居民小區(qū)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　居民小區(qū)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></p>&

3、lt;p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　前言3</b></p><p>　　1方案論證及其系統(tǒng)功能介紹4</p><p>　　1.1 電梯的組成5</p><p>　　1.1.1轎廂系統(tǒng)6&l

4、t;/p><p>　　1.1.2導(dǎo)向系統(tǒng)6</p><p>　　1.1.3曳引系統(tǒng)7</p><p>　　1.1.4重量平衡系統(tǒng)9</p><p>　　1.1.5門系統(tǒng)9</p><p>　　1.1.6電力拖動(dòng)系統(tǒng)10</p><p>　　1.2 電梯的控制系統(tǒng)方案10</p>

5、;<p>　　1.2.1繼電器控制11</p><p>　　1.2.2 PLC控制系統(tǒng)11</p><p>　　1.2.3微機(jī)控制系統(tǒng)11</p><p>　　1.3 基于單片機(jī)的控制方案12</p><p>　　1.3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)12</p><p>　　1.3.2重量檢測(cè)模塊方案13

6、</p><p>　　1.3.3位置檢測(cè)模塊方案14</p><p>　　1.3.4電機(jī)控制方案15</p><p>　　1.3.5轎廂開關(guān)門控制方案16</p><p>　　2電梯控制系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.1 基于STC89C51最小系統(tǒng)18</p><p>

7、　　2.2 按鍵電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　2.3 顯示電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　居民小區(qū)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p

8、><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了一種適用于居民小區(qū)、私人住宅，基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)的硬件部分主要有單片機(jī)組成的最小系統(tǒng)模塊、電梯間電路模塊、電梯內(nèi)電路模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、平層檢測(cè)模塊、顯示模塊等組成。該系統(tǒng)使用STC89C52單片機(jī)作為控制核心，按鍵引起的電平變化作為用戶請(qǐng)求信息，單片機(jī)通過中斷查詢的方式獲取用戶請(qǐng)求并根據(jù)樓

9、層檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)到達(dá)目標(biāo)樓層，樓層檢測(cè)使用光電傳感器，電機(jī)拖動(dòng)采用變頻調(diào)試，通過單片機(jī)控制調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以此控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)使用C語言，C語言的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：高效、可移植、靈活等，這將很大程度方便今后系統(tǒng)的調(diào)試以及修改。</p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52；光電傳感器；變頻器</p><p>　　Residentia

10、l design of elevator control system</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Introduced in this paper applies to residential areas, private homes,based on single-sh

11、ip microcomputer control system of Elevator, main hardware parts of the design are the smallest single-ship system, Elevator circuits, motor drive module, test module, display module and other components. The system uses

12、 STC89C52 as the core, key induced level changes as the user requests information, monolithic way by breaking the query gets the user request and according to the results of floors to control m</p><p>　　Soft

13、ware design using the c language, c has many advantages, such as: efficient, portable, flexible, and so on, which will greatly facilitate future system debugging and modification.</p><p>　　Key words: STC89C5

14、2; photoelectric sensor; transducer</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在人類生產(chǎn)生活中，電梯已經(jīng)伴隨了超過百年，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯的使用范圍和普及速度越來越快，已經(jīng)成為日常生活中不可缺少的垂直交通工具。</p><p>　　電梯發(fā)展到今天，在使用需求和新技術(shù)的應(yīng)用都全面的得

15、到了發(fā)展。隨著智能化和信息化的建筑的不斷發(fā)展，不但要求電梯完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ?，還要求舒適度的不斷提高，堅(jiān)持以人為本，電梯的衡量標(biāo)準(zhǔn)不再簡(jiǎn)單的是“時(shí)間最短”問題，而是采用模糊理論，專家系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，用以達(dá)到單梯與群控管理的最佳模式，遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷，節(jié)能以及減少環(huán)境污染。</p><p>　　電梯的分類：電梯的分類方法從大方向來說，可以從拖動(dòng)方式和控制方式兩方面來看</p><p&

16、gt;<b>　　按照拖動(dòng)方式：</b></p><p>　　流單數(shù)感應(yīng)電機(jī)開環(huán)直接啟動(dòng)的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　交流雙速電機(jī)變極調(diào)速電梯的開環(huán)拖動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　交流雙速電機(jī)、半閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　交流雙速電機(jī)、全閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。</p><p&

17、gt;　　交流單速電機(jī)、全閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。</p><p><b>　　按照控制方式：</b></p><p>　　手柄操縱控制電梯。此種電梯由司機(jī)操縱轎廂內(nèi)的手動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)轎廂運(yùn)行的控制。</p><p>　　按鈕控制電梯。這是一種通過操縱層門外側(cè)按鈕或轎廂內(nèi)按鈕發(fā)出指令使轎廂?？繉诱镜碾娞?。</p><p>　

18、　信號(hào)控制電梯。這是一種由電梯司機(jī)操縱轎廂運(yùn)行的電梯，具有將層門外上下召喚信號(hào)、轎廂內(nèi)選層信號(hào)和其他各種專有信號(hào)加以綜合分析判斷的功能因而自動(dòng)控制程度較高。</p><p>　　集選控制電梯。這種電梯的自動(dòng)控制程度更高，可以實(shí)現(xiàn)將層門外上下召喚信號(hào)、轎廂內(nèi)選層信號(hào)和其他專用信號(hào)加以綜合判斷分析自動(dòng)決定轎廂的運(yùn)行，無需司機(jī)控制。</p><p>　　群控電梯。將多臺(tái)電梯進(jìn)行集中排列，并共用層

19、門外按鈕，按照規(guī)定程序集中調(diào)度和控制電梯。此種控制方式適用于建筑內(nèi)不同時(shí)段人流量不均勻的特點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要為適用于居民小區(qū)、私人住宅樓層在3～5層的電梯控制系統(tǒng)。目前，我國電梯行業(yè)發(fā)展繁榮2015年電梯保有量突破400萬，而家用電梯的保有量只有將近40萬，只占總量的10%左右。未來隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人口老齡化趨勢(shì)越來越嚴(yán)重，對(duì)家用電梯的需求也會(huì)不斷提高，家用電梯的市場(chǎng)

20、潛力巨大。</p><p>　　針對(duì)該電梯控制系統(tǒng)使用的環(huán)境，應(yīng)滿足安全、操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、造型美觀等特點(diǎn)。其技術(shù)參數(shù)與普通的公共乘客電梯也有較大差別，如最大載重為400kg，最大速度為0.4m/s。</p><p>　　適用于居民家庭使用的電梯主要使用曳引式和液壓式兩種，曳引式是指以曳引機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置，這樣電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)

21、鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重做相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)，以此來達(dá)到垂直運(yùn)送任務(wù)。目前這種技術(shù)成熟，維修方便，能耗較低，適用于這類電梯。</p><p>　　本設(shè)計(jì)注重將基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際情況緊密結(jié)合，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)獨(dú)立創(chuàng)新和分析問題能力的鍛煉，加深對(duì)問題的理解能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作生活打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1 方案論證及其系統(tǒng)功能介紹</p><p>　　本章首先介紹電

22、梯結(jié)構(gòu)和控制方案，然后具體介紹基于單片機(jī)（STC89C52）的電梯控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)隨著技術(shù)的發(fā)展其控制方式也在不停的發(fā)展，從最開始的繼電器控制，發(fā)展到現(xiàn)在的PLC控制以及更加先進(jìn)的微機(jī)控制。</p><p><b>　　1.1 電梯的組成</b></p><p>　　電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)房、轎廂、層站、

23、井道?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖：</p><p>　　圖1.1 電梯結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　曳引系統(tǒng)：輸出、傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。</p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)：限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)。</p><p>　　門系統(tǒng)：進(jìn)出口，關(guān)門運(yùn)行，到站開門。</p><p>　　轎廂：運(yùn)送乘客和貨物。</p><p&g

24、t;　　重量平衡系統(tǒng)：平衡轎廂重量，補(bǔ)償鋼絲繩重量。</p><p>　　電力拖動(dòng)系統(tǒng)：提供動(dòng)力，速度控制。</p><p>　　電氣控制系統(tǒng)：操縱和控制。</p><p>　　安全保護(hù)系統(tǒng)：保證安全，防止事故的發(fā)生。</p><p>　　1.1.1 轎廂系統(tǒng)</p><p>　　電梯轎廂是裝載乘客或貨物，具有方便出入

25、門裝置的箱形結(jié)構(gòu)部件，是與乘客或貨物直接接觸的,轎廂由轎架和轎廂體組成的。</p><p>　　轎架是轎廂的承載結(jié)構(gòu)轎廂的負(fù)荷由它傳遞到曳引鋼絲繩，轎廂架的結(jié)構(gòu)一定要強(qiáng)?？蚣艿慕Y(jié)構(gòu)選擇槽鋼或者按要求壓成的鋼板，上、下、立梁之間一般選用螺栓連接。在上、下梁的四角有供安裝轎廂導(dǎo)靴和安全鉗的平板，在上梁中部下方有供安裝繩頭和轎廂頂輪的安裝板，在立梁上留有安裝轎廂開關(guān)板的支架。</p><p>　

26、　轎廂體形態(tài)上就像一個(gè)大箱子，由轎廂底板、轎廂壁、轎廂頂組成，轎底框架采用規(guī)定型號(hào)的槽鋼和角鋼焊接而成，并在上面鋪設(shè)一層鋼板。轎壁間以及與轎頂、轎底之間一般采用螺釘連接緊固，轎頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)與轎壁相似，要求能承受一定的載重，除了必要的通風(fēng)口和出入口外，不能有其他開口，材質(zhì)要使用不易燃的和不產(chǎn)生有毒有害氣體。</p><p>　　1.1.2 導(dǎo)向系統(tǒng)</p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴、

27、導(dǎo)軌架組成導(dǎo)軌架作為導(dǎo)軌的支撐件，被固定在井壁上，導(dǎo)靴被安裝在轎廂架和對(duì)重架的兩側(cè)。</p><p>　　在電梯運(yùn)行過程中，作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能按照各自的軌道移動(dòng)，不會(huì)發(fā)生橫向擺動(dòng)和擺動(dòng)，保證電梯在運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定不偏擺。</p><p><b>　　導(dǎo)向系統(tǒng)主要特點(diǎn)：</b></p><p>　　無論是轎廂導(dǎo)向還是對(duì)重

28、導(dǎo)向，均由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴、導(dǎo)軌架組成</p><p>　　導(dǎo)軌架作為導(dǎo)軌的支撐機(jī)構(gòu)被固定在井道壁上。</p><p>　　導(dǎo)靴安裝在轎廂架和對(duì)重架的兩側(cè)，導(dǎo)軌的靴襯與導(dǎo)軌工作面配合，使一部電梯在曳引繩的牽引下，一邊為轎廂，另一邊為對(duì)重，分別沿各自的導(dǎo)軌作上下運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　每臺(tái)電梯均具有用于兩組至少4列導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌

29、是電梯上下行駛在井道的安全機(jī)構(gòu)，導(dǎo)軌安裝在井道壁上，電梯中常用到的導(dǎo)軌是“T”字型導(dǎo)軌，剛性強(qiáng)，可靠性高、安全廉價(jià)。由于導(dǎo)軌是電梯轎廂上的導(dǎo)靴和安全鉗的穿梭路軌，所以安裝時(shí)必須保證其間隙。同時(shí)在電梯出現(xiàn)超速事故時(shí)，導(dǎo)軌要承受制動(dòng)電梯的重任所以其剛性不容忽視。</p><p>　　導(dǎo)靴分為滑動(dòng)導(dǎo)靴和滾動(dòng)導(dǎo)靴兩類，滑動(dòng)導(dǎo)靴一般是由帶凹槽部分中一般均鑲有耐磨的靴襯，靴頭可以是活動(dòng)的也可以是固定的。導(dǎo)靴的作用是保證轎廂和

30、對(duì)重沿著導(dǎo)軌作上、下運(yùn)行的部件。轎廂導(dǎo)靴安裝在轎廂上梁和轎廂底部安全鉗座的下面共有四個(gè)。對(duì)重導(dǎo)靴安裝在對(duì)重架的上梁和底部，也是四個(gè)。</p><p>　　導(dǎo)靴分為固定滑動(dòng)導(dǎo)靴、彈性滑動(dòng)導(dǎo)靴、和滾輪導(dǎo)靴。</p><p>　　固定滑動(dòng)導(dǎo)靴有較高的強(qiáng)度和剛度，承載能力強(qiáng)，由于固定滑動(dòng)導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間的配合存在著一定的間隙，在運(yùn)動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生較大的震動(dòng)和沖擊，所以適用于速度小于0.5m/s的低速電梯。

31、</p><p>　　彈性滑動(dòng)導(dǎo)靴與固定滑動(dòng)導(dǎo)靴的不同之處在于靴頭是活動(dòng)的，一般用于速度在1～2m/s的電梯上。</p><p>　　滾輪導(dǎo)靴由靴座、滾輪、調(diào)節(jié)彈簧等組成，使用三個(gè)滾輪來代替滑動(dòng)導(dǎo)靴襯的三個(gè)工作面，以滾動(dòng)摩擦來取代滑動(dòng)摩擦，使轎廂的運(yùn)行更加平穩(wěn)，因此滾動(dòng)導(dǎo)靴適用范圍很廣，可以工作在高速電梯等。</p><p>　　1.1.3 曳引系統(tǒng)</p&g

32、t;<p>　　曳引系統(tǒng)的主要作用是向電梯輸送和傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行，主要由曳引機(jī)，曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪等組成，是電梯運(yùn)行的根本。</p><p>　　曳引機(jī)主要由電機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、減速箱、曳引輪機(jī)架和導(dǎo)向輪等組成，是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力，曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置。為了使井道中的對(duì)重和轎廂各自沿井道中的導(dǎo)軌運(yùn)行而不相蹭，曳引機(jī)上放有導(dǎo)向輪將二者分開。</p>

33、<p>　　轎廂和對(duì)重的重力使曳引鋼絲繩緊壓在曳引輪產(chǎn)生摩擦力，這樣當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩使轎廂和對(duì)重產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)送任務(wù)。</p><p>　　對(duì)重和轎廂要實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靠曳引鋼絲繩和曳引輪之間產(chǎn)生的摩擦力實(shí)現(xiàn)的，這種力叫作曳引力。</p><p><b>　　曳引條件必須滿足：</b></p><p>

34、　?。簽檩d有125%額定載荷的轎廂位于最低層站及空轎廂位于最高層站的兩種情況下，曳引輪兩邊的曳引繩較大靜拉力與較小靜拉力之比。</p><p>　?。簽榧铀傧禂?shù)或動(dòng)力系數(shù)，與加速度、減速度以及電梯特殊安裝情況有關(guān)的系數(shù)。</p><p>　?。簽橛捎谀p導(dǎo)致曳引輪槽斷面變化的影響系數(shù)。（對(duì)半圓或切口槽：=1，對(duì)V型槽：=1.2）</p><p>　?。篺為曳引繩在曳

35、引輪中的摩擦系數(shù)， 為曳引繩在曳引輪上的包角， 稱為曳引系數(shù)。它限定了 的比值， 值越大則 允許值也越大，也就表明電梯曳引能力越大。電梯的曳引系數(shù)代表了該電梯的曳引能力。</p><p>　　平衡系數(shù)：由于曳引力</p><p>　　有齒輪曳引機(jī)：拖動(dòng)裝置的動(dòng)力，通過中間減速器傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)，其中減速箱通常采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，這種曳引機(jī)一般用于速度在2.5m/s以下的中低速電梯中。&

36、lt;/p><p>　　無齒輪曳引機(jī)：中間不使用減速器而是直接將動(dòng)力傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)，無齒輪曳引機(jī)適用于速度在2.5m/s以上的高速電梯和超高速電梯。</p><p>　　1.1.4 重量平衡系統(tǒng)</p><p>　　重量平衡系統(tǒng)的作用是使對(duì)重和轎廂能達(dá)到相對(duì)平衡，在電梯運(yùn)行過程中即使轎廂的重量在不停變化，仍能使兩者之間的重量差能保持在一定范圍內(nèi)，保證電梯曳引傳動(dòng)

37、平穩(wěn)正常。重量平衡系統(tǒng)主要由對(duì)重裝置和重量補(bǔ)償裝置組成。</p><p>　　圖1.2 重量平衡系統(tǒng)示意圖</p><p>　　1-對(duì)重；2-補(bǔ)償裝置；3-轎廂；4-電纜</p><p>　　對(duì)重可以平衡轎廂的重量和部分電梯負(fù)載的重量，減少電機(jī)的功率損耗。當(dāng)電梯負(fù)載與對(duì)重十分匹配時(shí)還可以減小鋼絲繩與繩輪之間的曳引力，延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命。</p><

38、;p>　　對(duì)重的總重量通常用下面的計(jì)算公式：</p><p>　　式中：G轎廂自重（kg）</p><p>　　Q轎廂額定載重（kg）</p><p>　　K電梯平衡系數(shù)，為0.4～0.5，以鋼絲繩兩端重量之差值最小為好，選值原則是盡量使電梯工作在接近最佳狀態(tài)。</p><p><b>　　1.1.5 門系統(tǒng)</b>

39、;</p><p>　　電梯的門系統(tǒng)可分為兩種，裝在井道入口層站處的層門，裝在轎廂口的轎廂門，層門和轎廂門按照結(jié)構(gòu)可分為中分門、旁開門、垂直滑動(dòng)門等。中分門主要用在乘客電梯上，旁開門常用于貨運(yùn)電梯上。</p><p>　　電梯層門和轎廂門一般組成由門、導(dǎo)軌架、滑輪、滑塊、門框等部件組成。</p><p>　　1.1.6 電力拖動(dòng)系統(tǒng)</p><p

40、>　　電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是為電梯提供動(dòng)力，并對(duì)電梯的啟動(dòng)加速，平穩(wěn)運(yùn)行，制動(dòng)減速提供控制。拖動(dòng)系統(tǒng)的好壞直接影響電梯啟停的加速和減速性能、平層精度、安全性等指標(biāo)。目前的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)分為直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)圖如下：</b></p><p>　　圖1.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p>

41、<p>　　目前來說，交流電機(jī)拖動(dòng)使用范圍最廣，其中采用變頻器調(diào)速最為方便。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電機(jī)的電力傳動(dòng)工具。</p><p>　　1.2 電梯的控制系統(tǒng)方案</p><p>　　電梯的控制系統(tǒng)，主要是對(duì)電梯主曳引電機(jī)和門機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行方向、減速、停止的控制、以及對(duì)每層站的顯示、層站召喚等指令進(jìn)行管理?？刂葡到y(tǒng)

42、的功能和性能直接決定了電梯的自動(dòng)化程度和運(yùn)行性能。</p><p><b>　　圖1.4 控制系統(tǒng)</b></p><p>　　1.2.1 繼電器控制</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)明易懂，線路直觀，易于掌握。系統(tǒng)通過繼電-接觸器的斷合，進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，來控制電梯的運(yùn)行。但該系統(tǒng)缺點(diǎn)很明顯，缺點(diǎn)如下：</p><

43、p>　　觸點(diǎn)易磨損，電接觸不好、故障率高；</p><p>　　觸點(diǎn)閉合需要時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，動(dòng)作慢；</p><p>　　系統(tǒng)體積大，控制柜占機(jī)房面積大；</p><p>　　控制系統(tǒng)能耗大，不利于節(jié)能；</p><p>　　維修保養(yǎng)工作量大，費(fèi)用高；</p><p>　　控制功能少、接線復(fù)雜、通用性和靈活性較差。

44、</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)由于缺點(diǎn)明顯和諸多弊端，因此使用場(chǎng)合不多，目前已經(jīng)基本上被淘汰掉。</p><p>　　1.2.2 PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　可編程控制器（PLC）是計(jì)算機(jī)家族的一員，是為工業(yè)過程控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。</p><p>　　可編程控制器采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序

45、控制，定時(shí)計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　1.2.3 微機(jī)控制系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)也被稱為微控制器，常用MCU來表示，單片機(jī)最早是用在工業(yè)控制領(lǐng)域的，最初的設(shè)計(jì)理念是通過將大量的外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜而又對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備中去。</p>

46、<p>　　目前比較常見的單片機(jī)廠家有飛思卡爾、瑞薩電子、英飛凌、東芝等。</p><p>　　1.3 基于單片機(jī)的控制方案</p><p>　　利用單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)電梯的控制，其系統(tǒng)框圖如下：</p><p>　　圖1.5 基于單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　STC89C52單片機(jī)構(gòu)建最小系統(tǒng)，輸入模塊采用按鍵方

47、式，下面將詳細(xì)探討具體方案的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選擇的單片機(jī)為常見的STC89C52，該款芯片是STC公司生產(chǎn)的一種低耗能、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K的可編程flash存儲(chǔ)器。使用的內(nèi)核為經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，同時(shí)進(jìn)行了更多改良。</p><p>　　圖1.5 STC89C52引腳圖&l

48、t;/p><p><b>　　主要特點(diǎn)：</b></p><p><b>　　8K的Flash；</b></p><p>　　512字節(jié)的RAM；</p><p>　　內(nèi)置4K字節(jié)的EEPROM；</p><p><b>　　全雙工串行口；</b></

49、p><p>　　空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。</p><p>　　1.3.2 重量檢測(cè)模塊方案</p><p>　　重量檢測(cè)模塊的主要作用是在電梯的載重超過額定重量時(shí)，檢測(cè)裝置能夠向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，從而控制電梯不能運(yùn)行并發(fā)出過載信號(hào)，提醒上梯的乘客下梯，過載開關(guān)打開后，門無法關(guān)閉。</p><p>

50、　　根據(jù)其在電梯安裝方式的不同，可以大致分為以下幾種：</p><p>　　活動(dòng)轎廂地板。這種是裝在轎廂上的載重檢測(cè)裝置，活動(dòng)地板與轎廂壁之間有一定的距離，轎廂地板支撐在壓力傳感器上，當(dāng)重力超過設(shè)置值時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，單片機(jī)接收到信號(hào)。</p><p>　　轎頂稱量裝置。這種裝置是以壓縮彈簧作為稱重元件，在轎廂架上梁的繩頭組合處設(shè)以超載裝置的杠桿，當(dāng)電梯承受不同重量的載荷時(shí)，繩頭組合會(huì)帶動(dòng)杠

51、桿發(fā)生上下移動(dòng)，當(dāng)超重時(shí)，杠桿的擺動(dòng)會(huì)觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，給電梯相應(yīng)的控制信號(hào)。</p><p>　　電阻應(yīng)變式稱量裝置。隨著技術(shù)的發(fā)展電阻應(yīng)變式裝置逐漸的到來發(fā)展應(yīng)用，該裝置的主要由測(cè)量電橋、載頻振蕩器、放大器、低通濾波器等組成。</p><p>　　圖1.6 常見電阻應(yīng)變式傳感器</p><p>　　1.3.3 位置檢測(cè)模塊方案</p><p>

52、;　　電梯在運(yùn)行的過程中會(huì)經(jīng)歷啟動(dòng)加速，勻速運(yùn)行和，減速停止3個(gè)過程，在停止時(shí)，轎廂必須要停在指定的位置。位置檢測(cè)裝置的作用是通過光電傳感器或其他傳感器的檢測(cè)，將信息發(fā)送給單片機(jī)，從而控制電梯，在平層區(qū)域內(nèi)，使轎廂準(zhǔn)確停在預(yù)定位置。</p><p>　　常見的平層感應(yīng)器有以下幾種：</p><p>　　永磁感應(yīng)器。感應(yīng)器由永磁鋼和干簧管組成，平層感應(yīng)器由2只感應(yīng)器裝在一副支架上組成的，減速

53、感應(yīng)器有上行和下行之分，每個(gè)方向的感應(yīng)器又根據(jù)電梯速度來設(shè)置。</p><p>　　永磁感應(yīng)器如下圖1.7所示：</p><p>　　圖1.7 永磁式平層感應(yīng)器</p><p>　　光電式平層感應(yīng)器。原理是利用被檢測(cè)物體對(duì)光線的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體的有無。</p><p>　　圖1.8 光電式平層感應(yīng)器</p&g

54、t;<p>　　1.3.4 電機(jī)控制方案</p><p>　　電機(jī)的控制使用變頻器來實(shí)現(xiàn)。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元等組成，變頻器內(nèi)部靠IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需的電源電壓。</p><p>　　變頻器的主回路是給電機(jī)提供調(diào)頻調(diào)壓電源的電力交換部分，控制電路是給主回路提供控制信號(hào)的回路。</p>

55、<p>　　主回路由以下幾部分組成：</p><p>　　整流器：將工頻電源轉(zhuǎn)換為直流電源，可用2組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　平波電路：在整流器整流后的直流電源中，為了抑制電壓的波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓。</p><p>　　逆變器：與整流器的作用相反，逆變器將直流功率轉(zhuǎn)換為所要求的交

56、流功率，通常情況下使用6個(gè)開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)3相交流輸出。</p><p>　　控制回路主要由以下幾部分組成：</p><p>　　運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓頻率。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路，與控制電路隔離，控制主電路器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。</p>&l

57、t;p>　　速度檢測(cè)電路：以裝在電機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算使電機(jī)按照指令運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電流、電壓等，當(dāng)發(fā)生過載或電壓等發(fā)生異常時(shí)，為防止逆變器和電機(jī)的損害，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。</p><p>　　使用變頻器控制電機(jī)，需要將變頻器的開關(guān)量輸入端子和模擬量輸入端子接入單片機(jī)，通過單片機(jī)來控制其

58、運(yùn)行狀態(tài)。其結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　圖1.9 電機(jī)控制方案結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.3.5 轎廂開關(guān)門控制方案</p><p>　　電梯的門由門扇、門滑輪、門地坎、門導(dǎo)軌架等部件組成層門和轎門都由門滑輪懸掛在門的導(dǎo)軌上，下部通過門滑塊與地坎相互配合。</p><p>　　門的打開與關(guān)閉的動(dòng)力來源于門電機(jī)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)電梯

59、的運(yùn)行，再由轎門帶動(dòng)層門一起運(yùn)行。</p><p>　　圖1.10 電梯門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　門機(jī)裝置主要分為中分門機(jī)、雙折、中分雙折三種。其中中分門機(jī)適合普通客梯使用，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)應(yīng)選擇中分門機(jī)，比較典型的如DO2000型，該門機(jī)裝置具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　開關(guān)門方式：具有雙扇門板，并向兩邊等速開啟的水平滑動(dòng)開門機(jī)。</p&g

60、t;<p>　　驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)：以交流電機(jī)為動(dòng)力，該電機(jī)經(jīng)過多楔帶減速驅(qū)動(dòng)多楔帶輪，而多楔帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過帶動(dòng)同步帶運(yùn)行，通過連桿及鋼絲繩機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轎門來工作。</p><p>　　控制方式：一種變頻控制的門系統(tǒng)，變頻器采用三相脈寬調(diào)制技術(shù)，通過脈沖寬度調(diào)節(jié)來控制電機(jī)，從而達(dá)到理想的開關(guān)門曲線。變頻器采用編碼器進(jìn)行速度反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)。</p><p>　　該門機(jī)裝置在使用上還具有以下特點(diǎn)

61、：</p><p>　　平穩(wěn)舒適：由于采用變頻控制，開關(guān)門速度進(jìn)行閉環(huán)控制，可以按照理想的開關(guān)門曲線，運(yùn)行跟平穩(wěn)舒適。</p><p>　　調(diào)整方便：開關(guān)門曲線一般在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定完成，一般可以直接使用。調(diào)試人員還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整時(shí)僅需改變參數(shù)即可。</p><p>　　安全可靠：該門機(jī)控制盒及驅(qū)動(dòng)部分，安全可靠，具有力矩保護(hù)功能，當(dāng)關(guān)門阻止力超過力矩

62、限制時(shí)，門機(jī)自動(dòng)開門。</p><p>　　2 電梯控制系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 基于STC89C51最小系統(tǒng)</p><p>　　最小系統(tǒng)包括主控芯片，復(fù)位電路和晶振電路。</p><p>　　晶振電路主要由震蕩電路和分頻電路組成，震蕩電路主要由反相器和并聯(lián)外接的石英晶體和電容組成，產(chǎn)生震蕩脈沖信號(hào)。分頻電路的作用是把震

63、蕩電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)分頻，得到需要的脈沖頻率。</p><p>　　單片機(jī)的各個(gè)功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)的，時(shí)鐘頻率直接決定單片機(jī)運(yùn)行速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響電路的穩(wěn)定性。通常情況下電路中電容C1和C2選擇30PF。晶振的頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快，但反過來運(yùn)行速度越快也要求內(nèi)存要足夠快。晶振和電容要盡量的離單片機(jī)足夠近，減少寄生電容，通常情況下使用11.0592MHZ的晶振。</p

64、><p>　　在震蕩電路中，通常需要用到的有源晶振和無源晶振兩種，有源晶振即石英振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振，無源晶振即石英諧振器。石英振蕩器有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗干擾能力，所以石英晶體振蕩器常用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，而石英諧振器沒有電壓的問題，信號(hào)電平可變，價(jià)格低廉，所以，這里使用的晶振為無源晶振。</p><p><b>　　圖2.1 晶振電路</b></p><

65、p>　　復(fù)位電路是單片機(jī)的初始化操作，基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，防止干擾對(duì)系統(tǒng)的復(fù)位產(chǎn)生影響。</p><p>　　在單片機(jī)上電后，引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平即可使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路通常有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種情況，本設(shè)計(jì)使用常用的手動(dòng)復(fù)位電路，如圖2.2所示，電路為高電平有效，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)RST

66、為高電平，當(dāng)電容C3充放電結(jié)束時(shí)，RST通過下拉電阻R1與地相連成為低電平。</p><p>　　式中：T為充電時(shí)間指數(shù)</p><p><b>　　R為電阻值</b></p><p><b>　　C為電容值</b></p><p>　　通常情況下當(dāng)電容3～5個(gè)T時(shí)充電過程基本結(jié)束。</p&g

67、t;<p><b>　　圖2.2 復(fù)位電路</b></p><p>　　2.2 按鍵電路設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵電路采用矩陣形式的電路主要目的是為了減少對(duì)單片機(jī)IO口的占用，實(shí)現(xiàn)方式為逐行掃描。如圖2.3為電路圖。</p><p><b>　　圖2.3 按鍵電路</b></p><p

68、>　　按鍵一共分為5層，每層站外有2個(gè)按鍵分別為上行召喚和下行召喚按鍵，轎廂內(nèi)5個(gè)按鍵為樓層選擇按鍵。電梯運(yùn)行在上行區(qū)間時(shí)，上行召喚會(huì)的到響應(yīng)，下行召喚會(huì)被記錄，運(yùn)行在下行區(qū)間時(shí)，下行召喚會(huì)得到相應(yīng)，上行召喚被記錄。</p><p>　　掃描鍵盤的具體方法如下：</p><p>　　uchar keyscan()</p><p><b>　　{&l

69、t;/b></p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p><b>　　num=P1;</b></p><p>　　num=num&0xf0;</p><p>　　while(num!=0xf0)</p><p><b>　　{&

70、lt;/b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　num=P1;</b></p><p>　　num=num&0xf0;</p><p>　　while(num!=0xf0)</p><p><b>　　{

71、</b></p><p><b>　　num=P1;</b></p><p>　　switch(num)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0xee:n=1;break;</p><p>　　case 0xde:n=2;brea

72、k;</p><p>　　case 0xbe:n=3;break;</p><p>　　case 0x7e:n=4;break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(num!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p&

73、gt;<p><b>　　num=P1;</b></p><p>　　num=num&0xf0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

74、;<p>　　在程序中應(yīng)注意使用延時(shí)程序進(jìn)行按鍵消抖操作，同時(shí)要在按鍵按下松開后再讀取數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.3 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示電路分為兩個(gè)部分，第一部分是LED顯示模塊，第二部分是1602液晶顯示模塊。</p><p>　　LED顯示模塊主要用以指示電梯當(dāng)前所在層數(shù)以及轎廂門的開關(guān)狀態(tài)。如圖2.4所示。</p&g

75、t;<p>　　圖2.4 LED顯示電路</p><p>　　1602液晶顯示模塊主要用于顯示電梯當(dāng)前運(yùn)行狀況，電梯運(yùn)行層數(shù)等信息。</p><p>　　該液晶顯示模塊是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、字符等點(diǎn)陣式LCD。能夠顯示16×2個(gè)字符，工作電壓5V。</p><p><b>　　如圖2.5所示。</b></p