外文翻譯---電梯定位控制系統(tǒng)模型的設(shè)計-資料下載頁
2025-06-05 15:44本頁面
【正文】 路徑是由按鍵確定的，電梯的運行位置是由紅外三極管檢測到的，步進電機是執(zhí)行元件。單片機通過 輸出脈沖信號到驅(qū)動器芯片 L298來 控制步進電機的速度和方向。液晶顯示器顯示電梯運行狀態(tài)的實時信息。 關(guān)鍵詞： ATmega128單片機，步進電機， 驅(qū)動器芯片 L298，紅外檢測電路。 1 引言 本文設(shè)計了四層電梯系統(tǒng)模塊。電梯系統(tǒng)模塊的示意圖如圖 1所示。模型每層之間的距離如圖中數(shù)字所示。系統(tǒng)模型為電梯的結(jié)構(gòu)以及運行原理提供了一個直觀和全面的描述，并為進一步研究新的電梯控制技術(shù)提供平臺。在專業(yè)實驗教學(xué)方面它具有一定的參考價值。當(dāng)大學(xué)教師教授步進電機的驅(qū)動和控制時，它可以作為一個教學(xué)模型。 此外，該模型對研究與發(fā)展高層電梯控制軟件也具有一定的價值。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 電梯定位控制系統(tǒng)模型基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 2所示。 該模型包括單片機控制模塊，步進電機驅(qū)動模塊，紅外探測模塊，液晶顯示模塊和按鍵模塊。電梯的運行路徑是由設(shè)立鍵確定的，電梯位置的實時信息是由紅外探測電路把信息反饋到微控制器檢測的。 步進電機的速度和方向是由單片機輸出脈沖信號到驅(qū)動器芯片L298（內(nèi)部電路的 H 橋驅(qū)動電路）來進行控制的 。當(dāng)由按鍵輸入停止信息時，電梯停運，此時，由 紅外探測電路測得的當(dāng)前位置的 反 饋信號就是電梯的實時運行狀態(tài)，此狀態(tài)將通過 LCD1602顯示出來。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 步進電機駕駛模塊設(shè)計 步進電機驅(qū)動電路如圖 3所示。 L298 集成芯片的輸入端口連接系統(tǒng)微控制器 I/O端口，輸出端口連接兩相四線步進電機的信號輸入端口。單片機 I/O端口輸出一定的脈沖信號到驅(qū)動器芯片以控制其輸出，從而使步進電機正向或反向旋轉(zhuǎn)。 步進電機轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比，這意味著脈沖的輸入頻率越高，步進電機的旋轉(zhuǎn)速度越快，反之亦然。 L298芯片的內(nèi)部電路是 H橋式驅(qū)動器電路，如圖 4所示。 VD1 ， VD2 ， VD3 ，VD4是用以保護驅(qū)動電路的續(xù)流二極管。當(dāng) Q1， Q4三極管 H橋電路由開變?yōu)殛P(guān)閉，電流不能迅速改變， 繼續(xù)按原始方向流動， VD2 ， VD3此時提供回路電流。當(dāng) Q1， Q4斷開，形成續(xù)流回路如下：接地 → VD3→ 步進電機 → VD2→ 虛擬通道連接。同樣，當(dāng) Q2， Q3由開變?yōu)殛P(guān)閉， VD1， VD4提供回路電流，續(xù)流回路如下：接地 → VD4→ 步進電機 → VD1→ 虛擬通道連接。 D1和 D6 ， D2和 D5， D3和 D8 ， D4和 D7是續(xù)流驅(qū)動電路中的二極管。 紅外檢測模塊設(shè)計 紅外檢測電路由紅外發(fā)射與接收管組成，如圖 5所示。紅外發(fā)光管安裝在 O，A， B， C點。紅外接收管安裝在 O`， A`， B`， C點。 當(dāng)紅外接收管接收紅外線信號，其電阻相當(dāng)小，在 A點電壓約為 4V的。當(dāng)紅外接收管不接收紅外線信號，其電阻很大，這時 A點電壓約為 。 在 B點的參考電壓大約是 （由調(diào)整10K 電位器來實現(xiàn)），比較器輸出端口連接 10K 上拉電阻。當(dāng) A 點電壓高于 B點， LM339輸出高電平信號至單片機 I / O端口。否則， LM339輸出低電平信號至單片機 I / O端口。 單片機通過模型中的鍵盤輸入信號與比較器輸出的點評信號實現(xiàn)電梯的準(zhǔn)確定位。 單片機控制模塊和鍵模塊設(shè)計 單片機控制模塊和按鍵模塊電路如圖 6 所示。鍵的定義如下：鍵 是啟動鍵，當(dāng)鍵 按下，電梯開始轉(zhuǎn)動 。當(dāng)電梯轉(zhuǎn)動時，它會進入緊急狀態(tài)（電梯停在沿移動方向最后一點），如果按鍵 ， ， ， ， ，電梯將去 O 層， A 層， B 層， C 層。鍵 是轉(zhuǎn)換鍵，可被修改的項目開始閃爍，當(dāng)按下 修訂 。鍵 。當(dāng)按下鍵 ，修改項目停止閃爍，修正結(jié)束，電梯根據(jù)修正后的信息運行。我們可以通過設(shè)計系統(tǒng)軟件做出更靈活的鍵的定義，以實現(xiàn)更多的功能。 顯示模塊設(shè)計 LCD1602顯示模塊用于顯示模型的運行狀態(tài)。顯示的信息主要包括電梯的當(dāng)前位置，運行秩序，運行時間，運行狀態(tài)（上，下，停）等等。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計的基本思想如下：首先，操作按鍵對電梯的運行路徑進行設(shè)置。其次，電梯啟動之后，紅外三極管進行實時檢測，確定電梯的位置。第三，單片機掃描紅外電路 I / O端口的實時檢測結(jié)果。電梯到達目標(biāo)地后，檢測結(jié)果是低電平。同時，電梯停止并且指針減一。如果當(dāng)前位置與下一層位置（指針指標(biāo)位置）并不一致時，電梯將重新啟動。此過程重復(fù)直到指針值為零，然后電梯停止。此外，電梯啟動后應(yīng)緩慢增加速 度并且在停止前逐漸減小速度，以使電梯平穩(wěn)運行，避免振動或擺動。為了實現(xiàn)程序設(shè)計的這一目標(biāo)，我們可以控制單片機輸出的驅(qū)動電路脈沖信號的頻率。電梯的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比，這意味著信號頻率越高，電梯轉(zhuǎn)速越大，反之亦然。在電梯從零到最大運行速度這個過程中，單片機輸出越來越高頻率的脈沖信號到驅(qū)動電路，以實現(xiàn)電梯的加速。同樣，單片機輸出越來越低頻率的脈沖信號到驅(qū)動電路，以實現(xiàn)電梯的減速。 5結(jié)論 我們選擇 ATmega128 單片機作為核心控制部分，步進電機作為執(zhí)行機構(gòu)，使用 L298集成芯片來驅(qū)動步進電機以及用紅外三 極管作為測量元件檢測電梯的位置，并獲得實時信息，實現(xiàn)位置控制系統(tǒng)模型的建立。這一模型的特點如下： （ 1）電梯運行命令可以預(yù)置，電梯運行命令和運行時間的實時信息可用液晶顯示器顯示。運行命令和運行時間可以通過一定的按鍵來進行修改。該系統(tǒng)可通過某些按鍵進入緊急情況 。 電梯在加速和減速的過程中是平穩(wěn)的和均勻的。 （ 2）集成芯片 L298驅(qū)動程序用于電機驅(qū)動具有電路簡單，高集成，方便控制的特點。 （ 3）紅外三級管檢測電路的設(shè)計使電梯精確定位。液晶顯示器顯示信息豐富，顯示器接口通用性強。 實驗表明，該系統(tǒng)模型具有穩(wěn)定和可靠性高的特點。 它可用于相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)和 實際電梯控制軟件的設(shè)計。
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