【正文】 ....................................... 25 本章小結(jié) ................................................................................................... 30 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................. 31 硬件調(diào)試 ................................................................................................... 31 軟件調(diào)試 ................................................................................................... 32 整體調(diào)試 ................................................................................................... 34 本章小結(jié) ................................................................................................... 34 結(jié) 論 ....................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 36 致 謝 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 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)計程序 ........................................................................................ 41 附錄 4 上位機(jī)設(shè)計程序 ........................................................................................ 45 附 錄 5 系統(tǒng) 電路板實物 ........................................................................................ 50 I 摘 要 本文 主要研究基于單片機(jī)的電梯轎廂振動檢測。通過研究 發(fā)現(xiàn) 了 電梯的不規(guī)則振動 超過一定程度 會對人 體 產(chǎn)生危害， 而且 通過波形 分析 也 得出電梯振動的一些規(guī)律。然后 對電梯轎廂振動的各種原因進(jìn)行 了 綜合 分析， 同時 也 提供 了一些電梯振動 的 消除方法。 最后， 調(diào)試 結(jié)果表明 ， 該系統(tǒng)實時性較好，運行穩(wěn)定可靠，而且具有體積小，低功耗和 使用方便等優(yōu)點，是一種 較為 理想的電梯轎廂振動檢測系統(tǒng)。 levator。 但是，由于電梯轎廂在狹小的電梯井道內(nèi)運行， 隨著電梯 升降速度的不斷提高，必將帶來一系列空氣動力學(xué)問題，其中包括氣動噪聲、電梯轎廂的振動、乘客的安全性和舒適性等 一系列問題。 然而 長期以來 經(jīng)常發(fā)生的情況是： 1) 電梯出現(xiàn)人體敏感振動或運行速度不勻等故障時，維修人員難以及時趕到故障電梯的現(xiàn)場； 2) 維修人員不能及時地獲得電梯日常運行的振動記錄和檢測資料，不僅不能避免人們乘坐帶有安全隱患的電梯，而且同時還增加了分析與排除故障的難度，大大延長了維修的時間； 電梯轎廂振動檢測系統(tǒng)正是基于以上種種原因而出現(xiàn)的。 目前，國外各大電梯公司如日本的三菱、美國的奧的斯 、 瑞士的迅達(dá) 、 芬蘭的通力 、德國的 蒂森等 都有不同水平的且與自己電梯系統(tǒng)配套的電梯轎廂振動檢測系統(tǒng)。 對于電梯轎廂 振動檢測系統(tǒng)，國內(nèi)與國外有著不同的側(cè)重點，但卻有一個共同的目標(biāo) 是： 人們乘坐高效 的 電梯既 安全穩(wěn)定又舒適可靠。同時檢測群組運行中的幾臺電梯，可以更直觀地了解 到 2 群組中各電梯運行的健康狀況，以便及時調(diào)整群組電梯的分配原則，消除安全隱患的同時，提高了群組電梯的運行效率。電梯是勢能負(fù)載，使用過程中啟動、制動頻繁 ， 負(fù)荷變化較大，行駛方向也不斷變化。 單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、處 理速度快、功耗低、價格便宜等特點在電梯領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電梯的 發(fā)展，在提升電梯 升降 速度 的 同時 ，滿足乘客的舒適感越來越重要， 所以， 單片機(jī)在電梯轎廂振動檢測方面 有著廣闊的發(fā)展空間 。但是這種方式不僅浪費人力物力，而且也不能及時有效的消除電梯可能給人們帶來的安全隱患。這種方式在節(jié)省人力物力的同時也使電梯轎廂振動檢測 實時 高效。 本文的 內(nèi)容 結(jié)構(gòu) 本文首先 主要是根據(jù)對電梯轎廂振動的數(shù)學(xué)分析 ， 提出 了 課題的總體設(shè)計 ； 然后 著重 介紹 系統(tǒng)硬件電路 的設(shè)計，元器件參數(shù)的確定 ； 其次 詳細(xì)講述軟件編程的總體設(shè)計思想及 模塊流程圖 ，并 仿真 測試 ； 緊接著 側(cè)重 論述 電路板調(diào)試過程中 遇到的主要問題與解決方法； 最后 給出本課題的總結(jié)與展望。 電梯載客部分主要是轎廂，轎廂由轎架和轎廂體組成。導(dǎo)輪或?qū)аt安裝在轎架的上下兩側(cè)，與導(dǎo)軌一起組成轎廂的導(dǎo)向件，同時 也可以減少水平振動和抑制由偏載引起的轎廂傾斜，導(dǎo)軌則固定在墻壁上。因此 制造平直的導(dǎo)軌以及安裝導(dǎo)軌時盡量使兩根導(dǎo)軌對直，這將大大減少 轎廂的水平振動。另 一種可以取代的方法是用控制手段來抑制轎廂的水平振動，這種方法不僅可以 節(jié)省成本，而且還方便控制調(diào)整 。 其振動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)軌激勵對轎廂水平振動的影響，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 。導(dǎo)軌工作面的表面粗糙度反映的是工作面的微觀不平，對轎廂振動的影響較??；導(dǎo)軌直線度反映的是工作面的宏觀不平，對電梯的運行平穩(wěn)性影響較大。從直線度中提取的特 征參數(shù)，如接頭處的臺階，未對準(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的振動源。 通過 LABVIEW 虛擬儀器 進(jìn)行計算機(jī)仿真，得到水平振動加速度 隨時間變化 曲線如下圖 2－ 3 所示： 圖 2－ 3 水平振動加速度 隨時間變化 曲線 同時，通過 LABVIEW 仿真，得到水平振動加速度隨頻率變化曲線如下圖2－ 4 所示： 6 圖 2－ 4 水平振動加速度 隨頻率變化 曲線 所以，在檢測振動時，應(yīng)合理選擇檢測參數(shù)，如振動位移是研究強(qiáng)度和變形的重要依據(jù)；振動加速度與作 用力或載荷成正比，是研究動力強(qiáng)度和疲勞的重要依據(jù)；振動速度決定了噪聲的高低，人對振動的敏感程度在很大 的 頻率范圍內(nèi)是由振動速度來決定的。 綜上而知，振動檢測 系統(tǒng)整體框圖設(shè)計如下圖 2－ 5 所示： AT89S52M A X 2 3 2A D C 0 8 0 9振 動 傳 感 器上 位 機(jī)R S 2 3 2電 梯 轎 廂 振 動 信 號控 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，由于人體對振動的敏感頻率僅限于低頻段，所以，電梯轎廂振動檢測系統(tǒng)也應(yīng)該具有較好的低頻特性。 PC 機(jī)接受單片機(jī)傳送來的 振動 數(shù)據(jù)后再以 波形的方式顯示出來以便 分析振 動變化情況，從而得出電梯轎廂振動各 個 方向 上 的參數(shù)變化趨勢，以便設(shè)計人員做出相應(yīng)的對策來消減電梯 轎廂 的振動。 本章主要是通過對振動分析，在整體上 來 把握電梯轎廂振動檢測系統(tǒng)的設(shè)計 方案 ，為下面第二章 著重介紹系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計提供 明確的 方向。因此，本章節(jié)主要是針對以上各模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計。 AT89S52 單片機(jī)是一種高性能 8 位單片微型計算機(jī)，它在單一芯片內(nèi)集成了并行 I/O 口、異步串行口、 16 位定時器 /計數(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。同時， AT89S52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。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硬件復(fù)位。當(dāng)振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。欲使 單片機(jī) CPU僅訪問外部程序存儲器 （地址為 0000H~FFFFH） ， EA端必須 保持低電平（接地） 狀態(tài) 。當(dāng) EA為高電平即 接 Vcc端時 ， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶振 和微調(diào)電容的一端。若采用外部時鐘電路，則該引腳 須 懸空。在片內(nèi) 它是振蕩電路反向放大器的輸入端。 單片機(jī)模塊電路連接圖如下圖 3－ 2 所示。 ~ 用作四位數(shù)碼管的顯示段碼輸入端口， ~ 用作動態(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)束信號和地址鎖存允許信號，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。 AT89S52 單片機(jī)要形成時鐘信號，必須外接相關(guān)元件。當(dāng)振蕩頻率在 6~12MHz 時，通常使電容 C1 和 C2 的值選擇為 30pF來進(jìn)行微調(diào)。復(fù)位信號從 RST 引腳輸入 且 高電平有效，其有效電平應(yīng)維持至少 2 個機(jī)器周期。單片機(jī)的復(fù)位是通過電容充電來實現(xiàn)的。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2C53 0 p FX11 1 .0 5 9 2 M H zR11 0 kC71 0 u F+ 5 V 圖 3－ 4 按鍵 手動復(fù)位電路 一個實際單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否正常工作，首先要檢查能否產(chǎn)生正確的復(fù)位信號。 MMA7260QT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 3－ 5 所示。 Xout、 Yout、 Zout 分別為 X、 Y、 Z 三個方向的模擬輸出，并且該芯片采用 5V 直流電作為其工作電壓，所以 Vss 為 5V供電源的正極，在 5V 的工作電壓下，當(dāng)檢測到有振動信號時輸出電壓為 ，輸出端經(jīng) NPN 型