(24)基于PIC单片机的电梯升降系统
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(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 哈尔滨剑桥学院毕业设计论文题目:基于PLC的变频调速电梯控制系统设计专业:电子信息工程(电气及其自动化)班级:09电气4班2013年5月哈尔滨剑桥学院毕业设计任务书题目名称:基于PLC的变频调速电梯控制系统设计立题意义:电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
采用PLC与变频器实现电梯电气系统设计,可以使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。
通过该设计可以使学生掌握电梯的机械结构组成、工作过程和对电气控制的要求等,采用先进的PLC技术和变频器实现其控制,从而有效培养学生分析和解决生产实际问题的工程实践能力。
技术条件与要求:设计电梯的电气系统,并选择合适的PLC和变频器,完成对电梯的电气控制系统设计。
任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)内容:采用PLC和变频器,完成电梯(至少三层)电气系统的设计。
计划:1)查阅国内外资料,了解生产实际中PLC及变频器的应用,了解电梯的控制技术和调速方法等,以及国内外发展动态。
2)对采用PLC和变频器的电梯电气控制系统设计进行方案论证和方案分析。
3)完成控制系统的硬件电路设计、PLC控制程序的设计。
时间安排:2012年11月26 日~~2013年4月7日选题、撰写阶段2013年4 月8 日~~5月12日中期检查阶段2013年5 月13 日~~5月24日整理、答辩阶段2013年5月25 日毕业论文(设计)答辩要求:硬件设计合理,软件工作可靠,操作、维护方便,工作良好。
按照计划进度、指导教师的要求完成预定的工作量、提高论文的设计水平。
专业负责人意见签名:年月日基于PLC的变频调速电梯系统控制设计摘要电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
4. 控制系统软件设计4.1流程图
图(1)电梯初始化,停到一(任意)楼层位置
图(2)电梯楼层指示
图(3)电梯内呼控制及指示灯
图(4)电梯在相反的方向呼叫时不做反应,在达到底层或顶层返回时再响应响应的控制
图(5)电梯上下外呼及外面指示灯
图(6)电梯达到响应层门电动机开,延时八秒自动关门及手动内选关门开门
图(7)当电梯在上升过程中,如果有向下的方向要求,则电梯不响应,此时人在外等待,
只有在电梯下降时才响应该要求
图(8)当电梯在下降过程中,如果有向上方向的要求,则电梯不响应,此时人在外等待,只有在电梯上降时才响应该要求
图(9)电梯上升下降方向指示灯
图(10)电梯停在某曾,某曾内外呼叫,电梯上升控制程序
图(11)电梯停在某曾,某曾内外呼叫,电梯下降控制程序
图(12)报警控制及急停按钮4.2梯形图。
毕业设计(论文)题目基于单片机的电梯控制系统模拟电梯控制系统设计摘要单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer ),是集CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。
其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑中的永久垂直交通工具。
本论文选择AT89S51为核心控制元件,设计了一个八层电梯系统,使用单片机汇编语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。
利用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大及易于实现复杂控制等优点。
关键词单片机电梯系统控制Simulated elevator control system designAbstract Microcontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 various SCM SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment, which is building a permanent vertical transport. This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language programming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantagesKeyboards Single-Chip Microcomputer Elevator system control目录引言 (1)第一章单片机概述 (2)1.1单片机简介 (2)1.2单片机的特点 (3)1.3单片机的应用领域 (4)1.4单片机的发展趋势 (4)1.5单片机的主要生产厂家和机型 (5)第二章硬件系统实现 (7)2.1功能模块图 (7)2.2各功能模块介绍 (7)2.2.1 AT89S51芯片 (7)2.2.2 显示模块 (10)2.2.3 复位开关模块 (10)2.2.4 振荡器电路模块 (11)2.2.5 程序下载模块 (11)2.3设计电路及连线 (11)第三章软件设计 (13)3.1汇编语言简介 (13)3.2流程图设计 (14)3.3程序设计 (15)3.3.1程序初始化 (15)3.3.2主程序调用 (15)3.3.3中断程序调用 (16)第四章系统调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.2软件调试 (19)第五章英文翻译 (21)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)程序附录 (28)引言随着现代高科技的发展,住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。
摘要 (3)ABSTRACT (4)前言 (5)1 概述 (7)1.1 PLC的概述 (7)1.1.1 PLC的基本概念 (7)1.1.2 PLC的特点 (7)1.1.3 PLC的分类 (8)1.2电梯的发展、分类 (8)1.2.1电梯的定义及现状 (8)1.2.2电梯的分类 (9)1.2.3电梯的基本结构 (9)1.2.4电梯定性分析 (12)2变频技术在电梯控制中的应用 (13)2.1变频拖动系统 (13)2.1.1电梯变压变频(VVVF)拖动控制系统的原理 (13)2.1.2电梯变频矢量控制原理 (14)2.2 变频电梯系统运行原理 (14)2.3 电梯拖动调速系统 (15)3 PLC电梯控制系统的组成 (17)3.1 可编程序逻辑控制器(PLC) (17)3.2 输入、输出部分 (18)3.3 电梯控制过程 (18)4 FX2N系列PLC集选控制四层四站交流双速电梯控制系统 (18)4.1 控制要求 (19)4.2 PLC的机型和I/O点的点数选择 (19)4.3 I/O编号分配 (19)4.4 拖动回路、门电路及系统连接 (21)4.5 控制系统各环节的作用及其梯形图实现 (22)4.6系统的调试运行 (29)5 PLC电梯位移控制应用 (29)5.1 硬件电路 (30)5.1.1 主电路 (30)5.1.2 PLC控制电路 (30)5.1.3 电流、速度双闭环电路 (31)5.1.4 位移控制电路 (31)5.2 程序设计 (31)5.2.1 楼层计数 (32)5.2.2 快速换速及原理 (32)5.2.3 门区信号 (34)5.2.4 脉冲信号故障检测 (34)6 FX2N系列PLC在电梯变频调速控制系统中的应用 (34)6.1 系统总体构成 (35)6.2 电梯驱动系统介绍 (35)6.3 控制系统介绍 (36)6.3.1硬件系统组成 (36)6.3.2软件部分说明 (37)6.4 电梯逻辑控制系统 (41)6.5 控制系统特点 (41)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)摘要PLC(可编程控制器)作为一种工业控制微型计算机,它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点,在工业生产过程中得到了广泛的应用。
毕业设计升降电梯PLC控制系统设计目录摘要: (3)第 1 章前言 (4)第 2 章电梯控制分析 (5)2.1设计内容 (5)2.2控制要求 (5)2.3控制面板示意图和电梯结构示意图 (5)2.4控制过程 (6)2.5电梯启动所需条件 (7)2.6电梯停车所需条件 (7)2.7电梯控制系统要求 (7)2.8电梯运行控制内容 (8)第 3 章方案设计 (8)3.1曳引 (8)3.2调速 (10)3.3安全 (12)3.4便利 (13)3.5舒适 (14)3.6布置 (15)3.7控制 (16)第 4 章硬件配置、 I/O接线图 (16)4.1 PLC的选型 (16)4.2外部设备 (17)4.3 PLC容量估计 (17)4.4 I/O模块的选择 (19)4.5 通道分配 (20)4.6 I/O配线 (21)第 5 章设计思想 (23)5.1 PLC中模块化设计思想 (23)5.2 电梯控制软件模块的划分 (25)第 6 章系统逻辑控制分析 (26)6.1电梯控制原理框图 (26)6.2电梯拖动控制系统 (27)6.3信号控制系统 (28)6.4电梯系统控制流程 (32)第 7 章电梯控制系统PLC软件设计 (33)7.1编程方法 (33)7.2编程语言 (34)7.3编程工具 (36)7.4程序编写 (38)第 8 章结束语 (44)参考文献 (45)附录一:电梯PLC控制系统梯形图 (47)附录二:指令语句表 (55)升降电梯PLC控制系统设计摘要:随着经济不断发展高层建筑随之增多,且朝着自动化和智能化的方向发展。
电梯作为高层建筑的垂直交通工具,是高层建筑内自动化层度最高的机电设备。
随着硬件技术的成熟电梯的价位不断下降,电梯设计开发的费用在电梯成本里占很大比重。
电梯控制系统设计与技术相对成熟的电梯结构设计相比,经费耗费较多。
因此对电梯控制系统进行研究有着很高的实用性和巨大的经济价值。
可编程控制器(PLC)经过几十年的发展,技术已基本成熟,价格也很便宜。
基于PLC的电梯变频调速控制系统【开题报告】开题报告电子信息工程基于PLC的电梯变频调速控制系统一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义随着现代经济和城市生活的发展,电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具,电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著。
传统继电器电梯控制系统,由于继电器本身的机械和电磁惯性大,大大降低了电梯系统的可靠性和安全性。
为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠,必须改进电梯控制方式。
根据顺序逻辑控制的需要发展起来的可编程控制器(PLC),它是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。
PLC处理速度快,可靠性高,能够保证电梯正常、安全、可靠地运行。
同时,由于电机交流变频调速技术的发展,电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了变频调速,不仅能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度,还可以降低能耗,节约能源,减小运行费用。
本文将基于PLC的变频调速方法应用到电梯系统中,并对此方法进行了研究。
首先,分别阐述了电梯继电器控制和PLC控制的特点,突出讲述继电器电梯控制系统暴露的缺点以及PLC电梯控制系统所具有的优点,并对电梯的变频调速控制进行了介绍。
其次,在阅读了大量国内外相关文件资料的基础上,对电梯技术和电梯设备的发展进行了综述。
然后,介绍了变频器类型以及参数设计的相关知识;同时介绍了PLC选型原则以及PLC控制系统的设计思路;在此基础上,根据电梯系统自身的工作状态要求,进行电梯系统的PLC软件开发,通过软件开发的特点,结合PLC自身的控制规律,设计出可实现一定功能的PLC 电梯控制系统。
最后的模拟调试结果表明,基于PLC的变频调速电梯系统运行效率高,系统安全可靠性强,并且系统构造简单易于实现,满足了对电梯系统期望的要求。
发展状况:电梯作为垂直方向的交通工具,在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。
随着计算机技术和电力电子技术的发展,现代电梯已经成为典型的机电一体化产品。
基于单片机控制的电梯控制系统第一章:引言1.1 研究背景电梯作为现代城市中必不可少的交通工具,已经成为人们日常生活中的一部分。
随着技术的发展,电梯也不再是简单的上下楼工具,而是逐渐成为智能化、自动化的设备。
电梯控制系统是电梯运行的核心,也是保证电梯安全、高效运行的关键。
1.2 研究目的和意义本文旨在设计并实现一个基于单片机控制的电梯控制系统,以提高电梯的运行效率和安全性。
通过对电梯控制系统的研究,可以更好地理解电梯的工作原理,为电梯的维护和运营提供参考。
同时,通过对单片机控制电梯系统的设计和实现,可以提高学生的实践能力和创新意识。
第二章:电梯控制系统的工作原理2.1 电梯的基本结构电梯由电动机、控制系统、导轨、轿厢、门等组成。
其中,控制系统是电梯运行的核心部分,负责控制电梯的上下运动、门的开关等功能。
2.2 电梯的工作流程电梯的工作流程包括乘客呼叫、电梯响应、开门、关门、上行或下行等步骤。
控制系统根据乘客的呼叫信号和电梯当前状态,确定电梯的运动方向和停靠楼层。
2.3 电梯控制算法电梯控制算法是决定电梯运行状态的关键。
常见的电梯控制算法有先来先服务算法、最短路径算法、最近调度算法等。
第三章:基于单片机的电梯控制系统设计3.1 系统硬件设计基于单片机的电梯控制系统的硬件设计包括电梯主控板、传感器、按钮等。
电梯主控板负责接收和处理各种信号,并控制电梯的运行。
传感器用于检测电梯当前状态,按钮用于乘客呼叫电梯。
3.2 系统软件设计基于单片机的电梯控制系统的软件设计包括程序的编写和调试。
程序需要根据电梯工作流程和控制算法,实现电梯的运行控制和状态监测等功能。
第四章:系统实现与测试4.1 硬件制作和连接根据设计要求,制作电梯主控板和其他硬件设备,并进行连接和调试。
4.2 软件编程与调试根据系统设计要求,编写电梯控制系统的软件程序,并进行调试和测试。
4.3 系统性能测试对电梯控制系统进行功能和性能测试,包括电梯的运行速度、响应时间、停靠楼层准确性等指标的测试。
基于PLC控制的自动升降梯设计摘要随着科学技术的发展,近年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展.一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。
更新换代生产更新型的升降梯,升降梯主要分为机械系统与控制系统两大部份,随着自动控制理论与微电子技术的发展,升降梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化,交流调速是当前升降梯拖动的主要发展方向。
本文主要详细讲述了PLC在升降梯控制系统中的应用。
关键词:PLC 升降梯控制系统升降梯系统设计AbstractWith the development of science and technology in recent years, China's elevator production technology for fast development. Some elevator manufacturers also continue to improve the design, modification process. Replacement of production update the elevators, escalators and mechanical systems can be divided into two parts control system, with automatic control theory and the development of microelectronics technology, elevator the drag way and means of control are great changes have taken place, exchange Speed is the main drag elevator the current direction of development. This article detailed account of the PLC in the elevator control system applications.Key words: PLC elevator control system elevator system design目录摘要Abstract1绪论1.1研究背景1.2研究意义2升降梯及PLC概述2.1 升降梯的相关知识2.2PLC的相关知识3.总体设计方案3.1 PLC控制系统和其他工业控制系统的比较3.2 电梯PLC控制系统的构建3.3 电梯控制系统实现的功能3.4 电梯的安全保护装置3.5 电梯控制系统原理图3.6 设计要求及选型4 硬件系统设计4.1电梯的主要参数及规格尺寸4.2可编程控制器的选型4.3 I/O地址的分配4.4七段数码管显示4.5 主回路原理图4.6 I/O接线图5系统软件设计5.1电梯开关运行回路5.2 电梯的外召唤信号登记消除及显示回路5.3 电梯上行5.4 电梯下行5.5 电梯控制主程序流程图结论致谢参考文献1绪论1.1研究背景升降梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
0 前言在当今的社会,科学技术的发展可谓日新月异,现代化的技术被广泛的运用于工况实践,升降机的发展经历了从原始的人力拖动,到现代的微处理器控制的以液压和机械为驱动单元的发展过程。
直到现在,大规模的集成电路在升降机中的投入使用,以及高运算速度的微处理器使得升降机的功能性、安全性以及智能化程度越来越高了。
它的应用人的智慧是无穷尽的,针对单一的动作系统,人们又提出是否能在构造成型的硬件系统不变的情况下,通过软件编程来实现硬件系统动作的多样化。
因此PLC(可编程序控制器)控制的机械设备在这种几乎是必然的情况下产生了。
可编程序控制器是在计算机技术,通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的,现在已经广泛的应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
随着科学技术的进步、大功率晶体管电子技术的迅速发展、大规模集成电路和微机技术的突飞猛进,交流电动机变频调速技术已日趋完善,变频调速用于交流异步电动机调速,其性能胜过以往任何一种交流调速方式,而且结构简单,因而成为交流电动机调速的最新潮流,由于笼型电动机占电动机总数的比例很大,故其调速方法和控制技术无疑将成为电动机控制的关键技术,而变频器与笼型电动机的结合则是交流电动机调速系统的最佳选择。
该系统具有显著的节能效果、较高的控制精度及较宽的调速范围,便于使用维护以及易于实现自动控制及远程控制等性能,因而受到普遍欢迎。
1 概述1.1 升降机发展历程与趋势升降机(Lifter)作为垂直的运输工具已经有一百多年历史了。
它是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种运输工具,其地位相当于“垂直运动的汽车”是现代生活必不可少的工具[1]。
升降机的发展经历了从原始的人力拖动,到现代的微处理器控制的以液压和机械为驱动单元的发展过程。
直到现在,大规模的集成电路在升降机中的投入使用,以及高运算速度的微处理器使得升降机的功能性、安全性以及智能化程度越来越高了。
基于单片机的电梯运行控制系统随着科技的不断进步,基于单片机的电梯运行控制系统成为了现代电梯行业的重要发展方向。
这种控制系统具有智能化、节能、安全可靠等诸多优势,为电梯的运行管理提供了全新的解决方案。
一、单片机在电梯运行控制系统中的应用单片机作为一种集成了微处理器、内存、外设接口等功能的芯片,具有体积小、价格低、可靠性高等特点,因此在电梯控制系统中得到了广泛应用。
基于单片机的电梯运行控制系统可以通过编程实现多种控制功能,如楼层呼叫、定向运行、减速停车等。
此外,单片机还可以结合传感器、变频器等设备,实现对电梯的智能监控和节能控制。
二、电梯运行控制系统的组成部分及工作原理电梯运行控制系统主要由以下几个部分组成:1、控制器:控制器是电梯运行控制系统的核心部分,主要负责接收乘客的呼叫信号,并根据最优路径算法确定电梯的运行方向和速度。
控制器一般由单片机及其外围电路组成。
2、呼叫信号装置:呼叫信号装置设置在各个楼层,用于乘客发送呼叫信号。
当乘客按下呼叫按钮时,相应的楼层信号将被发送到控制器。
3、显示装置:显示装置通常设置在电梯内,用于显示当前楼层、目的楼层等信息,以方便乘客了解电梯的运行状态。
4、传感器:传感器用于检测电梯的运行状态和位置信息,如电梯的上下方向、当前楼层等。
5、变频器:变频器用于控制电机的转速,从而实现电梯的速度控制。
电梯运行控制系统的工作原理如下:当乘客按下呼叫按钮时,控制器接收到楼层信号,并根据最优路径算法确定电梯的运行方向和速度。
变频器根据控制器的指令控制电机的转速,从而控制电梯的速度。
同时,传感器检测电梯的运行状态和位置信息,并将相关信息反馈给控制器。
控制器根据传感器的反馈信息调整电梯的运行状态,确保电梯的稳定运行。
三、现有问题及解决方法尽管基于单片机的电梯运行控制系统具有诸多优点,但在实际应用中仍存在一些问题。
例如,控制器可能出现故障,导致电梯无法正常运行。
为解决这一问题,可在控制器中加入备份电路,以确保在控制器出现故障时电梯仍能正常运行。
一引言
本项设计是设计并制作具有8层控制能力的电梯升降系统。
由于普通电机不能准确起动和停止和控制旋转角度等缺陷,本设计电机采用三相步进电机作为动力源。
根据当前电梯内外两个控制系统收集电梯内外的人员流向并将数据汇总交由中央运算控制器运算产生下一个步骤电梯将要前往的楼层,并将相关楼层数据交由专门的步进电机控制器。
步进电机控制器控制电机到达指定楼层。
与此同时中央运算控制器还会将目标楼层信号交由LCD显示器显示。
二、系统设计
(一)设计原理
电梯升降原理是利用步进电机在控制器的驱动下旋转固定角度到达指定楼层的即:
高度H=R×Φ
楼层数N=H÷L
式中L为单位楼层的高度;R为步进电机的转轴半径;Φ为步进电机旋转的角度。
(二)设计思想及设计方案
电梯升降控制的方法有多种,电机也是多种多样,步进电机能准确的旋转指定角度并具有锁死功能是一种理想的电梯驱动电机。
本文介绍的是用PIC单片机系统来进行控制步进电机升降从而模拟出电梯的功能。
该系统是一个数据采集、数据处理、数据反馈系统,对于按键信号的采集和处理采用MICROCHIP公司的MCU PIC16F877和PIC16F877和共同完成,该MCU集成模块多,驱动能力强,I/O资源丰富,指令集简单等特点很适合本系统。
本系统采用了多CPU协同操作,这样简化明晰了各个模块的功能,便于调试和维护。
四个模块分别为:电梯外控制模块,电梯内控制模块,中央运算模块,步进电机控制模块。
电梯内、外控制模块:完成对电梯外部8个楼层的按键识别,并点亮与用户按键对应的指示灯通知用语系统已经接收按键请求。
当接收到请求后,该模块将向中央运算器发送请求楼层信号,便于中央运算处理。
同时当电梯到达当前楼层时该模块还将熄灭相应的指示灯。
中央运算模块:负责对电梯外控制模块,电梯内控制模块,传过来的信息进行分类收集,按照给定的算法做出相的计算和任务调度,并将运算结果交由步进电机控制模块,同时,中央运算模块将相应楼层送入液晶显示器显示。
步进电机控制模块:接受中央运算模块的楼层和方向数据旋转相应的转数后停止,发出作业完成信号等待中央运算模块的再次调度
(三)单元电路的设计与论证
根据系统方案选择主要集中在:控制模块,显示模块,电机驱动芯片,步进电机选型
①控制模块
方案(1):采用FPGA编写实现此功能的程序,FPGA资源丰富,速度快,实现功能扩展,可靠性好,但针对次设计而言显得太浪费,使得其使用效率低,而且价格昂贵。
方案(2):采用PIC16F877单片机为控制系统的核心。
对信号进行处理,输出显示地址,此系统的硬件与软件都比较容易实现,且满足本题的要求。
性能价格比较高,资源丰富,
为扩展部分提供了丰富的资源。
并且指令简单,易于理解与实现。
有利于提高系统
稳定度。
比较以上两个方案,方案(1)与方案(2)均可以实现本题的要求,并且精度都可以满足要求,但方案(1)用与本系统不能充分利用器件的性能且其器件昂贵;方案(2)能够发挥各
个器件的优势且性能价格比较高,还能进行功能扩展。
因此我们采用方案(2)进行设计。
②显示模块
方案(1):采用LED数码管进行显示。
数码管显示直观,亮度高,字符大,稳定性好,价格便宜是一种很好的数字显示器件,但考虑到驱动时需要动态显示,对系统的刷新率要
求高,否则就会出现闪烁感,而且仅能显示数字这就影响了人机的交互。
方案(2):采用LCD1602显示器。
它是一种16×2的液晶显示器。
支持所有ASCII码字符显示,且美观舒适,功耗小。
在不送入新的数据的情况下屏幕保持上个状态的显示。
这就
大大简化了程序的设计难度。
比较以上两种方案,我们采用方案(2)进行设计。
③电机驱动芯片:
方案(1):目前通用的步进电机有两种驱动方法,一种是采用H桥驱动电路,一种是采用ULN2003集成专用驱动芯片。
H桥驱动电路是通过简单电子器件搭接的复杂电路,
稳定性,驱动效率,够不如集成专用驱动芯片好。
方案(2):ULN2003集成专用驱动芯片为DIP16的封装,有7条线路的驱动能力,在实验中发现电机电流达到600mA该芯片发热严重。
方案(3):TWH8751功率开关集成电路采用TOP-220封装形式,内电路由输入级,缓冲放大器和达林顿功率输出级组成,并设有反馈环路和减流型输出保护电路,通用性强.
TWH8751的输入端和选通端所需输入控制电流很小,仅100~200μA,而输出端允许通
过的最大电流为2A.内部另设有减流型保护电路,当输出电流超过3A时,保护电路能
自动使输出电流减至1A左右,在使输出截止后,集成开关电路将重新恢复至2A的输
出负载能力.
比较以上三种方案,我们采用方案(3)进行设计。
④步进电机选型
步进电机是此设计的核心设备,市场上一般以二、三、四、五相为多。
步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)。
本设计考虑到工作电压和精度要
求不高,价格因素,采用的是三相步进电机,它的工作电压为5V。
三、系统硬件设计
(一)电梯外控制模块
电梯外控制模块是负责收集电梯外部的人员按键和控制相应LED灯亮灭的模块,考虑到每一层楼都会有向上和向下两个运行方向,所以在8个楼层里一共需要16个按键和16个LED灯。
而每个按键按下时会点亮亮对应的LED灯,当电梯到达该楼层时就熄灭该楼层对应运动方向的LED灯。
当灯熄灭的时候
图3.1 电梯内、外控制模块流程图
图 3.2 中央运算模块流程图
图 3.3步进电机控制模块流程图
五、系统测试
为了确定系统与题目要求的符合程度,我们对系统的关键部分进行了实际的测试。
测量结果
表4.1 测量数据
为了防止在测量过程中测距仪的抖动而引起的测量误差,一般情况下应该测量几次而取其平均植。
以上数据都是在固定测距仪的情况下所测得的。
但是由于系统的分辨率为1us,系统引起的固定误差约为0.3mm,再加上本设计只转动角度,而没有考虑其它因素(如:摩擦等)的影响,所以在测量的时候给测量结果带来了一定的误差。
从以上数据可见精度达到设计要求,并有实际使用价值。
最后经过设计的基于PIC单片机的电梯升降系统参数如下:
§系统升降范围1∽8楼。
§测量误差≤±1cm。
§工作温度范围:常温。
§工作电压范围:5∽10V。