【文章內(nèi)容簡介】 ，之后再對他們進行處理； ，進行一系列操作； ，之后對數(shù)字處理修整和存儲以及輸出。 整個系統(tǒng)最重要的處理器為 STC12C5A60S2，傳感器采集電梯內(nèi)各種數(shù)據(jù)，之后傳輸?shù)轿⑻幚砥鳎俨扇∠嚓P(guān)的邏輯和數(shù)字處理，同時判斷是否越過限值范圍，若超過則報警，計算機也能夠把結(jié)果傳送到微處理器，之后控制微處理器可以對參數(shù)進行修改。 數(shù)字傳感器對電梯的數(shù)據(jù)直接收集，把電梯的物理信號收集上來，以便后續(xù)處理，顯示器則顯示收集的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超限后就能報警，STC12C5A60S2 控制電梯的邏輯，計算機利用編寫的上位軟件，從而可以人機操作，知道電梯的情況，單片機利用對采集器的控制和參數(shù)設(shè)定，能控制傳感器的狀態(tài)，達到對信息的傳遞和存儲的目的， 系統(tǒng)采集器使用了單總線結(jié)構(gòu)，加強了抗干擾能力，也利于系統(tǒng)的拓展；系統(tǒng)也運用了外置的鍵盤，可以對參數(shù)立即修改；單片機連接了顯示器，能實時顯示溫濕度和加速度的數(shù)據(jù)情況，加強了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 在這么多氣象要素中，對人體舒適度影響最大的是氣溫和濕度。大氣中的溫濕度人為是無法控制的，而室內(nèi)的溫濕度卻是可以調(diào)節(jié)的。那么如何調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)臏貪穸龋饶苓_到節(jié)能的目的，又能使您的工作處于最佳狀態(tài)、身體健康、生活舒適呢？先來談?wù)劀囟龋菧囟冗^高，就會影響人們的體溫調(diào)節(jié)功能，同時由于散熱欠好導(dǎo)致體溫升高，就會呈現(xiàn)頭暈等情況；若是溫度過低，又會影響人們的代謝功能，減慢脈搏和呼吸的速率，消沉呼吸道的抵制力。固然，人體對溫度的改變有順應(yīng)能力，身材可以通過調(diào)節(jié)體溫來保持均衡，不外這種方式畢竟有限，以是通過很多的嘗試研究，最終把人體較舒適的溫度范疇11℃到32℃。再談濕度，炎天若是室內(nèi)濕度大，就會阻截人體蒸發(fā)散熱，讓人們感覺不舒暢；冬天濕度太大的話，就會加快熱傳導(dǎo)使人覺得寒冷。同時室內(nèi)濕度太低的話，水分就會大量減少會使人們覺得口干舌燥，而不是簡單的傷風(fēng)。已是通過研究，人體較舒適的濕度范疇是30%到80%。然而，人的體感并不單純受其一項指標(biāo)的影響，而是兩者的綜合作用。因此，從醫(yī)療氣象上把人的體感分為7個等級來評價室內(nèi)溫濕度是否適宜。分別是：舒適、稍暖、暖、熱、稍涼、涼、冷。通過大量實驗得出最適宜人的溫濕度是：夏天溫度23℃28，濕度30%60%；冬天溫度在18℃到25℃之間，濕度在30%到80%之間。人們會覺得比較舒服。一般情況下，室內(nèi)溫度控制在22℃26℃，濕度為40%50%，人體感覺最舒適，而室內(nèi)溫度在18℃20℃，濕度為40%60%時，人的思維最敏捷，工作效率最高。當(dāng)電梯最大加速度為1. 0m /s2時,由于身體接受了非常嚴(yán)重的刺激,人們普遍都會覺得不舒服,說的更加明確一點，在最大加速度0. 6到1. 0 m /s2有一個數(shù)據(jù)，它是區(qū)分舒服和不舒服的標(biāo)準(zhǔn),不過這個值不是固定的，由于外界環(huán)境的不同，以及乘坐的人的年齡身體狀況都不一樣,經(jīng)常坐電梯和不經(jīng)常坐電梯等因素都會影響這個數(shù)值。，我們應(yīng)該努力把加速度調(diào)節(jié)到這個數(shù)值左右。 系統(tǒng)硬件框架圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)搭建如圖 22所示，圖中溫度傳感器和濕度加速度都放在電梯的頂部，這樣能盡可能使檢測的溫度，濕度以及加速度的值和電梯內(nèi)環(huán)境相同，達到精度要求。數(shù)據(jù)傳輸線選取帶有屏蔽層的雙絞線，來加強抗滋擾能力。單片機操縱電平轉(zhuǎn)換將信號傳送給長途傳送模塊。電梯外部的計算機能辦理電梯的直接控制級。圖22 系統(tǒng)硬件組成示意圖 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計 影響人們舒適度的因素有很多，本文主要研究了溫度，濕度，加速度三個量，通過傳感器收集溫度、濕度，加速度等參數(shù)，并將收集信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，同時交給微處理器處理。如下圖23所示 圖 23 整合控制系統(tǒng)示意圖 微控制器選用 STC12C5A60S2:本文選STC51 系列型號的單片STC12C5A60S2 ，其具有低能耗，低本錢，便于維護，較強的不變性的優(yōu)點，同時STC12C5A60S2 單片機也有著很高的性價比，擁有兩個 PWM，運行速度也快，8個模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換接口。同時它也不用依靠任何燒錄器，就能通過電腦上的串口用 ISP 方式燒錄，燒錄方式也是容易。因為它有著大量的優(yōu)點，所以運用十分廣泛。這個系統(tǒng)利用采集器收集電梯的數(shù)據(jù)，經(jīng)過微處理器計算和儲存數(shù)據(jù)，微處理器不間斷的處理傳送來的信息，利用依次循環(huán)的監(jiān)測，利用程序中的優(yōu)化算法，比較結(jié)果，控制電梯環(huán)境。同時微處理器還能顯示實時數(shù)據(jù)，也能利用小鍵盤適當(dāng)修改和設(shè)置需要的參數(shù)[3]。 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計 下位機軟件設(shè)計 在系統(tǒng)硬件集體設(shè)計的底子上，完成系統(tǒng)下位機軟件構(gòu)造圖，如圖 24所示。圖 24 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖這個設(shè)計選取模塊化的程序設(shè)計，包含中圖上所示各種程序。程序流程圖在25會描述。 同時系統(tǒng)用 C 語言編程，其中一些代碼利用 C 語言。但匯編語言又是相對低級的，必須包含相應(yīng)的硬件，面對不同的硬件結(jié)構(gòu)，選用不同的匯編語言，會讓系統(tǒng)效率低下，同時也不利于再次開發(fā)，如果把硬件和機器換掉，匯編語言的移植性也不是很好，這恰恰是它非常致命的缺點。所以我們必須分析 C 語言和編匯語言的不同點，選取二者結(jié)合的方式研發(fā)系統(tǒng)軟件程序[4]。圖 25 下位機軟件整體流程圖 上位機軟件設(shè)計 上位機軟件設(shè)計人機的交互界面，利用 VB程序設(shè)計，通過其中的控件，設(shè)置單片機的相關(guān)參數(shù)，同時也能查看歷史數(shù)據(jù)，修改對位處理器的標(biāo)準(zhǔn)。利用上位機的交互軟件，非常便利的實現(xiàn)了對電梯的監(jiān)測作用，使得工作更有效率。在上位機和單片機之間利用串行通訊傳送數(shù)據(jù)，這種方法錯誤率低，抗干擾。下位機運用C 語言編寫，如下圖 26 所描述。 圖26 上位機軟件整體流程圖上位機的串口設(shè)置是利用程序?qū)Χ丝诘臉?biāo)準(zhǔn)進行設(shè)置實現(xiàn)的，通過設(shè)置匹配的方式寄存器來設(shè)置對應(yīng)的端口參數(shù)。可以選定波特率、奇偶校驗等特點，也能儲存，處理采集來的數(shù)據(jù)，為后面的流程打下基礎(chǔ)。 本章小結(jié) 這章闡述了系統(tǒng)整體，分別分析了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計，了解系統(tǒng)的可行性，替下面的工作做了準(zhǔn)備。3 系統(tǒng)硬件總體電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件整體電路設(shè)計依據(jù)系統(tǒng)的要求分析，我們設(shè)計了系統(tǒng)的整體硬件電路,詳見附錄。 主要控制部分 系統(tǒng)選用的元件是 STC12C5A60S2，它是電梯運行最重要的控制器，采集器將電梯物理量收羅上來，微處理器通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變和處理，把數(shù)據(jù)傳送到上位機以及外部的顯示器上，同時顯示出來。假如電梯由于突發(fā)情況使得環(huán)境突然發(fā)生變化，那么單片機就會內(nèi)部比較數(shù)據(jù)，做出相應(yīng)的操作，發(fā)出報警信號，與此同時工作人員就能實時的處理電梯的突發(fā)狀況。 系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計，提高了系統(tǒng)的設(shè)計效率，當(dāng)電梯檢測設(shè)備出現(xiàn)故障時，比較容易找出問題所在，便于系統(tǒng)的維護。采集器收集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，交給微處理器讀取，之后下位機將數(shù)據(jù)傳送給計算機。不過，上位機也能實時操作下位機，修改和設(shè)置之中的參數(shù)，也能利用外置的鍵盤，操作單片機。當(dāng)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)超出規(guī)定范圍時，單片機就會把結(jié)果進行比較，傳輸信號，這種實時的方法，可以加強電梯抗干擾的能力。 把PC 機和單片機一起使用，RS485和GSM 網(wǎng)絡(luò)同時運用的方法構(gòu)成多點收集系統(tǒng)的主要控制器部分，達到對信息的傳遞和儲存處理的目的。計算機具有強大的功能，運行速度較快，編程也簡易，用它來編寫人機交互軟件很便利。STC12C5A60S2 可以同時操控很多個DS18B20 工作，達到主從分布式控制的目的，同時也能和計算機互換數(shù)據(jù)。 單片機STC12C5A60S2 的功能說明和控制引腳，在下文會有細致的描寫。1. STC12C5A60S2 引腳圖 下圖是單片機實際引腳圖的排列圖，它一共 40個引腳，通過DIP 形式封裝。 圖 31 單片機引腳封裝圖 選用STC12C5A60S2單片機，由于它性價比高，有著較強的抗滋擾能力和可靠性，同時組裝簡單，編寫簡易，能輕松的完成各種控制要求，也能和電梯內(nèi)部采集器單獨連接，同時能通過總線和單片機交換數(shù)據(jù)。構(gòu)建主從分布式網(wǎng)絡(luò)也比較容易，就是利用一臺微處理器和很多個下位機通信，組成電梯檢測系統(tǒng)，來達到電梯運行數(shù)據(jù)的遠端顯示和存儲的目的[5]。 （1）電源引腳 Vcc連正五伏工作電壓，Vss對低電平也有用。 （2）晶振 XX2與晶體兩側(cè)連接。 （3）P0 / P1 / P2/P3口都是雙向的數(shù)字指令接口。 （4）控制引腳 ALE/PROG 是單片機數(shù)字以及指令傳送總線。 RST/Vpd 代表復(fù)位信號端。也能作為第二個電源，如果斷電信息也可以不丟失。 ALE/PROG 表示脈沖輸入端。 PSEN 代表存儲器選通端。 EA/Vpp 代表存儲器使能端。 傳感器部分的設(shè)計以及運用通過傳感器以及其他的部件，收集電梯的物理信號，然后轉(zhuǎn)換成能被數(shù)字設(shè)備接受的信號，之后微處理器再進行相應(yīng)顯示、編輯、查看、存儲的一系列操作，這樣就是信息收集。 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 32所表示。 圖 32 基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)我們都知道，機械的數(shù)據(jù)收集檢測難度都不會小，同時運行的電梯又是相對而言較為復(fù)雜的系統(tǒng)，它的環(huán)境數(shù)據(jù)滯后性很嚴(yán)重，同時各個數(shù)據(jù)還會耦合，最后還需考慮抗干擾能力。所以我們無法考慮選取模擬傳感器，而且要運用一種新的信號收集的方法，來減少信號的消耗和溫漂，降低系統(tǒng)的誤差，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性加強。 測量電路的非常關(guān)鍵的一個特點就是高準(zhǔn)確度，就是誤差小，精度高。所以傳感器可以看作人的眼睛，我們應(yīng)該慎重的選擇，讓它滿足系統(tǒng)的各種要求。這個系統(tǒng)選用的是 DS18B20 傳感器，它是智能數(shù)字式溫度傳感器，同樣的濕度傳感器選取的是 SHT11 傳感器，和溫度傳感器的性質(zhì)類似。 數(shù)據(jù)收集方法的設(shè)計 由于通信水平、信息水平和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，人們收集數(shù)據(jù)的方式也越來越多，愈發(fā)地先進。我們運用較廣泛的為分布式采集系統(tǒng)，它利用管理層計算機，控制著每個微處理器，讓他們協(xié)調(diào)得工作，采集器收集電梯的數(shù)據(jù)，儲存到數(shù)據(jù)區(qū)，同時把它傳輸給微控制器。我們知道電梯的環(huán)境在每時每刻都是變化的，不過其變化的速度和單片機處理數(shù)據(jù)的速度比起來還是很慢的，以為單片機能在每秒處理幾百條數(shù)字信息，還能很快的傳送。所以我們應(yīng)該設(shè)置微處理器，利用設(shè)置定時器來達到對時間間隔的控制，來匹配現(xiàn)場環(huán)境變化。在電梯運行中，工作人員無法老是在現(xiàn)場檢