升降机的设计报告.docx

天津理工大学设计报告课题名称： 模拟电梯控制系统设计 设计时间： 2014年1月 系 部： 机械工程学院 班 级： 14级机械 姓 名： 韩立明 指导教师： 天津理工大学设计报告任务书系 部机械系指导老师职称学生姓名韩立明班级机械学号设计题目 模拟电梯控制系统设计设计内容目标和要求设计高度为3层的电梯控制系统模型。二楼的电梯间设置“上升”和“下降”选择按键，一楼电梯间只设置“上升”按键，三楼电梯间只设置“下降”按键，每个按键配发光二极管，作为指示灯。到达目标楼层或在“上升”和“下降”过程中电梯间有按“上升”和“下降”键的情况，电梯停后（约4）。控制台设置控制电梯的“开始运行”和“停止运行”按键。用一只数码管显示电梯当前所在的楼层，电梯初始楼层位置为一楼，电梯在各楼层的定位不采用行程开关，采用延时控制，相应楼层升降时间设为5s。【课题的内容与要求】设计高度为3层的电梯控制系统模型。二楼的电梯间设置“上升”和“下降”选择按键，一楼电梯间只设置“上升”按键，三楼电梯间只设置“下降”按键，每个按键配发光二极管，作为指示灯。到达目标楼层或在“上升”和“下降”过程中电梯间有按“上升”和“下降”键的情况，电梯停后先开门（约2s），然后关门（约2s）。控制台设置控制电梯的“开始运行”和“停止运行”按键。用一只数码管显示电梯当前所在的楼层，电梯初始楼层位置为一楼，电梯在各楼层的定位不采用行程开关，采用延时控制，相应楼层升降时间设为5s。【前言】生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。【方案的比较与评价】本程序采用单片机汇编语言编写。通过P0口按钮控制实现电梯升降及相应楼层指示灯与楼层显示。1.P0.0为一楼按钮，控制一楼LED亮与数码管显示；2.P0.1为二楼按钮，控制二楼LED亮与数码管显示；3.P0.2为三楼按钮，控制三楼LED亮与数码管显示；单片机具有可靠性高、控制功能强、编程方便、易于使用、工作环境要求比较低，广泛用于工业控制。【预期的效果及指标】介绍电梯的制作以及其工作原理，通过单片机控制达到预期的效果。绘制Protel 99 SE电路原理图与PCB板图、仿真图，通过理论调试，能够用按键的操作来实现电梯上升、下降与停止，同时数码管显示相应的楼层。能够通过焊接形成实物，并装载程序能达到电梯上升下降的预期效果。电梯的组成1曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。2.导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。3.轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。4.门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。5.重量平衡系统重量平衡系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。重量平衡系统主要由对重和重量补偿装置组成。6.电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。7.电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。8.安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。安全保护系统主要由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。2电梯的工作原理及分类：电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。 电梯的分类：根据建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下。1、按用途分类乘客电梯 为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。载货单体 主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。医用电梯 为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。杂物电梯 供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。观光电梯 轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。2、电梯斜行电梯 轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。立体停车场用电梯 根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。建筑施工电梯 是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。 第二章 单片机系统组成及原理单片机的结构微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成：中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器、I/O接口。MCS-51单片机内部的总体硬件结构1、中央处理单元CPU（8位）用于数据处理、位操作（位测试、置位、复位）2、只读存储器ROM（4KB或8KB）用于永久性存储应用程序，掩膜ROM、EPROM、EEPROM3、随机存取存取器RAM（128B 或256B）用于程序运行中存储工作变量和数据4、并行输入/输出口 I / O（32线）4个8位并行I/O口P0、P1、P2、P3口， 用作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片5、串行输入/输出口 UART （二线）1个全双工的异步串行口；用于串行通信6、定时/计数器 T（16位增量可编程）2 个或三个16位定时器/计数器；它与CPU之间各自独立工作，当它计数满时向CPU中断7、时钟电路 fosc振荡频率fOSC在1.212Mhz； 分为内部振荡器、外接振荡电路8、中断系统 5源中断、 2个中断优先级； ，可编程进行控制。2、介绍1主电源引脚VCC：芯片工作电源端，接5V。 Vss：电源接地端。.2时钟振荡电路引脚XTAL1 ：内部晶体振荡电 路的反相器输入端。 XTAL2：内部晶体振荡电路 的反相器输出端。3控制信号引脚RST：为复位信号输入端。 外部接复位电路。ALE：为地址锁存允许信号。 在不访问外部存储器时，ALE以时钟振荡频率的16的固定频率输出，用示波器观察ALE引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否正常工作的一种简便方法。： 外部程序存储器ROM的读选通信号。到外部ROM取指令时，自动向外发送负脉冲信号。 /Vpp：为访问程序存储器的控制信号。4、并行I端口引脚P0口（P0.0 P0.7）；P1口（P1.0 P1.7）；P2口（P2.0 P2.7）；P3口（P3.0 P3.7）。 系统组成:电梯电路系统由AT89C51单片机系统、数码管、发光二极管、按钮等组成。单片机系统作为电梯电路系统的核心部件。通过按钮的控制信号的传入，单片机作出指令，控制数码管楼层显示和二极管发光工作原理按钮控制电梯是否有动作信号的传入:a.没有信号，电梯不动作。b.有信号，则：(1)一楼按钮动作，电梯只上升，二楼有信号在二楼停，三楼有信号在三楼停；(2)二楼按钮动作，电梯上升或下降，若一楼有信号，则下降；若三楼有信号，则上升。(3)三楼按钮动作，电梯只下降，二楼有信号在二楼停，一楼有信号在一楼停；二极管的介绍：我们用的是5的白发白的发光二极管，其引脚是长正短负，我们装之前必须用万用表检测二极管的好坏，我们不用其他颜色的发光二极管是因为个人觉得其它颜色的白色的用得久，因为很容易损坏。码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。我们先用6v电源检测每一个引脚所对应的引脚并记录在纸上，然后把它用排线连接到万用板上。3、按钮的介绍按钮(也称为按键)是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。一般而言，红色按钮是用来使某一功能停止，而绿色按钮，则通可开始某一项功能。按钮的形状通常是圆形或方形。电子产品大都有用到按键这个最基本人机接口工具，随着工业水平的提升与创新，按键外观的也变的越来越多样化及丰富的视觉效果。按钮分为：(1)常开按钮开关触点断开的按钮；(2)常闭按钮开关触点接通的按钮；(3)常开常闭按钮开关触点既有接通也有断开的按钮。所在楼层是否有信号电梯停止2、3楼是否有信号一楼是否有信号1、2楼是否有信号三楼是否有信号电梯是否在一楼电梯是否在二楼电梯是否在三楼电梯停止电梯停止电梯下降电梯上升电梯上升电梯下降电梯停止程序方框图如下：YES NO YES YESNONO YES YES NOYESNONOYES YES NO电梯控制电路安装与调试我们首先是用万用表检测元器件的好坏，然后分别连在万用板上，并且用导线连好，分别用排线连接好，方便与单片机的各个引脚相互连接，特别是单片的焊接时要特别注意其对应的引脚所接哪里，分别得用排线连接到插针上。方便调试。调试与仿真首先用万用表测试电路是否短路：将万用表的红标棒与黒表棒分别接电路中电源正极和电源负极，若万用表读数不为0，则电路接线良好；若万用表读数为0，则电路短路，需检查、更改电路，使其电路连接正确。对已经装配好的实物电路装载程序进行调试图见下，达到预期的目标效果。若不能达到其效果，则需检查电路与程序是否有错，不断修改达到其效果程序;七段码：1为#06H,2为#5BH,3为#4FHK1K BIT P0.0K2K BIT P0.1K3K BIT P0.2ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART:MOVP1,#06HCLRP0.3LJMPLOOPK1:LCALLYS;电梯在一楼MOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.3LOOP1:JNBK2K,K12JNBK3K,K13LJMPLOOP1K12:CLRP0.7LCALLYSMOVR1,#50;上升5SCPLP0.7MOVP1,#5BHCLRP0.4LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.4LOOP4:JNBK3K,K13LJMPLOOP4K13:CLRP0.7LCALLYSMOVR1,#100;上升10SCPLP0.7MOVP1,#4FHCLRP0.5LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.5LJMPLOOPLOOP:JNB K1K,K1JNB K2K,K2JNB K3K,K3LJMP LOOPK2:CLRP0.7;电梯在二楼LCALLYSMOVR1,#100;上升10SCPLP0.7CPLP0.3MOVP1,#5BHCLRP0.4LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.4LOOP2:JNBK1K,K21JNBK3K,K23LJMPLOOP2K21:CLRP0.6LCALLYSMOVR1,#50;下降5SCPLP0.6MOVP1,#06HCLRP0.3LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.3LOOP3:JNBK2K,K32LJMPLOOP3K23:CLRP0.6LCALLYSMOVR1,#50;上升5SCPLP0.6MOVP1,#4FHCLRP0.5LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.5LJMPLOOPK3:CLRP0.6;电梯在三楼LCALLYSMOVR1,#100;上升10SCPLP0.6CPLP0.3MOVP1,#4FHCLRP0.5LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.5LOOP5:JNBK1K,K31JNBK2K,K32LJMPLOOP5K31:CLRP0.6LCALLYSMOVR1,#100;下降10SCPLP0.6MOVP1,#06HCLRP0.3LCALLYSMOVR1,#20;开门2SLCALLYSMOVR1,#20;等待2SLCALLYSMOVR1,#20;关门2SCPLP0.3LOOP6:JNBK2K,K32LJMPLOOP6K32:CLRP0.6LCA