4．2  ULN2003和步进电机 13

4．3  控制器部分原理设计 14

4．4  控制器部分原理实现 17

4．5  控制器部分仿真 22

5  整体系统实现 25

结  论 27

致  谢 28

参考文献 29

附  录 31

1  引言

由于本设计是依据矿井下真实需求而衍生出来的，而最终也是需要在这种条件下发挥实用性的一种设计，所以本设计的设计思路简单归纳来就是由实际需求到抽象理论再到实际应用的这样一个方向。与其他设计不同的是，本设计在以理论设计为中心的前提下，还必须紧密结合实际条件并最终发挥实际功能。所以本设计的流程可以定义为始于功能提出，之后将提出的功能进行分类，对各个类别的功能进行原理讨论，依据讨论出来的原理进行软硬件设计，完成初步设计后还要对设计进行测试和优化，优化完毕后就可以结合最初的分块系统设计进行组合，最后完成整体的测试后就可以依据此设计进行实物的连接和调试。如图1.1所示的就是本设计的设计流程：

图1.1  设计方法流程图

现在已经确定了设计手段和方法，以下就可以开始根据设计要求和各部分功能将系统进行分类以及确定各个类别的关系。

2  总体功能设计

2．1  工作原理设计

矿用风门的基本要求是阻断井下空气交流，同时可以允许车辆行人自由通过；在此之上可以添加其他功能，例如手动的应急开门和关门功能、在风门开启或关闭的工作过程中发出声音提醒、由LED灯表示的开门或者关门工作状态等等。但是所有功能都必须以基本功能为基准。

图2.1  风门布局示意图

根据以上思想，以及对于传统风门设计的借鉴，本设计使用了双自动门顺次工作的思想。风门布局示意图如图2.1所示。详细来说，就是整个系统由两扇完整的风门组成一组，两扇门中间间隔一段距离，两个风门交替开启，不开启时保持关闭状态。这样一来，如果两个风门无法同时开启，风门两侧的空气就无法交流；同时两个风门又可以交替工作，所以车辆和行人又可以顺次通过，因此可以完全符合以上对于矿用风门的要求。

2．2  系统组成结构

依据本设计的题目要求，即自动风门用光敏探测控制器研制，可知本设计的中心部分为光敏探测控制器，根据其定义可初步分为探测部分和控制部分两大部分，在下文中我们就将以这种分类顺序对整个系统的设计进行详细讨论。在实际应用中还应包括的输出驱动部分，由于并不是本设计的重点，所以在这里将其暂时归为控制部分作简单讨论，且仅涉及设计的可能性，并不作深入地定量说明。

我们的整体设计思想是这样的，当人员或车辆的头灯作为信号源将源源不断地发送光信号，当目标进入光敏探测系统的有效采集区域时将引发光敏探测系统的响应；之后光敏探测系统会发出一个信号送给控制部分，控制部分受到触发并响应，将我们之前已经设计好的动作驱动信号送给驱动设备；最后驱动设备驱动电机对风门的开闭进行控制，达到自动控制的目的。系统总体设计框图如图2.2所示。