门关闭。

4.2 系统总体设计

系统总体设计原理图如图3所示。

4.3 系统调试及分析

4.3.1 软件调试

将程序利用汇编软件对已经调试好的程序进行汇编在线调试，变成可执行的目标程序。硬件电路在Proteus中连接好，把生成的目标程序下到单片机中可以进行模拟仿真，对软件进行单步调试，此种方法可以让用户清晰的看到程序执行到何处，哪里出现了错误。

4.3.2 硬件调试

在本次设计中大量体现了单片机运算能力强大、控制能力超强的特点，没有使用繁杂的模拟电路。为了将应用软件设计好，就要符合应用软件的设计要求。首先由于电机是由CPU对其实时控制，因此从软件到硬件的设计都要处处体现实时性；其次例如转速的测量也是为了提高软件的可靠性，避免因为障碍物而对系统造成电机损坏。

5 结论

本文设计的基于单片机控制的红外自动卷帘门系统，采用分块的模式，对整个系统的硬件电路进行分析，分别给出了系统总体框图、电源电路、红外遥控电路、电机控制电路，并对相应电路设计进行了相关的阐述。经过调试证明，该电路除了满足自动门基本功能外同时具备安全、可靠、造价低等优点。

参考文献

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[2]勒达.单片机应用系统开发实例导航[J].人民邮电出版社，2003，31（01）：1-6.

[3]蒋辉平，周国雄.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例[M].北京：机械工业出版社，2009.

作者简介

张渺（1990-）女，江苏省连云港市人。大学本科学历。助理讲师。

作者单位

江苏省灌南中等专业学校 江省连云港市 222500endprint