【正文】 越成為不可或缺 的交通運(yùn)輸設(shè)備 ， 控制系統(tǒng) 在電梯中發(fā)揮著越發(fā)重要的作用。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高層住宅樓單臺電梯信號控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Highrise residential building single elevator signal control system design Undergraduate: XX Supervisor:XX Major: Mechanical and Electronic Engineering College of Mechanical Engineering Chongqing University June 2020 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。當(dāng)今社會對于電梯的各種要求越來越高，這些性能體現(xiàn)在 穩(wěn)定性、安全性、可維護(hù)性等 方面。 隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展 ,建筑物的規(guī)模越來越大 ,樓層也越來越多 ,人們對現(xiàn)代電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。 把應(yīng)用微機(jī)的電梯控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的采用繼電接觸邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行比較 ， 前者具有極大的優(yōu)越性，一方面， 整個系統(tǒng)的體積減小 了 ，可靠性提高 了 ，使用壽命延長 也就延長了；另一方面，它還大大減少了安裝調(diào)試和維護(hù)維修的工作量，降低了整個電梯的運(yùn)行成本。 （ 4）轎廂部分 包括轎廂、轎廂門、安全鉗裝置、平層裝置、安全窗、導(dǎo)靴、開門機(jī)、 轎內(nèi)操縱箱、指層燈、通信及報(bào)警裝置等。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。由電梯限速器、安全鉗、夾繩器、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。因此，可以說乘坐電梯更安全。 （ 2） 電氣控制技術(shù) 微機(jī)控制電梯是電梯技術(shù)的方向，一些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合， 相繼推出了微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，使控制功能得到增強(qiáng)，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。 （ 2）數(shù)字智能型安全控制技術(shù)（通 過乘客識別系統(tǒng)或者 IC卡以及數(shù)碼監(jiān)控設(shè)備，拒絕外來人員進(jìn)入）。合理的配置與使用。因此，微型計(jì)算機(jī)控制電梯越來越成為一種趨勢。目前的電梯信號控制系統(tǒng)主要有三種方式 ：繼電器控制、 PLC 控制、單片機(jī)控制 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在電梯控制上采用微型計(jì)算機(jī)，取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式越來越受到人們的重視。由于單片機(jī)具有體積小、線路簡單、無噪音、可靠性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) ,是一種低投入、高回報(bào)的方案。 這種方案是使用多片單片機(jī)，其中一片是作為主控制器，另外設(shè)置了轎廂控制系統(tǒng)，每層的控制系統(tǒng)分別由一個單片機(jī)控制，然后通過主控制器和副控制器之間的通訊，實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)的控制。鍵盤有兩種排列方式：一種是一個按鍵對應(yīng)一個引腳；另一種是將按鍵排列成 矩陣 形式?，F(xiàn)有兩種位置檢測模塊方案如下： 方案一：采用紅外發(fā)射對管檢測電梯層數(shù) 這是非接觸式檢測，在豎井各個樓層設(shè)置紅外發(fā)射對管。 位置顯示模塊 電梯的位置顯示是將電梯所在的樓層數(shù)通過視覺直觀的反饋給轎廂內(nèi)和門廳的乘客，使他們實(shí)時知道電梯位置，以便作好乘梯和離梯準(zhǔn)備。 住宅電梯一般載重為 1000kg，如果電梯的實(shí)際載重超過了安全值，電梯的牽引部分將會不穩(wěn)定甚至發(fā)生斷裂， 這 嚴(yán)重影響到電梯的安全性，所以重量檢測模塊選擇的標(biāo)準(zhǔn) 是 高精度 、高靈敏度 。利用這種原理，可以做到為電梯提供輕載、 滿 載、 超載等開關(guān)信號 聲音提示模塊 僅有顯示模塊給乘客的視覺反饋是不夠的，還要有聲音提示模塊給乘客的聽覺反饋。 目前有很多聲音提示都是用的蜂鳴器， 本設(shè)計(jì)為 8 層電梯，蜂鳴器完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。待到多余乘客退出轎廂，重量達(dá)到要求，電梯再次恢復(fù)起點(diǎn)。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。當(dāng)訪問外部 程序 和數(shù)據(jù)存儲器 時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 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) 13 表 P1 口引腳第二功能 引腳 第二功能 T2（ 定時器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在 系統(tǒng)編程 用） SCK（在 系統(tǒng)編程 用） (5)P2 口 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖可驅(qū)動 (吸收和輸出電流 )4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ Il） P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 32所示：此外， P3 口還接受一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。此外，該 引腳 會被微弱拉高， 單片機(jī) 執(zhí)行外部 程序 時，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無效。 單片機(jī) AT89S52 存儲 器 介紹 AT89S52 把程序存儲器分開，各自有尋址系統(tǒng)，控制信號和功能。這16 個字節(jié)也可進(jìn)行字節(jié)尋址。 （ 2）程序存儲器 AT89S52 具有 8K Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，可以外接達(dá)到 64k 字節(jié)的外部程序存儲器。由于本電路所需的按鍵較多，為了節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口，將按鍵排列成矩陣形式。其電路圖如圖 ?？刂葡到y(tǒng)通過顯示電路，將電梯運(yùn)行情況直觀的反應(yīng)給乘客。 圖 電梯顯示電路接線 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) 19 由于采用的是動態(tài)驅(qū)動方式，且共有 9個數(shù)碼管并聯(lián)在一起，只由 4根數(shù)據(jù)線控制，該電路會出現(xiàn)功率不夠，數(shù)碼管亮度過低的問題。同樣為了解決功率不夠的問題，每根數(shù)據(jù)線都接一個圖 的放大器。其電路圖如圖 所示，每個發(fā)光管與一個引腳連接，單片機(jī)通過給引腳信號來控制發(fā)光管的亮滅。 端口擴(kuò)展電路 由于本設(shè)計(jì)所需要的端口遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 AT89S52 單片機(jī)自身的 I/O 口數(shù)，所以只能擴(kuò)展 I/O 端口，以保證端口夠用。其連接方式是將 AT89S52 的 P0 口與 8255數(shù)據(jù)線相連，地址線通過 74HC573 鎖存連接。 本章小結(jié) 本章是關(guān)于電梯控制器硬件接口電路的設(shè)計(jì)，在第二章的基礎(chǔ)上，說明了硬件電路的設(shè)計(jì)原理，給出了電梯控制系統(tǒng)各部分的電路圖，包括 電梯按鍵電路、電梯顯示電路、電梯按鍵燈電路、紅外發(fā)射接收電路、電源電路和端口擴(kuò)展電路時鐘電路 、 復(fù)位電路 。 圖 電源電路 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) 23 在降壓電路中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： （ 1） 輸入輸出壓差不能太大，太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； （ 2） 輸出電流不能太大， 是其極限值。 8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3個 總線接口 ，即數(shù)據(jù)線、地址線 、控制線接口， 同時必須具有與外設(shè)連接的接口 A、 B、 C 口。 其安裝方式如圖 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) 21 圖 稱重傳感器安裝示意圖 DS112 的輸出方式為推挽輸出，輸出內(nèi)阻為 200Ω，輸出電流為 100mA，可以和任何控制系統(tǒng)方便連接。這樣就 保證了，只 有當(dāng)單片機(jī)接收到按鍵信號的時候，按鍵指示燈才會亮起，才算是給出了正確的按鍵反饋。上行和下行可用兩個發(fā)光管表示。由于本設(shè)計(jì)要用到大量的 I/O端口，故用動態(tài)驅(qū)動方式，用 4511 來驅(qū)動 8位數(shù)碼管顯示電梯所到達(dá)的樓層數(shù)。如果該反射或無反射物質(zhì)是循環(huán)連續(xù)動作的話，就是一種非常好的無觸點(diǎn)信號源位置檢測。本設(shè)計(jì)采用的是紅外接收電路作為平層感應(yīng)器，在豎井各個樓層設(shè)置紅外發(fā)射接收管，在轎廂上下運(yùn)動的過程當(dāng)中紅外線發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)轎廂運(yùn)動到特定位置，豎井上的紅外線接收頭收到紅外線，其輸出發(fā)生變化。按鍵電路可謂是電梯運(yùn)行方式的主要數(shù)據(jù)依據(jù)來源，相當(dāng)于控制系統(tǒng)的耳朵。稱作外部數(shù)據(jù) 區(qū) ， 簡稱 XDATA 區(qū)。數(shù)據(jù)段中有兩個小段，第一個子段包含四組寄存器組，每組寄存器組包含八個寄存器共 32 個寄存器。 (11)XTAL1 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。如有必要，可通過對 特殊功能寄存器 （ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 P3口輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流 )4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （ I1）， 和 還可以作為定時 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） ，參見表 。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī) AT89S52 介紹 單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Micro Computer)簡稱單片機(jī)，它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理單元 CPU、一定容量的隨機(jī)存儲器 RAM 和只讀存儲器 ROM、定時器 /計(jì)數(shù)器 、 I/O 接口電路以及串行口等制作在一塊芯片中的計(jì)算機(jī)，具有微型 計(jì)算機(jī)的基本功能。 超重報(bào)警結(jié)合了重量檢測模塊和聲音提示模塊，是在電梯超重時給乘客提示的模塊。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 總體方案設(shè)計(jì) 10 方案二：采用蜂鳴提示音提示 。 DS112 為非接觸式稱重傳感器，開關(guān)量輸出。 綜合各方面考慮， 以上方案中選擇方案二，即 采用傳統(tǒng)的 7段數(shù)碼管作為顯示模塊。該方案安裝的金屬片會加重轎廂重量，并且金屬接近開關(guān)體積較大、安裝不便、成本較高。電梯運(yùn)行到的樓層數(shù)需要進(jìn)行實(shí)時采集，這會影響截梯順序、樓層顯示等環(huán)節(jié)。按鍵就相當(dāng)于電梯控制系統(tǒng)的耳朵，“聽到”乘客所要去的樓層數(shù)，“大腦” AT89S52 對其進(jìn)行處理，再給出反應(yīng)將乘客送到目標(biāo)樓層。單片機(jī)技術(shù)目前較為成熟，自身資源豐富，硬件設(shè)計(jì)簡單，成本低，可靠性高，結(jié)合軟件完全可以實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀況的簡單模擬。相比而言，基于單片機(jī)控制具有PLC 沒有的優(yōu)勢：單片機(jī)價格相當(dāng)便宜，也不像 PLC 那么有針對性，可以隨著設(shè)備的更新而不斷修改完善，更完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的升級。更為嚴(yán)重的是， 電梯一 旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能造成人員傷亡 。為了確保電梯運(yùn)行安全、可靠、提高乘客舒適感，要求電梯控制系統(tǒng)不管在哪種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能。采用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯控制，取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制，使控制系統(tǒng)體積減小，成本降低，耗電省，可靠性提高。 （ 8）無線遠(yuǎn)程控制及報(bào)警裝置（當(dāng)電梯產(chǎn)生故障時，電梯可以通過無線裝置給手機(jī)發(fā)送故障信息，并通過手機(jī)發(fā)送 信號對電梯進(jìn)行簡單控制）。 電梯發(fā)展到今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進(jìn)入到了全面發(fā)展時期。進(jìn)入 20世紀(jì) 80 年代，通過控制電動機(jī)定子供電電壓與頻率調(diào)整電梯運(yùn)行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（ VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動的新領(lǐng)域。然而，只有電梯的制造、安裝調(diào)試、 售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏（柜），平層裝置，選層器等組成。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 （ 2）井道部分 包括導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架、對重裝置、緩沖器、限速器張緊裝置、補(bǔ)償鏈、隨行電纜、底坑及井道照明等。 自上世紀(jì) 80 年代以 來，微機(jī)控制系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，現(xiàn)已深人到我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的 方方面面，隨著電力微電子技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展 ,人們廣泛應(yīng)用 以微機(jī)為核心的控制 。 關(guān)鍵詞： 電梯控制系統(tǒng) ， AT89S52， 信號采集，安全性重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 中文摘要 Ⅰ 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） ABSTRACT Ⅱ ABSTRACT This graduation