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摘 要:鉴于目前各种厂家,生产出种类繁多的电动锁,在使用过程中,当电机运行到上半周时可能会出现卡死的现象,且存在测试繁琐的困难。设计并实现了一种简单而又实用的电动锁具测试装置。该装置尽可能考虑到检测电动锁的众多因素,使得模拟测试尽可能接近实际,并且操作简单、方便快捷。
关键词:电动锁具;ATMEGA8L;控制模块;防卡死
0 前言
随着生活质量的提高,人们开始追求便携时尚的生活方式,为了摆脱因钥匙易丢失且携带不便而带来的困扰,越来越多的人选择用指纹锁和电子密码锁来替换传统的机械锁。而这两种锁具的的传动机构都是通过电机驱动的电动锁,虽然目前市场上电动锁的种类和生产厂家众多,但是大多电动锁都存在一种隐患。即在使用过程中,当电机运行到上半周时有可能会出现卡死现象,使门无法开启,这无形中给大家生活造成诸多不便。而对电动锁性能进行测试又是一件简单而又烦琐的事情。本文设计了一种装置,这种装置在测试过程中,尽可能考虑到检测电动锁众多的因素,使得模拟测试尽可能接近实际。测试简单方便只需通过按键设定测试次数后,就可以对电动锁具进行反复自动测试,如果发现问题可以在测试阶段从结构上对其进行调整,然后对整个锁具机构的设计进行优化,从而避免电动锁被卡死现象的发生。
1 电动锁具测试装置工作原理及组成
一个合格的电动锁要求传动结构灵活、能耗做到最小,因此在检测时主要对其传动机构的灵活性及工作时动态电流进行测试。电动锁具功能测试装置主要由ATMEGA8L控制模块、电机驱动电路、状态显示电路和按键控制部分组成。
2 ATMEGA8L控制模块
控制模块采用ATMEL公司生产的AVR增强型单片机ATMEGA8L,它具有速度快,集成度高,抗干扰性能好,开发手段方便,价格低等优点。ATMEGA8L是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机。ATMEGA8单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起,所有的工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连,实现了在一个时钟周期内执行的一条指令同时访问(读写)两个独立寄存器的操作。这种结构提高了代码效率,使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此,ATMEGA8可以达到接近1MIPS/MHz的性能,运行速度比普通CISC单片机高出10倍。ATMEGA8有8K字节的Flash程序存储器,支持可在线编程(ISP),512个字节的E2PROM,1K字节内部SRAM。ATMEGA8L控制模块为本系统的处理核心。通过编程将程序写入控制模块ATMEGA8L,ATMEGA8L便通过IO口输出控制信号发送给电机驱动电路使电机运转,同时检测传感器的反馈信号,通过判断传感器信号来确认锁具故障部位,并将信息输出给状态指示电路,从而实现对整个测试过程的控制。
3 电机驱动电路
电机驱动电路是电机驱动芯片BA6289F根据ATMEGA8L发送的控制信号来输出正反转电流来驱动电机的运转。BA6289F有正向、反向、停止、待机4种工作模式,在待机模式下它的静态电流小于15μΑ,满足低功耗的要求。
BA6289F在ATMEGA8L的控制下,它将进入相应的工作模式,当FIN为高电平且RIN为低电平时将驱动电机正转,反之将驱动电机反转,从而完成一个电动锁具的测试周期。
4 状态显示电路
将数字电流表串连在电源与电机的驱动电路中,电动锁具在来回转动过程中,可快速准确的显示电动锁具的工作电流,如果传动结构不灵活将会出现电流超差(即不符合电动锁具的技术指标),此时须调整其机构位置,重新测试。测试时ATMEGA8L根据电动锁上三个传感器(开门到位传感器、关门到位传感器、门状态传感器)的信号判断锁舌的位置。
当开门位传感器电位为低电平时,这时锁具处于开门状态,输出控制信号使电机正向运转,锁舌向关门方向运转;当关门到位传感器电位为低电平时,这时锁具处于关门状态,输出控制信号使电机反向运转,锁舌向开门方向运转;当开、关门到位传感器电位都为高电平时,这时锁具处于开关门之间的状态,单片机默认的输出控制信号使电机正运转,锁舌向关门方向运转。电机运转过程中,单片机再检测各传感器的状态,当电机运转到位时(传感器电位为低电平),单片机控制电机停止运转。ATMEGA8L根据电动锁具的反应状态输出状态指示(红绿发光二极管),操作者可根据状态指示来判定电动锁功能是否正常。
5 电动锁具测试方法
电动锁具在测试时,先将测试装置平放在操作台上,将稳压电源调节到电机所需的额定工作值,然后把备测锁具(已组装好的电机、传感器)根据需要连接在测试装置的相应接口上。等一切工作准备结束后,最后将电源打开并根据需要按下相应的测试键,这时电动锁具就能够根据测试键自动完成相应的运转次数(例如:30次或300次)。在电机转动过程中,操作者只需观察测试装置上的数字电流表的显示,看其数值是否在电机要求的技术指标范围内,如果不在,那么指示灯和蜂鸣器将会发出报警,提示故障位置。
6 测试装装置的特点
本文的电动锁具测试装置在设计过程中,采用多种扩展接口,以适应多种不同型号不同类型的电动锁具;可以同时对多个电动锁进行测试。按单键即可自动完成对锁具连续多次(如30次,300次)功能测试,测试速度高(约7-20s 运行3次);保证电动锁的可靠性为了适应批量测试的需要和零件的可靠性、互换性要求,在设计中主芯片采用ATMEL公司产品,其它芯片都采用进口器件以保证批量测试的需要。电动锁具功能测试装置在设计时使用的标准化程度高、稳定性强的电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等电子元器件组成,对于标准元器件现已积累了大量的试验、统计数据,已经可以证明其可靠性。可以快准确速显示电动锁具的工作电流,具备声光提示,为操作者提示故障部位,以便维修。
7 结论
本文使用ATMEGA8L单片机实现了电动锁具测试装置的设计。经过实践证明,此装置大大提高了电动锁具的测试效率,保障了电动锁具的生产质量,减少了电动锁具的故障率,增强了指纹电动锁和密码电动锁的可靠性。
参考文献
[1]马超,詹卫前.耿德根.ATmega8原理及应用手册[M].清华大学出版社,2002.
[2][美]巴雷特,古尔等.周俊杰等译.嵌入式C编程与AtmelAVR[M].清华大学出版社,2003.
[3]丁成化等.AVR单片机应用设计[M].北京航空航天大学出版社,2002,(5).
关键词:电动锁具;ATMEGA8L;控制模块;防卡死
0 前言
随着生活质量的提高,人们开始追求便携时尚的生活方式,为了摆脱因钥匙易丢失且携带不便而带来的困扰,越来越多的人选择用指纹锁和电子密码锁来替换传统的机械锁。而这两种锁具的的传动机构都是通过电机驱动的电动锁,虽然目前市场上电动锁的种类和生产厂家众多,但是大多电动锁都存在一种隐患。即在使用过程中,当电机运行到上半周时有可能会出现卡死现象,使门无法开启,这无形中给大家生活造成诸多不便。而对电动锁性能进行测试又是一件简单而又烦琐的事情。本文设计了一种装置,这种装置在测试过程中,尽可能考虑到检测电动锁众多的因素,使得模拟测试尽可能接近实际。测试简单方便只需通过按键设定测试次数后,就可以对电动锁具进行反复自动测试,如果发现问题可以在测试阶段从结构上对其进行调整,然后对整个锁具机构的设计进行优化,从而避免电动锁被卡死现象的发生。
1 电动锁具测试装置工作原理及组成
一个合格的电动锁要求传动结构灵活、能耗做到最小,因此在检测时主要对其传动机构的灵活性及工作时动态电流进行测试。电动锁具功能测试装置主要由ATMEGA8L控制模块、电机驱动电路、状态显示电路和按键控制部分组成。
2 ATMEGA8L控制模块
控制模块采用ATMEL公司生产的AVR增强型单片机ATMEGA8L,它具有速度快,集成度高,抗干扰性能好,开发手段方便,价格低等优点。ATMEGA8L是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机。ATMEGA8单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起,所有的工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连,实现了在一个时钟周期内执行的一条指令同时访问(读写)两个独立寄存器的操作。这种结构提高了代码效率,使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此,ATMEGA8可以达到接近1MIPS/MHz的性能,运行速度比普通CISC单片机高出10倍。ATMEGA8有8K字节的Flash程序存储器,支持可在线编程(ISP),512个字节的E2PROM,1K字节内部SRAM。ATMEGA8L控制模块为本系统的处理核心。通过编程将程序写入控制模块ATMEGA8L,ATMEGA8L便通过IO口输出控制信号发送给电机驱动电路使电机运转,同时检测传感器的反馈信号,通过判断传感器信号来确认锁具故障部位,并将信息输出给状态指示电路,从而实现对整个测试过程的控制。
3 电机驱动电路
电机驱动电路是电机驱动芯片BA6289F根据ATMEGA8L发送的控制信号来输出正反转电流来驱动电机的运转。BA6289F有正向、反向、停止、待机4种工作模式,在待机模式下它的静态电流小于15μΑ,满足低功耗的要求。
BA6289F在ATMEGA8L的控制下,它将进入相应的工作模式,当FIN为高电平且RIN为低电平时将驱动电机正转,反之将驱动电机反转,从而完成一个电动锁具的测试周期。
4 状态显示电路
将数字电流表串连在电源与电机的驱动电路中,电动锁具在来回转动过程中,可快速准确的显示电动锁具的工作电流,如果传动结构不灵活将会出现电流超差(即不符合电动锁具的技术指标),此时须调整其机构位置,重新测试。测试时ATMEGA8L根据电动锁上三个传感器(开门到位传感器、关门到位传感器、门状态传感器)的信号判断锁舌的位置。
当开门位传感器电位为低电平时,这时锁具处于开门状态,输出控制信号使电机正向运转,锁舌向关门方向运转;当关门到位传感器电位为低电平时,这时锁具处于关门状态,输出控制信号使电机反向运转,锁舌向开门方向运转;当开、关门到位传感器电位都为高电平时,这时锁具处于开关门之间的状态,单片机默认的输出控制信号使电机正运转,锁舌向关门方向运转。电机运转过程中,单片机再检测各传感器的状态,当电机运转到位时(传感器电位为低电平),单片机控制电机停止运转。ATMEGA8L根据电动锁具的反应状态输出状态指示(红绿发光二极管),操作者可根据状态指示来判定电动锁功能是否正常。
5 电动锁具测试方法
电动锁具在测试时,先将测试装置平放在操作台上,将稳压电源调节到电机所需的额定工作值,然后把备测锁具(已组装好的电机、传感器)根据需要连接在测试装置的相应接口上。等一切工作准备结束后,最后将电源打开并根据需要按下相应的测试键,这时电动锁具就能够根据测试键自动完成相应的运转次数(例如:30次或300次)。在电机转动过程中,操作者只需观察测试装置上的数字电流表的显示,看其数值是否在电机要求的技术指标范围内,如果不在,那么指示灯和蜂鸣器将会发出报警,提示故障位置。
6 测试装装置的特点
本文的电动锁具测试装置在设计过程中,采用多种扩展接口,以适应多种不同型号不同类型的电动锁具;可以同时对多个电动锁进行测试。按单键即可自动完成对锁具连续多次(如30次,300次)功能测试,测试速度高(约7-20s 运行3次);保证电动锁的可靠性为了适应批量测试的需要和零件的可靠性、互换性要求,在设计中主芯片采用ATMEL公司产品,其它芯片都采用进口器件以保证批量测试的需要。电动锁具功能测试装置在设计时使用的标准化程度高、稳定性强的电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等电子元器件组成,对于标准元器件现已积累了大量的试验、统计数据,已经可以证明其可靠性。可以快准确速显示电动锁具的工作电流,具备声光提示,为操作者提示故障部位,以便维修。
7 结论
本文使用ATMEGA8L单片机实现了电动锁具测试装置的设计。经过实践证明,此装置大大提高了电动锁具的测试效率,保障了电动锁具的生产质量,减少了电动锁具的故障率,增强了指纹电动锁和密码电动锁的可靠性。
参考文献
[1]马超,詹卫前.耿德根.ATmega8原理及应用手册[M].清华大学出版社,2002.
[2][美]巴雷特,古尔等.周俊杰等译.嵌入式C编程与AtmelAVR[M].清华大学出版社,2003.
[3]丁成化等.AVR单片机应用设计[M].北京航空航天大学出版社,2002,(5).