电梯计算机测控需用接口分析.doc

计算机测控需用接口分析 I 计算机测控需用接口分析 目录 摘摘 要要 I 1 1 绪论绪论 1 2 2 计算机体系结构计算机体系结构 1 3 3 电梯结构分析电梯结构分析 2 3 1 电梯系统环境 2 3 2 电梯模块转换图 3 3 3 电梯设备接口模块 4 4 4 电梯按键接口分析电梯按键接口分析 5 4 1 8279 芯片简介 5 4 2 8279 的工作方式 6 4 3 I O 控制及数据缓冲器 7 4 4 控制与定时寄存器 7 4 5 回送缓冲器与键盘消抖 7 4 6 FIFO 传感器 RAM 及其状态寄存器 8 4 7 显示 RAM 和显示地址寄存器 8 5 5 结论结论 8 6 6 结束语结束语 9 参考文献参考文献 9 计算机测控需用接口分析 I 摘摘 要要 对电梯的中心控制计算机的测控需用接口进行简单的分析 了解其工作的原理 和管理方法 使我们所学的理论知识和现实的实际问题进行关联 同时分析电梯的 过程中 也能增长知识 了解自身的不足 更加明白理论和实践是有区别的 理论 与实践相结合才是真正的掌握知识 关键词 计算机 分析 接口关键词 计算机 分析 接口 计算机测控需用接口分析 1 1 1 绪论绪论 社会在进步 科技在发展 电梯也在进步 电梯是垂直方向的运输设备 是高 层建筑中不可缺少的交通运输设备 它靠电力 拖动一个可以载人或物的轿厢 在 建筑的井道内导轨上做垂直升降运动 在人们生活中起着举足轻重的作用 而控制 电梯运行的计算机配置系统也要求越来越高 要求达到电梯运行的 稳 准 快 的运行目的 该分析主要是多输入输出系统的接口进行的简要分析 其他的接口也 有简单的分析 电梯整个系统通过计算机控制系统 逻辑控制电路对电梯的升降 加 减速 平层 起动 制动控制 其结构简单 运行效率高 平层精度高 易于理解与掌握 2 2 计算机体系结构计算机体系结构 电梯中的计算机系统实质上是一种被专用于工业控制的计算机 其硬件结构和 微机是基本一致的 也就是我们实验室中的 PLC 机 如下图所示 编程器 中央处理单元 CPU 输入电路 输出 电路 系统程序存储区用户程序存储区 电 源 图图 1 1 PLCPLC 结构结构 计算机测控需用接口分析 2 3 3 电梯结构分析电梯结构分析 3 13 1 电梯系统环境电梯系统环境 电梯是机与电紧密结合的复杂产品 是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种 电梯 其基本组成包括机械部份和电气部份 结构包括四大空间 机房部分 井道 和底坑部分 围壁部分和层站部分 和八大系统 曳引系统 导向系统 门系统 轿厢系统 重量平衡系统 电力拖动系统 电气控制系统 安全保护系统 组成 电梯是有多个控制系统组成 系统需要对电梯进行调度和控制 对不同层数的乘客 发出的请求作出响应 并控制楼层之间的电梯运动 所以把电梯分成一个环境图 如图 1 所示 图图 1 1 系统环境图系统环境图 将系统分解为子系统要依据子系统所提供服务的特点而定 在对问题进行分析 之后表明 系统可以分解为 3 个相对的独立的松散耦合子系统 这些子系统分别为 电梯子系统 楼层子系统和调度器子系统 电梯子系统是一种实时控制子系统 而 楼层子系统是一个数据采集子系统 这两个子系统都是集中对象 电梯系统分解为 3 个子系统的过程 显示在图 2 中的顶级数据流 控制流图中 有 3 个数据转换与这 3 个主要的子系统相对应 计算机测控需用接口分析 3 图图 2 2 系统环境图系统环境图 3 23 2 电梯模块转换图电梯模块转换图 每个电梯都对应一个状态转换图 图中显示出该电梯的所有状态和转换 状态 转换图要由一个控制对象来执行 即电梯控制对象 图图 3 3 电梯状态转化图电梯状态转化图 电梯子系统是一个集中对象 每个电梯集中对象是由多个设备 I O 对象组成 对电梯子系统进行了分解 I O 设备的硬件特征是 电梯按钮 楼层按钮和楼层到达 传感器是异步的 也就是说 当从其中任意一个设备中接收到的输入时 就会出现一 个中断 其他的 I O 设备都是被动的 首先从设备 I O 对象开始 根据异步设备输入任务结构化标准 电梯按钮要构 造成一个单独的任务即监视电梯按钮 计算机测控需用接口分析 4 图图 4 4 电梯控制系统图电梯控制系统图 电梯按钮与接收新请求之间的数据流要对应于监视电梯按钮任务和电梯管理器 任务之间的松散耦合消息通信接口 楼层按钮和调度器之间的数据流接口也可以对应于监视楼层按钮和调度器之间 的松散耦合消息通信接口 楼层到达传感器与检查本楼层之间的数据流接口要对应于监视到达传感器和电 梯控制器之间的紧密耦合消息通信接口 接收新请求与电梯控制转换之间的事件流接口要映射为电梯管理器与电梯控制 器任务之间的紧密耦合消息通信接口 3 33 3 电梯设备接口模块电梯设备接口模块 设备接口模块是 1 电梯按钮 这个设备接口模块隐藏了与电梯按钮传感器连接的方式 该模 块提供了两个操作 读取操作 该操作可以读取电梯按钮传感器中的数据 另一个 操作是初始化操作 2 楼层按钮 这个设备接口模块隐藏了与楼层按钮传感器连接的方式 该模 块提供了两个操作 读取操作 该操作可以读取楼层按钮传感器中的数据 另一个 操作是初始化操作 3 到达传感器 这个设备接口模块隐藏了与楼层到达传感器连接的方式 该 模块提供了两个操作 读取操作 该操作可以读取楼层到达传感器中的数据 另一 个操作是初始化操作 4 马达这个设备接口模块隐藏了与电梯马达连接的方式 提供了上升 下降 计算机测控需用接口分析 5 和停止的操作 5 电梯门 这个设备接口模块隐藏了与电梯门连接的方式 提供了打开和关 闭两个操作 6 电梯灯 这个设备接口模块隐藏了与电梯灯连接的方式 提供了清除电梯 灯的操作 因为可以使用硬件来设置 所以不需要在软件提供设置电梯灯的操作 7 楼层灯 这个设备接口模块隐藏了与楼层灯连接的方式 提供了清除楼层 灯的操作 因为可以使用硬件来设置 所以不需要在软件提供设置楼层灯的操作 8 方向灯 这个设备接口模块隐藏了与方向灯连接的方式 提供了设置和清 除电梯灯的操作 定义完隐藏的和既然已经定义了任务和信息隐藏模块 下一步就要确定任务和 模块之间的关系 如图 5 所示 图图 5 5 电梯控制系统软件细分图电梯控制系统软件细分图 4 4 电梯电梯按键接口分析按键接口分析 4 14 1 82798279 芯片简介芯片简介 INTEL8279 是一种可编程键盘 显示器接口芯片 它含有键盘输入和显示器输出 两种功能 键盘输入时 它提供自动扫描 能与键盘或传感器组成的矩阵相连 接 收输入信息 它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护 显示输出时 计算机测控需用接口分析 6 它有一个 16 8 位显示 RAM 其内容通过自动扫描 可由 8 或 16 位 LED 数码管显示 芯片引脚图如图所示 图图 6 6 82798279 芯片图芯片图 采用专用的可编程键盘 显示控制器8279与微型计算机接口 则由8279对键盘和 显示器进行自动扫描 充分地提高CPU的工作效率 Intel 8279芯片是一种通用的可 编程键盘显示器接口器件 单个芯片就能完成键盘输入和八段显示器显示控制两种 功能 4 24 2 82798279 的工作方式的工作方式 8279 有三种工作方式 键盘方式 显示方式和传感方式 键盘工作方式 8279 在键盘工作方式时 可设置双键互锁方式和 N 键循环方式 双键互锁方式 若有两个或多个键同时按下时 不管按键先后顺序如何 只能识别 最后一个被释放的键 并把该按键值送入 FIFO RAM 中 N 键循环方式 一次按下任意个键均可被识别按键值按扫描的次序送入 FIFO RAM 中 显示方式 显示数据只要写入 RAM 则可有显示器显示出来 因此显示数据写入显示 RAM 的 顺序 决定了显示的次序 传感器方式 传感器方式是把传感器的开关状态送入传感器 RAM 中 当 CPU 对传感器阵列扫 计算机测控需用接口分析 7 描时 一但发现传感器状态发生变化就发出中断请求 IRQ 置 1 中断响应后转入 中断处理程序 根据电梯的工作原理 每一次按键都要被识别并送入到电脑的 CPU 中进行处理 所以 8279 的键盘工作方式选择的是 N 键循环方式 4 34 3 I OI O 控制及数据缓冲器控制及数据缓冲器 用来控制数据的读出与写入 I O 控制电路外接 CS A0 RD 和 WR 等信号 CS 为片选信号 CS 0 时允许 CPU 对 8279 进行读出操作 A0 为控制命令 状态与数据选 择信号 用来标志输入 输出的信息是控制命令 状态还是数据 当 A0 1 时 输入 输出的信息为控制命令 状态 到 A0 0 时 输入 输出的信息为数据 RD 为读命令 信号 有效时将 8279 数据缓冲器的数据读出 WR 为写命令信号 有效时缓冲器接 收外部数据总线上的数据 4 44 4 控制与定时寄存器控制与定时寄存器 用来寄存键盘及显示的工作方式 以及由 CPU 编辑的其他操作方式 这些寄存 器一旦接收并锁存送来的命令 就通过译码产生相应的控制信号 从而完成相应的 控制功能 定时控制器部件包含其基本的定时计数器 首级计数器是一个可编程的 N 级计数器 N 可在 2 31 之间由软件编程 以便从外部时钟 CLK 得到内部所需的 100KHZ 时钟 其他计数器将 100KHZ 信号在分频 以提供适当的键盘扫描和显示扫 描结果 扫描计数器有两种工作方式 按编码方式工作时 计数器以二进制方式计数 4 位计数器状态从扫描线 SL0 到 SL3 上输出 经外部译码器译码后 为键盘和显示器 提供扫描信号 按译码方式工作时 扫描计数器的最低二位被译码后 产生四选一 的译码信号 从 SL0 SL3 上输出 作为 4 8 键盘和 4 位显示器的扫描信号 因此 在译码方式中只有显示器 RAM 中的前 4 个字符被显示出来 4 54 5 回送缓冲器与键盘消抖回送缓冲器与键盘消抖 回送缓冲器具有锁存功能 用来对 8 条回送线 RL0 RL7 上的信息进行缓冲 和缓存 在键盘工作方式中 对回送线逐条进行扫描 以确定该行哪一个键按下 当去抖电路测得某一按键闭合时 延时等待 10ms 之后 在检验该键是否仍闭合 计算机测控需用接口分析 8 若仍然闭合 则该键在阵列中的地址以及 SHIFT 转移 和 CNTL 控制器 的状态 都被送入先进先出寄存器 FIFO 在传感器矩阵方式中 回送线的内容被直接送往相 应的传感器 RAM 中 即 FIFO 寄存器 在选通输入方式中 回送线的内容在控制 选 通线的脉冲上升沿送入 FIFO 寄存器 4 64 6 FIFO FIFO 传感器传感器 RAMRAM 及其状态寄存器及其状态寄存器 FIFO 传感器 RAM 是一个双重功能的 8 8 位 RAM 在键盘或选通工作方式中 它 是 FIFO FIRST IN FIRST OUT 寄存器 每一个新输入的信息都顺序写入 RAM 单元 中 而每次读出时 总是按输入的先后顺序 将最先输入的信息都顺序写到 RAM 单 元中而每次读出时 总是按输入的先后顺序 将最先输入的数据读出 FIFO 状态寄 存器用来存放 FIFO 的工作状态 比如 FIFO 是空还是满 其中存有多少字节 时候 操作出错等等 当 CS 0 A0 1 AD 0 时使读出 FIFO 的状态字节 抵挡 FIFO 寄存器 不空时 状态逻辑将产生 IRQ 1 信号 向 CPU 发出中断申请 在传感器矩阵方式时 这个寄存器又是传感器 RAM 它存放着传感器矩阵中的每一个传感器状态 在此方 式中 若检索出传感器的变化 IRQ 信号则变为高电平 向 CPU 发出中断申请 4 74 7 显示显示 RAMRAM 和显示地址寄存器和显示地址寄存器 显示 RAM 用来存放显示数据 它有 16 8 位的容量位 最多可存放 16 位的显示 信息 在显示过程中 这些信息被轮流从显示寄存器输出 而显示寄存器则分成 A B 两组 即 OUTA0 OUTA3 和 OUTB0 OUTB3 他们可以单独送数 也可以组成一个 8 位的字节 显示寄存器的输出与显示扫描配合 不断从显示 RAM 中读出数据 同 时轮流驱动被选中的显示位 以达到多路复用的目的 使显示器呈现出稳定的显示 状态 显示地址寄存器用来存放 CPU 正在读 写的显示 RAM 的地址以及正在显示的两 个 4 位半字节地址 读 写地址可以由编程设定 也可以设置成每次读写后地址自动 加 1 在选定了工作方式和地址后 CPU 可以直接读出显示 RAM 中的内容 A B 两个 半字节显示地址有 9279 芯片自动刷新 5 5 结论结论 本次计算机技术的实习终于顺利的完成 对老师所提出的要求也都基本实现 对电梯进行了简单的分析 电梯结构包括四大空间 机房部分 井道和底坑部分 计算机测控需用接口分析 9 围壁部分和层站部分 和八大系统 曳引系统 导向系统 门系统 轿厢系统 重 量平衡系统 电力拖动系统 电气控制系统 安全保护系统 并对其中的门系统中 的门按钮的接