【正文】 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 ADC0809 轉(zhuǎn)換過的電梯轎廂振動(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()。 //1110,0111 清 ADC_FLAG 位，停止 A/D 轉(zhuǎn)換 return ADC_DATA。} while((ADC_CONTRamp。 具體程序 如下： byte ReadAD(byte ch) //模數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù) { ADC_DATA = 0。 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)。用 C 語言 控制單片機(jī)無疑是 設(shè)計(jì)者 一個(gè)理想的選擇。執(zhí)行速度快。二是執(zhí)行軟件，它是用來完成實(shí)質(zhì)性的功能，如串口通信、振動(dòng)檢測(cè)等。 最后，通過軟件 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 。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。 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。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。 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。 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。因此實(shí)際應(yīng)用中普遍采用 DB9 插頭，即 9針連接器。其中， RS 代表推薦， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)， C 表示修改的次數(shù)。 串行數(shù)據(jù)傳送格式有兩種： 一是無空閑位字符幀。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。 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。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。 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。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，選通 8 路模擬輸入中的一路 。 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 。 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。 MMA7260QT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 3－ 5 所示。單片機(jī)的復(fù)位是通過電容充電來實(shí)現(xiàn)的。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來進(jìn)行微調(diào)。 ~ 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。在片內(nèi) 它是振蕩電路反向放大器的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶振 和微調(diào)電容的一端。欲使 單片機(jī) CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器 （地址為 0000H~FFFFH） ， EA端必須 保持低電平（接地） 狀態(tài) 。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。 AT89S52 單片機(jī)是一種高性能 8 位單片微型計(jì)算機(jī)，它在單一芯片內(nèi)集成了并行 I/O 口、異步串行口、 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、片內(nèi) RAM 和片內(nèi) ROM 以及其他一些功能部件。 本章主要是通過對(duì)振動(dòng)分析，在整體上 來 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。 綜上而知，振動(dòng)檢測(cè) 系統(tǒng)整體框圖設(shè)計(jì)如下圖 2－ 5 所示： AT89S52M A X 2 3 2A D C 0 8 0 9振 動(dòng) 傳 感 器上 位 機(jī)R S 2 3 2電 梯 轎 廂 振 動(dòng) 信 號(hào)控 制 開關(guān)數(shù) 據(jù) 采 集 處 理 系 統(tǒng)直 觀 圖 表 示串口通信 圖 2－ 5 系統(tǒng)整體框圖 7 此外，由于人體對(duì)振動(dòng)的敏感頻率僅限于低頻段，所以，電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也應(yīng)該具有較好的低頻特性。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。 其振動(dòng)微分方程可表示如下： )()()()()22(4)22(4443322111212??????????????????????yckyyckyyckyyckykLkLkycLcLycym ?? （ 1） )()()()()22()22()22()22(4242313122221111222112222112?????????????????????????ycLykLycLykLycLykLycLykLkLkLykLkLcLcLycLcLJ ??? （ 2） 若只研究圖 2－ 2 中轎廂右側(cè)導(dǎo)軌激勵(lì)對(duì)轎廂水平振動(dòng)的影響，可假設(shè)圖2－ 2 中 電梯 轎廂 其 左側(cè)導(dǎo)軌是理想 的 導(dǎo)軌，即 0)()( 21 ?? zyzy 。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)。 電梯載客部分主要是轎廂，轎廂由轎架和轎廂體組成。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。隨著電梯的 發(fā)展，在提升電梯 升降 速度 的 同時(shí) ，滿足乘客的舒適感越來越重要， 所以， 單片機(jī)在電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)方面 有著廣闊的發(fā)展空間 。電梯是勢(shì)能負(fù)載，使用過程中啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁 ， 負(fù)荷變化較大，行駛方向也不斷變化。 對(duì)于電梯轎廂 振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)與國(guó)外有著不同的側(cè)重點(diǎn)，但卻有一個(gè)共同的目標(biāo) 是： 人們乘坐高效 的 電梯既 安全穩(wěn)定又舒適可靠。 然而 長(zhǎng)期以來 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。 levator。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。 附錄 1 系統(tǒng)原理圖 ................................................................................................ 38 附錄 2 系統(tǒng) PCB 圖 .............................................................................................. 40 附錄 3 單片機(jī)設(shè)計(jì)程序 ........................................................................................ 41 附錄 4 上位機(jī)設(shè)計(jì)程序 ........................................................................................ 45 附 錄 5 系統(tǒng) 電路板實(shí)物 ........................................................................................ 50 I 摘 要 本文 主要研究基于單片機(jī)的電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)。旨在通過單片機(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。 其次 主要是針對(duì)電梯 水平振動(dòng)的檢測(cè) 及仿真 ，通過單片機(jī) 和 傳感器將電梯 轎廂的 振動(dòng) 量 傳遞到上位機(jī)， 從而得到電梯振動(dòng)的波形并進(jìn)行詳細(xì) 分析。 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，越來越多的現(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。電梯轎廂振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)今電梯控制領(lǐng)域的必要技術(shù)；是電梯的管理、維護(hù)和確保電梯安全運(yùn)行的需要；是及時(shí) 發(fā)現(xiàn)故障，并進(jìn)行分析和排除的必要手段。 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。因此，為了保證電梯安全、可靠、 高效地 運(yùn)行 ，要求電梯在各種負(fù)荷下都 具 有良好的調(diào)速性、穩(wěn)定性以及控制性等。 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。 本課題主要著眼于后者即運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)和加速度傳感器技術(shù)，再通過串口通信技術(shù)，將實(shí)時(shí)采集到的電梯轎廂振動(dòng)情況 經(jīng)過特殊處理后 傳送至電梯維護(hù) 服務(wù) 中心的計(jì)算機(jī)中 以波形的方式實(shí)時(shí)顯示出來 ，從而可以 為電梯在運(yùn)行過程中故障的發(fā)現(xiàn)、分析和排除提供適時(shí)、方便和形象的解決方案。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)