摘要：智能门控制系统在现代社会应用十分广泛，例如在酒店，银行，超市，停车场等公共建筑的入口。本设计是一套基于单片机的红外传感智能自动门控制系统，核心是单片机，用于采集识别信号的是红外传感器；显示部分则分别使用了发光二极管和蜂鸣器，用声光两种方式来体现；关于门的驱动则是使用了步进电机。采用红外传感器作为开关，在检测到人体通过时，将信号传送给单片机，然后驱动电机运动，实现门的开关。
关键词：单片机；红外传感器；自动门系统
引言
门是从古流传至今从未被取代一直在进化的一项发明。最开始的阻挡大风抵御寒冷的木门，到起到保护财产安全的防盗门，再到今天集美观，安全，便捷于一身应用于酒店，超市等公共场所的入口的大门。本装置的硬件共有四个模块，单片机最小系统模块，步进电机驱动模块，门位移检测模块和安全报警模块。其中单片机最小系统模块是整个系统的核心，就像人的大脑一样，维持整个系统的运行；为门的运行提供动力的是步进电机驱动模块；为了能实时的检测门移动的位置，本设计的门位移检测模块就这样诞生了，由红外传感器对自动门进行移动位置的检测，为了更直观的显示门行进的位置，每一个红外传感器都会搭配一个发光二极管，当门行驶到对应的红外传感器的检测范围，那么发光二极管就会亮起；安全报警模块分为自动报警和手动报警，自动报警是将限位开关作为防夹装置安装在门的下方，当有人或者物品被门夹住时，门停止运行蜂鸣器发出警报。 [2]。
1 系统的硬件部分设计
本设计为基于单片机的红外传感与楼宇智能自动门控制系统，以STC89C52RC单片机为核心，通过单片机对红外传感器与步进电机进行控制，实现对自动门系统的驱动。为此，设计一个简易的自动卷帘门控制系统，以满足以下需求：（1）能够自动检测人体通过；（2）门的打开与关闭；（3）门移动位置检测及控制；（4）安全辅助功能，如防夹功能；（5）事故报警功能；（6）开门和关门速度可调。
本设计能实现的六项功能按作用可分为四部分，分别是：单片机最小系统模块，步进电机驱动模块，门位移检测模块和安全报警模块[3]。
步进电机是数字控制电机，可以将电脉冲转会换成角位移或线位移。当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。步进电机局部原理图如图１所示。
图１ 步进电机局部原理图
门检测的主要作用是实时检测门移动的位置并显示出来。所以本模块具有检测和显示两大功能。检测部分由红外检测电路组成，其主要功能是实现对门移动的检测。显示部分则是采用了发光二极管，这样可以更直观的体现门运行的情况。门位移检测模块由红外传感器，继电器，发光二极管组成。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触。
2系统的软件部分设计
在基于单片机的自动门控制系统软件设计中包括了两大方面：一是系统主程序，二是中断服务程序。触发单片机工作的四种途径分别为：门控按钮信号，红外感应信号，按钮调速信号，行程开关的反馈信号。其中门控制按钮信号和红外感应信号是分别启动单片机开始工作的独立个体，他们对单片机的作用效果相同，不会互相影响。行程开关反馈信号是在自动门达到极限位置时，触发单片机控制电机停转，是作为安全保障的重要手段。按钮调速信号是在步进电机转动过程中，按下按钮后对单片机输入调速指令，电机进入调速状态。当门控制按钮或者红外感应信号触发单片机工作后，单片机开始按照程序设计驱动步进电机带动自动门运动，控制电机的调速分为高速，低速两个挡位调节速度[5]。自动门主程序流程图如下２所示。
图２ 自动门主程序流程图
门移动的位置检测：在此设计的模型中用到了四个红外传感器来检测门移动的位置，并用四个发光二极管体现出来。当自动门打开或者闭合的过程中，被相应位置上的红外传感器检测到，那么对应的发光二极管就会亮起。此项功能由门位移检测模块控制，并未与单片机相连，所以仅靠硬件便可以实现此功能，在程序中并未体现[6]。
防夹功能：本模型是一个自动卷帘门，所以防夹装置就是一个安装在门底部的行程开关。当开关被触发时，与之项链的蜂鸣器就会发出响声。因为此项功能需要时刻检测防夹开关是否触发，所以应用到了循环指令。循环操作：总的来说，程序是由上而下逐步执行的。不过，我们可以借助流程控制语句来改变程序流程，已达到省力并且能够根据需求跳转效果使程序更加灵活。控制流程的指令语句可分为3种，即循环指令，选择指令以及跳转指令[7]。
事故报警功能：用一个开关将固态继电器与单片机芯片相连。当开关按下时低电平触发，继电器工作，位于继电器上的警报灯亮。
开门关门速度可调：此设计中有两个按钮用来调速，一共快慢，两个档位。主要原理是步进电机的运转是靠芯片来换相，增加换相的延时来改变其运行速度。在程序中为两个调速按钮赋值，通过改变步进电机换相时的延时达到改变开关门速度的目。
3结语
本设计为一套楼宇智能自动门控制系统。是一个基于单片机的控制系统，以单片机为核心，步进电机为驱动装置，红外传感器作为检测装置，同时还有调速和防夹等功能，是一项十分智能的设计。本设计主要从硬件和软件分别阐述了自动门控制系统的设计与实现全部功能的过程。通过硬件的设计实现了此设计的检测功能，通过编写程序并写入单片机芯片中，使得自动门可以实现正常运行，调节速度，以及防夹，报警等功能。相信不久的将来，随着科技的不断发展，智能楼宇得到普及，自动门会完全取代，生活中其他的门，成为主流。
参考文献
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[4]曹立军，陈璐，孙小飞．一种基于单片机的医用自动门[J] ．机电信息，2014-10-17（47）．
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[6]于洋，葛斌，苏晓鹭．基于单片机技术的自动门智能控制系统[J] ．计算机系统应用，2008-5-23（6）．
[7]孙欢欢． 基于单片机实现自动门控制系统[N] ．数字化用户，2013-06-16（22）．
论文作者:周璐1 张程博1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/20
标签：自动门论文; 单片机论文; 模块论文; 步进电机论文; 控制系统论文; 门控论文; 信号论文; 《基层建设》2019年第22期论文;