单片机的电梯控制系统的设计
一、 引言 1
(一) 智能电梯的发展背景 1
(二) 智能电梯的国内外发展现状 1
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 主控核心的方案对比 3
(二) STC89C51型51单片机 3
(三) 显示器概述 4
(四) 步进电机使用方法 5
(五) 步进电机驱动器 6
三、 硬件系统设计 8
(一) 智能电梯的硬件结构框图设计 8
(二) STC89C51最小系统设计 8
(三) 显示器与单片机电路设计 9
(四) 步进电机及其驱动电路设计 10
四、 软件系统设计 11
(一) 软件系统流程图设计 11
(二) 显示器工作流程设计 12
(三) 步进电机工作流程图设计 13
五、 实物制作与调试 15
总结 18
致谢 19
参考文献
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序
引言
智能电梯的发展背景
所谓基于单片机的电梯控制系统,指的是通过微处理器的控制以及信号处理功能,配合一些多功能传感器,实现电梯的升降、门的启闭、楼层优先的判断以及报警等功能的电子测量控制系统,通常情况下它由微处理器模块(单片机、DSP以及FPGA等控制器)、传感器、按键、显示器以及报警器等部分组成,它的出现是电子技术以及微处理器技术高速发展与成熟的一个典型象征,在这之前,传统的电梯控制方法被人们使用了很长时间。最早的电梯出现在18世纪后半页的英国,在工业革命的推动下,滋生出了许多对人们工作生活有益的新兴工具以及大型设备,电梯作为一种新事物就这样出现在了人们的视野中,只是此时的电梯只用于运输货物,并不能够乘人,在控制方面这种电梯比较简易,只是通过按键来控制大功率直流电机的正反转来控制电梯的升和降,并没有引入楼层的优先判决、准确停止等智能功能,纯属一种人工控制系统。随着电子技术的不断发展,
*景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072*
们使用了很长时间。最早的电梯出现在18世纪后半页的英国,在工业革命的推动下,滋生出了许多对人们工作生活有益的新兴工具以及大型设备,电梯作为一种新事物就这样出现在了人们的视野中,只是此时的电梯只用于运输货物,并不能够乘人,在控制方面这种电梯比较简易,只是通过按键来控制大功率直流电机的正反转来控制电梯的升和降,并没有引入楼层的优先判决、准确停止等智能功能,纯属一种人工控制系统。随着电子技术的不断发展,人类发明除了一种被称为步进电机的新型电机,相对直流电机,步进电机能够进行准确的角度转动并且产生更大的扭转力,在同一输入功率下,能够拖动更重的货物,电梯设计人员意识到这是电梯中电机的首选,将其替换掉之前的直流电机,不但能够提高电梯的安全性,更能够实现电梯在升和降过程中的准确停止。随后不久集成逻辑器件快速发展并趋向成熟,技术人员选用了计数器、移位寄存器及定时器等一些常见芯片,为电梯控制系统增添了一些智能因素,首先是显示功能——通过高清系度的数码管显示器将电梯运行的状态显示出来,如楼层数以及升降状态等;接着是准确的楼层停止功能——到达相应的楼层时自动停止,这主要依靠步进电机是以一定的角度一步一步转动的特性以及计数器的计数功能,比如步进电机的步进角为8度,对应的电梯上下位移为1厘米,那么当计数100次时,就转动了800度,对电梯产生了100厘米的升或降,这就是采用步进电机作为动力传动机制后的电梯特点。在电梯控制系统中,电机的选型只是其中一项重要的环节,另一方面主要是控制器,随着单片机的不断发展与成熟,单片机逐渐成为智能电梯控制系统中最常用的一种控制器,它的大规模使用使得电梯系统的成本得到大幅度降低。
智能电梯的国内外发展现状
目前国内外许多高级的楼宇和大厦正在不断出现并给人们带来诸多便利,因此对于智能电梯提出了更多的要求,无线化和网络化已经成为了智能电梯系统的发展前景。目前国内外的研究热点和重点主要是将电梯进行组网化,楼宇内所有的电梯组成一个整体的网络,每个电梯对应一个编号,这样乘客能够通过相应按键对电梯进行评价,评价等级会被网络集中管理,楼宇管理方在集中管理智能电梯的同时,也间接地起到了提高智能电梯性能的作用,因此这种网络化的智能电梯系统具有很大的应用价值和开发前景。
本文主要研究内容
本课题主要设计一款方便实用的智能电梯控制系统,选用单片机作为主控芯片,并在片外结合其他模块,实现电梯的控制,并实现以下指标:
电梯能够在4层楼之前灵活起降;
通过液晶屏显示电梯所在的楼层数;
当电梯开门时,绿色LED灯亮;
当电梯关门时,红色LED灯亮;
系统采用+5V直流电源供电。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一:选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机,STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机,都属于C51,片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU,在CPU外部集成了一些常用的外围模块,如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器,它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习,并且已经掌握了其使用方法,因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心,能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二:选择美国德州仪器(TI)公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心,这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能,该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电,以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统,另外430是一种16位单片机,该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M,处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口,这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象,方便查看相关的寄存器值,给程序调试带来了极大的方便,为项目的成功
原文链接:http://www.jxszl.com/dzxx/txgc/33391.html