基于CAN总线的自动门控制系统设计

现场总线
基于CAN总线的自动门控制系统设计
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指导教师
2015年6 月15 日
课程设计（论文）任务书
一、课程设计（论文）的容
设计一个监控系统，用AT8952单片机和现场总线技术实现基于CAN总线的监控系统，进而进行相应的硬件电路的设计并进行软件的设计。

二、课程设计（论文）的要求与数据
1.用AT89S52单片机和现场总线技术；
2.推广嵌入应用于各种测控领域；
三、课程设计（论文）应完成的工作
1. 完成硬件和软件设计，绘出相关原理图；
2. 完成课程设计报告的撰写。

四、课程设计（论文）进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
1．收集设计中所涉及的主要器件等方面的资料2．收集相关的软件方面的资料
发出任务书日期：2015年6月1日指导教师签名：
计划完成日期：2015年6月27 日教学单位责任人签章：
目录
1 设计思路和整体规划思路 (1)
2设计容 (3)
2.1提要 (3)
2.2概念 (3)
2.3意义 (3)
2.4原理图 (3)
3系统硬件设计 (3)
3.1 CAN介绍 (3)
3.2硬件组成结构 (3)
3.3模块上线 (5)
参考文献 (6)
基于can总线的自动门控制系统的设计
黎信威杜腾波绍洲
摘要：本设计介绍了一种基于CAN总线的自动门控制系统，本设计采用AT89S52单片机，独立CAN控制器SJA1000。

自动门控制系统软件设计主要有开门程序和关门程序。

当门前1米有人或按开门按钮时，热释电红外人体传感器检测到信号后传给单片机，当两对管都未检测到信号时停止开门，此时如果继续有人来则继续开门。

如果无人在感应区移动，则执行关门程序，当突然有夹人信号，则门立即全部打开，防止夹人事故的发生。

如果没有人在门中间或在门口移动，则重新执行关门程序，最后两扇门完全关闭。

由于热释电红外传感器在检测到有人移动开门后，会自动延时3-4秒，因此，在软件上不必再设置延时程序。

关键字：CAN总线自动门控制系统AT8952单片机
1设计思路和整体规划思路
自动门的控制主要基于硬件和软件的要求，硬件方面采用简单高效的51单片机系统板来实现还有就是直流电机，红外对管传感器，热释电型红外传感器，软件方面基于单片机设计。

自动门的门板由支架支撑在导轨上，导轨连接到驱动装置，驱动装置通过皮带来带动门板在导轨滑动。

电动门的驱动装置是一组电机组件，由直流电机来完成。

主控制器单片机是自动门的指挥中心，通过部指令程序，发出相应指令，指挥电机工作。

外部信号由热释电型红外传感器来完成，当有移动的物体进入它
的工作围时，它就给主控制器单片机一个信号，电机提供开门与关门的主动力。

然后开门。

自动门门扇完成一次开门与关门的工作流程如下：感应探测器将探测信号传至主控制器单片机上，主控制器判断后控制电机运行。

电机得到一定运行电流后做正向运行，将动力经传动机构使自动门扇开启；自动伸缩门扇开启后由控制器做出判断，控制电机作反向运动，关闭自动门扇。

在双开门上两边分别安装红外对管，当门打开的过程中，又有人过来时，人流量增大，此时，红外对管的接收器不能接收到发射器的信号，把情况传输给主控制器单片机上，然后再由单片机控制电机将门打开。

在双开的门棱上安装一组红外对管，当门在关的过程中有人或物时，表示有夹物情况出现，红外对管的接收器将不能接收到发射器的信号，并把情况传输给主控制器单片机上，然后再由单片机控制电机将门打开。

同时，在门的两侧，可安装按钮，直接控制直流电机。

当控制器系统出现故障时，也可由人人为的主动按按钮，达到在系统出现故障时，人也可以自如的开进门的状况。

系统基本流程如下：
2实验容
2.1提要
本实验利用CAN模块检测光电开关的信号及步进电机的起、停和方向控制，通过实验平台上的步进电机模拟电动门，光电开关信号来模拟实现人的进出。

利用组态软件编写一上位机软件，实现对光电开关的检测及电机的控制。

2.2 概念
自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。

2.3 意义
自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。

当人通过门之后，再将门关闭。

由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。

2.4 原理图
系统的整体原理图
3 系统硬件设计
3.1 CAN介绍
CAN系统:基于CAN协议的CAN总线分布式数据采集网络,主要用于实现CAN总线应用中的通信控制和数据采集方案.
CAN协议是一种基于连接的CAN应用层协议，是整个CAN系统的基础与核心。

制定CAN协议的思路源于为中国中小型CAN应用网络提供一种简单、可靠、稳定的应用层协议。

在充分汲取了DeviceNet协议和CANopen协议之精萃的基础上，优先保障通信数据的可靠性与实时性，以相对简单的方式进行数据通信，从而有效降低了硬件实现成本，这就是CAN协议的巨大优势。

3.2 硬件组成结构
系统组成如图1 所示，系统的控制台由PC机和CAN总线适配卡等组成；CAN节点主要由单片机、CAN控制器和CAN收发器组成。

该实验主要利用iCAN4050 模块控制传动系统的运动方向及起、停控制。

iCAN4050 模块功能：CAN-4050 DI/DO功能模块用于采集开关量输入信号，并提供开关量输出信号。

CAN-4050 DI/DO功能模块具有8路开关量输入通道和8路开关量输出通道。

CAN-4050 DI/DO功能采用CAN总线通讯接口，符合CAN2.0B协议规。

模块在工作时，将输入的电压型开关量信号或者无源触点信号经过调理以后，送
入单片机进行处理，通过CAN总线通讯将输入的开关量信号状态传送到网络中的主控设备，并且主控设备通过CAN总线将输出的开关量状态传送到模块。

CAN-4050 DI/DO功能模块采用表面安装工艺，大大提高了系统在恶劣环境中使用的可靠性。

CAN-4050 DI/DO功能模块的底座上配有导轨架，可以直接安装在标准的DIN导轨上，用户也可以采用其它的简便的安装方式。

参数：电源具有极性反接保护功能
模块电源：单电源供电，供电电压为+10V～+30V DC
CAN控制器：PHILIPS SJA1000
CAN收发器：PHILIPS PCA82C251
通讯协议：符合CAN协议规V2.0B版
工作环境温度：-20℃～+85℃
物理尺寸：120mm*80mm*30mm(不计算导轨安装架高度)
安装方式：可选标准DIN导轨安装或简单固定方式
3.3模块上线
在此实验中仅以CANTest 测试软件演示上线状态图，如图所示。

其中按纽6 控制运动机构的方
向，按纽7 控制运动机构的起、停。

当按纽7 为绿色时，传动机构停止运行，反之传动机构
运动；当按纽6 为红色时，运动机构向右运行，反之向左运行。

控制传动系统启停、方向控制
如表可以控制CAN4050 模块输出信号即可控制运动机构的起、停及方向的改变。

参考文献
[1] 于洋.《测控系统网络化技术及应用》，机械工业
[2] 正军.《计算机测控系统设计与应用》，机械工业
[3]江全.《计算机测控系统设计与编程实现》，电子工业
[4]周立功主编.《工业以太网系统教程》
[5] 周立功主编.《CAN教学实验开发平台实验指导》。