基于单片机的新型电动栏杆设计

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基于单片机的新型电动栏杆设计
摘要:本论文是基于at89c52单片机而设计的新型电动栏杆。该
系统主要包括感应模块、控制模块、电机驱动模块、报警模块等。
通过光电传感器来检测是否有车辆通过栏杆,经过识别后自动栏杆
做出反应来判断是否升起或者降落。该电路结构简单、可靠性高、
功能强且成本较低。
关键词:步进电机 光电传感器
中图分类号:tp2 文献标识码:a 文章编
号:1672-3791(2012)09(c)-0110-01
随着现代社会的发展,自动控制栏杆的运用范围是越来越广泛。
由于社会公共交通运输等问题的增多,人们普遍盼望一种省时省
力、节约资源的自动栏杆出现。自动控制栏杆主要用于铁路道口、
公路收费站、停车场及门卫等地方,通过控制器来控制步进电机运
转,从而带动栏杆上升和下降,借此实现对过往车辆的拦挡和放行。
1 方案的选择与论证
本设计由硬件部分和软件部分两大部分组成。硬件系统采用
stc89c52单片机作为中央处理器,采用了多路电源供电,结合步进
电机驱动电路,达到过往车辆数量检测,并结合数码管显示等功能。
而软件系统则采用模块化设计,包括车辆数量记录模块,距离电机
驱动模块、数码管显示模块等。
1.1 电机驱动模块
电机驱动模块中所使用的是步进电机。步进电机是将电脉冲信
号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在步进电机运
转非超载的情况下,步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉
冲信号的频率和脉冲数,而且不受负载变化的影响,当步进电机驱
动器接收到了一个脉冲信号,它就会驱动步进电机按预先设定的方
向转动一个固定的角度,此角度被称为“步距角”,步进电机的旋转
是以固定的角度一步一步逐渐运行的。我们可以通过控制脉冲产生
个数来控制角位移量,从而可以达到准确定位位移大小的目的。当
红外传感器检测到车辆通过时,单片机就会产生脉冲控制步进电机
转动固定的角度,从而实现电动栏杆的起降。
1.2 过往车辆检测模块
对于过往车辆的检测则采用红外蔽障传感器,这是一种集发射
与接收于一体的一体化光电传感器,检测距离是在一定范围内可以
调节的,能够满足我们设计的要求。而且这种传感器易于安装,价格
便宜,使用方便,应用范围广,可以广泛用于机器人蔽障,流水线计
件等众多场合。
1.3 显示模块
采用四位led七段数码管。数码管具有:低损耗、低能耗、寿命
长、低压、对外界耐老化,环境要求很低。
1.4 系统各模块最终方案
根据以上分析,结合器件和设备等因素,确定了如下方案。
(1)采用stc89c52单片机作为中央控制器,分别对步进电机驱
动、车辆检测、数码管液晶显示进行控制。采用单片机编程来实现,
方法简单易行,利用红外传感器作为发射和接收装置。当车辆通过
时,光电传感器没有接收到发射端持续发射的信号,就会产生一个
高电平输入到单片机。在单片机内部采用不断寻址,单片机采用查
询方式,一旦接收到高电平,则单片机就会产生脉冲输出,同时控制
电机的转动,以便使栏杆抬升,使行人或者车辆能够通过。该系统容
易操纵,且简单实用。
(2)显示采用数码管。数码管是一类通过显示屏对其不同管脚输
入相对的电流,使其发亮,从而显示出数字。它能够显示时间、日期、
温度等所有可以用数字来表达的参数。而且价格便宜,使用简单,应
用十分广泛。
2 硬件的设计与实现
2.1 系统硬件模块
系统总体可以分为:电源模块电路,中央控制芯片,红外传感器
检测电路,步进电机驱动电路,显示电路等部分。系统总体方框如图
1所示。
2.2 步进电机驱动电路
步进电机驱动采用uln2003a,这是一种高耐压、大电流复合晶体
管阵列,由七个硅npn复合晶体管组合而成。
2.3 红外传感器检测电路
红外传感器检测电路是用来检测过往车辆的状态及数量的,该
电路采用e18-d80nk红外避障传感器,这是一种集发射与接收于一
体的光电传感器。检测距离可以根据要求进行调节,3~80cm可调。
这种传感器有3根管脚,红色正极,黄色信号,黑色负极,当传感器被
障碍物挡住时,就会在信号端输出一个高电平,并输出到单片机对
应的引脚。
3 软件的设计与实现
系统的软件设计采用c语言,基于模块化思想,在编写过程中,通
过主程序调用各模块子程序,使主程序比较简单,可读性强,结构清
晰,层次明确。
4 结论
该设计操作简易,设计的移植性好,具有精度高,智能化,可靠性
高,实际应用性强和价格低等优点。
参考文献
[1]邓兴成.单片机原理与实践指导[m].机械工业出版
社,2009,6.
[2]谭浩强.c程序设计教程[m].北京:高等教育出版社,2008,4.
[3]于卫.模拟电子技术实验及综合实训教程[m].武汉:华中科
技大学出版社,2008.