【正文】 位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。 AT89S52 單片機(jī)的基本組成如下圖 3－ 1 所示： C P U時(shí) 鐘 電 路R O M R A M定 時(shí) 器 / 計(jì)數(shù) 器并 行 接 口 中 斷 系 統(tǒng)串 行 接 口晶 振P 0 P 1 P 2 P 3 T X D R X D I N T 0 I N T 1T 0 T 1 圖 3－ 1 AT89S52 單片機(jī)的基本組成 ? 中央處理器 CPU： 單片機(jī)的核心 部件，用于產(chǎn)生各種控制信號(hào)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算和傳送； ? 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM：用于存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù) ； ? 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 ROM：用于存放程序指令或某些常數(shù)表格 ； ? 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 接口 P0、 P P2 和 P3：每個(gè)口都可以用作輸入或者輸出 ； 9 ? 3 個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器：用來(lái)作外部事件計(jì)數(shù)器，也可以用來(lái)定 時(shí) ； ? 內(nèi)部中斷系統(tǒng)：具有 8 個(gè)中斷源、 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)程序嵌套， 每一個(gè)中斷源都可以用軟件程序規(guī)定為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷 ； ? 一個(gè)串行接口電路：可以用于異步接收發(fā)送器； ? 內(nèi)部時(shí)鐘電路：振蕩頻率可以高達(dá) 40MHz，但是晶體和微調(diào)電容需要外接 ； 單片機(jī) AT89S52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位 的 定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 基于單片機(jī)的電梯轎廂振動(dòng)檢 測(cè)系統(tǒng)，其主要工作就是 在電梯運(yùn)行中通過(guò)多個(gè)振動(dòng)傳感器把 電梯轎廂 各個(gè)方向上的大量振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠的記錄下來(lái)，然后把記錄下來(lái)的振動(dòng)數(shù)據(jù)送 入 ADC0809 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行特殊 轉(zhuǎn)換處理，將帶有干擾的模擬信號(hào) 經(jīng)過(guò)濾波等干擾消除 過(guò)程 轉(zhuǎn)換成單片機(jī)易于接受的數(shù)字信號(hào)，之后 傳送給 AT89S52 單片機(jī)再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的特殊 處理，一方面將接受來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管接受的顯示段碼顯示出來(lái)； 另一方面將接受來(lái)的振動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理成為 PC 機(jī)能夠接受的振動(dòng)信號(hào)， 然后 通過(guò) MAX232電平轉(zhuǎn)換使單片機(jī)與 PC 機(jī) 的串行口電平匹配 ， 把處理后的振動(dòng)數(shù)據(jù)送 入 PC機(jī)。并且假設(shè)221 LLL ?? (L 為轎廂上下導(dǎo)靴的距離 )，則振動(dòng)微分方程可簡(jiǎn)化為： )()(44 4343 ????? ?????? yycyykkyycym （ 3） )(2)(2343422 ????? ?????? yykLyykLkLcLJ ??? （ 4） 求得系統(tǒng)的 2 個(gè)固有頻率 mkn 41 ?? （ 5） 5 JkLn22 ?? （ 6） 式（ 3）描述了轎廂質(zhì)心對(duì)導(dǎo)軌激勵(lì)的響應(yīng)，式（ 4）描述了轎廂在導(dǎo)軌的激勵(lì)下繞質(zhì)心的擺動(dòng)，求解兩式得到位于轎廂底部位置的水平振動(dòng)加速度 a為： ???? ?? ?Lya （ 7） 若電梯以速度 v 勻速上行，則有 )()( 33 vtyzy ? （ 8） )()()( 334 LvtyLzyzy ???? （ 9） 二、振動(dòng)的仿真分析 已知 電梯運(yùn)行時(shí)影響轎廂水平振動(dòng)的因素主要有導(dǎo)軌工作面的表面粗糙度與直線度、導(dǎo)軌安裝后的偏差等。電梯轎廂簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如下圖 2－ 1 所示： 導(dǎo)軌鋼 絲 繩井道井道轎 廂墊塊轎 架導(dǎo)輪 圖 2－ 1 電梯轎廂簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖 可以看出， 在轎廂體和轎架之間嵌有墊塊，用于固定轎廂體 防止振動(dòng) 。 目前，國(guó)內(nèi)外電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)的方式通常有以下兩種： 一是使用專門的電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)儀器定時(shí)地對(duì)電梯進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并做好 詳細(xì)記錄，然后綜合多次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析 ，最后 得出結(jié)論。 此外，國(guó)外電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品樣本中很多都有類似 “可在同一個(gè)屏幕上同時(shí)檢測(cè) n 臺(tái)電梯的轎廂振動(dòng)情況 ”這樣的技術(shù)指標(biāo)，這是與他們重視群控功能分不開的。 vibration testing 1 第一章 緒 論 課題 的發(fā)展 現(xiàn)狀 隨著全球 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 和 科技 的突飛猛進(jìn) ，特別是 在 我國(guó)改革開放以來(lái)，越來(lái)越多的現(xiàn)代化都市規(guī)劃者把目光均投向了高層 或超 高層建筑，而高層 或 超高層 建筑的運(yùn)輸與消防要求，必須用高速或超高速電梯才能滿足，因此高層 或 超高層建筑在大量涌現(xiàn)的同時(shí)也使高速 或 超高速電梯的數(shù)量不斷增多，從而使電梯在人們?nèi)粘Ｉ钪?所起的重要作用日益明顯。旨在通過(guò)單片機(jī) 和 傳感器對(duì) 運(yùn)行中的 電梯轎廂 進(jìn)行 振動(dòng) 檢測(cè)，得出轎廂 振動(dòng)的具體波形，為電梯振動(dòng)的 原因分析提供具體依據(jù)，也為消除電梯 振動(dòng)對(duì)人體的危害提供幫助。然后 對(duì)電梯轎廂振動(dòng)的各種原因進(jìn)行 了 綜合 分析， 同時(shí) 也 提供 了一些電梯振動(dòng) 的 消除方法。 然而 長(zhǎng)期以來(lái) 經(jīng)常發(fā)生的情況是： 1) 電梯出現(xiàn)人體敏感振動(dòng)或運(yùn)行速度不勻等故障時(shí)，維修人員難以及時(shí)趕到故障電梯的現(xiàn)場(chǎng)； 2) 維修人員不能及時(shí)地獲得電梯日常運(yùn)行的振動(dòng)記錄和檢測(cè)資料，不僅不能避免人們乘坐帶有安全隱患的電梯，而且同時(shí)還增加了分析與排除故障的難度，大大延長(zhǎng)了維修的時(shí)間； 電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)正是基于以上種種原因而出現(xiàn)的。電梯是勢(shì)能負(fù)載，使用過(guò)程中啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁 ， 負(fù)荷變化較大，行駛方向也不斷變化。這種方式在節(jié)省人力物力的同時(shí)也使電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè) 實(shí)時(shí) 高效。因此 制造平直的導(dǎo)軌以及安裝導(dǎo)軌時(shí)盡量使兩根導(dǎo)軌對(duì)直，這將大大減少 轎廂的水平振動(dòng)。從直線度中提取的特 征參數(shù)，如接頭處的臺(tái)階，未對(duì)準(zhǔn)度和彎曲反映的都是導(dǎo)軌的宏觀不平，它們都可以看作是轎廂振動(dòng)的振動(dòng)源。 本章主要是通過(guò)對(duì)振動(dòng)分析，在整體上 來(lái) 把握電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方案 ，為下面第二章 著重介紹系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)提供 明確的 方向。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶振 和微調(diào)電容的一端。 ~ 用作四位數(shù)碼管的顯示段碼輸入端口， ~ 用作動(dòng)態(tài)顯示的選位端口， ~用作串口通信的接收和發(fā)送端口， 和 分別用來(lái)控制 ADC0809 的 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)和地址鎖存允許信號(hào)，由于二者均為高電平有效，所以在程序初始化后， 和 均為低電平。單片機(jī)的復(fù)位是通過(guò)電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 gn S e l e c t 1gn S e l e c t 2S l e e p M o d eVD DXO U TYO U TZO U TV s sG C e l l傳 感 器 單元振 蕩時(shí) 鐘發(fā) 生 器X 溫 度補(bǔ) 償增 益 +濾 波 器Y 溫 度補(bǔ) 償Z 溫 度補(bǔ) 償容 壓轉(zhuǎn) 換 器控 制 邏 輯 、 E E P R O M及 微 調(diào) 電 路 圖 3－ 5 MMA7260QT 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊的電路連接圖如下圖 3－ 6 所示。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，選通 8 路模擬輸入中的一路 。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。異步串行通信是以字符為單位組成的幀進(jìn)行傳送的，即一幀一幀地 進(jìn)行 傳送。其中， RS 代表推薦， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)， C 表示修改的次數(shù)。 PC 機(jī)和單片機(jī)的串行接口連接原理圖如下圖 3－ 14 所示。所以 在接插件的插針之間也易造成干擾，這些干 擾與接插件插針之間的距離以及插針與地線之間的距離都有關(guān)系。接地線可環(huán)繞印制板一周安排，根據(jù)實(shí)際情況盡可能就近接地。二是執(zhí)行軟件，它是用來(lái)完成實(shí)質(zhì)性的功能，如串口通信、振動(dòng)檢測(cè)等。用 C 語(yǔ)言 控制單片機(jī)無(wú)疑是 設(shè)計(jì)者 一個(gè)理想的選擇。 具體程序 如下： byte ReadAD(byte ch) //模數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù) { ADC_DATA = 0。 //1110,0111 清 ADC_FLAG 位，停止 A/D 轉(zhuǎn)換 return ADC_DATA。本設(shè)計(jì)采用查詢方式， 查詢 RI 或 TI 的值，若檢測(cè)到 RI=1 則進(jìn)入串口數(shù)據(jù)接收子程序，在子程序中單片機(jī)讀取從上位機(jī)發(fā)送的通信指令、讀取記錄個(gè)數(shù)等數(shù)據(jù)；若檢測(cè)到 TI=1 則進(jìn)入串口數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，在子程序中單片機(jī)將經(jīng)過(guò) ADC0809 轉(zhuǎn)換過(guò)的電梯轎廂振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)的端口中。 //1000,0000 打開 A/D 轉(zhuǎn)換電源 delay1ms()。} while((ADC_CONTRamp。 AT89S52 單片機(jī)中的主程序主要完成以下兩個(gè)工作： （ 1）對(duì)系統(tǒng)初始化， 包括對(duì) I/O 端口 P P P3 的初始化和配置； （ 2）掃描 I/O 口，接收并處理 MMA7260QT 傳感器的振動(dòng)數(shù)據(jù)； 22 主程序基本設(shè)計(jì)思路是：程序運(yùn)行后，等待 PC 機(jī)對(duì) MMA7260QT 傳感器的啟動(dòng)信號(hào)，如果檢測(cè)到有效信號(hào)，則 MMA7260QT 傳感器正常工作，得到X、 Y、 Z 三個(gè)方向上的振動(dòng)數(shù)據(jù)后首先 進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換子程序，待轉(zhuǎn)換完成后再進(jìn)入數(shù)值轉(zhuǎn)換為字符串子程序，然后進(jìn)入顯示子程序，最后進(jìn)入串口通信子程序?qū)⒆址l(fā)送給 PC 機(jī)，如此反復(fù)循環(huán)。執(zhí)行速度快。 最后，通過(guò)軟件 Protel99SE繪制出了系統(tǒng)印刷電路 板的原理圖和 PCB 圖，為下面第四章節(jié)的軟件設(shè)計(jì)提供了具體的編程依據(jù) ， 同時(shí) 按照硬件電路進(jìn)行編程 也 大大降低 了程序編寫的難度 。 印刷電路板抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù) 印制電路板是器件、信號(hào)線、電源線的高密度集合體，布線和布局好壞對(duì)可靠性影響很大。 本系統(tǒng) 硬件 抗干擾采 取 以下三種方法： 選用可靠的元器件 一般 情況下，元器件在出廠前都進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。因此實(shí)際應(yīng)用中普遍采用 DB9 插頭，即 9針連接器。 串行數(shù)據(jù)傳送格式有兩種： 一是無(wú)空閑位字符幀。 PC 機(jī)內(nèi)裝有異步通信適配器板，其主要器件為可編程的 8250UART芯片。 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào) OE 連接單片機(jī) ， E0C=1 可用作中斷申請(qǐng)，當(dāng) 輸出高電平時(shí)， ADC0809 的輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 1234J P 1V C CgS E L 1gS E L 2123J P 3V C CT o V cc/ G N DO U T ING N D312C1 uFC2 uFV C C V I NU2R T 91 61R41KP W RV C C123J P 2V C CT o V cc/ G N DgS E L 1 gS E L 2V C CgS E L 1gS E L 2R11KR21KR31K1234J P 2g S el e ct 1g S el e ct 2V D DV S S NCNCNCS l eep M o d eNC NC NC NCgSelect1XOUTYOUTZOUT123412111095 6 7 816 15 14 13U1M M A 7 260 Q T 圖 3－ 6 振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)電路 13 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊 電梯轎廂的振動(dòng)量由振動(dòng)傳感器測(cè)量得到之后還需經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以接 受的數(shù)字信號(hào)，而 ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us 左右 。 MMA7260QT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 3－ 5 所示。當(dāng)振蕩頻率在 6~12MHz 時(shí)，通常使電容 C1 和 C2 的值選擇為 30pF來(lái)進(jìn)行微調(diào)。在片內(nèi) 它是振蕩電路反向放大器的輸入端。欲使 單片機(jī) CP