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电梯自动控制系统.rar

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    电梯 自动控制系统
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    科技学院 2011 届本科毕业论文交通灯控制系统设计学科专业: 电子信息工程 指导教师: 屠 葵 葵 学生姓名: 孔 明 学生学号: 072004110506 中国﹒贵州﹒贵阳贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 ...........................................................................................................................................IIIAbstract.....................................................................................................................................IV第一章 绪论 .............................................................................................................................11.1 研究意义 .....................................................................................................................11.2 研究现状 .....................................................................................................................21.2.1 电梯驱动技术方面 ...........................................................................................21.2.2 VVVF 无齿轮驱动控制系统发展 ...................................................................21.2.3 电梯运行速度方面 ...........................................................................................21.2.4 曳引机技术方面 ...............................................................................................21.3 研究内容 .....................................................................................................................3第二章 设计方案 .....................................................................................................................52.1 AT89C51 单片机简介 ...................................................................................................52.2 LED 简介 ....................................................................................................................82.3 电梯自动控制系统运行简介 .....................................................................................82.4 电梯自动控制系统的主要结构 .................................................................................8第三章 设计实现 ...................................................................................................................103.1 硬件设计 ...................................................................................................................103.1.1 各楼层电梯间电路 .........................................................................................103.1.2 电梯内电路 .....................................................................................................113.1.3 控制台电路 .....................................................................................................123.1.5 电路板 PCB 图 ...............................................................................................143.2 软件设计 ...................................................................................................................153.2.1 简易控制方案 .................................................................................................153.2.2 控制逻辑流程图 .............................................................................................163.2.3 说明 .................................................................................................................163.3 软硬件系统的调试 ...................................................................................................17贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II 页3.3.1 软件调试 .........................................................................................................173.3.2 硬件调试 .........................................................................................................18第四章 总结与展望 ...............................................................................................................19参考文献 ...................................................................................................................................20附录 一 ...................................................................................................................................21附录 二 ...................................................................................................................................23致谢 ...........................................................................................................................................27贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III页电梯自动控制系统设计摘要本论文主要介绍的是电梯自动控制系统的模型,随着时代的变迁社会的进步,电梯已经成为我们生活中很方便的一种工具,它为我们的生活方式带来了巨大的改变。本设计通过一款简单的电梯系统,进一步了解电梯的运行方式以及熟悉单片机的控制应用。在本设计中,通过对AT89C51芯片的使用,以及使用LCD与LED作为显示系统,通过单片机控制外围设备。在程序设计思路方面,是以日常生活中的电梯为参考对象。程序完成控制单片机采集信息,调度运算,再到运行的显示。硬件部分我们使用的是单片机及外围电路组成高度为四层楼的电梯控制系统。单片机、电阻R51、R52和按键RESET构成上电复位和手动复位电路。软件部分采用了两种控制方案,简易控制方案只是简单的电梯上升下降,在各楼层短暂停留。而进一步控制方案则考虑各楼层的信号请求,以完成各楼层的升降控制。该系统具有工作稳定,操作简单,体积小,性价比高等优点,能够简单实时有效的控制电梯系统的正常运行。关键字:无线通信;单片机;LED 显示器贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 IV 页The Elevator Control System ModelAbstractThis paper mainly introduces the model of elevator control system, with changes in the era of social progress, elevators have become in our lives is a convenient tool, it is our way of life have brought tremendous changes. This design through a simple elevator system to learn more about how the elevator runs and familiar with the monolithic integrated circuit control application. In this design, through the use of AT89C51 chip, and the use of LCD and LED display system by single chip microcomputer controlling peripheral devices. In terms of program design, is the lift in daily life as a reference object. Program complete control single chip collecting information, dispatch operation, then to run the show. Hardware we are using a microcontroller and peripheral circuit height of four-story elevator control system. Monolithic integrated circuit, resistance R51, R52, and press the RESET form the power-on reset and manual reset circuit. Software uses two types of control schemes, Elevator rise fall of simple control simply, in short stay on each floor. While the programme for the further control considering signal on each floor, to complete the lifting of controls on each floor. The system has a stable, simple, small, cost-effective high, normal operation of a simple and effective control of the lift system in real time.Keywords: The elevator, AT89C51, total cathode digital tube, CD4511 decoder, leds贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 研究意义据国外有关资料介绍,公元前 2800 年在古代埃及,为了建筑当时的金字塔,曾使用过由人力驱动的升降机械。公元 1765 年瓦特发明了蒸汽机之后,1858 年美国研制出以蒸汽为动力,并通过皮带转动和蜗轮减速装置驱动的电梯;1878 年英国的阿姆斯特郎发明了水压梯,并随着水压梯的发展,淘汰了蒸汽梯;后来又出现了采用液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯,这种掖压梯至今仍为人们所采用。但是梯得以兴盛发展的原因在于采用了电力作为动力来源,在 20 世纪初,美国奥梯斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力,生产出以槽轮式驱动的直流电梯,从而为今天的高速度,高行程电梯的发展奠定了基础,20 世纪 30 年代美国纽约市的 102 层摩天大楼建成,美国奥梯斯电梯公司为这座大楼制造和安装了 74 台速度为 6.0M\S 的电梯, 从此以后,电梯这个产品,一直在日新月异的发展着。目前电梯产品,不但规格品种多,自动化强,而且安全可靠,乘坐舒服,近几年来,随着电子工业的发展,微处理机和电子计算机已成功的应用到电梯的电气控制系统中去,采用无触点元件的电梯电气控制系统已开始批量生产。伴随着社会的发展与进步,人们的生活水平的提高和节约用地的倡导,越来越多的高楼耸立,电梯是随高层建筑的兴建而开始发展起来的一种垂直运输工具 [1],使人们的生活和工作受到很大的影响,垂直运输的问题也随之出现,人们迫切需要一套安全、快捷、高效、稳定的电梯控制系统。电梯控制模型的设计主要涉及数电、模电、单片机及接口技术、C51 的编程等知识,可谓知识面含量非常广,但因现代的微电子技术、计算机技术和嵌入式微控制器技术等的飞速发展,让我们做出应用型的电梯已成为可能。目前各小区居民楼都已经安装上了快捷、方便的电梯系统,但某些方面如安全性和稳定性还有待提高,用户也给出了更高的要求。基于单片机电梯控制系统主要的核心技术在于单片机的应用。单片机又名嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller) ,明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中,实现的是对象的智能化控制,这一点是巨型机和网络不可能做到的。其目前的发展趋势主要是 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页等几个方面发展。开发此系统可以方便用户自行输入所要到达的楼层,显示当前载重量以确保安全,以及显示电梯当前到达层数等功能,这样可以大大提高其工作效率,彻底的脱离电梯操作工的模式,更主要的是为电子技术融入到计算机专业领域提供一种新思路,为单片机技术的应用提供更广阔的空间,为开发更科学的电梯控制系统提供参考。1.2 研究现状1.2.1 电梯驱动技术方面(1)如今电梯拖动设计大多数是采用专用的电梯拖动异步电动机结合专用的电梯拖动变频器进行设计,交流变压变频调速(vvvf)控制技术,而且其控制型式逐渐由 GTR 向 GTR 和 IGBT 发展,使其控制性能更为完善和提高 [2]。(2)取直线电机驱动,使电梯的驱动方式取得根本性的突破。1.2.2 VVVF 无齿轮驱动控制系统发展(1)应用微机网络控制技术,使系统的可靠性更高,功能处理更为灵活。(2)采用表面贴装技术,使用大规模 ASIC 电路,以缩小印板的面积年并提高电子电路的可靠性。(3)电梯群控系统的调配应用模糊逻辑和专家系统,以提高群控系统的效率和精度。(4)采用智能化功率模块,构成电梯的智能化控制系统。(5)采用高位数 CPU,增强电梯信号的处理功能,加快信号处理速度。(6)不断增加和扩展电梯的各种选择功能。目前可供选用的电梯功能已达到 60 到70 多种之多,这构成了电梯轿厢造型色调的多样化、艺术化和个性化,并于建筑物和谐的融为一体。1.2.3 电梯运行速度方面随着建筑物的高层化和电梯基础技术发展,电梯运行速度逐渐向高速化发展,目前世界电梯的最高速已达 12.5m/s,由日本三菱研制和推向市场,并装于日本国内投入使用,目前国内电梯的速度控制方式多以时间方式或者基于增量式编码器的相对距离方式来运行控制运行速度 [3]。1.2.4 曳引机技术方面电梯曳引控制的主要目的是使轿厢运行速度尽量好地跟踪理想速度,提高乘客乘贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3 页坐的舒适性和运行效率,同时降低功耗 [4]。对有齿轮曳引机由传统的蜗轮蜗杆传动逐渐向行星式齿轮转动发展之势,这有利于缩小曳引机体积及提高承载能力和传动效率,而且可使其向高速化发展。我国电梯事业起步计较晚、起点低,因此开发我们自己的高性能电梯控制系统,使我国行业立足于国内,走向世界显得尤为重要 [5]。我国国产电梯多为继电器和 PLC 控制方式,PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机,实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样,以通用或专用 CPU 作为字处理器,实现通道(字)的运算和数据存储,另外还有位处理器(布尔处理器),进行点(位)运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点,所以电梯自动控制系统的发展也注重于运行质量提高与功能完善的同时,也朝着环保,人性化和智能化的方向发展 [6],本次设计由 PLC 控制方式来实现,研究、分析电梯的逻辑关系,进而实现控制。1.3 研究内容本设计是基于单片机设计,能控制电梯按照顾客的要求自动上下楼层。主要任务要实现如下功能:以一个四层电梯系统为模板进行设计(1,2,3,4 楼四个楼层) 。1、共有 4 个电梯入口处设有上下请求开关,电梯内安装乘客所需到达层次的楼层开关。2、设有电梯所处位置指示的装置及电梯运行模式(上升或下降)指示装置;3、电梯每 2 秒升(降)一层楼。4、电梯到达有停站请求的楼层后,经过 2s 电梯门打开,开门指示灯亮,开门 5s后,电梯门自动关闭(开门指示灯灭) ,电梯继续运行,直至执行完最后一个请求信号后停在当前层 [7]。5、能依次记忆电梯内外同上或同下(同时只进行一项)的所有请求信号,并按照电梯运行规则响应,每个请求信号保留至执行完成后消除。6、电梯运行规则:当电梯处于上升模式时,只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号,由下而上逐个执行,直到最后一个上楼请求执行完毕,如有更高层有下楼请求,则直接升到有下楼请求的最高楼接客,然后便进入下降模式。当电梯处于下降模式时,则于上升模式相反。7、电梯初始状态为一层开门。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4 页下面是几种典型模块的设计描述:1、厅门呼梯登记显示模块:当有人按下楼层控制面板的按钮,信号就会被登记,相应的灯就点亮。同理,当乘客按下梯轿箱内的一个按钮,信号也会被登记,与之相应的灯也会点亮。2、呼叫的集选:如果在某一层有一个呼叫,相应楼层的停止信号将被输出,当电梯被驱动器运行时,厅门呼梯将无法实现,电梯无法漏过乘客要下的任何一层。3、呼叫取消:这个模块使电梯能相应与轿厢运动方向相同的厅门呼梯指令,当厅门呼梯已经得到相应,它的登记将被取消。4、电梯的方向:电梯可能向上或者向下运动,取决与厅门呼梯和轿厢指令。5、电梯的楼层停止:驱动器传送楼层停止信号后,电梯将会停止。
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