【正文】 。211。 } } 21 / 441 void main() { uchar i。202。 PORTA=0X00。181。245。175。209。239。213。207。181。206。163。211。184。193。180。179。200。163。200。204。187。210。163。210。181。195。 while(1) { to_machine1()。231。197。196。206。214。 203。211。208。188。210。180。192。188。207。//206。178。205。//206。178。205。//206。178。205。 frst_send2amp。231。197。196。206。214。 203。211。208。188。210。180。192。188。207。 // to_machine1()。 } } } 23 / 441 “臺(tái)日杯”電梯設(shè)計(jì)大賽 模型組 Fantasy Lift 作 者： 自動(dòng)化 08 級(jí) 劉 瑜 24 / 441 自動(dòng)化 08 級(jí) 劉迪卡 20xx 年 11 月 摘 要 電梯系統(tǒng)是運(yùn)用于高層建筑的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。 本文從制作電梯控制系統(tǒng)角度出發(fā)，詳細(xì)介紹了電梯各個(gè)組成部件的實(shí)現(xiàn)方案、硬件電路、軟件程序，深入討論了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，總體結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)方法，力求為相關(guān)學(xué)科教學(xué)提供一種直觀、經(jīng)濟(jì)而有說服力的電梯模型，滿足教學(xué)演示的要求。 本系統(tǒng)很好地完成了所有的基本功能之外還有增添一些創(chuàng)新功能： 1． 轎廂可根據(jù)樓層間距，以不同速度運(yùn)行，運(yùn)行間距越大，運(yùn)行速度越大。當(dāng)市電電網(wǎng)停電時(shí)，用備用電源將電梯運(yùn)行到最近樓層待機(jī)并開門。本系統(tǒng)電梯在靜止待機(jī)達(dá)一定時(shí)間后，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉轎廂內(nèi)的照明燈具，以達(dá)到節(jié)能的效果，若有新的請(qǐng)求則照明燈自動(dòng)重啟。本系統(tǒng)的后臺(tái)管理可以實(shí)現(xiàn)用戶密碼登錄、賬號(hào)管理、設(shè)置高峰期不停層、修改等待時(shí)間、通過圖形顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)等功能，管理方便有效。電梯間豎井模型間隔均為 24cm 自下向上分成 5 層，其樓層編號(hào)如圖 1 所示。 擴(kuò)展要求： （ 1） 增設(shè)可以延長(zhǎng)和縮短轎廂樓層停留時(shí)間的按鈕（ 用于延長(zhǎng)或縮短開門時(shí)間）。 3. 播放語(yǔ)音提示，包括報(bào)告樓層、電梯運(yùn)行方向、問好等。 電子版論文必須附完整的程序代碼、電路原理圖（ PROTEL 格式）、元器件清單等相關(guān)文件； 電梯豎井間部分也可簡(jiǎn)化，由一 垂直平面代替，如圖 2 所示。 關(guān)于電梯模型運(yùn)行規(guī)則的說明： (1) 電梯有兩種類型的按鈕： 第一種為各樓層上的“向上”、“向下”按鈕；第二種為電梯轎廂內(nèi)表示要到達(dá)樓層編號(hào)的數(shù)字按鈕。 引言 電梯系統(tǒng)是機(jī) — 電一體化的，運(yùn)用于高層建筑的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。 目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家，各類電梯的使用相當(dāng)普遍。 世界上有名 的幾家電梯公司，包括：美國(guó)奧的斯公司、瑞士迅達(dá)公司、日本三菱公司和日立公司、芬蘭科恩公司，其電梯產(chǎn)量已經(jīng)占世界市場(chǎng)的 51%。今后幾年，我國(guó)將年建住宅 億平方米，公建項(xiàng)目 億平方米?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的電梯控制系統(tǒng)大多采用 PLC 作為控制核心，對(duì)每層樓進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)并行控制。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單，工作量小。將電梯系統(tǒng)作為一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)，采用目前流行的嵌入式開發(fā)技術(shù)，通 過高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)開發(fā)控制核心，進(jìn)一步降低了 產(chǎn)品的硬件成本以及軟件開發(fā)成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 30 / 441 電梯總體結(jié)構(gòu)介紹及電路圖 本系統(tǒng)核心部分采用了兩片單片機(jī)，一片主控板部分電梯運(yùn)行邏輯、控制、語(yǔ)音、樓層間呼叫顯示（ LED）、樓層檢 測(cè)、稱重等功能，后臺(tái)板負(fù)責(zé)液晶、樓層數(shù)碼管顯示等功能，分工明確且各自成獨(dú)立模塊，達(dá)到了很好的實(shí)時(shí)管理功能。 樓層顯示電路圖如下： 圖 電梯底層顯示電路 34 / 441 圖 電梯中間層顯示電路 樓層呼叫顯示模塊 系主要由 8 個(gè) LED 燈和一塊 38 譯碼器（ 74138）組成，對(duì)應(yīng)著 1 樓上， 2 樓上、下， 3 樓上、下， 4 樓上、下， 5 樓下。外接收管檢測(cè)電路采用了典型的電位比較器 LM393，當(dāng)檢測(cè)到樓層時(shí)，紅外接收管接收到裝在轎廂中的紅外發(fā)射管發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外線，阻值急劇下降，經(jīng)分壓抬高了負(fù)端輸入電壓，引起 電平翻轉(zhuǎn)，輸出下降沿供單片機(jī)處理。 L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩 個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。當(dāng)負(fù)載過重時(shí)，電壓信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓，輸出低電平至主單片機(jī)處理停止電機(jī)運(yùn)作同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。芯片采用多電平接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，省去了 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換器。 它的硬件連接圖如下?？紤]到從機(jī)需要與主機(jī) 39 / 441 進(jìn)行交流，所以采用雙機(jī)通信模式，異步通信，事實(shí)上達(dá)到的效果很理想，在短距離條件下并不需要借助芯片增幅。放音時(shí)，由程序通過地址進(jìn)行選擇話音起始位置，適當(dāng)延時(shí)后關(guān)閉芯片電源，完成語(yǔ)音的分段播放過程。若為低電平，表示市電斷電，電梯邏輯加入最近目標(biāo)，且將等待時(shí)間設(shè)為無(wú)限長(zhǎng)，若為。 具體程序流程如下圖： 開始 發(fā)送播音地址 啟動(dòng)播音 退出 圖 ISD1760 語(yǔ)音播報(bào)流程圖 開始 掃描鍵盤 有鍵接下？ 返回鍵值 退出 Y N 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 43 / 441 開 始開 定 時(shí) 器計(jì) 數(shù) 器 加 1關(guān) 定 時(shí) 器定 時(shí) 1 S 到計(jì) 數(shù) 器 到預(yù) 設(shè) 值結(jié) 束YYNN圖 3 . 5 等 待 程 序 流 程 圖 電源切換管理程序 斷電切換的硬件決定了，當(dāng)市電斷電時(shí)，信號(hào)腳輸出低電平，當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)，信號(hào)腳輸出持續(xù)的高電平。 軟件編程 電梯主程序邏輯主要符合“方向優(yōu)先，距離優(yōu)先”，一次上行，一次下行，需要做特殊判斷處理的為電梯走到一個(gè)方向的盡頭時(shí)的情況，這需結(jié)合目標(biāo)及上下行請(qǐng)求作討論，大致流程如下： 40 / 441 電 梯 停 ， 讀 取當(dāng) 前 樓 層 并 顯 示請(qǐng) 求 決 定 了電 梯 方 向 ， 前 進(jìn)有 請(qǐng) 求 ？此 方 向 剩 余 樓 層是 否 有 目 標(biāo) 或 請(qǐng) 求繼 續(xù) 保 持 原 方 向YYNN圖 3 . 1 電 梯 主 程 序 流 程 圖開 始N本 層 有 反 向 請(qǐng) 求反 向反 向 有 目 標(biāo) 或 請(qǐng) 求當(dāng) 前 層 必 有 目 標(biāo)反 向目 標(biāo) 及 同 向 請(qǐng) 求 取 消循 環(huán)開 始NYY本 層 有 正 向 請(qǐng) 求YN 后臺(tái)主程序流程 后臺(tái)程序以菜單的形式進(jìn)行管理，具有修改密碼、修改等待時(shí)間、設(shè)置不停層、顯示電梯狀態(tài)、查看紀(jì)錄 等功能，后臺(tái) 主程序流程圖如下圖： 41 / 441 鍵盤程序流程圖 本系統(tǒng)中鍵盤程序分為鍵盤掃描子程序和按鍵功能執(zhí)行子程序。 斷電切換的過程如下：由 R8， R9， R6， R7 及 IC14 構(gòu)成電壓比較器，正常情況下， V+V IC14 輸出低電平，繼電器的常閉觸點(diǎn)和市電相連；當(dāng)市電斷開， V+V IC14 輸出高電平，由 T3， T4 構(gòu)成的達(dá)林頓管使繼電器 J 開啟，將其 常開觸電將蓄電池和電路相連，實(shí)現(xiàn)市電和蓄電池供電的切換，同時(shí)給出觸發(fā)信號(hào)（由圖中3 提供）供單片機(jī)處理，保證電梯的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時(shí)間）。 ISD1760 集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 字 節(jié)的 EEPROM 等。 ISD1760屬于 ISD1700 芯片系列，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無(wú)須專用開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。并加入續(xù)流二極管可防止電流逆流進(jìn)芯片，以保護(hù)芯片。考慮到單片機(jī)外中斷數(shù)量有限，于是將所有樓層的紅外檢測(cè)信號(hào)經(jīng)與門處理，觸發(fā)外中斷后再判斷樓層，即節(jié)省了資源，又有較好的實(shí)時(shí)性。 圖 樓層呼叫顯示電路 35 / 441 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)采用共陰數(shù)碼管，由于每個(gè)樓層均有一片數(shù)碼管，所需的驅(qū)動(dòng)電流較大，于是采用了 ULN20xx 達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)隊(duì)列提供電流，代替了較多的三極管，但需要注意的是 ULN20xx 有反向作用。 32 / 441 圖 樓層顯示界面 1 .修 改 密 碼2 .等 待 時(shí) 間3 .電 梯 狀 態(tài)4 .不 停 層 5 .記 錄 圖 后層主要菜單 各模塊硬件 33 / 441 為了達(dá)到較為真實(shí)的效果， 本系統(tǒng)在每層樓層掛了一塊顯示電路板，上面有數(shù)碼管顯示（顯示當(dāng)前電梯所在樓層），該層請(qǐng)求狀態(tài)顯示，以及電梯上下行狀態(tài)指示燈。 本模型系統(tǒng)采用 2 片廉價(jià)單片機(jī) ATMEGA16 作為主控制中心。 方案三：隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展， CPU 價(jià)格不斷下降。 方案二： 采用一個(gè) I/O口多的單片機(jī)如 ATMEGA128控制所有的按鍵、 LED、數(shù)碼管顯示、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、傳感器經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)，等等。 電梯模型系統(tǒng)總體構(gòu)架 ： 方案一：電梯控制系統(tǒng)是整個(gè)電梯的核心部分。在亞洲，日本對(duì)電梯市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占有率約 67%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國(guó)。全世界電梯年需求量大概在 15 萬(wàn)臺(tái) /部左右。目前電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量成為一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。 (2) 各按鈕呼叫時(shí)應(yīng)有指示燈顯示，電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后，其指示燈應(yīng)自動(dòng)熄滅。 應(yīng)保證平層過程中轎廂模型 J 移動(dòng)方向保持不變。 圖 1 電梯控制模型 28 / 441 三、 題目要求的說明 控制電機(jī)類型不限，其安裝位置及安裝方式自定。當(dāng)市電電網(wǎng)停電時(shí)，用備用電 源將電梯運(yùn)行到最近樓層待機(jī)并開門。 2. 平均每層運(yùn)行時(shí)間不超過 4 秒，平層結(jié)束時(shí)給出提示信號(hào)。 示意圖如圖 1 所示。本系統(tǒng)加入紅 外傳感非接觸式按鈕，代替?zhèn)鹘y(tǒng)上的機(jī)械式按鈕，使得操作方便快捷，適合多種人群。 25 / 441 5． 播放語(yǔ)音提示，報(bào)告樓層、電梯運(yùn)行方向、問好等。 3． 轎廂模型的額定負(fù)荷可以數(shù)控設(shè)置，當(dāng)加載的物體超過額定值時(shí)，將發(fā)出超重報(bào)警信號(hào)。 采用模塊化的軟硬件設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，明了，易于理解和接受。目前，我國(guó)是世界最大的新裝電梯市場(chǎng)和最大的電梯生產(chǎn)國(guó)，而且 還有著巨大的潛在市場(chǎng)和發(fā)展空間。=~BIT(5)。 if(inbox[1]==0x05)// { frst_send1|=BIT(5)。208。176。180。212。 208。176。184。195。210。211。175。248。211。 if(flag) { if(inbox[0]amp。 } } flag=0。204。214。181。 case 0x80: arm_layer=0x05。204。214。181。 case 0x02: arm_layer=0x02。204。214。181。 switch(inbox[1]) { case 0x01: arm_layer=0x01。208。176。180。212。 208。176。184。195。210。211。175。248。211。=~BIT(5)。181。200。200。 //191。194。181。204。200。192。206。202。187。184。203。184。196。181。184。205。184。180。226。172。188。179。 system_init()。211。//181。 { uart_send()。187。180。 while(!flag)//181。 delay(1)。216。211。200。214。 200。246。206。172。253。162。188。175。162。247。191。 send[0]=frst_send1。207。188。163。1186。162。252。180。243。172。168。211。j1411。 20 / 441 } void delay(unsigned int ums) { unsigned int i,j。216。247。209。187。248。225。172。170。253。179。217。161。163。221。197。180。189。249。212。188。184。189。162。161。177。244。189。216。211。216。249。184。208。244。172。214。184。211。202。210。//210。199。216。253。214。210。181。214。163。168。206。193。216。220。 temp1=UDR。 DDRDamp。187。243。162。247。191。200。186。184。177。227。239。172。234。170。203。177。187。189。200。234。162。200。 UDR=send[n]。208。230。229。205。253。(BIT(UDRE)))) 。 DDRD|=BIT(1)。