電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計論文

電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要實現(xiàn)電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)，綜合測量數(shù)據(jù)并以多種方式傳輸。本系統(tǒng)采用傳感器采集電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過微處理器進(jìn)行非常態(tài)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，局域網(wǎng)傳輸與485通訊傳輸多種方式實現(xiàn)電梯故障報警、困人救援、日常管理、質(zhì)量評估、隱患防范等功能。本文以電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控發(fā)展情況和現(xiàn)狀為課題背景，論述了運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控硬件的開發(fā)過程，主要完成課題中設(shè)計。首先介紹了運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件框圖。其次，介紹了每一部分的電路圖的功能和電路圖。另外，本文還介紹了STM32F107VCT6對于采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋、自動處理、自動傳輸。本文最后提出了設(shè)計中的一些不足之處和對今后的一些要求。關(guān)鍵詞：電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集器，STM32F107VCT6攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）ABSTRACTABSTRACTThegoaloftheelevatoristodesignadatacollectorofremoteelevatormonitorsystem,enableittotransmitdatathroughdifferentmethods.Thistopicisbasedonthescientificresearchproject“remoteelevatormonitorsystem",usingsensorstogetdata,thensendthemtotoanalyze,transmitdatathrough,Ethernet,wireless.Userscouldusethesedatatoevaluatethequalityoftheelevator.Thisthesisintroducesthehardwaredesignofwirelessremoteelevatormonitorsystemwiththebackgroundofmeasuringembeddedsystem;mainlycompletethedesignofhardwaredesigninthesubject.Firstlyintroducesthecurrentdevelopmentofremoteelevatormonitorsystem.Secondly,thisthesisintroducestheoverviewofthedatacollectorandthedetailofeachpart.Then,introducedthemethodofusingSTM32F107VCT6toanalyze,store,displayandtransmitreal-timedata.Attheendofthisthesis,somesuggestionsandimprovementsarestated.Keyword：Theelevatoruningstatusmonitoring，Sdatacollector，STM32F107VCT6攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄目錄摘要 IABSTRACT II目錄 31緒論 51．1課題研究的背景與意義 51.1.1電梯的發(fā)展 51.1.2研究意義 61.2研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 71．3研究目標(biāo)及內(nèi)容 82電梯相關(guān)知識與傳感器選擇 92．1．電梯主要部件及原理 92.1.1電梯的分類 92.1.2電梯的基本結(jié)構(gòu) 92.1.3電梯的四大空間 112.1.4電梯基本工作原理 112．2傳感器的選擇 122.2.1轎廂加速度傳感器 122.2.2電流電壓傳感器 122.2.3轉(zhuǎn)矩傳感器 142.2.4振動傳感器 142.2.5溫度傳感器 153電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 173.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和原理圖設(shè)計 173.2系統(tǒng)硬件 183.2.1CPU模塊 183.2.2PL2303USB模塊 203.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 213.2.4CAN總線模塊 213.2.5EEPROM與JTAG模塊 223.2.6電源模塊 233.2.7液晶顯示模塊 244電梯監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計 254.1系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu) 254.2系統(tǒng)子程序流程 274.2.1系統(tǒng)初始化程序 274.2.2I/O數(shù)據(jù)采集子程序 284.2.2PL2303USB子程序 294.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 31結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35附錄1：系統(tǒng)電路原理圖 37致謝 38攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1緒論1緒論1．1課題研究的背景與意義1.1.1電梯的發(fā)展電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)一百多年了。1854年，世界博覽會在紐約水晶宮上舉行，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯首次向人們展示了他所發(fā)明得升降機(jī)。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中——奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩壬鷤??！闭驹谏堤萜脚_上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這就是人類歷史上第一部安全升降梯。這項發(fā)明徹底改寫了人類對使用升降工具的認(rèn)識。從那以后，“勇敢者的游戲”不在包括搭乘升降梯了，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用到升降梯。1889年12月，美國奧的斯電梯公司制造出了名副其實的電梯，它的動力采用直流電動機(jī)，卷筒上纏繞的繩索被蝸輪減速器帶動，懸掛并升降轎廂。1892年，美國奧的斯公司開始采用按鈕操縱裝置，傳統(tǒng)的轎廂內(nèi)拉動繩索的操縱方式被取代，為操縱方式現(xiàn)代化打開了歷史之門。時代在改變、科學(xué)技術(shù)在發(fā)展、電梯也在不停進(jìn)步，一百多年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，尤其是操縱控制上更是不斷更新——信號控制、手柄開關(guān)操縱、集選控制、人機(jī)對話、按鈕控制等等，并聯(lián)控制還出現(xiàn)在多臺電梯上了，智能群控--雙層轎廂電梯向人們展示出節(jié)省井道空間的方式，使運(yùn)輸能力不斷提升的優(yōu)勢；為變節(jié)省了行人的時間變速式自動人行道扶梯也開始出現(xiàn)；不同形狀——半圓形、三角形、整圓形、扇形、半菱形的觀光電梯則徹底改變身處其中的乘客的視覺感受。目前，以美國奧的斯公司為代表的各大著名電梯公司各自展自己獨特的風(fēng)姿，電梯新品的研發(fā)仍在不停地進(jìn)行，并將維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)不斷完善。主機(jī)節(jié)能、調(diào)頻門控、復(fù)合鋼帶環(huán)保、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制柜低噪音耐用——每一款都集納了人類在光學(xué)電子、機(jī)械等領(lǐng)域最新科研成果，各種新型花樣電梯不斷問世，冰冷的建筑也從此開始散射出不一樣的人性的光輝，使人們的生活從此不在單調(diào)。據(jù)統(tǒng)計，我國在用電梯34.6多萬臺，每年還以約5萬～6萬臺的速度增長。電梯服務(wù)中國已有100多年歷史，而我國在用電梯數(shù)量的快速增長卻發(fā)生在改革。開放以后，目前我國電梯技術(shù)水平已與世界同步。100多年來，中國電梯行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：①對進(jìn)口電梯的維保、安裝、銷售階段(1900～1949年)，這一階段我國電梯擁有量僅約1100多1950～1979產(chǎn)、安裝電梯約1③（自1980年至今），這一階段我國共生產(chǎn)、安裝電梯約40萬臺。目前，我國已成為世界最大電梯生產(chǎn)的市場和最大的新裝電梯國。1.1.2研究意義科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國家標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，迅速提高我國電梯安全水平。近年來，我國因電梯事故造成的人員傷亡穩(wěn)中有降，萬臺電梯死亡率、萬臺電梯事故發(fā)生率持續(xù)下降，但電梯事故仍然經(jīng)常發(fā)生。目前，全國平均每年發(fā)生的電梯事故大約有40多起。安全形勢仍不容樂觀。今后為了使電梯安全水平提高，需要電梯行業(yè)與質(zhì)檢系統(tǒng)共同努力不斷進(jìn)步，保駕護(hù)航我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，為社會經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。然而，電梯的迅速增長帶來了各種壓力，電梯的安全使用及管理，直接關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)安全，因此，對電梯的安裝和使用實現(xiàn)規(guī)范化、科學(xué)化管理迫在眉睫。針對電梯這一現(xiàn)代化交通工具的性能和特點，還要實行科學(xué)化管理。一些發(fā)達(dá)國家在十幾年前就開發(fā)應(yīng)用了智能化電梯安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[。所謂智能化電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，集計算機(jī)控制、地理信息和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)于一體，通過提前安裝的傳感器和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將分布在各處的故障信息和電梯運(yùn)行狀況及時傳遞并顯示到監(jiān)控中心的液晶顯示上，從而實現(xiàn)對各處電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制。國內(nèi)一些企業(yè)已開發(fā)出了多款具有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，未來電梯肯定會普及該系統(tǒng)的應(yīng)用。這些系統(tǒng)大部分基于GPRS/GSM或3G等無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，未來實際應(yīng)用中傳輸方式會趨于多樣化，多元化，價格更低，數(shù)據(jù)更快更可靠?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集功能簡單，無數(shù)據(jù)庫管理功能，只能進(jìn)行簡單的電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、無維保質(zhì)量管理監(jiān)控功能，不能進(jìn)行電梯故障的早期預(yù)警并且系統(tǒng)兼容性差只能針對少數(shù)梯種進(jìn)行布控，且不能精確地對電梯故障進(jìn)行分析、判斷，無法準(zhǔn)確給出電梯具體故障部位。因此電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)還有很大的發(fā)展空間。1.2研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程步伐的不斷加快，我國電梯的擁有量與日俱增，已成為全球最大的電梯市場。電梯是一種非常繁忙垂直交通工具，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用。但在高效服務(wù)的同時，難免遇到電梯運(yùn)行中關(guān)人、夾人、蹲底、沖頂?shù)纫幌盗型蝗缙鋪淼膯栴}，對乘客的人身安全造成極大的威脅。電梯運(yùn)行的安全性越來越成為廣大群眾關(guān)注的熱點問題。如何保證每臺電梯都能夠安全、可靠、舒適的運(yùn)行？一方面要通過改進(jìn)設(shè)計、提高制造、安裝質(zhì)量來解決，而另一方面已越來越需要依靠完善的維修保養(yǎng)體系和先進(jìn)的監(jiān)控手段來解決，電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就是在這種需求下應(yīng)運(yùn)而生[3]。目前國內(nèi)有一些企業(yè)已開發(fā)出了多款具有中國特色的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，但由于這些系統(tǒng)均是基于GPRS/GSM或3G等無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，因此普遍存在著以下缺點：（1）由于中國電話網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸質(zhì)量和帶寬制約了電梯信息量傳輸，無法實時傳輸所需的電梯轎廂、機(jī)房等所需音視頻信號。（2）系統(tǒng)采集的電梯實施運(yùn)行信息是通過移動、聯(lián)通或電信等無線通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)傳輸，故數(shù)據(jù)流量相當(dāng)大，加之無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的收費是按流量收費，使這種電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營成本高居高不下（運(yùn)營費是按照手機(jī)通話時間和網(wǎng)絡(luò)流量計費），無法實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)控。（3）功能簡單，無數(shù)據(jù)庫管理功能，只能進(jìn)行簡單的電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，無維保質(zhì)量管理監(jiān)控功能，不能進(jìn)行電梯故障的早期預(yù)警。（4）系統(tǒng)兼容性差，只能針對少數(shù)梯種進(jìn)行布控，且不能精確地對電梯故障進(jìn)行分析、判斷，無法準(zhǔn)確給出電梯具體故障部位[4]。而其發(fā)展可能會有以下兩個趨勢：（1）最高運(yùn)行速度可變：根據(jù)載重量，自決定運(yùn)行速度和加速度，以提高效率。（2）預(yù)選式群控：在乘客上電梯前，就根據(jù)乘客需要去的目的樓層分配電梯并告知乘客應(yīng)乘坐哪臺電臺，這樣可以大幅提高電梯群運(yùn)行效率，大幅節(jié)能。1．3研究目標(biāo)及內(nèi)容本課題的研究目標(biāo)即是通過對電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，對電梯即將出現(xiàn)的故障做出預(yù)估并解決到來的故障和對已經(jīng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷和維修。論文對以下幾方面做了研究工作。（1）針對當(dāng)前民用電梯大幅增加，為彌補(bǔ)在傳統(tǒng)的人工定檢方式檢驗電梯時的不足，本系統(tǒng)提運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)目前只適用于居民住宅小區(qū)的電梯設(shè)備。將長期在線檢測與傳統(tǒng)的電梯離線檢測方式相結(jié)合，在管理檢測、維修服務(wù)、小區(qū)監(jiān)控三方數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，使運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控理念在社會上發(fā)揮作用，從而實現(xiàn)對電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)估的有效管理，保障居民在使用電梯是的的安全。同時，通過對所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)作出分析，對電梯日常運(yùn)行狀態(tài)做出評估，從而制定有效的檢修方案，在保證電梯安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，節(jié)約特檢部門工作的人力、物力、財力，提高工作效率。（2）確定電梯運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)有哪些，以傳感器為主設(shè)計出一套動態(tài)智能檢測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)居民住宅小區(qū)電梯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測的長期在線檢測任務(wù)。實現(xiàn)電梯機(jī)房、轎廂數(shù)據(jù)的同步采集，通過對運(yùn)營電梯的檢測及信息存儲，積累了大量檢測數(shù)據(jù)，為電梯的狀態(tài)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；通過對本校電梯的觀察與分析，并根據(jù)相關(guān)資料得出主要檢測數(shù)據(jù)如下：a轉(zhuǎn)矩b加速度c水平振動幅值d振動頻率e溫度f電源電壓g電源電流h運(yùn)行狀態(tài)信息（3）電梯運(yùn)行所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實行A/D轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字信號用液晶顯示器顯示，并記錄保存在存儲器中，設(shè)置數(shù)據(jù)達(dá)到一定時間自動刪除，并提供計算機(jī)接口，方便獲得所記錄數(shù)據(jù)。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）2電梯相關(guān)知識與傳感器選擇2電梯相關(guān)知識與傳感器選擇2．1．電梯主要部件及原理2.1.1電梯的分類1、按用途分類乘客電梯、載貨電梯、客用電梯、貨用電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、船用電梯、觀光電梯、車輛電梯和其他等。2、按速度分類（1）超高速電梯（速度在3m/s—10m/s,或更高，主要用于超高層建筑）；（2）高度電梯（速度在2m/s—3m/s，主要用于16層以上的建筑）；（3）快速電梯（速度在1m/s—2m/s，主要用于10層以上的建筑）；（4）低速電梯（速度在1m/s以下，主要用于10層以上的建筑）。3、按拖動方式分類交流電梯、直流電梯、螺桿式電梯、齒輪齒條電梯、液壓電梯直線電機(jī)驅(qū)動電梯2.1.2電梯的基本結(jié)構(gòu)一、曳引系統(tǒng)它的主要功能使為電梯提供輸送與傳遞動力，從而使電梯運(yùn)行。主要由曳引機(jī)、曳引機(jī)鋼絲繩、導(dǎo)向輪和反繩輪等組成。二、導(dǎo)向系統(tǒng)他的主要功能是限制對重和轎廂的活動自由度，使對重和轎廂只沿著各自的預(yù)定導(dǎo)軌進(jìn)行升降運(yùn)動，使兩者在運(yùn)行中平穩(wěn)，不會偏擺。導(dǎo)向系統(tǒng)的組成和位置：不論是轎廂導(dǎo)向還是對重導(dǎo)向均由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。轎廂以兩根導(dǎo)軌和對重以兩根導(dǎo)軌限定了轎廂和對重在井道中的位置，導(dǎo)軌架作為導(dǎo)軌的支撐件，被固定在井道壁上，導(dǎo)靴安裝在轎廂和對重架的兩側(cè)，導(dǎo)靴里的靴襯與導(dǎo)軌配合工作，使轎廂和對重分別沿著各自的導(dǎo)軌作上下運(yùn)行。三、轎廂它是用以運(yùn)送乘客和（或）貨物的容器。由轎廂體和轎廂架組成。轎廂架是承重結(jié)構(gòu)件，是一個框形金屬構(gòu)架，由上、下、直梁和拉桿組成，在上下梁上裝有安裝導(dǎo)靴和安全鉗的座板，在直梁上裝有轎廂平層感應(yīng)器及撞弓。轎廂由轎底、轎壁、轎頂和轎門等組成，轎壁和轎頂需要承受一定的載荷，為了檢修時，在轎頂上操作人員的安全，還必須在轎頂設(shè)防護(hù)欄，有時，根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置安全窗，轎頂有些設(shè)裝飾頂，有照明和通風(fēng)的功能。另外，為防止電梯超載運(yùn)行，還會在轎廂上設(shè)超載保護(hù)裝置，有些電梯裝在轎底，有些裝在轎頂上。門系統(tǒng)由層門、轎箱門、門鎖裝置、開關(guān)門組成。為防止人員和貨物墜入井道或轎廂內(nèi)乘客和物品與井道相撞而發(fā)生危險封住層站入口和轎廂入口，是電梯運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分。保證其安全運(yùn)行，對于電梯正常運(yùn)行和開關(guān)門都有重要作用。五、重量平衡系統(tǒng)功能：使對重和轎廂能達(dá)到相對的平衡，在電梯工作中能夠使轎廂與對重間的重量差保持在某一個限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動平穩(wěn)、正常。組成：由對重裝置和重量補(bǔ)償裝置組成。對重裝置起到相對平衡轎廂重量的作用，它與轎廂相對懸掛在曳引鋼絲繩的另一端。補(bǔ)償裝置的作用是：當(dāng)電梯的提升高度超過30m以上時，由于曳引鋼絲繩和控制電纜的自重，使得曳引輪的曳引力和電動機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化，補(bǔ)償裝置可彌補(bǔ)轎廂兩側(cè)重量不平衡。這就是保證轎廂側(cè)與對重側(cè)重量比在電梯運(yùn)行過程中不變。安全保護(hù)系統(tǒng)電梯的安全性除了在結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性、電氣控制和拖動的可靠性方面充分考慮外，還針對各種可能發(fā)生的危險，設(shè)置專門的安全裝置。它能防超越行程的保護(hù)、防電梯超速和斷繩的保護(hù)、防人員剪切墜落的保護(hù)，更是報警裝置、救援裝置、緩沖裝置、停止開關(guān)和檢修運(yùn)行裝置，具有電氣安全保護(hù)功能、防機(jī)械傷害的功能、消防功能。七、電力推動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)1、電力推動系統(tǒng)提供動力，對電梯實行速度控制。對電梯的啟動加速、穩(wěn)速運(yùn)行、制動減速起著控制作用。由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。2、電氣控制系統(tǒng)操縱和控制電梯的運(yùn)行。通過電路控制電力推動系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運(yùn)行。由電梯限速器、安全鉗、夾繩器、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。2.1.3電梯的四大空間一部電梯總體組成有機(jī)房、井道、轎廂、層站。以下是各個空間中包含的零部件：（1）機(jī)房控制柜、導(dǎo)向輪、限速器、電源總開關(guān)、承重梁、曳引機(jī)、急停開關(guān)、繩頭組合、繩頭板等。（2）井道導(dǎo)軌支架、對重導(dǎo)軌、轎廂導(dǎo)軌、接導(dǎo)板、線槽、對重架、曳引機(jī)鋼絲繩、限速器鋼絲繩、平層感應(yīng)裝置、限速器鋼絲繩漲緊裝置、隨行電纜、電纜支架、緩沖器、補(bǔ)償裝置、轎廂、中間接線盒、底坑檢修箱等。（3）轎廂轎頂輪、轎架、轎底、轎壁、轎頂、轎門、門機(jī)、光電保護(hù)防夾裝置、操縱箱、轎頂檢修箱、照明裝置、平層感應(yīng)器、護(hù)腳板、導(dǎo)靴、安全鉗、配重塊、轎廂導(dǎo)軌用油杯、急停開關(guān)、安全窗、超載保護(hù)裝置、五方通話等。（4）層站層樓顯示器、層門裝置、手動鑰匙開關(guān)、層門、門鎖、門套、層門地坎、呼梯盒等2.1.4電梯基本工作原理減速箱、制動器等組成的曳引機(jī)通過安裝在機(jī)房的電動機(jī)，使曳引鋼絲繩通過曳引輪，轎廂和對重分別連在曳引繩的兩端，纏繞在導(dǎo)向輪和曳引輪上，曳引輪通過曳引電動機(jī)減速器變速后的力被帶動轉(zhuǎn)動，使曳引輪與曳引繩摩擦產(chǎn)生的牽引力，從而使對重和轎廂作出升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。2．2傳感器的選擇傳感器是本系統(tǒng)獲得電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)傳媒，所以對傳感器的選擇十分重要。轎廂檢測部分所需要對傳感器做出選擇的包括：振動傳感器、垂直方向(Z向)加速度傳感器。機(jī)房檢測部分需要選擇的傳感器有：溫度傳感器、電流電壓傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器。2.2.1轎廂加速度傳感器按照本系統(tǒng)對轎廂加減速度的需求，轎廂加速度的測量包含一個垂直方向及兩個水平方向。（一）垂直方向加速度傳感器根據(jù)需求此傳感器選取LE0710加速度傳感器，進(jìn)行垂直加速度的測量。此傳感器的響應(yīng)頻率為O’lOHz，測量范圍為1．59，精度為847mV／g(5Hz@O．259)，”O(jiān)”g輸出為2．522V。加速度的測量：在大于0．3Hz時，利用壓電加速度傳感器——電荷放大器測量系統(tǒng)或內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器都可以進(jìn)行理想的測量。在小于O．3Hz時，通常使用應(yīng)變加速度傳感器——應(yīng)變儀測量系統(tǒng)，但由于零漂和噪聲都較大，特別在測量4,2n速度時，很難得到理想的測量結(jié)果。LE0710型內(nèi)裝IC應(yīng)變式加速度傳感器很好的解決了這一難題。該傳感器不同于傳統(tǒng)的應(yīng)變橋結(jié)構(gòu)，它是在硅片上同時集成了42個對加速度敏感的可變電容單元，同時解決了零漂、噪聲、精度三大難題。（二）水平方向加速度傳感器水平方向加速度傳感器選取LC0121型內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器，此傳感器的量程為O．59，靈敏度為，X向：10．03V／g，Y向：10．02V／g(靈敏度測試條件：2l℃，80Hz，0．39)；諧振頻率為2kHz，頻率范圍為O．1’150Hz，抗沖擊為509。LC0121內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器是內(nèi)裝微型IC放大器的壓電加速度傳感器，它將電荷放大器與傳統(tǒng)的壓電加速度傳感器集于一體，能直接與顯示、記錄和采集傳感器連接，簡化了測試系統(tǒng)，提高了可靠性和測試精度。廣泛用于航空航天，車船，機(jī)械等領(lǐng)域。而且具有抗干擾，低阻抗輸出，噪聲小，能夠進(jìn)行長電纜傳輸；性價比高，安裝方便，尤其適用于多點測量；穩(wěn)定可靠，抗潮濕，抗粉塵，抗有害氣體等優(yōu)點。2.2.2電流電壓傳感器目前市場上最流行的電流電壓傳感器是霍爾電流傳感器／變送器?；魻栯娏麟妷簜鞲衅鳎兯推魇且环N響應(yīng)快、寬頻響、過載能力強(qiáng)、高可靠的、電檢測元件。它綜合了分流器和互感器的共同優(yōu)點，同時又克服了互感器只適用于交流正弦波信號測量和分流器無法進(jìn)行隔離測量的不足?；魻栯娏麟妷簜鞲衅鳎兯推鞑粌H可以檢測交流，還可以檢測直流。其結(jié)構(gòu)由聚磁環(huán)、原邊電路、放大電路、次級線圈和霍爾器件等組成，分磁平衡式和直測式兩種工作方式。磁平衡式與直測式的區(qū)別在于其鐵磁體上另加一平衡繞組，霍爾器件僅檢測被測電流和平衡繞組中電流在鐵磁體中所產(chǎn)生的磁電勢的平衡狀態(tài)。直測式則是將霍爾器件置于具有線圈繞組或直穿母線的環(huán)型鐵磁體氣隙中，測出氣隙里的磁壓降，即為被測電流。電流電壓傳感器使用注意事項：（1）電流傳感器必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當(dāng)選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補(bǔ)償式），一般情況下，2倍的過載電流持續(xù)時間不得超過1分鐘。（2）電壓傳感器必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續(xù)時間不得超過1分鐘。（3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測電流高于電流傳感器的額定值時，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測電壓高于電壓傳感器的額定值時，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。當(dāng)被測電流低于額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。（4）絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下直流系統(tǒng)中，6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統(tǒng)和2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。（5）在要求得到良好動態(tài)特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會影響動態(tài)特性。（6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減小其值。（7）傳感器抗外磁場能力為：距離傳感器5～10cm一個超過傳感器原邊電流值2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應(yīng)大于5～10cm。（8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應(yīng)使用圖1－10介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。（9）傳感器的磁飽和點和電路飽和點，使其有很強(qiáng)的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鐘。（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。2.2.3轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器又稱為扭矩傳感器，扭矩傳感器在旋轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù)，傳統(tǒng)中使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器為了檢測旋轉(zhuǎn)扭矩，這種方法是將安裝著兩組形狀、安裝角度及齒數(shù)完全相同的齒輪在彈性軸的兩端，將兩只接近(磁或光)傳感器安裝在齒輪的各自外側(cè)。在彈性軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，相應(yīng)的兩組脈沖波就這兩組傳感器就可以測量出，對這兩組脈沖波的前后沿的相位差比較就可以直接計算出該彈性軸所承受的扭矩量。轉(zhuǎn)矩傳感器采用應(yīng)變片電測技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。他的性能指標(biāo)：扭矩示值誤差：<±0.5%F·S靈敏度：1±0.2mv/V非線性：<±0.25%F·S重復(fù)性：<±0.2%F·S回差：<0.2%F·S零飄（24小時）：<0.5%F·S零點溫飄：<0.5%F·S/10℃輸出阻抗：1KΩ±3Ω絕緣阻抗：>500MΩ靜態(tài)超載：120%斷裂負(fù)載：200%使用溫度：0～60℃儲存溫度：－20～70℃電源電壓：+15V±5%,-15V±5%總消耗電流：<130mA頻率信號輸出：5KHz—15KHz負(fù)額定扭矩：5KHz±10Hz零扭矩：10KHz±10Hz正額定扭矩：15KHz±10Hz信號占空比：（50±10）%非接觸式是非接觸扭矩傳感器工作方式，因而可靠性高、壽命長，不易受到磨損、受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小、有更小的延時。因此非接觸式扭矩傳感器十分適合本系統(tǒng)。2.2.4振動傳感器振動傳感器在本系統(tǒng)中是十分重要之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時也稱它為換能器、拾振器等。振動傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而振動傳感器的輸入量才是原始要測的機(jī)械量，然后被機(jī)械接收部分接收，形成另一個適合于變換的機(jī)械量，最后被機(jī)電變換部分變換為電量。因此機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分來決定一個傳感器的工作性能。相對式電動傳感器從機(jī)械接收原理來說，是一個位移傳感器，由于在機(jī)電變換原理中應(yīng)用的是電磁感應(yīng)電律，其產(chǎn)生的電動勢同被測振動速度成正比，所以它實際上是一個速度傳感器。由于機(jī)械運(yùn)動是物質(zhì)運(yùn)動的最簡單的形式，因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測量振動，從而制造出了機(jī)械式測振儀（如蓋格爾測振儀等）。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對式測振儀的工作接收原理就是，在測量時，把儀器固定在不動的支架上，使被測物體與觸桿的振動方向一致，并借被測物體表面與彈簧的彈性力相接觸，物體振動，觸桿就跟隨被測物體一起運(yùn)動，并且振動物體的位移隨時間的變化曲線隨推動記錄筆桿在紙帶上的移動被描繪出，移的大小及頻率等參數(shù)就可以根據(jù)這個記錄曲線可以計算出位。因此本系統(tǒng)采用相對式電動傳感器。2.2.5溫度傳感器本系統(tǒng)中需要測量四個部位的溫度，即：主機(jī)電動機(jī)溫度、主機(jī)齒輪箱溫度、制動器線圈溫度、機(jī)房溫度。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。原則上說，以上任何一種傳感器都可以用在本系統(tǒng)對電機(jī)的測溫中。溫度傳感器中最常用的溫度測量是熱電偶。其最主要好處是適應(yīng)各種大氣環(huán)境寬和溫度范圍，而且便宜、結(jié)實、無需供電。在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成熱電偶，當(dāng)熱電偶一端受熱時，就在熱電偶電路中產(chǎn)生電勢差。從而就可用測量出來的電勢差來計算溫度。不過，溫度和電壓之間是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并利用測試設(shè)備硬件或軟件在儀器內(nèi)部處理電壓-溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。Agilent34970A和34980A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測量了運(yùn)算能力。半導(dǎo)體材料是熱敏電阻的主要材料，負(fù)溫度系數(shù)占絕大多數(shù)，即阻值隨溫度降低而增加。阻值會隨溫度變化而造成大的改變，因此這種溫度傳感器是最靈敏的溫度傳感器。但由于線性度在熱敏電阻中極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線在制造商給不出來。由于熱敏電阻體積非常小使得溫度變化的響應(yīng)也非?？臁Ｋ孕〕叽缫彩顾鼘ψ詿嵴`差極為敏感，不過但熱敏電阻需要使用電流源。通過參考其他廠家的資料，結(jié)合本系統(tǒng)設(shè)計的需求，最后定為DSl8B20集成溫度傳感器。DSl8B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。DS18B20具有特點：(1)具有獨特的單線接口方式，為實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊在DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可。(2)測溫范圍:－55℃～125℃，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）0.5℃。(3)多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，但最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點測溫，但是數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，以至于造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。(4)工作電源:3~5V/DC（可以數(shù)據(jù)線寄生電源）(5)在使用中不需要任何外圍元件(6)測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送(7)不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6(8)適用于DN15~25,DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫(9)標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1,M12X1.5,G1/2”任選(10)PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。因此，DS18B20十分適合在本系統(tǒng)中應(yīng)用。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計3電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)中設(shè)計方案使用STM32F107VCT6芯片，采用STM32系統(tǒng)芯片的庫函數(shù)，采集現(xiàn)場信息，對信息進(jìn)行處理，分類。用戶通過232總線或者485總線，與電梯控制器通訊，獲得電梯運(yùn)行信息。當(dāng)電梯發(fā)生故障時，安裝在電梯控制柜里的數(shù)據(jù)采集器產(chǎn)生聯(lián)動，發(fā)出報警信號，同時上報給服務(wù)器，現(xiàn)場工作人員及遠(yuǎn)程控制室就可以及時知道哪部電梯發(fā)生了故障，什么時候發(fā)生了故障，以便及時采取措施。3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和原理圖設(shè)計電源模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊JTAG模塊傳感器模塊CAN總線模塊液晶顯示模塊報警及應(yīng)急開關(guān)EEPROM模塊STM32F107電源模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊JTAG模塊傳感器模塊CAN總線模塊液晶顯示模塊報警及應(yīng)急開關(guān)EEPROM模塊STM32F107PL2303USB轉(zhuǎn)換模塊PL2303USB轉(zhuǎn)換模塊3.2系統(tǒng)硬件本設(shè)計基于硬件電路設(shè)計編寫相應(yīng)的軟件代碼，故在此僅介紹相關(guān)的引腳接法。各主要模塊引腳具體分配如下：3.2.1CPU模塊CPU使用STM32F107VCT6芯片，是意法半導(dǎo)體為ARMM3內(nèi)核出的用于自動控制領(lǐng)域的微處理器。F107是互聯(lián)型接口和內(nèi)部資源較多，F(xiàn)103是增強(qiáng)型。相比103，F(xiàn)107加入IEEE以太網(wǎng)接口,2個I2S音頻接口（做音頻解碼用），全部64kB的SRAM緩存。STM32系列專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計，采用Cortex-M3內(nèi)核。72MHz是STM32F107達(dá)到的時鐘頻率，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。STM32系列使用來自于意法公司具有突破性Cortex-M3內(nèi)核，為了方便用戶方便地訪問STM32的各個標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，并使用它們的所有特性，ST公司提供了免費的軟件包。使用外設(shè)驅(qū)動：這時應(yīng)用程序開發(fā)基于外設(shè)驅(qū)動的API（應(yīng)用編程接口）。只需要配置文件“stm32f10x_conf.h”，并使用相應(yīng)的文件。不使用外設(shè)驅(qū)動，這時應(yīng)用程序開發(fā)基于外設(shè)的寄存器結(jié)構(gòu)和未定義文件。則需要使用標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫。根據(jù)各模塊需要分配引腳，主要模塊引腳具體分配如下：25號PA2引腳（USB_TXD），26號PA3引腳（USB_RXD）：用于USB模塊。29號PA4引腳（DAC_OUT1），30號PA5引腳（DAC_OUT2），35號PB0引腳（ADC_IN1），36號PB1引腳（ADC_IN2）：數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。68號PA9引腳（USART1_TX），69號PA10引腳（USART1_RX），7號PC13引腳（USART2），83號PD2引腳（USART2_RX）：串口轉(zhuǎn)GPRS通訊模塊。78號PC10引腳（485_TX2），79號PC11引腳（485_RX2），85號PD4引腳（485_DIR2），86號PD5引腳（485_TX1），87號PD6引腳（485_RX1），88號PD7引腳（485_DIR1）:485通訊模塊55號PD8引腳（MII_RXDV/RMII_CRSDV），56號PD9引腳（MII_RXD0），57號PD10引腳（MII_RXD1）：以太網(wǎng)模塊圖中0歐電阻可以當(dāng)跳線使，也可以當(dāng)熔斷電阻用，也可以當(dāng)電感用，也可以作為電路的隔離點，根據(jù)布板的需要而設(shè)定，在原理圖上意義就是導(dǎo)線。如果使用內(nèi)部RC振蕩器而不使用外部晶振，則可以：1）對于100腳或144腳的產(chǎn)品，OSC_IN應(yīng)接地，OSC_OUT應(yīng)懸空。2）對于少于100腳的產(chǎn)品，可以采用OSC_IN和OSC_OUT分別通過10K電阻接地。此方法可提高EMC性能?；蛘叻謩e重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1為推挽輸出并輸出'0'。此方法可以減小功耗并(相對上面2.1)節(jié)省2個外部電阻。圖3-1STM32F107模塊電路原理圖PC14與OSC32_IN公用一個引腳，PC15與OSC32_OUT公用一個引腳，它們的使用方法如下：當(dāng)LSE（低速外部時鐘信號）開啟時，這兩個公用管腳的功能是OSC32_IN和OSC32_OUT。當(dāng)LSE（低速外部時鐘信號）關(guān)閉時這兩個公用管腳的功能是PC14和PC15。備用區(qū)域控制寄存器(RCC_BDCR)的LSEON用于控制LSE的開啟或關(guān)閉。本設(shè)計中共有5個LED燈，LED導(dǎo)通發(fā)光時的正向壓降V=1.2~1.7V，高亮LED正常亮度對應(yīng)電流f=1~3mA，取f=2mA，Vf=1.6V，則相應(yīng)的限流電阻R值會直接影響LED的亮度。因為LED僅作為指示用，對R的誤差值無要求?？紤]到市場最常見的是±5%的電阻，故可選1.6k或1.8k的電阻。3.2.2PL2303USB模塊PL2303是由RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器高度集成的，可提供USB功能接口與一個RS232全雙工異步串行通信裝置便利聯(lián)接的解決方案。該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器，并且?guī)в腥空{(diào)制解調(diào)器控制信號的UART，實現(xiàn)RS232信號與USB信號的轉(zhuǎn)換只需外接幾只電容即可。該器件作為RS232/USB雙向轉(zhuǎn)換器，一方面從主機(jī)接收USB數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面從RS232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)。PL2303的1號引腳TXD接（USBRXD）。5號引腳RXD接（USB_TXD），通過220KΩ上拉電阻連到4號引腳VDD_325，再通過7號引腳GND接地。27號OSC2和28號OSC1引腳連接12M晶振，與26、25、24、23、22、21號引腳并聯(lián)接地。圖3-2PL2303USB模塊引腳接線圖3.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用ADC0804芯片。ADC0804是8位全MO中速A/D轉(zhuǎn)換器，它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器在片內(nèi)，可以直接和單片機(jī)接口。單通道輸入時轉(zhuǎn)換時間大約為100us。ADC0804轉(zhuǎn)換時序是：可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換是當(dāng)CS＝0時。A/DWR由低到高時66～73個時鐘周期。WR與CS同時有效時啟動A/D轉(zhuǎn)換，INTR信號在轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生（低電平有效），可中斷信號或者提供查詢。圖3-3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊引腳接線圖3.2.4CAN總線模塊81號PD0引腳接（CAN1_RX），81號PD1引腳接（CAN1_TX），91號PB5引腳接（CAN2_RX），92號PB6引腳接（CAN2_TX）。圖3-5CAN總線模塊引腳接線圖3.2.5EEPROM與JTAG模塊圖3-6EEPROM模塊電路圖24LC02B芯片可對存儲信息長時間保存，關(guān)閉電源，所存信息也不會丟失，是一種8*8bit串行可擦除EEPROM存儲器。功耗低、可編程。存儲器由輸入/輸出邏輯控制電路，存儲控制電路，HV發(fā)生電路，X譯碼器，存儲矩陣電路，高速緩存存儲器，Y譯碼器及讀出放大器，讀/寫控制電路等組成。I2C總線數(shù)據(jù)輸入/輸出5號腳（SDA）和I2C總線時鐘數(shù)據(jù)輸入6號腳（SCL）工作電壓為4.9V，在路電阻為7.2kΩ，所以可以直接接到CPU上，不需限流電阻，通過上拉電阻和8號引腳(VCC)相連。引腳1,2,3都為地址線，負(fù)責(zé)芯片選擇，而本設(shè)計中不需要選擇，4號引腳為接地端，7號腳一般空置不用，所以這幾個引腳接地。JTAG芯片中，9號引腳TCK：測試時鐘輸入；5號引腳TDI：測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI輸入JTAG口；13號引腳TDO：測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO從JTAG口輸出；7號引腳TMS：測試模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG口處于某種特定的測試模式。可選3號引腳TRST：測試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。3.2.6電源模塊直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。圖3-7電源模塊電路圖脈動系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值／輸出電壓的直流分量（3-1）交流干擾信號大部分將被電感阻止吸收變成磁感和熱能,剩下的大部分被電容旁路到地,這就可以抑制干擾信號的作用,在輸出端就獲得比較純凈的直流電流。整流后由于濾波用的電容器容量較大，故必須使用電解電容。濾波電容用于功率放大器時，其值應(yīng)為10000μF以上，用于前置放大器時，容量為1000μF左右即可。當(dāng)電源濾波電路直接供給放大器工作時，其容量越大音質(zhì)越好。但大容量的電容將使阻抗從10KHz附近開始上升。這時應(yīng)采取幾個稍小電容并聯(lián)成大電容同時也應(yīng)并聯(lián)幾個薄膜電容，在大電容旁以抑制高頻阻抗的上升。3.2.7液晶顯示模塊1602字符型液晶是1602液晶的別稱，它是一種專門用來顯示符號、數(shù)字、字母等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個字符在每個點陣字符位都可以顯示，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，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。16X2是1602LCD所指顯示的內(nèi)容,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。它的特點有：3.3V或5V工作電壓，內(nèi)含復(fù)位電路，對比度可調(diào)，提供各種控制命令,如：光標(biāo)閃爍、顯示移位、字符閃爍、清屏等多種功能，顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM有80字節(jié)，內(nèi)建字符發(fā)生器CGROM有192個5X7點陣的字型，8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。圖3-8液晶顯示電路圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）4電梯監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計4電梯監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，整個程序是圍繞STM32F107VCT6單片機(jī)設(shè)計的，軟件程序采用模塊化設(shè)計，更容易理解和調(diào)試。整個程序除主程序之外還有4個部分：系統(tǒng)初始化子程序、RS232通訊子程序、I/O數(shù)據(jù)采集子程序和RS485通訊子程序。主程序主程序I/O口數(shù)據(jù)采集子程序模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序PL2303USB訊子程序系統(tǒng)初始化子程序I/O口數(shù)據(jù)采集子程序模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序PL2303USB訊子程序系統(tǒng)初始化子程序圖4-1軟件結(jié)構(gòu)圖主程序流程圖如圖4-2所示。系統(tǒng)運(yùn)行后進(jìn)入主程序，首先對系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化，而后再對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，然后檢查網(wǎng)絡(luò)連接是否正常，連接正常則進(jìn)行周期運(yùn)行顯示，不正常則重新進(jìn)行連接。其主要程序代碼和注釋如下：intmain(void){System_Setup();//系統(tǒng)的時鐘、以太網(wǎng)、I/O口、中斷和外設(shè)設(shè)置LwIP_Init();//網(wǎng)絡(luò)初始化IP地址分配Check_ETH_PHY();//檢查以太網(wǎng)連接while(1){System_Periodic_Handle();//系統(tǒng)周期運(yùn)行顯示處理}}圖4-2主程序流程圖4.2系統(tǒng)子程序流程4.2.1系統(tǒng)初始化程序系統(tǒng)進(jìn)入初始化部分后，先進(jìn)行時鐘設(shè)置，然后再對需要用到的中斷、CAN總線，232總線、DMA、A/D、I/O口鍵盤等進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。其主要程序代碼和注釋如下：voidSystem_Setup(void){RCC_ClocksTypeDefRCC_Clocks;//定義結(jié)構(gòu)體SystemInit();//各部分時鐘設(shè)置RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_ETH_MAC|RCC_AHBPeriph_ETH_MAC_Tx|RCC_AHBPeriph_ETH_MAC_Rx,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOARCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIODRCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1RCC_APB1Periph_CAN2,ENABLE);NVIC_Configuration();//網(wǎng)絡(luò)中斷配置NVIC_CAN_Configuration();//CAN中斷配置NVIC_USART2_Configuration();//串口2中斷配置DMA_Configuration();//DMA配置ADC_Configuration();//A/D轉(zhuǎn)換器配置GPIO_Configuration();//網(wǎng)絡(luò)GPIO口配置GPIO_CAN_Config();//CAN總線GPIO口配置CAN_Config();//CAN總線配置}4.2.2I/O數(shù)據(jù)采集子程序I/O模塊定時查端口數(shù)據(jù)，獲得電梯運(yùn)行信息和判斷電梯故障信息，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將獲得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將數(shù)據(jù)傳遞至CPU處理，生成發(fā)送IP數(shù)據(jù)包。其主要程序代碼和注釋如下：（1）打開A/D轉(zhuǎn)換器voidADC_Configuration(void){ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;//獨立的轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE;//開啟掃描模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//開啟連續(xù)轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;//ADC外部開關(guān)，關(guān)閉狀態(tài)ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;//對齊方式,ADC為12位中，右對齊方式ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;//開啟通道數(shù)，1個ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_10,1,ADC_SampleTime_13Cycles5);ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);//ADC命令，使能ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//ADC命令，使能ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//開啟ADC1}（2）數(shù)據(jù)采集程序voidADRead(void){u16ADCConvertedValueLocal,Precent=0,Voltage=0;ADCConvertedValueLocal=ADCConvertedValue;Precent=(ADCConvertedValueLocal*100/0x1000); //算出百分比Voltage=Precent*33; //3.3V的電平，計算等效電平printf("\r\nADCConvertedValueis0x%X,Precentis%d%%,Voltageis%d.%d%dV",ADCConvertedValueLocal,Precent,Voltage/1000,(Voltage%1000)/100,(Voltage%100)/10);printf("\r\n當(dāng)前AD轉(zhuǎn)換結(jié)果為：0x%X,百分比為：%d%%，電壓值：%d.%d%dV.\n\r",ADCConvertedValueLocal,Precent,Voltage/1000,(Voltage%1000)/100,(Voltage%100)/10}4.2.2PL2303USB子程序系統(tǒng)將命令發(fā)送至電梯控制器，電梯控制器打開接收功能，接受成功的話則生成數(shù)據(jù)包并發(fā)送IP地址，不成功則重新打開接收功能。其主要部分程序代碼和注釋如下：voidUSART2_IRQHandler(void){externintRX485Num;externuint8_tRX485Buf[2];uint8_tRX_dat;//定義字符變量if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET){USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);//清除中斷標(biāo)志RX_dat=USART_ReceiveData(USART2);}if(RX485Num<RX485MAX){RX485Buf[RX485Num]=RX_dat;RX485Num++;}}//發(fā)送電梯查詢命令USART2_Put_String(TX485Buf);Delay(4);STM_EVAL_LEDOn(LED4);//接收選擇，通常處于接收狀態(tài)printf(TXIPBuf);//檢查發(fā)送的字符串//字符串發(fā)送voidUSART2_Put_String(uint8_t*Str){while(*Str){USART2_Put_Char(*Str++);}}uint8_tUSART2_Put_Char(uint8_tch){while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM2,USART_FLAG_TC)==RESET){}//循環(huán)直到發(fā)送結(jié)束USART_SendData(EVAL_COM2,(uint8_t)ch);//向串口2寫入一個字符returnch;}voidUSART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tData){//檢查參量assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));assert_param(IS_USART_DATA(Data));//發(fā)送數(shù)據(jù)USARTx->DR=(Data&(uint16_t)0x01FF);}4.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式（SuccessiveApproximationMethod）的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計上。以輸出8位的ADC0804動作來說明“連續(xù)漸進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理。使用二分法的尋找方式，8位的A/D轉(zhuǎn)換器只要8次尋找。其主要程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCh9_2_1isPORT(Din:IN STD_LOGIC_VECTOR(7Downto0); --A/DDataInDout:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7Downto0); --A/DDataOutCP:INSTD_LOGIC; --CLOCKRST:IN STD_LOGIC; --SystemResetnCS,nWR,nRD:OUTSTD_LOGIC; --O/PSignalnINTR:INSTD_LOGIC --I/PSignal );ENDCh9_2_1;*********************************************ARCHITECTUREaOFCh9_2_1ISTYPESTATETYPEIS(S0,S1,S2,S3);--StateTypeDeclareSIGNALState:STATE_TYPE;--SIGNALEC,nIN :STD_LOGIC;--SynchronousControl&A/DnINTRSIGNALD:STD_LOGIC_VECTOR(7Downto0); --ReadA/DDataBEGINSystemConnection:BlockBeginnIn<=nINTR;Dout<=D;--A/DDataOutEndBlockSystemConnection;StateChange:BlockBeginPROCESS(CP,RST)BEGINIFRST='1'Then--(1)ResetnCS<='1';nWR<='1';nRD<='1';EC<='0';State<=S0;ElsIFCP'EventAndCP='1'Then CASEWHENS0=>--(2)STATES0&WriteStatenCS<='0';nWR<='0';nRD<='1';EC<='0';State<=S1;WHENS1=>--(3)STATEnCS<='1';nWR<='1';nRD<='1';EC<='0';IfnIN='0'Then --nINTR='0'?State<=S2; -(7)Endif;WHENS2=>--（4）STATES2&ReadStatenCS<='0';nWR<='1';nRD<='0';EC<='1';State<=S3;WHENS3=>--（5）STATES3nCS<='1';nWR<='1';nRD<='1';EC<='0';State<=S0;WHENOTHERS=>--（6）InitialState State<=S0;ENDCASE;ENdIf;ENDPROCESS;EndBlockStateChange;ReadData:BlockBeginPROCESS(CP)BEGIN IFCP'EventANDCP='1'THENIFEC='1'THEN--（8）ReadState-->EC='1'D<=Din;--ReadA/DConvertorDataENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;EndBlockReadData;ENDa;首先上述程序（1）處，我們先定義共有S0～S3，4個狀態(tài)。程序（2）～(6)是一個Case－when語句所構(gòu)成的狀態(tài)機(jī)功能結(jié)構(gòu)。在狀態(tài)S1時，它是必須到ADC0804的INTR信號轉(zhuǎn)為低電位時，才會通過程序（7）將狀態(tài)由S1切換至下個狀態(tài)S2。接著在狀態(tài)S2的程序（9）處，將信號EC設(shè)定為高電位，這樣下個脈沖信號CP正沿時，即程序（8）處，才開始讀取ADC0804的DB0～DB7管腳沙國內(nèi)的數(shù)字轉(zhuǎn)換信號。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)論結(jié)論本畢業(yè)論文以電梯運(yùn)行狀態(tài)控系統(tǒng)為背景，主要完成電梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采集設(shè)計。根據(jù)需求，設(shè)計使用STM32F107VCT6芯片，采集現(xiàn)場信息，同時通過CAN總線輸出，獲得電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分類。再使用繪圖工具，完成硬件電路的設(shè)計、制作。本設(shè)計中還存在諸多需要改進(jìn)的地方，系統(tǒng)硬件設(shè)計還缺乏外殼及配套設(shè)備，并且未能與實體電梯相連進(jìn)行調(diào)試。要使本系統(tǒng)能夠真正安裝在電梯上直接使用，但由于缺乏實驗條件，沒達(dá)到這一要求，所以還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]朱德文.電梯交通系統(tǒng)的智能控制與應(yīng)用[M].長春：吉林大學(xué)出版社，2002.[2]芮靜康.電梯電氣控制技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2005.[3]常路德.電梯控制系統(tǒng)維護(hù)一讀通[M].北京：人民郵電出版社，2006.[4]梁延?xùn)|.電梯控制技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.[5]李惠昇.電梯控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[6]葉湘濱，熊飛麗等.傳感器與測試技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.[7]丁鎮(zhèn)生.傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.[8]張禮達(dá)，高梁．電梯故障診斷專家數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)．機(jī)械設(shè)計與制造．2007，6：166-167[9]丁守寶，劉富君．我國特種設(shè)備檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望．中國計量學(xué)院學(xué)報．2008，19(4).[10]陳功富，韓賢東.計算機(jī)網(wǎng)設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：人民郵電出版社,1994.[11]王永虹，徐煒，郝立平.STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.[12]李璞，郭敏.單片機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國校外教育，2006(27)：3-29.[13]喻金錢，喻斌.STM32F系列ARMCortex-M3核微控制器開發(fā)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.[14]劉波文.ARMCortex-M3應(yīng)用開發(fā)實例詳解[M].北京：電子工業(yè)大學(xué)出版社，2011.[15]劉同法，肖志剛，彭繼衛(wèi).ARMCortex-M3內(nèi)核微控制器快速入門與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.[16]馬偉，計算機(jī)USB系統(tǒng)原理及其主/從機(jī)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[17]薛小玲，劉志群，賈俊榮.單片機(jī)接口模塊應(yīng)與開發(fā)實例詳解[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.[18]朱昌明.

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