毕业设计（论文）-门禁出入管理控制系统精选.doc

　绪论 1.1IC卡）门禁系统，生物识别门禁系统等。密码门禁系统由于其本身的安全性弱和便捷性差已经面临淘汰，而生物识别门禁系统安全性高,但成本高，由于拒识率和存储容量等应用瓶颈问题而没有得到广泛的市场认同。利用语音识别技术来实现门禁系统不用像其他方式一样需要触摸，具有方便、安全、准确、信息完整、独立性强、反应速度快等优点。因此，基于语音识别技术的门禁系统有着非常独特的优势和发展前景。 在任何门禁系统中都需要电机控制大门的开启和关闭，而且在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。直流电动机有较好的控制特性，它的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。虽然由于存在换向器制造复杂，价格较高，但是它较高的控制特性仍然使它在控制领域占有重要地位。随着电力电子技术、单片机和微型计算机的高速发展，外围电路元件专用集成电路的不断出现，使得直流电动机控制技术有了显著进步。这些技术领域的高速发展，可以很容易的构成高精度、快响应的直流系统，因而近年来世界各国在高精度、速度和位置控制场合，受到了人们的越来越多的关注，从而得到迅速的发展和广泛的用。 在直流电机调速系统中，数字PID是一种比较成熟的算法。它的结构简单，不一定需要系统的确切数学模型，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验，将它移植到电机控制系统，通过软件予以实现，对于大多数控制对象都能获得满意的控制效果。因此，数字PID控制算法是电机微机控制中常用的一种基本控制算法。 研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。而且对PID算法的学习和研究可以更好的理解工程实际中的控制技术，对于培养学生的工程意识有很大帮助。 1.2　电机及驱动介绍 电机是电动机（俗称马达）的简称，是一种将电能转换成为机械能的装置。在运动控制系统中主要用作执行部件。它的基本工作原理是利用电流通过一个恒定的磁场中的导体时所产生的电磁力来驱动导体运动而产生动力。常用的电机有直流电机﹑交流电机和步进电机。直流电机是由磁极﹑电枢绕组﹑电刷和换向器组成的。通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流电机的旋转方向和速度。它具有控制简单，启动转矩大，体积小，质量轻，效率高等优点。直流电机的驱动方式有很多，其中很常用的一种叫做脉宽调制。脉宽调制（PWM）通常称为PWM伺服放大技术，它是利用改变电压脉冲宽度来达到变压的目的的一种控制技术。调速范围宽，效率高是它的主要优势。 1.3　PID控制简介 PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID调节器及其改进型是在工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。我们今天所熟知的PID控制器产生并发展于1915~1940年期间。尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制器以其结构简单，容易被理解和实现，应用中不需要精确的系统模型的预先知识，对模型误差具有易于操作等优点，仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。 PID有如下几个重要的功能： 1、提供反馈控制； 2、通过积分作用可以消除稳态误差； 3、通过微分作用预测将来。 PID控制器历史悠久，生命力旺盛，并以其独特的优点在工业控制中发挥巨大作用。 1.4　系统的总体设计 本系统由单片机核心、电机控制模块、数码管显示模块﹑语音模块和键盘输入模块构成，SPCE061A单片机作为主控芯片，通过I/O端口来控制SPGT62C19B电机驱动芯片，从而实现对直流电机的控制。电机上的光栅转盘和红外对管将直流电机的转动信息反馈给单片机，单片机针对测得的实际转速来调节SPGT62C19B的控制状态，从而使转速趋近预设置。同时，电机转速可由4位数码管显示出来。通过按键对直流电机的转动方向和转速等进行设定。并利用凌阳单片机擅长的语音功能实现实时播报转速功能。各部分之间的功能结构框图见图1.1。 图1.1　系统功能结构框图 1.5　本设计的主要工作 对于硬件部分，论文主要研究了直流电机及利用SPGT62C19B进行PWM调速的原理，电机转速测量的方法，并设计了一套直观而又简洁的直流电机控制系统电路。对于软件部分，论文研究了各个功能模块的设计思想和软件实现方法，讨论了数字PID在直流电机转速控制中的应用。 论文结构安排采取先硬件后软件，最后调试分析结果的顺序。系统利用四个按键以及电机控制模块实现直流电机速度测量和调节，具有下列功能： 1、可通过按键设定电机的转动方向、转速； 2、可实时测量电机的实际转速，并在LED数码管上显示出来； 3、可对电机进行PID转速调节