本竞赛试题已经过多次改进,目前为2014新版,设有3处故障,绘图采用成品实物,更接近以后电子装配竞赛趋势。本资料包括完整参考答案,并用红色字体区分。试题为WORD文档,方便使用者灵活修改。
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红外探测自动门可以根据人接近红外感应情况,实现自动开关门、防夹等功能,模拟智能自动门禁系统。
二、电路结构
红外探测自动门由+5V直流电源、红外反射电路、数码管显示、单片机控制部分、计数器电路、蜂鸣报警、防夹保护、电机电路等组成。
三、工作原理简述
1、电源部分
12V直流经过电容滤波后经过U4稳压输出5V直流电压,供各单元电路使用。
2、单片机主控制电路
由51系列单片机构成,已经有固化程序(不需要下载程序),检测各种传感器的信息,根据内部设计的程序,驱动相关电路,完成对电路各种控制和显示功能。
3、红外检测电路
监测来自红外反射传感电路信号,检测是否有人靠近。
(1)红外发射电路
U2E和U2和外围电路产生方波,方波脉冲信号驱动Q4和红外发射管,发射红外光。
(2)红外接收电路
对管前无物体挡住时,TP2为低电平,有物体在红外对管前时,TP2为高电平,RP1可以调节红外接收的灵敏度。
(3)红外信号处理电路
经过Q5、Q6二级放大后经过U2A、U2B反相处理,再经过D9、R25、C15等组成的延时控制电路,RP2可以调整延时时间,然后再经过U2C和Q7等再次反相,再U3进行脉冲整形后产生有人/无人检测信号,传输到时单片机的相应端口。
4、开/关门执行机构
由开门由(直流电动机正转)表示,关门(直流电动机反转)表示。规定顺时针旋转为正转,逆时针旋转为反转。由Q8—Q13、电机、LED3和 LED4等组成。
控制要求如下:
(1)当有人员通过红外反射传感器时,开门执行机构动作,直流电动机正转正转7s门全开后自动停止,表示自动门停留在开门位置。数码管显示“F”+时间,表示正转(开门)。
注意:在开门的过程中再次检查到有人,但是系统不会再动作,只会继续完成开门的整个过程。
(2)自动门在开门位置停留等待停转4s后,数码管显示“P”+时间,表示暂停保证人员安全通过。
(3)自动进入关门过程,直流电动机反转 7s 门全关后自动停止,表示自动门停留在关门位置。数码管显示“r”+时间,表示反转(关门)
(4)当自动门在关门过程中,如果再次检测到有人时,则电机停转 1s 后,重新让门全开(时间是电机正转与之前反转已用去相同的时间差),然后重复停转 4s,再反转关门,在关门位置停留等待时重新开始等待,然后再进入关门过程,以保证人员安全通过。
5、显示电路
开门时3位数码管DPY1—Y3显示门的工作情况(开门/关门/报警),Q3、Q4、Q5 是位码驱动管。开门时显示全开门(电机正转)的剩余时间,关门时显示全关门剩余时间(电机反转),红外门工作异常报警时显示 110(意思是自动拨通 110 报警电话并自动发出定位信号,方便维
护人员快速准确定位进行救人或者维护)。
6、智能防夹保护功能
通过电机和转盘等机器结构,电机转动时在GD1上产生脉冲信号,送到单片机,如果在正常开/关门过程中一定时间内没有检测到光电脉冲的信号,就判断是电机负载过重或者意外停止转动,可能有人被夹或者自动门有严重故障,此时除进行复位外不能进行其他操作。(由于市面电机差异较大,少数电机启动不佳,会导致单片机误触发报警,请复位后多实验几次。)
7、声音报警电路
有人被夹发生危险时长时间发出“B声音”进行报警,声音电路由由Q15、SPK1等组成,由相应程序驱动发出必要的声音。 |