【正文】 口擴(kuò)展電路 ............................................................21 電源電路 ...............................................................22 本章小結(jié) ...............................................................23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................... 24 程序設(shè)計(jì)整體思路 ........................................................24 主程序設(shè)計(jì) .............................................................24 電梯各模塊控制程序 ......................................................26 上電初始化 .........................................................26重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 目錄 Ⅳ 運(yùn)行狀態(tài)邏輯控制 ...................................................26 中斷服務(wù)流程圖 .....................................................34 鍵盤掃描 ...........................................................34 樓層檢測(cè)與顯示 .....................................................37 本章小結(jié) ...............................................................38 5 小結(jié)與展望 ........................................ 39 參 考 文 獻(xiàn) .......................................... 40 致 謝 .............................................. 41 附錄 ................................................ 42 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 1 緒論 1 1 緒論 課題的背景及意義 電梯是集電氣控制技術(shù) 、機(jī)械原理應(yīng)用 、系統(tǒng)工程學(xué) 、微處理技術(shù) 等多科學(xué)和 多 技術(shù)分支于一體的機(jī)電設(shè)備，它是 高層建筑中不可或缺 的交通運(yùn)輸設(shè)備 。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 高層建筑越來(lái)越多 ， 對(duì)電梯的運(yùn)行速度和控制性能也提出了更高的要求。尤其是單片機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用，其深度 越深， 廣度越來(lái)越大。 電梯基本知識(shí)介紹 電梯的工作原理是曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和 導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò) 減速器 變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與 曳引輪 摩擦產(chǎn)生的 牽引力 ，實(shí)現(xiàn)轎廂和 對(duì)重 的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。 （ 3）層站部分 包括層門（廳門）、呼梯裝置（召喚盒）、門鎖裝置、層站開關(guān)門裝置、層樓顯示裝置等。 （ 2）導(dǎo)向系統(tǒng)：導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。 （ 4）門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 （ 6）電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。 （ 8）安全保護(hù)系統(tǒng)：保證電梯安全使用，防止一切危及人身 安全的事故發(fā)生。而對(duì)現(xiàn)代電梯尤為重要的是，應(yīng)具有高度的安全性。在國(guó)外，已“法規(guī) ” 實(shí)行電梯制造、安裝、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。 目前， 電梯控制領(lǐng)域重點(diǎn)朝著兩個(gè)方向發(fā)展，一 是交流調(diào)壓調(diào)速技術(shù) ，二是電氣控制技術(shù)。 1993 年，日本生產(chǎn)了 世界最高速交流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨(dú)占高速電梯領(lǐng)域的歷史。在技術(shù)上，應(yīng)該說(shuō)這是一大進(jìn)步，用 PC 對(duì)單梯進(jìn)行控制還是有前途的。據(jù)電梯行業(yè)信息介紹，目前國(guó)際上電梯的新技術(shù)應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面： （ 1）全數(shù)字識(shí)別乘客技術(shù)（所有乘客進(jìn)入電梯前進(jìn)行識(shí)別，其中包括眼球識(shí)別、指紋識(shí)別）。 （ 5）節(jié)能技術(shù)（采用節(jié)能技術(shù)，使電梯更節(jié)約能源）。 可見，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，對(duì)電梯的要求不只停留在完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ埽€應(yīng)以人為本，提高舒適度，特別是從電梯運(yùn)行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是的單一的 “ 時(shí)間最短 ” 問(wèn)題，而是要采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實(shí)現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。且有通用性強(qiáng)，靈活性大，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是以 8 層住宅樓的電梯為研究對(duì)象，選用 52 單片機(jī)作為其控制器，其主要有 5個(gè)組成模塊：電源控制模塊、管理模塊、顯示模塊、位置檢查控制和重量檢測(cè)模塊。電梯控制系統(tǒng)為電梯提供了動(dòng)力，且控制著電梯的起動(dòng)加速、穩(wěn)速運(yùn)行和制動(dòng)減速。 （ 3）從延時(shí)控制上看， 繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。 基于這些缺點(diǎn)和現(xiàn)代電梯技術(shù)的要求，繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)被人們所遺棄。可編程控制器 (Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱為 PC 或 PLC，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是基于順序控制器和微機(jī)控制器而發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。事實(shí)證明，基于單片機(jī) 控制的電梯可以大大降低成本而且運(yùn)行也較可靠，采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)老式電梯控制系統(tǒng)的改造無(wú)疑是最佳方案。 單片機(jī)控制方案選擇 方案一：一片單片機(jī)為主控制器的方案。 方案二：多片單片機(jī)控制方案。不過(guò)單片機(jī)之間的通訊較多，在目前通訊是個(gè)難點(diǎn)，可能導(dǎo)致電梯運(yùn)行過(guò)程不夠穩(wěn)定。 按鍵可以直接和 I/O 口的引腳相接，當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸入端口電位改變，從而完成按鍵信號(hào)傳輸。比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20鍵的 鍵盤 ，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9鍵）。平層感應(yīng)器是電梯的位置檢測(cè)模塊通常用的感應(yīng)器，轎廂的位置檢測(cè)分為接觸式和非接觸式。而且反射式非接觸式傳感器由于具有發(fā)散角小、精度高、反應(yīng)速度快、有效距離較遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)，能夠更加準(zhǔn)確定位樓層。 對(duì)比以上兩種方案 ，本設(shè)計(jì)采用第一種方案，采用紅外發(fā)射對(duì)管檢測(cè)電梯層數(shù)。點(diǎn)陣式液晶顯示器屬于低功耗器件，但其價(jià)格較貴。 重量檢測(cè)模塊 重量檢測(cè)模塊是電梯控制中一個(gè)關(guān)鍵的模塊，這關(guān)乎到電梯的安全運(yùn)行。用傳感器應(yīng)先 考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確 選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全、使用壽命 乃至整個(gè) 衡器的可靠性和安全性。 DS112 稱重傳感器和永磁磁鐵（圓磁鋼）配合使用，當(dāng)傳感器探頭處的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于一定值的時(shí)候，傳感器內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)，指示燈燃亮，輸出高電平信號(hào)，反之指 示燈熄滅，輸出低電平信號(hào)。ISD2500 系列具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)轎箱到達(dá)所需的樓層時(shí)，蜂鳴器響，提示乘客到達(dá)了 所按下的樓層 ，另外可以作為緊急停止時(shí)的報(bào)警提示信號(hào)，其軟件驅(qū)動(dòng)、硬件電路調(diào)試非常簡(jiǎn)潔方便，而且價(jià)格便宜， 能夠用不同的聲音頻率 表達(dá)不同的意思。 緊急情況報(bào)警模塊位 于轎廂內(nèi)部，是電梯發(fā)生緊急情況時(shí)的安全保障。其工作過(guò)程是先由重量檢測(cè)模塊將轎廂里的乘客總重量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給單片機(jī)，再由單片機(jī)程序判斷電梯是否超重，如果判斷為超重，則單片機(jī)發(fā)出指令使電梯不能起動(dòng)，并且由聲音提示 模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示乘客轎廂里面人員過(guò)多，已經(jīng)超重。這些模塊有 電梯控制系統(tǒng)方案選擇、位置檢測(cè)模塊 、 單片機(jī)控制方案選擇、聲音提示模塊、位置顯示模塊、 重量檢測(cè)模塊和 報(bào)警模塊 ，方案的選擇是第一步，本章起到了引導(dǎo)作用。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的微控制器是美國(guó) ATME公司 生產(chǎn)的低電壓高性能 CMOS 8 位單片機(jī) AT89S52。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和 系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。對(duì) P0 端口寫 “ 1”時(shí)， 引腳 用作高阻抗輸入。 程序 校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 在 flash編程 和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXRI）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對(duì) P3 口寫入 1 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。需注意的是：如果加密位 LB1 被 編程 ，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖 存 EA 端狀態(tài)。 (12)XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。其存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖 所示： 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 圖 AT89S52 存儲(chǔ)器 （ 1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89S52 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器根據(jù)不同的尋址方式和不同的功能分成以下四個(gè)部分： ① DATA區(qū)： AT89S52的前 128字節(jié)內(nèi)部 RAM這部分主要是作為數(shù)據(jù)段稱為 DATA區(qū) ,指令用一個(gè)或兩個(gè)周期來(lái)訪問(wèn)。另外一個(gè)子段叫做位尋址段 BDATA，包括 16 個(gè)字節(jié)共 128位，每一位都可單獨(dú)尋址。其中很多寄存器都可位尋址，可通過(guò)名字進(jìn)行引用。處理 XDATA 中的數(shù)據(jù)至少要花 3 個(gè)指令周期。程序存儲(chǔ)器是只讀的。 本設(shè)計(jì)是 8層住宅樓的電梯，其按鍵有：轎廂內(nèi)樓層按鍵 8個(gè)、開關(guān)門按鍵 2個(gè)以及報(bào)警按鍵 1 個(gè)，除一樓只有上行按鍵，八樓只有下行按鍵外，每層樓的門廳有上、下按鍵各一個(gè)，總共有 25個(gè)按鍵。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸 入線就會(huì)被拉低，這樣通過(guò)讀輸入線的狀態(tài)就可以得知是哪個(gè)鍵被按下。單片機(jī)通過(guò)紅外線接收頭輸出的變化知道電梯轎廂的位置。輸出重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 側(cè)的 10k 電阻是提供“ 0”電平時(shí)的接地電阻，如果電路里已經(jīng)有信號(hào)輸入的接地電阻，則可以省略本處的 10kΩ電阻。 顯示電路 （ 1）樓層顯示電路 將電梯按鍵比作控制系統(tǒng)的耳朵，那 電梯顯示電路就是控制系統(tǒng)的嘴巴了。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種方式占用 I/O 端口多。本設(shè)計(jì)中，轎廂和每層樓的門廳都要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)碼顯示管，接線如圖 所示，圖中共有 9個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)，通過(guò)對(duì)四根數(shù) 據(jù)線進(jìn)行寫操作來(lái)顯示樓層數(shù)。每根數(shù)據(jù)線都接一個(gè)圖 的功率放大器，這樣數(shù)碼管的亮度就得到很大的提高。其電路圖如圖 ，由于本轎廂內(nèi)和每層樓的門廳都需要顯示電梯的運(yùn)行方向，故共需要 18 個(gè)發(fā)光管并聯(lián)，有兩根數(shù)據(jù)線控制，左邊的燈亮表示電梯上行，右邊的燈亮則表示電梯下行。由于電梯運(yùn)行控制是由單片機(jī)控制的，所以按鍵信號(hào)要經(jīng)由單片機(jī)處理才能控制電梯運(yùn)行，這樣按鍵反饋就不能接在鍵盤的重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 輸入端。本電梯共有25 個(gè)按鍵，由于報(bào)警按鍵其用途是報(bào)警，不需要指示燈，所以電梯按鍵燈共需要24 個(gè)。本設(shè)計(jì)采用的是 DS112 電梯稱重傳感器 。連接線路 如圖 所示 ： 圖 傳感器連線示意圖 由于輸出信號(hào)是高低電平，所以可以將輸出信號(hào)接在單片機(jī)的一個(gè) I/O 口引腳上，高低電平的轉(zhuǎn)變就可以向系統(tǒng)傳送是否超重。具有 3個(gè)通道 3 種工作方式的可編程并行接口芯片（ 40 引腳）。由于 8255可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè)部分：與 CPU重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。由于輸入是交流電，而需要的是直流電，所以必須要將交流轉(zhuǎn)換為直流。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； （ 3） 輸入輸出壓差也不能太小，太小效率很差。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）