畢業(yè)設(shè)計--基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計

1、<p>　　基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電梯作為一種常用的垂直交通工具，伴隨著城市的發(fā)展而迅速增加，其應(yīng)用是日益廣泛的。然而每個電梯運行狀況的好壞會直接影響城市居民的生活質(zhì)量和工作效率，同時更是影響著城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人民生命安全，因此就產(chǎn)生了對電梯設(shè)備進行遠程監(jiān)控的要求。憑借

2、監(jiān)控系統(tǒng)來獲得關(guān)于電梯系統(tǒng)的實時運行狀況信息，可以防止電梯溜梯、困人、沖頂、蹲底、過載等情況突發(fā)時不能及時排除故障而帶來更多無法預知的災難。顯然，傳統(tǒng)的相對落后的監(jiān)控手段（電梯工人的巡檢）早已跟不上城市發(fā)展的步伐。近些年來，隨著單片機技術(shù)和自動控制理論的迅速發(fā)展，基于單片機的遠程監(jiān)控已經(jīng)成為電梯發(fā)展的必然趨勢。因此，研究及開發(fā)基于單片機的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的意義。</p><p>　　本文首先對國內(nèi)、外的

3、遠程監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)理論進行了深入的研究，并在分析和研究電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，提出了本文要研究的主要內(nèi)容，即設(shè)計了一種以AT89C51為架構(gòu)的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程現(xiàn)場的實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)的采集，并且在監(jiān)測和顯示電梯運行狀態(tài)的各種參數(shù)的同時，可以實現(xiàn)遠程登錄和監(jiān)控。</p><p>　　基于單片機的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，主要是用來監(jiān)控電梯的運行情況，根據(jù)電梯發(fā)出的信號，及時的做出反應(yīng)，并進行相應(yīng)的處理。

4、根據(jù)系統(tǒng)需要，所運用到的外圍電路主要包括電源模塊、溫度電路模塊、報警電路模塊、視屏采集模塊、RS-485通信模塊和LCD顯示模塊，再根據(jù)有關(guān)單片機和數(shù)據(jù)采集傳輸方面的知識，利用C語言編程，完成遠程監(jiān)控的設(shè)計。我認為在未來，電梯系統(tǒng)會是向智能化方向發(fā)展的，主要有以下特征：以人為本的通用化設(shè)計理念，統(tǒng)一化設(shè)計的趨勢，應(yīng)付突發(fā)性災難的能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多電梯；遠程監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集；LCD顯示模塊<

5、/p><p>　　Microcontroller-based remote monitoring system terminal design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As a common vertical lift transport,along with the rapid increase

6、in the city's development, its application is becoming widespread. However, the status of each elevator operation will directly affect the quality of life of urban residents and work efficiency, but also affect the s

7、ustainable development of the city's economy and people's lives, and therefore created a demand for elevator equipment for remote monitoring requirements. With the elevator control system to obtain information ab

8、out th</p><p>　　Firstly, the domestic and foreign remote monitoring system related theories in-depth research and analysis and research elevator remote monitoring system based on the proposed main content of

9、 this paper to study, namely AT89C51 for the design of a framework Multi elevator remote monitoring system, the system can achieve real-time monitoring and remote site data collection, and in the monitoring and display r

10、unning the elevator at the same time the various parameters, you can achieve remote login</p><p>　　Microcontroller-based multi-elevator remote monitoring system is mainly used to monitor the operation of the

11、 elevator, the elevator signals, timely response, and make the appropriate treatment. According to the system, as applied to the peripheral circuit includes a power supply module, the temperature circuit module, the alar

12、m circuit module, screen capture module, RS-485 communication module and LCD display module, according to the SCM and data acquisition and transmission of knowledge, the us</p><p>　　Keywords: multiple elevat

13、ors; remote monitoring; data collection; LCD display module</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><

14、;p>　　1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題2</p><p>　　1.1.2 目前電梯監(jiān)控系統(tǒng)的分類3</p><p>　　1.1.3 多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.2 課題的研究意義和內(nèi)容4</p><p>　　1.2.1 課題的

15、研究意義4</p><p>　　1.2.2 課題研究的內(nèi)容4</p><p>　　第2章 多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述6</p><p>　　2.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及實現(xiàn)功能6</p><p>　　2.1.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)6</p><p>　　2.1.2 功能概述7</p>

16、<p>　　2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計概述8</p><p>　　2.2.1 硬件設(shè)計概要8</p><p>　　2.2.2 軟件設(shè)計概要9</p><p>　　第3章 多電梯數(shù)據(jù)終端控制器的硬件設(shè)計11</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)終端控制器芯片選擇與介紹11</p><p>　　3.1.1 主

17、芯片選擇11</p><p>　　3.1.2 AT89C51主芯片的介紹11</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要外圍電路13</p><p>　　3.2.1 電源模塊13</p><p>　　3.2.2 報警電路模塊15</p><p>　　3.2.3 單片機最小系統(tǒng)15</p>&l

18、t;p>　　3.2.4 LCD顯示模塊16</p><p>　　3.2.5 視頻采集模塊19</p><p>　　3.2.6 基于RS-485的通信模塊20</p><p>　　3.2.7 鍵盤電路的選擇21</p><p>　　第4章 多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計23</p><p>　　4.1 軟件

19、設(shè)計思路23</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)的主要軟件設(shè)計24</p><p>　　4.2.1 報警電路24</p><p>　　4.2.2 主要的串行通訊程序25</p><p>　　4.2.3 LCD顯示程序26</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試30</p><p>&

20、lt;b>　　結(jié)論與展望31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　附 錄34</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)總圖34</p>

21、<p>　　附錄C 外文文獻及譯文35</p><p>　　附錄D 主要參考文獻及摘要41</p><p>　　附錄E 主要源程序43</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖6</p><p>　　圖2-2 硬件設(shè)計結(jié)

22、構(gòu)圖8</p><p>　　圖2-3 電梯監(jiān)控終端設(shè)計流程圖9</p><p>　　圖2-4 軟件設(shè)計流程圖10</p><p>　　圖3-1 AT89C51主芯片引腳圖12</p><p>　　圖3-2 電源電路14</p><p>　　圖3-3電源供給分布設(shè)計圖15</p><p&g

23、t;　　圖3-4 報警電路模塊15</p><p>　　圖3-5 單片機最小系統(tǒng)16</p><p>　　圖3-6 LCD與單片機的連接圖17</p><p>　　圖3-7 LCD1602的管腳圖17</p><p>　　圖3-8 S3C2440管腳圖19</p><p>　　圖3-9 與上位機通信的接口電路

24、圖20</p><p>　　圖3-10 RS-485芯片引腳21</p><p>　　圖3-11 獨立式按鍵鍵盤22</p><p>　　圖3-12 矩陣式按鍵鍵盤22</p><p>　　圖4-1 軟件設(shè)計流程圖24</p><p>　　圖4-2 LCD顯示流程26</p><p>

25、;　　圖5-1 KEIL編程部分程序30</p><p>　　圖5-2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖30</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表3-1 LCD的控制指令表18</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著科學技術(shù)

26、和市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，電梯作為高層建筑必不可少的組成部分，已經(jīng)成為與人民群眾的生活、生命和財產(chǎn)安全息息相關(guān)的垂直交通工具。電梯的安全性、可靠性和舒適度是人們普遍關(guān)心的問題。電梯數(shù)量急劇增多，故障時有發(fā)生，而維修人員少，不能及時趕到故障現(xiàn)場，既不了解故障現(xiàn)場狀況又不能及時安撫被困人員，給被困人員身心帶來巨大的傷害。并且由于不能及時地提供對電梯日常運行的記錄和監(jiān)測資料，增加了分析與排除故障的難度，延長了維修的時間和費用。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng) R

27、EM(Remote E1evator Monitor)是當今電梯控制領(lǐng)域的先進技術(shù)，是及時發(fā)現(xiàn)、分析和排除電梯故障的必要手段，是電梯的管理、維護和安全運行的需要。</p><p>　　我國在電梯遠程監(jiān)控方面已經(jīng)取得了很多成就，比如可靠性、舒適度等方面，但在故障記錄和故障檢測方面還有很多不足。因此，如何利用現(xiàn)代科技成果對分布在不同地理位置的電梯運行狀況進行遠程實時監(jiān)控，減少和防止事故發(fā)生，對故障進行預報警（如開關(guān)接

28、觸不良）和自動記錄，保證電梯安全可靠運行和提高設(shè)備的管理水平具有非常重要的意義。</p><p>　　近年來，隨著單片機技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們都在積極的尋找在電梯監(jiān)控領(lǐng)域的一些先進技術(shù)，以滿足人們對這一應(yīng)用的強烈需求，因為傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)是相當落后，目前國內(nèi)在用的監(jiān)控系統(tǒng)往往都是功能單一，需要監(jiān)控人員長時間盯著監(jiān)控屏幕，然后再通過獲得的信息去進行一些決策。然而，這樣一份工作是很繁重而乏味的，尤其是監(jiān)控的

29、目標很多時，監(jiān)控人員就無法做到面面俱到，進而如果有突發(fā)情況，就不能去及時有效的解決。為此，許多電梯廠商都希望能利用智能化程度高、可靠性好的計算機自主監(jiān)控系統(tǒng)去實現(xiàn)售后電梯的統(tǒng)一管理，同時也可以減少人員監(jiān)控的開支和減輕事故發(fā)生的損失。</p><p>　　綜上所述，結(jié)合當前情況，論文指出了現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)存在以下幾點困擾人們的難題：第一，不能實時了解及掌握電梯的運行狀況；第二，無法利用以往的電梯運行數(shù)據(jù)去構(gòu)成完整的管理

30、和記錄系統(tǒng)；第三，難以有效的、及時的分析并解決電梯發(fā)生的故障。本論文提出了基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計的研究其主要任務(wù)是提出并研究基于單片機的遠程監(jiān)控的系統(tǒng)方案，它可以對多個電梯的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并且能自動檢測故障目標，并對故障目標進行分類及報警，從而利用電腦來完成人工監(jiān)控的任務(wù)。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.

31、1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　電梯，作為機電一體化的高科技產(chǎn)品之一，其應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。當然，國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量也已經(jīng)邁出了很大一步，但是在電梯運行時，時常也會出現(xiàn)電梯沖頂、撞底、關(guān)人等突發(fā)事件的發(fā)生。當前，國內(nèi)的許多科研院所和公司也在努力積極的開發(fā)屬于自己的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。比如，凱博電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)（由中國建筑科學院機械化研究分院研發(fā)的）、上海阿爾發(fā)機電科技有限公司所開發(fā)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)、

32、無錫中秀電梯公司研發(fā)的電梯遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)等等然而，這些監(jiān)控系統(tǒng)一般情況下都是基于專用網(wǎng)絡(luò)及總線，其系統(tǒng)的功能也就是局限于被控電梯的門信號的和內(nèi)、外呼的實時監(jiān)控，自動報警等常用的基本功能，但是基于多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及對電梯的視頻音頻信號、報警信號等控制信號的管理和分析還處在逐步探索之中。</p><p>　　目前，電梯正常運行的可靠性提高一般有兩方面因素：第一、是要通過改進電梯本身的構(gòu)造設(shè)計，

33、提高工藝制造及實施無誤的安裝來解決；第二、也是比較重要的一方面，就是要依托先進的監(jiān)控技術(shù)和科學合理有效的維修和保養(yǎng)體系來完成。眾所周知，因為電梯的使用時間較長而且總是反復使用，所以對于電梯的管理和維護是使用電梯的最重要的環(huán)節(jié)之一。但是，目前國內(nèi)在用的電梯一般都采用的是定期上門保養(yǎng)的方式，等發(fā)生故障時再打電話找人來修的傳統(tǒng)方式。然而，隨著電梯數(shù)量的慢慢增多、地點分散，再加上維修工人數(shù)量限制，導致了維修工人不能及時到達電梯事故現(xiàn)場；除此之外

34、，也不能提供詳細的運行電梯日常運行記錄及監(jiān)測的相關(guān)資料，所以，維修工人只能憑借以往經(jīng)驗和監(jiān)測儀器去檢查電梯故障，這樣就增加了故障分析和排除故障的難度，自然也就延長了維修所需要的時間。以此這種維護方法很顯然已經(jīng)不能滿足時代的發(fā)展的需求，因此，誕生了遠程監(jiān)控技術(shù)，它的出現(xiàn)在一定程度上有效的改善了上述情況。</p><p>　　國外比較有名的電梯公司基本上都擁有了成熟的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。比如，法國AUTINOR公司所開發(fā)的

35、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、德國蒂森克虜伯公司（TELE-SERVICE）開發(fā)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)以及OTIS公司的遠程電梯監(jiān)控系統(tǒng)（Remote Elevator Monitoring System）系統(tǒng)等等然而，一般只有很高檔的大型場合才會配置像國外那些成本較高的各公司的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品，而且像國外的那些產(chǎn)品也就是只能監(jiān)控本公司所生產(chǎn)的電梯，而無法與其他公司的同類型電梯產(chǎn)品兼容，除此之外，當然還有價格及產(chǎn)品定位等等原因。所以，也就導致了國外電

36、梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品在國內(nèi)的使用有了一定的局限性。</p><p>　　1.1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題</p><p>　　目前國外的大型電梯企業(yè)都有了成熟的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，例如蒂森公司的遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有控制電梯的功能，能檢測和識別濫用或者誤操作緊急呼救功能，能較好的掌握電梯的運行情況，并進行分析與處理，轉(zhuǎn)化為圖表來顯示各行駛方向和每層樓的呼叫次數(shù)，呼叫與事件處理曲線等；自動故障報警，該

37、系統(tǒng)可以同時監(jiān)控電梯，自動扶梯以及樓內(nèi)其它設(shè)備：但是該系統(tǒng)僅適用于蒂森公司的電梯和扶梯。奧的斯公司的遠程監(jiān)控中心(RME)是奧的斯公司自行開發(fā)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，具有分級報警的功能（乘客被困報警，自動故障報警和電梯運行表現(xiàn)報警)。RME系統(tǒng)自動發(fā)出電梯服務(wù)中斷的訊號，顯示地點，性質(zhì)，問題以及乘客的狀況資料，當電梯運行表現(xiàn)不符合預定的界限時，系統(tǒng)發(fā)出偏差信號。KNOE公司的EMC監(jiān)控指令系統(tǒng)通過MODME和標準電話線實現(xiàn)電梯和自動扶梯的遠程實

38、時監(jiān)控，具有較好的運行數(shù)據(jù)庫管理分析功能，可以將指定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀形象的圖表；具有獨特的運行記錄回放功能，有助于故障查詢診斷。以上這些電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)相對來說都具有一些代表性，是國外的電梯遠程監(jiān)控比較常見的方式，這些系統(tǒng)普遍的特點就是專用性很強，開放性、通用性與其功能發(fā)展程度不相匹</p><p>　?。?）開放性相對較低，沒有統(tǒng)一的標準化協(xié)議。</p><p>　?。?） 功能

39、簡單，如只能進行簡單的電梯運行狀態(tài)監(jiān)控、同時監(jiān)控的電梯數(shù)量少、不能進行電梯故障的早期預警。</p><p>　?。?）界面簡單、單一，監(jiān)控信號量少；只能對電梯狀態(tài)進行監(jiān)控，而不能采集電梯轎廂中的圖像與聲音。</p><p>　?。?） 適用電梯種類少，或者是不能兼容不同類型的電梯。</p><p>　　（5）多采用RS-232或RS-485總線傳輸，或采用兩級結(jié)構(gòu)的

40、Modem傳輸，系統(tǒng)的實時性與可靠性相對較低。</p><p>　　1.1.2 目前電梯監(jiān)控系統(tǒng)的分類</p><p>　　電梯的監(jiān)控系統(tǒng)需實時反饋電梯的操作、運行及故障信息，要求安全可靠、運行穩(wěn)</p><p>　　定、界面友好、管理便捷，其實時采集的電梯信號包括：</p><p>　?。?）電梯操作狀態(tài)信息，如檢修、正常、司機、消防等；&

41、lt;/p><p>　　（2）電梯運行狀態(tài)信息，如樓層顯示、上/下行、開/關(guān)門等；</p><p>　?。?）井道信息，如平層、端站、限位等；</p><p>　?。?）各種故障信息。</p><p>　　目前電梯的監(jiān)控系統(tǒng)大約分三類：</p><p>　?。?）大部分品牌電梯都有自己開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都包括不同的通

42、信方式，</p><p>　　不同的硬件接口，能較好的實現(xiàn)多臺電梯的運行監(jiān)視和一些基本的遠程控制。但是此類產(chǎn)品由于銷量有限，一般價格很貴，能消費的客戶很少。</p><p>　　（2）用PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控。PLC可以很方便的構(gòu)成系統(tǒng)，開發(fā)此類系統(tǒng)完全省去了硬件開發(fā)的成本，只要軟件開發(fā)成熟即可開工安裝,而且系統(tǒng)一般采用標準的通信接口，很容易與建筑的其它智能設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，但是電梯控制

43、要附加PLC并且連帶相應(yīng)的通信單元，成本較高。目前隨著PLC的價格不斷下降，也不失一個好方法。</p><p>　?。?）用單片機構(gòu)成一個獨立的采樣通信單元，形成一個二級監(jiān)控系統(tǒng)，此類監(jiān)控在初期的開發(fā)成本包括軟硬件，開發(fā)成本較高，但形成系統(tǒng)后，再銷售的成本就很低了。但是由于市場不大，難以形成規(guī)模，還有此類系統(tǒng)由于不采用標準配件，今后維護的難度,成本較高。</p><p>　　1.1.3 多

44、電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　多電梯遠程監(jiān)控在電梯遠程監(jiān)控的基礎(chǔ)上，融合了的最優(yōu)控制，是一種基于時間最優(yōu)、能量最優(yōu)的動態(tài)綜合最優(yōu)化策略。因此，多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為：</p><p>　　（1）遠程監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議開放化</p><p>　　采用統(tǒng)一開放的協(xié)議標準，可以在同一系統(tǒng)中采用多種品牌的電梯，并對其進行監(jiān)控，無須二次開發(fā)轉(zhuǎn)換協(xié)議。<

45、;/p><p>　?。?）遠程監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能化</p><p>　　從靜態(tài)的電梯交通配置到動態(tài)的多電梯群控系統(tǒng)，電梯的能耗指標往往被忽視。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電梯的能耗約占大樓綜合能耗的3/7，與電梯群控系統(tǒng)的性能直接相關(guān)。因此，節(jié)能目標將是多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)必須考慮的關(guān)鍵目標。</p><p>　　（3）遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　電梯群控

46、系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進行遠程監(jiān)控。</p><p>　?。?）監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品市場化</p><p>　　未來電梯監(jiān)控系統(tǒng)的研究將側(cè)重于商品系統(tǒng)的開發(fā)，即面對需求面向市場。</p><p>　　1.2 課題的研究意義和內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 課題的研究意義</p><p>　　電

47、梯的遠程監(jiān)控是隨著計算機控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的，是電梯控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)（REMS），指的是某個區(qū)域（一個城市，一幢大樓，一個小區(qū)等）里安裝很多部電梯后，對這些運行中的電梯進行集中而及時的遠程監(jiān)控，進而對這些電梯的運行數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計、管理、維護、故障分析診斷以及救援。它使被監(jiān)控對象從單個的現(xiàn)場監(jiān)控發(fā)展到了分布式的監(jiān)控，并從集中式監(jiān)控發(fā)展到和信息管理系統(tǒng)相結(jié)合的趨勢，因此，目前較為先進的多電梯遠程

48、監(jiān)控系統(tǒng)是一個集監(jiān)控、管理、決策支持等功能于一體的自動化控制系統(tǒng)。所以，現(xiàn)在多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)是越發(fā)引起人們的關(guān)注，其最主要的目的是對目前在用電梯的遠程維護，故障診斷及快速排除故障的處理，統(tǒng)計和分析電梯的運行性能及故障情況，以有利于不同部門能利用該系統(tǒng)對多個電梯進行有效的監(jiān)管。但由于其結(jié)構(gòu)復雜性，較高可靠性要求，需要及時發(fā)現(xiàn)故障并排除故障是重中之重，所以多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計是具有重大的意義。</p><

49、p>　　1.2.2 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本文研究的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)是基于單片機的，主要用來監(jiān)控電梯的運行情況，根據(jù)電梯發(fā)出的信號，及時的做出反應(yīng)，并進行相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)所運用到的外圍電路主要包括電源模塊、報警電路模塊、視屏采集模塊、RS-485通信模塊和LCD顯示模塊。當電梯出現(xiàn)故障時，電梯內(nèi)的乘客可以根據(jù)出現(xiàn)的故障在電梯內(nèi)部按下相對應(yīng)的故障按鈕，這有助于維修和監(jiān)控人員及時的做出故障診斷

50、，并在最少時間內(nèi)做出有效的解決措施，減少了損失的程度。監(jiān)控人員也可以實時的根據(jù)監(jiān)控畫面檢測電梯的運行狀況，提前做好維護工作，以免發(fā)生不可估量的損失。當電梯發(fā)生突發(fā)事件是，電梯還可以自動報警顯示，提示電梯所出現(xiàn)的故障，幫助工作人員在第一時間確定所發(fā)生的故障原因，更好的提高了工作效率。</p><p>　　第2章 多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述</p><p>　　2.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

51、及實現(xiàn)功能</p><p>　　2.1.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)</p><p>　　遠程監(jiān)控作為一種監(jiān)控手段在電梯的日常運行中所起的作用越來越重要，它是電梯廠商對系統(tǒng)控制的延伸，也是能夠保證電梯能夠高效安全運行的重要前提和基礎(chǔ)，同時更是電梯所面臨的發(fā)展趨勢，當然，這種趨勢也為解決遠程監(jiān)控系統(tǒng)所存在的問題提出了更高要求。當今時代，電梯監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用融合了很多先進技術(shù)，使得監(jiān)控用戶、質(zhì)檢部門

52、、電梯生產(chǎn)企業(yè)等能夠通過本系統(tǒng)對分布在全球各地的電梯產(chǎn)品進行實時準確地監(jiān)控。這樣可以有兩方面好處：第一點，可以提高生產(chǎn)企業(yè)和用戶對電梯的維護效率；第二點，更是在很大程度上加強了企業(yè)對于收集和管理自己所產(chǎn)產(chǎn)品的相關(guān)資料和狀態(tài)數(shù)據(jù)的能力。除此之外，也可以讓質(zhì)檢部門監(jiān)控人員提高了工作效率，可以起到一舉多得的作用。</p><p>　　本論文中設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成，即數(shù)據(jù)采集控制終端部分

53、、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和上位機監(jiān)控中心平臺部分。具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：</p><p>　　圖2-1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本文中的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是利用AT89C51作為主芯片組成的數(shù)據(jù)采集控制終端，將采集到的圖像、聲音及其運行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)指標進行數(shù)據(jù)預處理。其中，預處理主要包含有H.264視頻編碼技術(shù)，G.729A音頻壓縮技術(shù)，數(shù)據(jù)鎖存及A/D轉(zhuǎn)換等處理技術(shù)。</

54、p><p>　　然后，數(shù)據(jù)采集終端控制器將所采集到的音視頻信號及電梯的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過多流實時傳輸協(xié)議（MRTP）進行數(shù)據(jù)綜合封包，該協(xié)議是由IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）發(fā)布的多媒體數(shù)據(jù)進行實時傳輸協(xié)議，主要用在提供實時數(shù)據(jù)（如視頻、音頻數(shù)據(jù)等）的IP網(wǎng)絡(luò)端到端的傳輸功能。</p><p>　　最后，通過串口上連接的3G傳輸模塊SIM5218將整個數(shù)據(jù)包發(fā)出去；該數(shù)據(jù)包將通過3G網(wǎng)絡(luò)被轉(zhuǎn)發(fā)送至

55、具有上位機的遠程監(jiān)控中心，然而當遠程的客戶端通過瀏覽器進行監(jiān)控，如果有電梯的報警信息后，就會立即通過3G網(wǎng)絡(luò)將各個電梯具體位置、電梯發(fā)生的故障信息發(fā)送給維修中心，以便及時排除故障，同時，對于一些需要緊急停車的情況，我們可以通過上位機將控制信息及時的發(fā)送給被控電梯，比如在安全回路及變頻器工作正常的前提下，電梯按原運行方向慢車爬至平層位置后開門。</p><p>　　該遠程監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)中包括了音頻信號、視頻信號

56、、數(shù)據(jù)信號及控制信號等，由于這些不同類型的數(shù)據(jù)信息具有各自不同的傳輸特征及要求，所以為了滿足監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、流暢性的需求，本文擬選取數(shù)字化的數(shù)碼傳輸速率高于383 Kbps的3G網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　如今隨著3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積逐漸擴大，再加上技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，它的應(yīng)用在各個行業(yè)完全可以是獨樹一幟了。在一般情況下，對于3G無線網(wǎng)絡(luò)來講，它是完全可以進行各種不同傳輸速度的數(shù)據(jù)同時進行傳輸。據(jù)研究測試

57、，如果在靜止或高速移動的環(huán)境下，它可以分別支持到2 M以上的速碼率，有的甚者可以高達7 Mbps的瞬時傳輸速度。所以利用3G來作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹饕d體是本文的最佳選擇，當然利用好這個時代的產(chǎn)物是我們與時俱進的必然趨勢。</p><p>　　2.1.2 功能概述</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多個電梯的智能遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)的基本功能有以下兩個部分：</p><p&g

58、t;　　第一部分：電梯數(shù)據(jù)釆集終端控制器要實現(xiàn)以下基本功能：</p><p>　?。?）可以采集被控電梯發(fā)生的各種故障信息，特別是常見的一些故障。比如，門廳的故障、平層區(qū)故障、主接觸器的故障、變頻器的故障等等。</p><p>　?。?）可以采集被控電梯的運行狀態(tài)信息。比如，門系統(tǒng)的開關(guān)、方向、層站、井道信號等等。</p><p>　?。?）可以對不同格式的電梯信息

59、進行轉(zhuǎn)換，并在主處理器內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理，用固有的格式進行實時存放，最終經(jīng)過轉(zhuǎn)換協(xié)議發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　第二部分：上位機的電梯監(jiān)控平臺要實現(xiàn)以下基本功能：</p><p>　?。?）不同級別用戶根據(jù)不同的權(quán)限可以隨時登錄電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）根據(jù)電梯的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行運行狀態(tài)的記錄及勾畫數(shù)據(jù)的歷史趨勢曲線，并根據(jù)其與閥值大小的比

60、較進行報警。</p><p>　?。?）實時存儲電梯運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)及參數(shù)，包含了電流、電壓、電機轉(zhuǎn)速等等參數(shù)。</p><p>　?。?）駐停功能：當關(guān)閉駐停開關(guān)電鎖后，電梯處于駐停狀態(tài)。若此時電梯正在運行，則電梯不再響應(yīng)任何外呼梯，若已有內(nèi)選登記，則在所登記的內(nèi)選服務(wù)完畢后，電梯自動返回駐停層（通常為1樓）。電梯處于駐停狀態(tài)，一旦接通駐停開關(guān)電鎖，則電梯立即退出駐停狀態(tài)，投入正常運行。&

61、lt;/p><p>　?。?）關(guān)門時間設(shè)定功能：本系統(tǒng)可根據(jù)需要設(shè)定無司機狀態(tài)運行時的自動關(guān)門等待時間。</p><p>　　（6）重復關(guān)門功能：若執(zhí)行關(guān)門指令后，在規(guī)定的時間內(nèi)門聯(lián)鎖回路沒有接通，則電梯重新開門，再關(guān)門。</p><p>　　（7）故障時自動靠站自救功能：若電梯快車運行時發(fā)生故障，則在安全回路及變頻器工作正常的前提下，電梯按原運行方向慢車爬至平層位置后

62、開門。</p><p>　　（8）待梯層的任意設(shè)定功能：所謂待梯層即當電梯在無司機狀態(tài)下，若1分鐘內(nèi)既無內(nèi)選也無外呼服務(wù)，電梯自動運行到待命的層站（通常與基站設(shè)為同一樓層）。該功能可使電梯用戶根據(jù)需要靈活設(shè)置待梯層站。</p><p>　　2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計概述</p><p>　　本文提出的總體設(shè)計即為基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，其中主要包含系統(tǒng)硬件

63、設(shè)計方案和軟件設(shè)計兩部分。</p><p>　　2.2.1 硬件設(shè)計概要</p><p>　　本文選取的是單片機AT89C51作為主控制模塊來組建數(shù)據(jù)采集控制終端，之所以選擇單片機是因為單片機的體積小、價格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠。由于單片機體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，以實現(xiàn)各種方式的檢測、計算或控制。由于單片機本身就是一個微型計算機，因此只要在單片機的外部適當增加一些必要的外圍擴展電路，

64、就可以靈活的構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如檢測監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。</p><p>　　本系統(tǒng)選用AT89C51作為主控系統(tǒng)，還因為其具備以下優(yōu)點：</p><p>　?。?）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強。</p><p>　?。?）簡單方便，易于普及。由于單片機技術(shù)是一門較為容易掌握的普及技術(shù)，學習起來簡單方便，容易上手。</p&

65、gt;<p>　?。?）發(fā)展迅速，前景廣闊。在短短的幾十年時間里，單片機就經(jīng)過了4位機、8位機、16位機、32位機等幾大發(fā)展階段，尤其是形式多樣、集成度高、功能日臻完美的單片機不斷問世，更使得單片機在工業(yè)控制及工業(yè)自動化領(lǐng)域獲得長足的發(fā)展和大量應(yīng)用。近幾年，單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈加完美，配套的片內(nèi)外圍部件越來越完善，為應(yīng)用系統(tǒng)向更高層次和更大規(guī)模的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，便于以后的配套升級。</p><p>　

66、　（4）嵌入容易，用途廣泛。單片機的體積小、性能價格比高、應(yīng)用靈活性強等特點在嵌入式微控制系統(tǒng)中具有十分重要的地位。</p><p>　　該系統(tǒng)具體的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2.2 軟件設(shè)計概要</p><p>　　系統(tǒng)中軟件設(shè)計主要含有兩部分程序的開發(fā)：一部分是監(jiān)控平臺

67、的軟件系統(tǒng)開發(fā)，另一部分是數(shù)據(jù)采集終端控制器的程序設(shè)計。</p><p>　　（1）遠程監(jiān)控平臺的軟件設(shè)計部分</p><p>　　由于遠程監(jiān)控平臺面向的對象是普通人員，而非專業(yè)的技術(shù)人員，所以就要監(jiān)控界面要友好、易懂，且最重要的是功能完善，運行穩(wěn)定，并且可以利于管理人員或者高級領(lǐng)導遠程登錄。具體整個軟件流程圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 電梯監(jiān)控

68、終端設(shè)計流程圖</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集終端控制器軟件設(shè)計部分</p><p>　　系統(tǒng)中數(shù)據(jù)釆集終端的主要軟件設(shè)計思想如下圖所示，本系統(tǒng)為了提高數(shù)據(jù)處理效率，因此選用了前后臺處理系統(tǒng)，即在前后臺系統(tǒng)中，利用優(yōu)先級來判斷異常事件的中斷級別，當沒有數(shù)據(jù)接收的狀態(tài)下，后臺就一直運行系統(tǒng)任務(wù)，即進行無限循環(huán)，當有不同的異常來中斷系統(tǒng)程序的時候，就按照任務(wù)的優(yōu)先級進行中斷處理，先處理優(yōu)先

69、級高的任務(wù)，后處理優(yōu)先級低的任務(wù)，當任務(wù)處理完之后再返回到系統(tǒng)任務(wù)中去執(zhí)行。</p><p>　　針對于解決大堆數(shù)據(jù)同時接收的問題時，循環(huán)隊列法當然是首選方法，即在軟件設(shè)計工程中可以給網(wǎng)絡(luò)的通道及每個接口都一一分配一個循環(huán)隊列，以此來存儲需接收到的各種格式的數(shù)據(jù)。如果當前狀態(tài)下檢測到有數(shù)據(jù)送來時，那么中斷程序就會將數(shù)據(jù)及時地寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲隊列中去，同時如果系統(tǒng)后臺需要處理已接收到的數(shù)據(jù)時，就可以直接從數(shù)據(jù)接收

70、隊列中先獲取信息后，再處理數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)的信息。具體過程如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 軟件設(shè)計流程圖</p><p>　　關(guān)于單片機終端系統(tǒng)的部分相關(guān)代碼將會在附錄中給出，主要的控制任務(wù)由C語言程序的代碼的完成。</p><p>　　第3章 多電梯數(shù)據(jù)終端控制器的硬件設(shè)計</p><p>　　論文中所設(shè)計的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)

71、據(jù)采集終端控制器需要實現(xiàn)的功能有以下幾個方面：用通用輸入輸出口進行實時地采集電梯發(fā)生的各種故障信息；數(shù)據(jù)預處理（包括G.729A音頻壓縮、H.264視頻編碼、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等等）；支持大量數(shù)據(jù)的接收、歸類、判定故障種類；對于不同格式的數(shù)據(jù)進行分類存儲，經(jīng)3G網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊統(tǒng)一發(fā)送。</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)終端控制器芯片選擇與介紹</p><p>　　3.1.1 主芯片選擇<

72、;/p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓高性能的CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種

73、靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　AT89C51 提供以下標準功能：4K字節(jié)FLASH閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51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?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式

74、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位。</p><p>　　3.1.2 AT89C51主芯片的介紹</p><p><b>　　主要特性如下：</b></p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　4K字節(jié)系統(tǒng)編程（ISP）FLASH閃速存儲器<

75、/p><p><b>　　1000次擦寫周期</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)保留時間10年</b></p><p>　　4.0-5.5V的工作電壓范圍</p><p>　　全靜態(tài)工作模式：0HZ-33MHz</p><p><b>　　三級程序加密鎖</

76、b></p><p>　　128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個可編程I/O口線</p><p>　　2個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　5個中斷源</b></p><p><b>　　可編程串行通道</b></p>

77、<p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　AT89C51主芯片的硬件引腳分布圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 AT89C51主芯片引腳圖</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p><b&

78、gt;　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗

79、時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向

80、I/O口，P2口緩沖器可接收輸出4個TTL門電流。當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

81、</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管

82、腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0/ RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1/ TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /（外部中斷1）</p><p>　　P3.4/ T0（計時器0外部輸入）</p>&

83、lt;p>　　P3.5/ T1（計時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。&

84、lt;/p><p>　　ALE/：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC

85、指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　?。和獠砍绦虼鎯ζ鞯倪x通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/Vpp：當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將

86、內(nèi)部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（Vpp）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p&

87、gt;　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要外圍電路</p><p>　　數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的硬件組成主要有

88、這幾個模塊：電源模塊設(shè)計，最小系統(tǒng)模塊，報警電路模塊設(shè)計，通信模塊設(shè)計，LCD顯示模塊，視頻采集模塊等等。</p><p>　　3.2.1 電源模塊</p><p>　　電源部分的設(shè)計目的就是為各個硬件提供工作電源。單片機AT89C51芯片、顯示電路等都采用5V電源供電。具體方案采用W7805集成穩(wěn)壓電源提供+5V的電壓供給單片機。原理是用交流電220V通過變壓器變壓，經(jīng)整流再接W7805

89、使轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓作為外接電源。</p><p>　　集成穩(wěn)壓電源又稱三端集成穩(wěn)壓器，它是指將功率調(diào)整管、取樣電阻、基準電壓、誤差放大、啟動及保護電路等全部集成在一塊芯片上，具有特定輸出電壓的穩(wěn)壓集成電路。三端是指電壓輸入端、電壓輸出端和公共接地端。</p><p>　　穩(wěn)壓電源是單片機系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為系統(tǒng)提供多路電壓源，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標和抗干擾性能。一個穩(wěn)壓源輸

90、出電壓和最大輸出電流決定于所選的三端穩(wěn)壓器，在本次采用+5V電壓用W7805穩(wěn)壓器。其主要特點是：</p><p><b>　　輸出電流為1A</b></p><p><b>　　輸出電壓為5V</b></p><p>　　有過熱保護和短路保護</p><p>　　輸出晶體管SOA保護</p&

91、gt;<p>　　電源電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-2 電源電路</b></p><p>　　為保證整個采集系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運行，電源供給是非常重要的。由于該采集數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)大多數(shù)是工作在電梯機房內(nèi)，所以嘈雜聲音等一些干擾非常明顯，因此這就要求電源必須要有很高的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中需要使用的電源類型較多，包括：AT89C

92、51處理器內(nèi)核5V；處理器DDR、SDRAM內(nèi)存控制器1.8V；處理器通用輸入輸出接口3.3V；外圍其它供電電路5V等。</p><p>　　本系統(tǒng)供電的慣用電源是經(jīng)過電源適配器轉(zhuǎn)成12V供電的，當然，由于主芯片的各個部分的需要電壓并不一致，所以應(yīng)將電壓進行一一轉(zhuǎn)換后才可以使用。目前行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)運用比較常用，且效果較為理想的就是對開關(guān)電路和穩(wěn)壓器來實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的使用。這兩種方法可以說各有利弊，前者效率高于后者，但是

93、其成本高，且對外有電磁福射；后者的電路簡單，干擾小，成本低，但是轉(zhuǎn)效率低于前者，正所謂“魚和熊掌不可兼得”，經(jīng)過比較學習，本文運用了DC轉(zhuǎn)DC的開關(guān)電源電路，一般在小電流的供電電路中，使用線性穩(wěn)壓電路就可以滿足需求，如下圖3-3所示的按電壓分批的多級電源結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖3-3電源供給分布設(shè)計圖</p><p>　　3.2.2 報警電路模塊</p><p&g

94、t;　　報警電路主要是實現(xiàn)系統(tǒng)的及時報警功能，當檢測到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定范圍之后，由單片機直接驅(qū)動報警電路實現(xiàn)報警，報警燈亮，報警喇叭發(fā)出報警聲音。報警電路如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 報警電路模塊</p><p>　　3.2.3 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)包括核心控制元件單片機、復位電路、晶振電路、電源電路。其結(jié)構(gòu)如圖3-5：

95、</p><p>　　圖3-5 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　這種復位電路的工作原理是：單片機的復位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低；通電后，5V電壓通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電壓會由0V慢慢的升到4V左右；RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，當其寬度大于兩個機器周期時，AT89C51將復位。正因為如此，復位腳由低電位到高電位，由此引起了內(nèi)部

96、電路的復位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機開始正常工作（單片機的上電復位，也叫初始化復位）；當按下復位鍵時，電容兩端放電，電容又回到0V，于是又進行一次復位工作（手動復位）。</p><p>　　AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容C1和C2取2

97、2pf，可以穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用，設(shè)計中用12MHz的石英晶振。</p><p>　　3.2.4 LCD顯示模塊</p><p>　　系統(tǒng)采用了LCD1602液晶顯示屏，LCD1602液晶是一款很常用也很易用的字符液晶。可以顯示2行每行16個字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機的連接電路如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 LCD與單片機的連接

98、圖</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，它有若干個5×7或者5×11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此，所以他不能顯示圖形。</p><p>　　LCD1602的管腳定義圖如圖3-7所示：</

99、p><p>　　圖3-7 LCD1602的管腳圖</p><p><b>　　VSS：為電源地</b></p><p>　　VDD：接5V電源正極</p><p>　　VEE：為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正極電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）&l

100、t;/p><p>　　RS：為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器</p><p>　　RW：為讀寫信號線，高電平1時進行讀操作，低電平0時進行寫操作</p><p><b>　　E：為使能端</b></p><p>　　D0～D7：為8位雙向數(shù)據(jù)端</p><p>　　BL

101、A～BLK：空腳或背燈電源，15腳背光正極，16腳背光負極</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 LCD的控制指令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令

102、1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標復位，光標返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電

103、平表示關(guān)顯示；C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標；B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標或顯示移位 S/C高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F：低電平時顯示5×7的點陣字符，高

104、電平時顯示5×10的點陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標地址 BF，為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。<

105、;/b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　3.2.5 視頻采集模塊</p><p>　　怎樣有效地采集數(shù)據(jù)是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題，因此圖像傳感器接口電路設(shè)計便成為系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要部分。</p><p>　　系統(tǒng)采用高分辨率（1280×960）、高集成度的CMOS

106、傳感芯片OV09648-K02A作為視頻采集模塊部分的圖像傳感器。該芯片內(nèi)部集成了數(shù)字信號處理電路，模擬信號處理電路和時序電路。</p><p>　　芯片內(nèi)共有138個設(shè)備控制寄存器，且支持RGB（4：2：2），YUV（4：2：2），YCrCb（4：2：2）數(shù)據(jù)輸出格式，它的地址分別從0x00到0x8A，由SCCB(SerialCameraControlBuS)這個接口能夠方便的設(shè)置傳感器視窗大小、色調(diào)、增益、白

107、平衡校正、曝光控制、飽和度等。</p><p>　　OV9640產(chǎn)品特點及性能參數(shù)有以下幾點：</p><p>　　（1）SENSOR壓板采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證下壓時SENSOR不移位，從而保證了測試的可靠性。</p><p>　?。?）IC載板采用專利浮板結(jié)構(gòu)，定位精確，延長了探針的使用壽命。</p><p>　　（3）最高支持8bitR

108、GB raw data、YUV422數(shù)據(jù)輸入；軟件設(shè)計符合實際需求，有利于提高產(chǎn)能，可以在AP打開時vide。暫停或者停止狀態(tài)下更換Medule(模塊)，加快切換速度，并可以避免經(jīng)常插拔USB設(shè)備造成AT89C51控制器的死機；</p><p>　?。?）打開程序后見到畫面的時間在1秒左右；顯卡顯示，有Directdraw硬件加速功能的顯卡可以減少CPU占有時間。</p><p>　　由于

109、S3C2440芯片有一個專用的視頻接口，因此CPU能夠直接和CMOS圖像傳感器連接。圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)以及控制信號包括水平參考（HREF）、像素時鐘（PCLK）、數(shù)據(jù)總線（D0—D7）和幀同步（vsYNC），它們分別與主處理器的相應(yīng)信號相連。像素時鐘（PCLK）與水平參考（HREF）在處理器內(nèi)部相與后產(chǎn)生有效的像素時鐘信號，在有效像素時鐘信號的下降沿或上升沿將數(shù)據(jù)鎖定。</p><p>　　圖3-8 S3C24

110、40管腳圖</p><p>　　首先要初使化OV9640，通過SCCB總線設(shè)置OV9640的工作模式，分配連續(xù)內(nèi)存空間，容量與采集圖像的點陣數(shù)相匹配。</p><p>　　然后用request_irq（）函數(shù)為OV9640登記中斷，其中斷號為06。當S3C2440捕捉到VSYNC信號時觸發(fā)中斷，把一幀圖像數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間。如此反復，視頻數(shù)據(jù)源源不斷的被采集到SDRAM。</p>