基于EDA 技術（FPGA）的自動門控制系統(tǒng)設計

引 言

門和人類文明是孿生的，它伴隨著人類文明的發(fā)展而躍動。21 世紀的今天，門更加突出了安全理念，強調了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時還突出了建筑藝術的理念，強調門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調、和諧。

門大規(guī)模專業(yè)化生產始于150 年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現出大批獨具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級形式--自動門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經形成了種類齊全、功能完善、造工精細的自動門家族。

中國早在十多年前就開始引用歐洲自動門，并把它應用在酒店、機場、購物中心、銀行、寫字樓等大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時尚的姿彩。自動門從理論上理解應該是門的使用觀念的延伸，是人們根據需要對門的功能的提升和完善。所以對自動門的認識應該從人對門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同時滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應牢固、密封。

因此，設計一個操作方便、運行穩(wěn)定可靠、成本低的自動門的控制系統(tǒng)具有一定的市場。

本文設計的自動門控制系統(tǒng)為了達到上述目的，采用了如下設計方案：采用按鈕、無線遙控、紅外感應三種驅動方式，既可自動控制又可人工控制，操作簡單并且適用范圍廣；采用EDA技術設計主控制器的狀態(tài)轉換，可軟件診錯；采用自動復位以及電機專用控制芯片來保證系統(tǒng)的可靠運行。由于設計采用了EDA 技術的VHDL 設計而非傳統(tǒng)的單片機設計，是一種自上向下的設計方法，使得系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本降低。下文將詳細介紹系統(tǒng)各個部分的設計。

1 系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)通過按鈕、無線遙控、紅外感應三種驅動方式實現自動門的開、關、停，且按鈕優(yōu)先級別最高。紅外感應開關在有人來時自動門開。還可以通過人工控制方式使用按鍵與遙控器來控制自動門的開、關、停。無線遙控器可根據實際情況在市場考查選用。自動門主控制器電路用一片FPGA 芯片，根據驅動信號以及位置和遇阻外部信號來完成對門運行狀態(tài)的轉換控制；自動門的電機控制電路則根據主控制器發(fā)出的正反轉以及?？刂菩盘杹砜刂齐姍C的開、關、停以及實現自動門正反運行的分別調速。

2 電機控制電路設計

為了保證電機的控制簡便可靠，設計中使用了電機專用控制芯片MC33033 如圖1。該芯片可對直流電機速度進行開環(huán)和閉環(huán)控制，亦可分別對電機正反轉進行調速。MC33033 是第二代無刷直流電機控制器的典型芯片，該芯片內含轉子位置譯碼器，并可為傳感器工作提供帶有溫度補償的參考基準電壓。MC33033 的另一個特點是內含三個集電極開路的頂部驅動器和為MOSFET 驅動電源而設計的三個高電流推拉式底部驅動器，并具有電機過流檢測和保護功能。