基于51单片机的红外自动感应卷帘门(7)

基于51单片机的红外自动感应卷帘门

石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上覆盖银层以用来作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的.为了防止Ag电极被氧化,一般在封装时充入N2 气体。

所谓压电效应是若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。由于晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。晶振的两端与单片机的XTAL1和XTAL2引脚相连，为单片机提供时钟脉冲。

4.4 状态指示电路

R1100R2100D1D2 图4-3 状态指示电路

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如图4-3所示，红指示灯接在P0.2口，绿指示灯接在P0.3口，电阻R1、R2为100欧姆的电阻，用于限流的作用。当电机正转时，红指示灯亮；当电机反转时，绿指示灯亮。用此种方法显示电机的正反转，方便观察。

4.5 按键电路 P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7393837363534333221正转停止反转 图4-4 按键电路 如图4-4所示，正转键接在P0.4口，停止键接在P0.5口，反转键接在P0.6口。当按下正转键时，电机正转，卷帘门打开；当按下反转键时，电机反转，卷帘门关闭；停止键，用于随时进行卷帘门停下的控制，以防夹到人。 4.6 执行电路 P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT03938373635343332212223242526272810111213R44.7kQ1PNPR54.7kD31N4007Q2PNPD41N4007 图4-5 执行电路 22 基于51单片机的红外自动感应卷帘门

如图4-5所示，P0.0和P0.1作为信号输出口，由电阻、三极管、二极管、继电器组成稳压电路，三极管用于电流的放大，继电器起到开关的作用供给电机正常运转所需电压。当P0.0和P0.1分别为高电平和低电平时，Q1截止，Q2导通，继电器1不工作，输出高电平，继电器2工作，输出低电平，此时电机正转；当P0.0和P0.1分别为低电平和高电平时，Q1导通，Q2截止，继电器1工作，输出低电平，继电器2不工作，输出高电平，此时电机反转；当P0.0和P0.1电平相同时，电机两端的电位相同，电机停止[7]。

4.7 无刷直流电机

目前自动门中的动力部分主要有无刷直流电机、交流变频电机及步进电机的使用。现以无刷直流电机作为自动卷帘门的动力部分。

直流电机是最早出现的电动机，也是最早能实现调整速度的电动机。长期以来，直流电机一直占据着调速控制的统治地位。由于其具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，较高的效率，优异的动态特性，尽管近年来不断受到其它电动机（交流变频电动机、步进电机等）的挑战，但到目前为止，仍然是大多数调速控制电动机的最优选择。

近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及新兴的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控性的开关功率原件进行脉宽调制（Pulse Width Modulation , PWM）控制方式已成为绝对主流。这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电机控制数字化提供了契机。

对电动机的驱动离不开半导体功率器件。在对直流电动机电驱电压的控制和驱动中，对半导体功率器件的使用上又可分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式。

线性放大驱动方式使使半导体功率器件工作在放大区。这种方式的优点是：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小。但是功率器件在线性区工作时会将大部分电功率用于产生热量，效率和散热问题严重。因此这种方式只用于数瓦以下的微小功率直流电动机的驱动。

绝大多数直流电动机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM来控制电动机的电驱电压，实现调速。

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占空比@表示了在一个周期T里，开关管导通的时间与周期的比值。@的变化范围为0与1之间。在电源电压不变的情况下，电驱的端电压的平均值U取决于占空比@的大小。改变@值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM的调速原理。

在PWM调速时，占空比@是一个重要的参数。以下3种方式都可以改变占空比的值。

（1）定宽调频法； （2）调宽调频法； （3）定频调宽法。

目前，在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。现简要介绍一下无刷直流电动机的特点：

（1）容量范围大，标准品可达400KW，更大容量可以定制。 （2）电压种类多，直流供电，交流高低电压均不受限制。

（3）低频转矩大，低速可以达到理论转矩输出，激活转矩可以达到两倍或更高。

（4）高精度运转，不超过1rpm。（不受电压变动或负载变动影响）。 （5）高效率，所有调速装置中效率最高，比传统直流电机高出3—5倍。（6）调速范围，简易型/通用型（1:10），高精度型（1:100），伺服型。

（7）过载容量高：负载转矩变动在0.2以内输出转速不变。 （8）体积弹性大，实际比异步电机尺寸小，可以做成各种形状。 （9）可设计成外转子电机（定子旋转）。 （10）转速弹性大：可以几十转到几百转。

（11）制动特性良好，可以选用四象限运转。可设计成全密闭性，IP-54，IP-65，防爆型等均可。

（12）允许高频度快速激活，电机不发烫。

（13）通用型产品安尺寸与一般异步电机相同，易于技术改造[8]。

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5系统软件设计

5.1系统程序整体设计

开始 系统初始化 查询程序开始工作 N 是否有按键按下 Y Y 正转键 红灯亮，电机正传 N Y 反转键 N N 停止键 Y 电机停止 指示灯灭 绿灯亮，电机反转

图5-1 整体程序设计流程图

AT89C51串口编程一般就是查询和中断两种方式，其中查询占有系统资源

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