毕业论文-电梯呼梯控制器内招板的设计.doc

南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文）学院（系）： 电子与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 生： 指导教师： 完成日期 2011 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）电梯呼梯控制器内招板的设计Design for Internal Call Board of Elevator Call Controller总计： 毕业设计（论文） 22页表 格： 0 个插 图： 15 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）电梯呼梯控制器内招板的设计Design for Internal Call Board of Elevator Call Controller学 院（系）： 电子与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 陈 征 学 号： 097409064 指 导 教 师（职称）：牛 军（副教授） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology电梯呼梯控制器内招板的设计电梯呼梯控制器内招板的设计电气工程及其自动化 陈征摘 要电梯控制技术在历经继电器控制阶段，微机控制阶段之后进入了现场总线控制阶段。本文为基于CAN总线技术的呼梯控制器内招板的设计，采用AT90CAN128为控制核心，通过输入输出模块、语音模块、CAN通信模块等的配合实现了电梯的控制，如状态信号的采集和输出、电梯内风扇和照明的控制、语音报站的准确进行等功能，并以串行通信方式实现主控板与内招板之间的内选、显示等信号的沟通，使整个控制系统的控制信号线数从数百根减少到几根，提高了电梯的运行效率和服务质量。关键词CAN总线；电梯；内招板；模块Design for Internal Call Board of Elevator Call ControllerElectrical Engineering and Automation Specialty CHEN ZhengAbstract： After suffering relay control level and microcomputer control level, the elevator control technology comes into field bus control level. This paper discusses a design method of Internal Call board of elevator calling system, basing on the CAN bus technology. Using AT90CAN128 as the control core, though the cooperation of in-out module, sound module, CAN communication module and so on, realizes elevators control, such as status signal, the control of the fan and the illumination in the elevator, and nicely progress of the sound report, also realizes the inside choosing and displaying signal, among the master control board and Internal Call board. In the serial way, it causes the number of systems control signal line to reduce from hundreds to several, advances the elevators operating efficiency and the grade of service.Key words： CAN bus； elevator； internal call board； module目 录1 引言11.1 课题背景介绍11.2 研究课题的内容与意义12 CAN总线技术22.1 控制器局域网总线CAN概述22.2 CAN总线技术特点22.3 CAN总线技术规范32.3.1 CAN协议的一些概念和特征的说明42.3.2 CAN总线的电气特性53 AVR单片机简介63.1 复位电路的设计73.2 晶振电路的设计73.3 ISP下载口设计83.4 JTAG仿真接口的设计84 内招板硬件设计94.1 内招板功能94.2 内招板硬件设计总体架构104.3 内招板输入输出模块124.3.1 楼层按键输入信号124.3.2 楼层内选灯输出电路124.3.3 其余控制信号的输入和输出电路134.3.4 风扇、照明、到站钟、超载铃控制电路144.4 CAN通讯模块154.4.1 CAN总线驱动器PCA82C250简介154.4.2 CAN通信电路174.5 语音模块184.5.1 语音放大电路185 内招板软件设计18结束语20参考文献21致谢22III电梯呼梯控制器内招板的设计1 引言1.1 课题背景介绍电梯是机电一体的高层建筑的复杂运输设备。它涉及机械工程、电子技术、电力电子技术、电机与拖动理论，自动控制理论等多个科学领域。电梯呼梯控制器是电梯一个重要组成，用于给出每一楼层的呼叫请求信息，并显示电梯当前运行情况。乘客可以通过显示器，按键等了解到电梯运行的大量信息。早期的电梯控制是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点，而且在层数增加时，配线变化给制造及安装带来诸多不变。而后出现的微机控制电梯技术具有许多优点，最大的优点是将信号传输与交换功能联系在一起，使得视频信号、音频信号、计算机数据都利用0、1二进制代码在同一网络里传输和变换。这种以数字化为共同语言彼此相容和沟通的特性，使各种形式的信息传输速度大大加快，从而整个系统更加有效。但呼梯和主控之间通信是采用点对点的通信方式，主控器通过楼层显示线直接与每一层楼的呼梯板进行连接。当电梯楼层增加时，各类信号迅速增加，使得系统连线异常复杂，给制造及安装带来诸多不便。大量的数据交换严重影响电梯的运行效率，对于实时性和安全性要求都很高的电梯控制系统来说无疑是致命的。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持，迅速地在各个领域得到广泛的应用。其在电梯控制系统的应用具有很大的优越性：可以实现无触点逻辑线路，提高系统可靠性；编程控制程序灵活性大，可以适应不同功能要求；可以实现故障显示，使得维修方便；使得电梯控制系统体积减小，成本降低，节省能源；可以减少控制装置的占地面积1。1.2 研究课题的内容与意义本文提出了基于CAN总线的电梯呼梯控制器的设计和实现方法。采用CAN总线后，通过串行通信方式，构成控制器局域网。它可以使整个控制系统的控制信号线数从数百根减少到几根，极大地方便了电梯的安装和维修，提高了电梯的运行效率，并增强了电梯运行的实时性控制，系统的灵活性与可靠性得到了提高。而且对于不同楼层数的控制系统只需在CAN总线中加入相应数目的呼梯控制器即可，主控制器硬件软件不需做任何改动，使得电梯控制系统安装更加灵活和方便，为进一步实现多台电梯群控、远程监控、楼宇自动化提供便利接口，具有广阔的应用前景。2 CAN总线技术2.1 控制器局域网总线CAN概述CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。其典型的应用协议有:SAEJ1939/IS011783, CAN Open、CAN Aerospace, Device Net、NMEA 2000等。较之目前许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性:首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线2。2.2 CAN总线技术特点CAN是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，具有物理层，数据链路层和应用层三层协议。通信速率可达1MBPS。CAN总线专用接口芯片中以固件形式集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能：可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等多项工作。CAN总线各节点之间依据优先权进行总线访问，以广播的形式进行通信。CAN具有以下特性：（1）CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息，利用此特点可方便地构成多机备份系统。（2）CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片己经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。（3）CAN网络上的节点信息可分为不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134s内得到传输。（4）CAN采用无破坏性的基于优先权的总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况。（5）CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传输数据，无需专门“调度”。（6）CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5Kbps以下)，通信速率最多可达1Mbps(通信距离最长为40m)。（7）CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，可达110个；报文标示符可达2032种(CAN2.OA)，而扩展标准(CAN2.0B)的报文标示符几乎不受限制。（8）CAN采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低，具有极好的检错结果。（9）CAN的每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，保证了数据出错率极低。（10）CAN的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。（11）CAN节点在错误严重的情况时，具有自动关闭功能，以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，抗干扰能力强，可靠性高。（12）CAN总线产品由于结构简单、应用灵活方便、可靠性强、价格低廉等优点，越来越受到工业界青睐。据1992年成立的国际CAN用户和制造商非营利组织CiA(CAN in Automation)统计，在1998年销售了9700万个节点。其中80%安装于欧洲(其中又有80%安装于德国)。CAN节点的80%应用于车辆，其余应用于嵌入式网络和工业控制系统，如工厂控制系统、机器人控制系统、监测系统、机床控制系统等。在欧洲高能物理项目CERN中也采用了CAN总线3。2.3 CAN总线技术规范由于CAN总线在不同领域内的应用和推广，故要求对其通信格式标准化。为此，1991年9月Philips Semiconductors制定并发布了CAN技术规范(Version2.0)。该技术规范包括A和B两部分，2.OA给出了CAN报文标准格式，2.0B给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO正式颁布了道路交通运输工具一数据信息交换一高速通信控制器局域网(CAN)国际标准ISOI 18984。2.3.1 CAN协议的一些概念和特征的说明下面对CAN协议的媒体访问控制子层的一些概念和特征做如下说明：（1）报文(Message)总线上的报文以不同报文格式发送，但长度受到限制。当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文。（2）信息路由(Information Routing)在CAN中，节点不使用任何关于系统配置的报文，比如站地址，由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时，不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在CAN中增加节点。（3）标识符(Identifier)要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域)，它给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。（4）数据一致性应确保报文在CAN里同时被所有节点接收或同时不接收，这是配合错误处理和再同步功能实现的。（5）位传输速率不同的CAN系统速度不同，但在一个给定的系统里，位传输速率是唯一的，并且是固定的。（6）优先权由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高。（7）远程数据请求(Remote Data Request)通过发送远程帧，需要数据的节点请求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。（8）仲裁(Arbitration)只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。（9）总线状态总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态，所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式，所以总线上不是“0”，就是“1”。但是CAN协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式。（10）故障界定(Confinement)CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故障节点会被关闭。（11）应答接收节点对正确接收的报文给出应答，对不一致报文进行标一记。2.3.2 CAN总线的电气特性CAN总线的通信线路由两根导线组成，分别为CAN-H和CAN-L，这两根导线也就是CAN网络中的总线。网络中所有的节点都挂接在该总线上，并且都通过这两根导线交换数据。总线上某一时刻显现的数值由两根导线上电压VCAN-L和VCAN-L的差值表示。该差分电压Vdif可表示“显性”和“隐性”两种互补的逻辑数值。如图1所示。图1 CAN总线位数值表示在“隐性”状态下，差分电压Vdif近似为O。“显性”状态Vdif则大于一个最小阀值。在CAN总线标准通信协议中规定“显性”表示逻辑“0”，而“隐性”则表示逻辑“1”。当在总线上存在“显性”位和“隐性”位同时发送时，节点发送驱动电路的设计使得总线数值表现为“显性”。在总线空闲位期间，总线表现“隐性”状态(即逻辑1)。“显性”状态改写“隐性”状态启动发送并进行各节点之间的同步。CAN总线上的数据按位串行传输，其传输速率可高达1Mbps，在速率为5Kbps时传输距离可为达10km，在速率为1Mbps时的传输距离为40m。当然，挂接在同一条总线上的所有节点都必须采用相同的传输速率5。3 AVR单片机简介AVR单片机是Atmel公司1997年推出的RISC单片机。RISC(精简指令系统计算机)是相对于CISC(复杂指令系统计算机)而言的。RISC并非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。RISC优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。由于AVR采用了RISC的这种结构，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz(百万条指令每秒/兆赫兹)的高速处理能力。AVR单片机吸收了DSP双总线的特点，采用Harvard总线结构，因此单片机的程序存储器和数据存储器是分离的，并且可对具有相同地址的程序存储器和数据存储器进行独立的寻址。在AVR单片机中，CPU执行当前指令时取出将要执行的下一条指令放入寄存器中，从而可以避免传统MCS51系列单片机中多指令周期的出现。传统的MCS51系列单片机所有的数据处理都是基于一个累加器的，因此累加器与程序存储器、数据存储器之间的数据转换就成了单片机的瓶颈；在AVR单片机中，寄存器由32个通用工作寄存器组成，并且任何一个寄存器都可以充当累加器，从而有效地避免了累加器的瓶颈效应，提高了系统的性能。AVR单片机具有良好的集成性能。AVR系列的单片机都具备在线编程接口，其中的Mega系列还具备JTAG仿真和下载功能；都含有片内看门狗电路、片内程序Flash、同步串行接口SPI；多数AVR单片机还内嵌了AD转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器等多种功能；AVR片机的I/O接口具有很强的驱动能力，灌电流可直接驱动继电器、LED等器件，从而省去驱动电路，节约系统成本。AVR单片机采用低功率、非挥发的CMOS工艺制造，除具有低功耗、高密度的特点外，还支持低电压的联机Flash，EEPROM写入功能。AVR单片机还支持Basic、C等高级语言编程。采用高级语言对单片机系统进行开发是单片机应用的发展趋势。对单片机用高级语言编程可很容易地实现系统移植，并加快软件的开发过程。AVR单片机具有多个系列，包括ATtiny,AT90,ATmega。每个系列又包括多个产品，它们在功能和存储器容量等方面有很大的不同，但基本结构和原理都类似，而且编程方法也相同6。基本的AVR硬件电路包括以下几个部分：（1）复位电路；（2）晶振电路；（3）ISP下载口；（4）JTAG仿真接口；（5）电源。3.1 复位电路的设计AT90CAN128己经内置了上电复位设计，并且在熔丝位里，可以控制复位时的额外时间。故AVR外部的复位线路在上电时，可以设计得很简单：直接拉一只l0K的电阻到VCC即可(R0)。为了可靠，再加上一只0.1uF的电容(C0)以消除干扰、杂波，即如图2所示。图2 复位电路图D1(1N4148)的作用有两个：作用一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+O.5V左右，另一作用是系统断电时，将R0(10K)电阻短路，让C0快速放电，让下一次来电时，能产生有效的复位。当AVR在工作时，按下S0开关时，复位脚变成低电平，触发AVR芯片复位。在实际应用时，如果不需要复位按钮，复位脚可以不接任何的零件，AVR芯片也能稳定工作，即这部分不需要任何的外围零件。3.2 晶振电路的设计目前所有的处理器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。基于以上事实，我们需要设计时钟电路。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器。具体电路如图3所示。图3 晶振电路3.3 ISP下载口设计AVR的ISP下载接口，不需要任何的外围零件。使用双排2*5插座，如下图4所示。由于没有外围零件，故PEO(MOSI)、PEI(MISO),PBI(SCK)、复位脚仍可以正常使用，不受ISP的干扰。图4 ISP下载口3.4 JTAG仿真接口的设计通过JTAG接口可以对Flash，EEPROM，熔丝位和锁定位进行编程。仿真接口也是使用双排2*5插座。需要四只l0K的上拉电阻。实际应用时，如果不想使用JTAG仿真，并且不想受四只l0K的上拉电阻的影响，可以将S1-S4断开。如图5所示。图5 JTAG仿真接口原理图4 内招板硬件设计4.1 内招板功能电梯的内招板除了内叫车的按钮及登记灯号外，尚包含楼层及方向指示、辅助检修选择开关、检修上、下、满载、空载、开延长、超载铃、到站钟、语音板接口等接点、直接AC220/AC110风扇及照明控制等输出。内招板功能要求：（1）检修运行当轿厢或机房检修开关处于检修位置时，按上/下行按钮可使电梯以检修速度运行。检修为点动运行，持续按下按钮电梯运行，松开按钮即停止运行。同样，检修时，电梯所有门状态为开关门按钮点动开关门。当有上或下行信号持续输入时输出关门信号(安全触板或光幕无效)。（2）手动慢上在检修运行模式下的上行点动运行，在自动运行下的最高层的内召唤钮。（3）手动慢下在检修运行模式下的下行点动运行，在自动运行下的最低层的内召唤钮。（4）开门到位此功能打开时定位为开门到底侦测点，当门开到底或最小开门时间其中之一发生时系统就得延时1s切断开门输出电流，此时轿厢内关门按钮有效。（5）关门到位此功能打开时，当关门到位没有进入时，电梯会来回重开关门3次。（6）安全触板关门过程中安全触板或光幕动作时，应立即停止关门指令输出，执行开门指令，门开到位后再重新关门；如安全触板或光幕动作不消除则不执行关门输出指令。检修状态下光幕无效。（7）开门钮（8）关门钮（9）满载满载状态时电梯只响应内召召唤，但会登记外召的召唤，不执行派车外召，满载消除后才会执行派车。（10）超载电梯超载时不会执行关门指令也不再接受外部的关门信号，并输出超载报警提示，等超载排除后自动恢复正常。（11）直使电梯配有专用开关时系统可进入专用运行状态。此状态下外呼召唤按钮无效，电梯运行完全由轿厢内控制驾驶。（12）称重传感器的数据输入，用于轻载和超载的判断78。4.2 内招板硬件设计总体架构内招板主要的工作原理：用户进入电梯轿厢后，选择楼层，内选灯亮。电梯进行称重，判断是否超载或满载。如超载，则超载灯亮，超载铃响。如满载，则由外招板进行提醒。如无超载或者满载且检测到电梯关门到位信号，轿厢关门到位信号，轿厢上行或下行。当接受到主控板传来的到站信号，内招板将该层的内选信号清楚，内选灯灭，同时到站铃响，提示灯亮并进行语音报站。在电梯进行过程中，风扇与照明处于工作状态。内招板与主控板的整体架构如图6所示。本文设计的内招板选择AT90CAN128为控制核心。功能单元主要由控制信号输入输出模块，语音模块，以及风扇、照明等单元组成。具体的结构如图7所示。图6 主控板与内招板整体架构图7 内招板的总体设计框图4.3 内招板输入输出模块4.3.1 楼层按键输入信号用户进入电梯后，根据需要到达的楼层选择相应的按键，对应的电路被选通。采集到的按纽信号被送到LM339比较器与预设电压比较，输出的信号可通过74HC165由并行信号转换成串行信号后，输入到AT90CAN128的IO口。本系统考虑到对于有限的IO口的有效利用，对楼层信号以16层为一组进行处理，即1-8层和9-16层的输入信号各送至一个74HC165存储。将存有1-8层信号的74HC165的数据输出端(QH)接至另一74HC165的数据输入端(SI)，从而1-16层的输入信号被串在一起，再输入到AT90CAN128的IO口。17-32层的按钮输入电路也可依照同样的原理实现。按键输入信号电路如图8所示。图8 楼层按钮输入信号电路图4.3.2 楼层内选灯输出电路单片机对按钮内选灯的控制信号从一IO口串行输出后，经过74LS164将串行信号转成并行信号QA-QH。为实现16层为一组的信号控制，使用两个74LS164。将一个74LS164的QH接至另一74LS164的数据输入端(A,B)，从而得到一个16位的并行信号，再通过两个ULN2803功率驱动芯片将信号输出到各按钮对应的内选灯的阴极(GND端)，如图9所示。通过控制按钮GND端的电平就可控制内选灯的亮暗，实现内选信号的输出。图9 楼层内选灯输出电路4.3.3 其余控制信号的输入和输出电路系统中其余控制信号的输入输出的处理电路，如到站控制信号、风扇开关控制信号等，跟楼层内选信号的处理电路的原理是一样的。信号经过并转串或串转并的方式输入单片机的IO口，然后经由单片机判断，输出到相应的终端。作为一个现场工作的终端设备，需要一定的交互功能，如指示系统的工作状态。本文针对系统的各个控制信号都配置了相应的指示灯，以指示各信号的工作状态。4.3.4 风扇、照明、到站钟、超载铃控制电路电梯中的风扇主要是为了在电梯运行过程中保证轿厢内空气的流通。主控板进行电梯空载的判断，而后发送相应的控制信号，以控制风扇的开或者关。内招板接收到主控传来的信号后，进行开关风扇的动作。本文选择一常闭继电器来实现。电路详细如图10（a）所示，其中FAN代表风扇的控制信号，低电平有效。风扇的电路一直处于通路状态，待收到控制信号，继电器线圈得电，由闭合状态转为断开，风扇关闭。照明与风扇一样，也是在电梯运行过程中才选中以工作。工作原理与风扇的控制原理相同，也同样选用一长闭继电器来实现。电路详细如图10（b）所示，其中LIG代表照明的控制信号，低电平有效。图10 风扇和照明能控制电路到站钟是在电梯到达选定的楼层对用户进行提醒，包括亮灯提示和钟声提醒。主控板对进行电梯运行状态进行监控，到达选定楼层后发送响应的控制信号。内招板接收到主控传来的信号后，驱动提醒灯亮，同时响钟。本文选择一常开继电器来实现响钟提醒。电路详细如图11(a)所示，其中BELL代表到站钟的控制信号，低电平有效。到站钟的电路一直处于开路状态，待收到控制信号，即BELL为低电平时，继电器线圈得电，由断开状态转为闭合，钟响；亮灯提醒电路工作，灯亮。超载铃是仅在超载的时候工作以提醒。其控制原理与到站钟的控制原理相同，本文也同样选用一常开继电器来实现。电路详细如图11(b)所示，其中RING代表超载铃的控制信号，低电平有效。图11 到站钟、超载铃控制电路4.4 CAN通讯模块4.4.1 CAN总线驱动器PCA82C250简介PCA82C250是Philips公司的总线接口芯片，CAN控制器与物理总线之间的接口，它最初是为汽车中的高速应用(达1Mbps)而设计的。器件可以提供对总线的差动发送和接收功能9。其主要特性如下：(1) 与IS011898标准完全兼容；(2) 高速率(最高可达1Mbps)；(3) 具有抗汽车环境下的瞬间干扰，保护总线能力；(4) 采用斜率控制，降低射频干扰；(5) 过热保护；(6) 总线与电源及地之间的短路保护；(7) 低电流待机模式；(8) 未上电节点不会干扰总线；(9) 总线至少可连接110个节点。PCA82C250引脚图如图12所示。图12 PCA82C250引脚图各功能引脚如下：1脚:欲发送数据的输入端；2脚:电源地端；3脚:电源端；4脚:接收数据的输出端；5脚:参考电压的输出端；6脚:低电平CAN总线输入/输出端；7脚:高电平CAN总线输入/输出端；8脚:总线脉冲斜率控制电阻连接端。PCA82C250驱动电路内部具有限流电路，可防止发送输出级对电源、地或负载短路。虽然短路出现时功耗增加，但不致使输出级损坏。若结温超过大约160,则两个发送器输出端极限电流将减小，由于发送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的温升。PCA82C250采用双线差分驱动，可以提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线数据的差动接收能力，有助于抑制恶劣电气环境下的瞬变干扰。其引脚8(RS)较为特殊，该引脚用于选择电路自身的工作方式：高速、斜率控制和待机。该脚接地时，PCA82C250工作于高速通信方式；接一个一定阻值的电阻器后再接地，用于控制发送数据脉冲的上升和下降斜率(斜率正比于引脚8上的电流值)，用以减少射频干扰；该脚接高电平时，电路进入低电流待机状态。在这种方式下，发送器被关闭，接收器转至低电流工作，但接收器仍可对CAN总线上的“显性”位做出反应。如果PCA82C250处于通信总线的网络终端，在总线上需要加一个120左右的匹配电阻。PCA82C250使用时应注意CAN节点的接收发送端均为差分输入输出，所以一般来说，在媒体上只要能够呈现两种电平的模拟量差，就可以满足CAN的要求。使用PCA82C250作为CAN控制器与物理总线之间的接口时应注意电缆的终端阻抗匹配。这直接影响CAN总线是否能正常工作和网络性能；尽可能地提高接收端的共模抑制能力；当网络的规模较大时(节点数和网线长度)，必须考虑增加输出电流，以提高输出驱动能力1011。4.4.2 CAN通信电路AT90CAN128内置有完全符合CAN2.0A和2.0B标准协议的CAN控制器。采用Mob(消息对象)方式进行数据的发送和接收，共有15个Mob，它们具有相同的属性：有11位标识符(2.0A协议)，也可扩展至29位(2.0B协议)；8位数据缓冲(静态分配)；Tx，Rx帧缓冲或自动响应配置；时间标识Mob是一个CAN消息帧的描述符。它包括处理一个CAN消息帧的所有信息。这意味着一个Mob可以看成一个对象，来描述一条CAN消息。Mob的数目是从0到14。它们相互独立，但在多重比较的时候，低位的Mob会获得优先权。每个Mob都被安置在一个页中来保存。页的序号就是Mob的序号1213。由于AT90CAN128本身自带有CAN控制器，在设计CAN通信电路的时，只需要增加光藕隔离芯片和总线驱动器。总线驱动器采用的是PCA82C250，光藕隔离选择了片6N137。具体设计电路如图13所示。图13 CAN通信电路4.5 语音模块4.5.1 语音放大电路语音放大电路的主要芯片是TDA2030,其电路如图14所示。图14 语音放大电路TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于l0W，频率响应为10-1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少14。5 内招板软件设计根据电梯实际运行的要求，内招板的主控程序设计流程图如图15所示。内招板采集楼层按键输入信号和其它控制信号，如开关门到位信号等，通过CAN总线通信方式上传，主控板依据接收到的信号发出相应的控制信号