车库门逻辑控制系统的研究
车库门逻辑控制系统的研究
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S t ud y of t he g ara g e g ate Lo g ical Control S y ste m
陈惠明!陆荣鑑!甘晶
(南京林业大学机电学院江苏南京210037)
!摘要"介绍了车库门逻辑控制系统的技术要求9
给出了逻辑控制系统的功能框图和以87LPC767单片机为核心的开关门控制及负载检测反馈放大电路O 同时介绍了逻辑控制器软件各功能模块的作用及指令控制系统O 对软件调试及实际运行试验中出现的问题进行了讨论O
关键词#车库门9逻辑控制9单片机9密码 Abstract Thi s p a p er i ntr oduces t he t echni cal de m ands of t he g ara g e g at e l o g i cal contr ol s y s-t e m 9t he f uncti on bl ock di a g ra m of t he s y st e m 9and t he g at e contr ol circuit and a m p lif y circuit of t he l oad f eedback based on m i cr o-contr oll er 87LPC767.It al so i ntr oduces t he f uncti on of t he l o g i cal con-tr ol sof t ware modul es and t he i nstr ucti on contr ol s y st e m 9and di scusses t he p r obl e m t ur ni n g u p dur-i n g t he sof t ware si mul ati on and ser vi ce ex p eri ence .Ke y words C g ara g e g at e 9
l o g i cal contr ol 9chi p m i cr oco m p ut er 9secret code 1引言
随着社会经济的发展和科学技术的进步9人们的
生活水平越来越高o 在有了宽敞的房子后9人们又想到了车o 现在有车的人越来越多9如何更好更安全地停放自己心爱的汽车成为人们关心的问题o
新型的生活小区大部分都有车库9车库都有防盗门o 但由于技术方面的原因9车库用防盗门的技术含量低9基本上仍使用机械防盗锁9使用时并不方便o 因此9研制具有高保密性\高安全性及高工作可靠性且使用方便的车库门逻辑控制系统很有必要o
2逻辑控制系统的技术要求
为了满足保密性\高安全性及高工作可靠性方面的要求9车库门逻辑控制系统应具有如下功能
基本功能 能实现开门及关门功能并在开关门接近终点时能减速以减少终点冲击o
控制功能 在车库门附近的任何位置可采用无线便携式遥控器控制逻辑控制器的开门 关门9若人在室外也可用有线密码控制器来控制逻辑控制器的开门 关门9若人在室内则压按钮开关就可控制逻辑控制器的开门 关门 所以需要设置有线控制开关)o
为了满足保密性\高安全性的要求9便携式遥控器应采用滚动控制密码或由单片机控制的密码9而不宜采用通用编码器o
当逻辑控制系统接收到便携式遥控器\壁挂式有线控制开关9或壁挂式有线密码控制器的任一控制命令9逻辑控制系统控制车库门动作9车库门运行至下一个限位开关处停止动作o 为了防止超载9在车库门动
作时要检测负荷的大小9若超载或遇障碍物9则控制电机停止动作9并立即向相反方向运行9运行一段距离后电机减速并完全停止运行o 在关门阶段9若有人正好在门框内9为避免触及人体9需设置红外异物感应装置9一旦感应到有障碍物9控制电机停止动作9并使车库门向开门方向运行一段距离o
3逻辑控制系统的硬件设计
逻辑控制系统的功能框图如图1所示o
图1控制系统的功能框图
车库门逻辑控制系统硬件的主要功能是9在得到
控制命令后实现正确的开门 关门控制o 考虑到此控制系统除控制功能外还必需具有负荷检测及通信功能9而且该系统全天24小时工作9时时处于待命状态9因此9主控CP U 应具有极高的工作可靠性9需具有硬件看门狗9使得在软件跑飞或意外死机时9可在较短时间内恢复系统工作o 综合考虑上述因素9我们选用P H I LI PS 半导体公司的P87LPC767单片机作为车库
830电子工程师
测控技术与设备V ol .29No .82003
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收稿日期#
2003-05-19
图2控制及负载反馈放大电路
门逻辑控制系统主控CP U
P87LPC767具有4路8位A D 转换器 WDT 看门狗 I 2C 总线 模拟比较器 P WM 脉冲宽度调制器 上电复位检测 欠压复位检测等功能 保证I O 口驱动电流达到20mA 它的运行速度为标准80C51单片机的2倍 而且工作温度范围达到了工业标准 -40C +85C 单片机本身的可靠性即电磁兼容特性很好
采用P87LPC767为CP U 的逻辑控制系统的控制及负载反馈放大电路如图2所示
逻辑控制系统的执行元件为24V 的直流电机 电机的正反转电路由单片机的P0口经2个NPN 三极管控制2个单刀双置继电器来切换 若三极管T 1 T 2同时导通或同时截止 则电机两极的压降为零 电机不可能转动 但若三极管T 1
T 2一个导通另一个截止
则可控制电机的正 反向转动 电机是否转动还受场效应管M 2 I RF44 的控制 场效应管M 2导通则电机的接地通道连通 电机可以转动 只要有一个三极管导通 电机的一极就和24V 电源连通 照明指示灯LA MP 就亮且不受场效应管控制 通过软件可实现由指令来控制照明指示灯LA MP 亮 延时熄灭
场效应管M 2在系统中一方面控制电机的开停 另一方面还担当了电流反馈的角色 系统负载大电机电流也大 流过场效应管的压降也大 把这一压降经电阻送入运放L M 358的反相输入端 放大后的信号连至87LPC767的A D 转换接口
用于检测逻辑控制器的负荷大小 场效应管截止时其输入端有可能是24
V 的高压
为防止此电压损坏运放或CP U 采用了三极管T 3 T 4同时导通或同时截止的联动控制 三极管导通 场效应管因无控制电压而截止 而T 4的导通又将反馈回路接地防止了高压的串入
图2中 U3为采用I 2C BUS 的E 2PROM 芯片 用于存储逻辑控制器的各设定参数 当前运行状态及控制密码
4逻辑控制系统的软件设计
软件系统的主要任务是等待控制命令 在接到命令后控制执行机构执行相应的动作 4.1系统模块组成
软件系统有如下功能模块组成 初始化模块 设定各口线的输入输出功能 串行口各参数设定 系统各运行参数的读取
主控模块 控制车库门的开 关 接近终点减速 终点制动 运行中负荷的检测 超载反向
无线信号接收模块 检测无线信号并进行密码比较 确定有效后向主控模块发出开关门控制命令 在控制器处于待命状态时 按住初始化设定键4s 进入无线控制初始密码设定状态 通过便携式遥控器可对系统输入密码 接收模块连续接收两遍密码 密码相
同即可得到系统确认 逻辑控制器允许设定四组无线
运行控制密码
通信模块 与有线密码器进行通信 根据有线密码器的控制命令进行密码的比较与修改 向主控模块发出开关门控制命令 确定车库门的锁定与解锁
运行参数初始化模块 使车库门执行开 关 开 关
2个周期的动作
在动作过程中测试电机启动阶段和正常运行阶段的负荷值 确定超载门限 读取起点到终点的运行时间 由此确定90%终点行程值
I 2C BUS 软件模拟模块
此模块的功用为软件模拟I 2C BUS 的串行数据线 SDA 及串行时钟线 SCL
可让需要读写数据的模块调用 4.2软件调试
将上述各模块分别进行仿真调试 并组成完整的车库门逻辑控制系统 实验室调试各种功能基本满足要求后 进行现场工作运行及破坏性试验 破坏性试验的方法 一是去掉起点及终点行程开关 让执行装置硬撞两极限点 二是在行程中间位置加刚性障碍物让执行装置进行冲击
设计了一个每分钟发一个脉冲的专用电路给有线控制开关发开关门命令 这样逻辑控制器以每分钟一次的频率进行连续冲击 在连续冲击约2000次时系统失效 检查电路板 发现电路板的强电区已烧糊 场效应管也已击穿 因此无法控制电机的启停 从现象看 之所以烧坏是因为长时间的超负荷而引起过电流 但按照开始编程的设想 执行装置一碰上障碍物
CP U 就应该能检测到
并使执行装置反向 在经第二次试验并产生同样的损坏后 设想可能是A D 转换工作不可靠 从而引起未能检测到超载的现象 使执行装置顶死在障碍物上引起系统失效 在实验室又反复检查了软件并做了仿真实验 发现单步调试A D 转换其
93 陈惠明，等：车库门逻辑控制系统的研究
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结果每次都正确9而连续对一直流电压信号进行采样时只有少数点是正确的9大部分数据为零或不正确o 上述发现问题的A /D 转换采用的是片外时钟9转换时也未让CP U 进入休眠状态o
因此9修改了软件9改用CP U 片内时钟9A /D 转换时让CP U 进入休眠状态9则A /D 转换不管是单步执行还是连续进行均未发现出错的现象9问题得到解决o
5指令控制系统
指令控制系统是指给逻辑控制器发命令的便携式遥控器\壁挂式有线密码控制器\红外异物感应装置及安装于室内的有线控制(按钮>开关o 无线发送便携式遥控器及接收装置9若频率为315MHZ 9
则在市场上可以买到9其控制码通常采用PT 2262通用编码器来控制9
发送密码的位数固定o 为了使发送的密码字长及数值控制方便9采用PI C12C508单片机作为数据发送控制芯片9
利用声表稳频设计专用便携式遥控器9可提高逻辑控制器安全保密性o 当业主忘带便携式遥控器时9只要记得有线密码9
就可使用壁挂式有线密码控制器来进行开关门控制o 壁挂式有线密码控制器实质上就是一个具有通信功能
的键盘控制系统o 考虑到性价比9采用AT 89C2051
单片机即可满足使用要求o
红外异物感应装置分为红外发送和红外接收两部分9红外发送部分利用NE556双时基电路9形成一路频率为38k HZ 的调制信号和一路频率为500HZ 的固定值数据信号9两信号叠加后控制红外发送管的发送o 接收部分采用具有解调功能的一体化红外接收器(如TL538B >o 在无障碍物阻挡的情况下TL538B 的输出为500HZ 的方波信号9此信号经PI C12C508单
片机检测后9
向逻辑控制器发出一高电平信号9若红外被阻挡9则PI C 单片机接收不到方波信号9从而输出低电平报警o 逻辑控制器检测到红外接收器送来的报警信号后将禁止关门动作9以确保人身安全o
6结束语
在给逻辑控制系统选用控制CP U 时9考虑了单
片机的高集成度及性价比9选用了P H I LI PS \AT -MEL \M I CROCH I P 公司三种不同类型的单片机9
使用中充分利用了各单片机的片内资源9其性能得到最
大限度的发挥o 因此9该控制系统的各部件都具有体积小\成本低的特点o 经过实验室及现场正常运行和破坏性运行证明9其工作可靠\控制方便o
参考文献
1周慈航.P H I LI PS 51LPC 系列单片机原理及应用设计.北
京:北京航空航天大学出版社920012余永权.FLASH 单片机原理及应用.北京:电子工业出版
社91997
3张淑清.单片微型计算机接口技术及应用.北京:
国防工业出版社92001
4窦振中.PI C 系列单片机原理和程序设计.北京:北京航空
航天大学出版社920005武峰.PI C 系列单片机的开发应用技术.北京:
北京航空航天大学出版社92000櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖
回
M c DATA 展示下一代智能化平台
在多功能存储网络解决方案领域首屈一指的供应
商M c DATA 公司最近展示了一个全新的存储网络智能化交换机平台o 该平台将为存储区域网络(SAN >带来更高价值9并通过中央化实时提供异类存储资源来优化存储设备使用率o
M c DATA 的技术展示了一个安全及中央化的界面9它使管理工作和分配存储资源更为容易9具体而言9M c DATA 的智能化交换机平台拥有下列功能和优点:
智能网络提供存储应用程序9这可以提高应用程序的功能9并把应用程序与存储资源作最优化的匹配安排o
通过把卷标管理工作集中于网络的单一管理点作中央化管理9大幅度减少了存储的管理成本及改进了可扩展性o
整合存储资源以提高使用率\增强灵活性并降低拥有总费用o I DT 为SME ／SOHO 无线网关和无线接入点
提供新款Inter P rise 处理器
全球领先的通信集成电路供应商I DT (I nt e g rat-ed D evi ce T echnol o gy 9I nc >宣布推出全新RC32336I nt er p ri se TM 集成通信处理器o
RC32336I nt er p ri se TM 集成通信处理器包括一个工作速度高达180MHZ 的32位M I PS CP U 核心9可以实现单频带和双频带WLAN 设计9并兼容L i nux 和Vx W or ks 等实时操作系统o 新器件还包括两个带标准M II 接口的以太网MAC 9
可将器件连接到更多的网络设备上o RC32336I nt er p ri se TM 处理器还包括一个16位PC MC I A 2.1版接口9可帮助设计人员实现包括WLAN 解决方案在内的各种外围设备和芯片组无缝连接o 此外9RC32336还包括一个32位2.2版外围元件互连(PC I >控制器和一个SDRA M 存储控制器9可以连接到多个符合业界标准的存储产品9帮助设计人员降低系统成本和节省主板面积o
04 电子工程师
测控技术与设备V ol .29No .82003
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车库门逻辑控制系统的研究
作者：陈惠明， 陆荣(钅监)， 甘晶
作者单位：南京林业大学机电学院,江苏南京,210037
刊名：
电子工程师
英文刊名：ELECTRONIC ENGINEER
年，卷(期)：2003,29(8)
被引用次数：1次
参考文献(5条)
1.周慈航PHILIPS 51LPC系列单片机原理及应用设计 2001
2.余永权Flash单片机原理及应用 1997
3.张淑清单片微型计算机接口技术及其应用 2001
4.窦振中PIC系列单片机原理和程序设计 2000
5.武峰PIC系列单片机的开发应用技术 2000
引证文献(1条)
1.王风华翻板式遥控车库门系统的研究[学位论文]硕士 2006
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/b817431316.html,/Periodical_dzgcs200308014.aspx