毕业设计（论文）有轨自动伸缩门的原理与调试（有轨自动伸缩门控制系统设计）

福建信息职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：有轨自动伸缩门的原理与调试 系 别：电子信息工程 专 业：电子信息技术 班 级：电子信息 学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录摘要 11.伸缩门的认识11.1伸缩门的定义11.2伸缩门的作用和特点11.3有轨自动伸缩门系统的基本构成12.无轨伸缩门控制系统工作原理22.1.整流电路工作原理32.2.主芯片管脚说明32.3.开关电路工作原理42.4.软启动电路工作原理42.5.继电器的工作原理52.6.限位电路工作原理52.7.红外防撞电路工作原理62.8.PT2272译码器管脚说明63.有轨伸缩门产品的调试73.1外观检验83.2电流测试83.3主板工作电压93.4电机输出93.5限位功能测试93.6红外功能测试93.7遥控功能测试103.8报警接口测试103.9测接收距离与晶振振荡103.10记录11结束语11致辞11附录11参考文献12有轨自动伸缩门控制系统设计摘要：门和人类文明是孪生的，21世纪的今天无轨伸缩更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，它应用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所，起到方便车辆进出，车辆管理，节省人力的作用，而它的核心是控制器，起到指挥作用。以下是介绍伸缩门控制器的基本知识，有轨伸自动缩门生产要求和控制系统各组成部分的工作原理。关键词: 伸缩门 系统工作原理 调试1.伸缩门的认识图一：伸缩门实物图1.1伸缩门的定义伸缩门是各类工矿企业、经常进出的公共场所、娱乐场所、宾馆饭店等庭院围墙门。采用优质不锈钢等材料制作，平行四边形原理交接，伸缩灵活。驱动器采用特种电机驱动，蜗杆蜗轮减速，并设有手动离合器，停电时可手动启闭。伸缩门为伸缩棚格型，具有启闭平稳、透视门体，开启后占用空间小等特点2。1.2伸缩门的作用和特点1.2.1手动控制“开”，“停”，“关”。1.2.2 遥控控制“开”，“停”，“关”:通过遥控器上的“开”、“停”、“关” 分别控制“开”，“停”，“关”。1.2.3时间保护：电机运行一段时间后（时间1-60秒可调），自动停止。1.2.4红外防碰撞反转接口：门在前进中如遇到障碍物能自动停止并后退（该 功能要求安装红外防碰撞探头）。 1.2.5 地感限位：门在开到位时、或者关到位时，系统自动由开或停跳至停1状态。1.3有轨自动伸缩门系统的基本构成图二：伸缩门的系统构成方框图自动伸缩门系统的硬件电路由接收电路、CF745单片机、直流电机等组成（作为发射介质的遥控器是现成提供的）。该系统是由遥控器(PT2262)发出信号到接收模块,再通过PT2272译码器进入到单片机CF745,该单片机进行一定的程序,从而促使电机运转工作。整个电路原理方框如图二。 图三：遥控器 图三：台式发射器 图五；红外防撞探头 图六：磁棒 图七：电机 2.有轨伸缩门控制系统工作原理 2.1.整流电路工作原理输入220V市电,通过变压输出约14V的交流电,再通过桥式整流、电容滤波输出约18V电压VCC1，然后通过L7812三端稳压管输出稳定的5V电压VCC。二极管D7，D8输出约11.5V电压irq。作为软启动的采样电压。其中电解电容C1与C2的作用是为电源滤波降低纹波系数，瓷介电容为主芯片CF745滤除噪声干扰，保护芯片。2.2.主芯片管脚说明 2.2.1 RA0-RA3 I/O输入输出口A,对应内部的f5,是一个4位I/O端口,可位控。2.2.2 RB0-RB7 I/O输入输出口B,对应内部的f6,是一个8位I/O端口,可位控。分别为关输入7脚、停输入9、开输入10、开限位输入11、关限位输入12和红外输入13。2.2.3 LOCK1实时时钟/计数器输入端,在此端口输入信号的上升沿或下降沿计数,边沿可通过软件选择。2.2.4 MCLR 主复位端,当MCLR为低电平时对单片机复位。2.5.5 OSC1 振荡信号输入端。这个端口用于外部振荡信号的输入,用RC振荡时,它接RC电路,用石英振荡电路时,接石英晶体一端。2.2.6 OSC2 振荡信号输出端。在用石英晶体振荡器或陶瓷振荡器时通过一个串联电阻R接振荡晶体一端,在RC振荡时常作CLKOUT输出（CLKOUT=1/4fosc）。2.2.7 VDD 电源电压。一般为5V,其范围在2.5-6.25V之间。2.2.8 Vss 地端。 2.3.开关电路工作原理以按键S1为例：当按下开关S1时，5V直流电输入，通过R4后的电压变到4.5V，然后输入到主芯片CF745的iclose脚，芯片再给oclose脚输出输出5V电压给LED1，LED1亮起。其中R4、R5、R6、R11、R12、R13，为分压作用。C11、C12、C9保护芯片，防止尖峰脉冲。 2.4.软启动电路工作原理 MOC302是一个光电耦耦合器，当按下开关按钮时，芯片orq叫输出一个越来越密集的脉冲（脉冲电压为3.5V），一秒后输出一个5V的高电平。 Q4是一个双向可控硅，G端为可控端，当G端由脉冲来时，Q4导通。T1接电源的一根线，T2接电机。 当有脉冲来时，U5为Q4提供一个脉冲，Q4导通，电机运转。当来第二个脉冲时Q4又导通，电机继续转动。脉冲越来越密集，电机速度越来越快，直到输出的为一个稳定的高电平时，可控硅完全导通，电机转速稳定。RTC1是一个压敏电阻，防止电压过大，保护脆弱的可控硅。 2.5.继电器的工作原理 在oclose脚没有电压时，三极管Q2（9013）处于截止状态VCC1电流不能流过继电器，开关无法吸合。当芯片oclose脚给出信号时（5V直流电），三极管由截止状态进入导通状态，VCC1提供的电流流过继电器，继电器吸合。电机开始运转。当按下停键时，oclose没有电压，三极管截止，开关断开，电机停止。其中二极管是保护三极管的。因为当断电瞬间，继电器里的电圈开始产生一个很大的反向电流，可达到原电压的3倍。用二极管把电圈的电流回流回来。2.6.限位电路工作原理限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机。在伸缩门的两侧埋有磁铁（磁铁的极性必须相同），在伸缩门的门头上装有磁棒，当磁棒感应到地上的磁铁时磁棒自动吸合。以开限位为例：在限位接线柱上，VCC（5V）接磁棒一端，ocl为开限位接线柱，接磁棒另一端，ocl然后连接到主芯片CF745的11脚上。当磁棒感应到地上的开限位磁铁时，磁棒导通，芯片的ocl脚得到一个电压，由芯片工作让电机停止运转，并且开指示灯熄灭，并且再按开键无效。2.7.红外防撞电路工作原理 在门头上安装有红外发射器。 hw端接红外一端，VCC接红外的另一端。当门处于关状态时，如果红外感感应到有物体遮挡时，红外里面开关导通，使hw有电压，当把这种号传递给主芯片，门会由关状态跳到停状态，然后再跳到开状态。红外电路电路也限位电路相同，在此不依依赘述。 2.8 PT2272译码器管脚说明表一：PT2272译码器的管脚说明名称 管脚说 明 A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码 D0-D57-8、10-13地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换 Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端； VT17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态） 从遥控器和台式发射器发出信号，由接收模块接收到信号，然后传递给U3。经过U3的解码，输出相应的信号给主芯片，使主板作出相应的动。1 3.有轨伸缩门的生产调试 图八：主板正面图九：主板背面3.1外观检验：1、元器件是否焊接到位，要求无浮件，板面应整洁干净。2、在主板U4(CF745)主芯片上贴一张生产跟踪单号。图十：U4(CF745)3.2电流测试：1、用万用表打到交流20mA档，万用表其中一个表笔接到220V电源一端，表笔另一端接主板上的电源接线柱，把万用表串联到主板上。在不按动主板上的任何开关键时，变压器输入电流应为6mA到12mA之间。图十一：电源接线柱3.3主板工作电压：1、将主板接通220V电源，用万用表直流20V档测GND与CF745第14脚电压应在4.85V5.15V之间稳定电压，且分别按主板“开、关”键电压变化不超过0.01V。（芯片有点的那一头朝上，从左往右以U字型来数芯片的管脚）2、主板在不按动任何开关时，用万用表直流20V档测“限位正极”（限位正极在主板最下面的一排接线柱上）与GND 端的电压应在13V-19V之间电压；分别按主板“开、关”键，电压应不小于10V。3.4测电机输出(在电机输出上并接一个15W灯泡)：电机测试：把电机输入引线“L1、COM、L2”（L1、COM、L2分别在主板最下方的接线柱上）分别接主板电机输出端的“开门、公共、关门”，按“开”键，开指示灯亮，电机运转同时灯泡亮；按“停”键再按“关”键，关指示灯亮，电机反向运转同时灯泡亮。电机测试：把电机输入引线“L1、COM、L2”分别接主板电机输出端的“开门、公共、关门”，按“开”键，开指示灯亮，电机运转同时灯泡逐步均匀从暗到亮大约一秒钟；按“停”键再按“关”键，关指示灯亮，电机反向运转同时灯泡逐步均匀从暗到亮大约一秒钟。3.5限位功能测试:1、 将主板按置“开”状态，用镊子先短接“关到位”与“限位正极”，此时主板应无动作，再短接“开限位”与“限位正极”；此时工作状态由“开”状态自动跳至“停”状态，再按“开”键无效；短接“关到位”与“限位正极”解除，再按“开”键主板跳至“开”状态。 图十二：限位接口2、将主板按置“关”状态，用镊子先短接“开到位”与“限位正极”，此时主 板应无动作，再短接“关到位”与“限位正极”；此时工作状态由“关”状态自动跳至“停”状态，再按“关”键无效；短接“开到位”与“限位正极”解除，再按“关”键主板跳至“关”状态。3.6测红外功能：图十三：红外接口1、将红外防撞探头接在主板P2接口上，探头的正前方(红色镜片这端)不能有障碍物，当主板处于“开、停”状态时，用手挡在探头的正前方，此时探头指示灯亮主板无动作；当主板处于“关”状态时，用手挡在探头的正前方，此时探头指示灯会亮且工作状态由“关”状态跳至“停”状态再到“开”状态，4秒后自动跳至“停”状态。2、 关红外功能：将主板按置“关”状态，用镊子短接“关红外”与“限位正极”端口，此时红外防撞功能关闭,用手挡在探头的正前方，此时探头指示灯亮主板无动作。 图十四：红外接线柱3、开红外功能：将主板按置“开”状态，用镊子短接“关红外”与“限位正极”端口，此时再将主板按置“关”状态，用手挡在探头的正前方，此时探头指示灯会亮且工作状态由“关”状态跳至“停”状态再到“开”状态，4秒后自动跳至“停”状态。3.7遥控功能测试：1、按发射器上“开、停、关”键，主板会有相应的输出。3.8报警接口测试：（将报警小板接主板P5报警接口）图十五：报警接口1、同时按下发射器“开、停”两键，报警声响起（其中报警声为中断报警）手放开时报警声停止。2、将主板按置“关”状态，用镊子短接“关到位”与“限位正极”；此时主板工作状态由“关”状态自动跳至“停”状态，2秒后拿开镊子此时报警喇叭响，按“停”键报警声停。再次用镊子短接“关到位”与“限位正极”，报警喇叭响按停键报警声停。3.9测接收距离与晶振振荡：1、 测接收模块距离：把示波器调到交流档VOLTS/DIV旋钮调到1V档，调节SCALE旋钮使显示屏右下方显示Time:500us。测GND与接收模块输出端（输出端为四个管脚的中间的任意两个）应为3.2V以上清晰的矩形波。 图十六：接收模块晶振矩形波 图十七：接收模块2、 测晶振频率：把示波器调到交流档VOLTS/DIV旋钮调到1V档，测GND与X1的两个脚，晶振其中一脚电压幅度应在1V以上,另一脚电压幅度应在2.5V以上，频率为4MHz，频率允许偏差±0.002MHz (频率在3.998MHz4.002MHz之间)。 图十八：晶振图十九：晶振频率3.10记录：1、初调合格后要对主板进行老化试验，不合格的主板要进行维修，维修好后再进行老化，在老化过程中必须填写老化观察检验单。2、总调合格后在主板上盖上合格章，将合格主板按顺序放入周转框中，不合格的主板要进行维修，维修好后再调试结束语自动伸缩门控制系统主要有发射接收模块和控制模块两大体系组成的。本文详细分析了各个模块的电路原理,介绍了整机的调试内容.本系统具有智能红外线探头防碰撞装置：门体在关闭过程中遇人或异物30-50cm可自动返回运行，从而保障车辆及行人的安全；过热保护装置：伸缩门电机在频繁使用时电机温度会随时升高，机内温度可达到200度左右，这时电机会自动断电，停止运行，机内温度降至90度左右时电机恢复运行，确保电机不易烧坏延长电机使用寿命等功能。因此,伸缩门已广泛应用于生活小区，机关学校，企业事业单位等。它既美化环境、改善企业面貌、提升企业形象又有助于营造文明企业、文明工厂、文明 城市气氛。但是其发射接收距离较短，有待进一步改进。致辞在这三个月的实习时间里，把在学校里学到的理论知识用到实践上，从而深刻的了解了我们在学校里学到的是什么。在公司里和大家相处的都很好，教会了我很多的东西。在这里真的很感谢他们。同时也感谢捷恩西公司能够给我的这次机会，让我去了解它，慢慢的被它吸引。最后谢谢我的指导老师朱萍，是她让我的论文更加完善。附录1. L7812三端稳压器L7812是三端正电源稳压电路，它有一个固定的电压输出。内部有一定的电流限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本上不会损坏。虽然是按照固定的电压来设计的，但是当接入适当的器件后，就能获得各种不同的电压和电流5。附录2.MOC3032光电耦合器 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号3。附录3.BTA16双向可控硅 双向可控硅属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。双向可控硅第一阳极A1与第二阳极A2间，无论所加电压极性是正向还是反向，只要控制极G和第一阳极A1间加有正负极性不同的触发电压，就可触发导通呈低阻状态。此时A1、A2间压降也约1V。双向可控硅一旦导通，即使失去触发电压，也能继续保持导通状态。只有当第一阳极A1、第二阳极A2电流减小，小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时，双向可控硅才截断，此时只有重新加触发电压方可导通4。参考文献 1 福州中美捷恩西科技有限公司内部培训资料 2 伸缩门概念资料3 光电耦合器资料4 双向可控硅资料5 http:/www.ic- 三端稳压管资料6 胡斌.图表细说电子技术识图.北京：电子工业出版社，2008（6）. 7 郑应光.模拟电子线路（一）.南京：东南大学出版社，2000（4）.