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无轨智能导航伸缩门控制器的设计

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-2-21     浏览次数:    
    无轨智能导航伸缩门控制器的设计
    摘要:交流智能导航控制器是智能数码导航系列的一种。本文介绍一款基于磁场导航的智能数码导航系统。以AT89S52单片机为核心,实现数据采集、分析和控制;软件设计上采用功能任务化,利用任务调度内核进行整体设计。并给出程序流程图。
    1。引言
    自动伸缩门产品从最初简易的矩形不锈钢管门投放市场起,经过十几年的一路竞争和技术进步中,已初步走进市场旺盛期。研制无轨智能伸缩门及其导航装置、智能防爬防盗系统等产品,影响了整个伸缩门行业的发展。预计自动伸缩门的更新换代高峰将在2010年前后。

    伸缩门整体上可分为机头和门排两个部分:机头主要由控制器和电机组成,它是整个伸缩门的核心,控制器指挥电机、报警器和显示屏工作,电机带动整个门排运行。控制器的设计必须充分考虑与机械部分的协调工作,以及它们的可靠性、安全性、使用寿命和维修的方便。控制器是伸缩门的关键部分,它的可靠性和性价比直接关系到系统的应用与推广。

    2。无轨智能导航控制器的基本功能
    对于无轨导航伸缩门的电子控制部件应具有以下基本的功能和特点:①数据采集功能:在行驶过程中,干簧管检测磁铁分布状况,控制开门、开门限位,关门、关门限位,行使状态中自动检测速度并导航;②信息接收功能:由遥控接收模块接收遥控把手发送的开、停、关三种命令,控制电机运转;③防碰功能:电路设计红外线发射、接收电路,外设红外探头。当门在关门状态时检测到防撞信号,门立即向后退4秒钟,然后停止。
    从而保证在运行时的安全性;④防推功能:为了防止在门停止时人为推开门,电机内置的光电检测电路一旦检测到有人推门,便发出信号,电机立即抱闸,使门不易被推开。当门关到位时,有人推动门排机头则立即报警,直到按下开门键或门复位10s;⑤防爬功能:在前后门柱的适当位置装配一个红外装置,当伸缩门处于停止状态时,检测到有物体从门牌翻越后便发出报警声。

    当门关到位时,CPU检测到防爬信号则立即报警,当按开门键或8s后报警解除;⑥显示功能:可配套装有显示屏输出接口,外接显示屏增加广告效益;⑦缓冲的特点:运用先进的电控技术,使门排启动后经过三级缓冲,速度缓步提升,无启动摇晃现象,平稳进入运行⑧内部时间计数器:用于计算开关门的时间,防止检测不到限位标志时电机仍然运行(时限为60s)。


    3。无轨智能导航控制器的系统设计
    无轨导航方式的选择选择磁导航。主要考虑到以下两个方面的原因:①激光导航和红外线导航在实时处理中影响的因素很多。
    如,若采用激光导航,由于激光的聚光性,需要路面的绝对平整,稍有不平就有可能导致接收不到信号;对于红外线导航,由于它的发散性,又会导致信号变得微弱,检测时将会产生误操作。而磁导航则不存在上述的缺点,且综合了两者的优点;②磁性材料来料较容易价格上比较经济实惠,在安装的操作上简单易行的。且磁铁使用寿命长,不易被破坏,性能稳定,抗干扰能力很强。
    地下磁铁安装示意图如图1所示。磁铁形状为圆柱型,使用12mm钻头打孔;横向设定限位,纵向设定行驶路线感应。
    整体设计方案控制器整体设计方案如图2所示。通过若干个干簧管检测埋在路面下的磁铁,显不同的闭合状态。CPU采集干簧管闭合情况发出相应的指令,指挥电机、报警器和显示屏工作。在开、关门及红外线限位处,由干簧管检测埋入地下的限位磁铁,得到各自不同的限位信号。
    导航检测电路导航检测电路如图3所示。CPU通过检测八个干簧管不同的吸合状态来判断门体所处的情况,发出相应的指令。开门限位检测和关门限位检测:干簧管检测埋入地下的限位磁铁,得到各自不同的限位信号,使电机停止运转。
    红外线限位及防碰检测:开门键按下7s后自动打开红外线检测。
    自动纠偏检测:1.5s内连续检测到两次磁铁信号认为是有效纠偏(大于1.5s无纠偏现象)。
    限时保护检测:如果在80秒内CPU没有检测到开门限位,电机自动停止,保护电机。
    红外防碰电路在伸缩门中防碰是一个很重要的功能,在一定程度上决定整个伸缩门的性能。我们选用了稳定可靠、经济实惠的5021/5032。5021编码后由红外线发射探头发射出去,然后被反射回来的信号经探头接受经放大后输入。若在接收部分设计了一个开关电路,使两个接收探头的信号分时(大约为100ms)输入5032中,可用一组发射/接收芯片,支持两个探头同时工作。
    输入电路输入电路实际上就是一个遥控接收和译码电路,内置一个遥控接收模块和译码器2272。事先将码编好,通过遥控把手内的编码器2262发出指令。

    输出电路输出电路较为复杂,包括了信号放大、控制输出、启动缓冲等。从CPU发出的信号通过放大后驱动继电器工作,控制电机(正转、反转、抱闸)、报警器、警灯和显示屏的输出状态。门排启动后经过三级缓冲,使速度缓步提升,解决门体启动时的晃动现象,每级缓冲时间的长短需综合运行中的实际情况来设置。


    4。导航控制器的软件设计
    主要由主程序和中断处理程序两部分构成。主程序主要实现系统的初始化,任务的增加及调用。系统的初始化包括寄存器的初始化(控制寄存器、堆栈、中断寄存器等),输出端口的初始化,采集、累计数据及标志位的初始化。中断处理程序有两个,分别是:定时器中断、外部中断O。定时器T2中断主要实现任务的启动。流程图如图5所示。外部中断O的中断服务程序的功能是防推输入检测。在软件设计方法上采用功能任务化、利用任务调度内核进行整体设计。
    各种功能内聚后主要分为以下几个任务:①按键及开特殊状态检测任务(执行周期:10ms);②状态检测任务(执行周期:5ms);③导航磁铁检测任务(执行周期④计数单元任务(执行周期:5ms);⑤工作指示灯任务(执行周期:500ms);⑥自动速度检测任务执行周期:10ms)。

    此外,为了提高系统的可靠性和安全性,采用的软件抗干扰措施有:数据抗干扰(数据冗余保护、数字滤波等和程序运行异常处理(指令冗余、程序陷阱技术)。


    5。结束语
    该产品经过了两年多的生产、销售、运行,状况良好。随着社会的进步,技术的发展,轨智能导航控制器将在现代大门设备中得到更广泛的应用。

    本文作者创新点:本着设计、实现价格合理、功能完善、可靠性高的控制器,具有实用价值。本系统具有设计简单、可靠性高、成本低、开发周期短等特点。

参考文献:

[1] 高家宏.现代大门的自动变速控制[J].机电工程技术, 2006, 2.

[2] 楼然苗, 李光飞.51 系列单片机设计实例[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2001.

[3] 马鸿雁.门禁控制器的研制[J].北京建筑工程学院学报, 2002,2.


本文由 合肥电动伸缩门 整理编辑。

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