升降機(jī)的設(shè)計(jì)報(bào)告.docx

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天津理工大學(xué) 設(shè)計(jì)報(bào)告 課題名稱： 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014年1月 系 部： 機(jī)械工程學(xué)院 班 級： 14級機(jī)械 姓 名： 韓立明 指導(dǎo)教師： 天津理工大學(xué) 設(shè)計(jì)報(bào)告任務(wù)書 系 部 機(jī)械系 指導(dǎo)老師 職稱 學(xué)生姓名 韓立明 班級 機(jī)械 學(xué)號 設(shè)計(jì)題目 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 目標(biāo) 和 要求 設(shè)計(jì)高度為3層的電梯控制系統(tǒng)模型。 二樓的電梯間設(shè)置“上升”和“下降”選擇按鍵，一樓電梯間只設(shè)置“上升”按鍵，三樓電梯間只設(shè)置“下降”按鍵，每個(gè)按鍵配發(fā)光二極管，作為指示燈。 到達(dá)目標(biāo)樓層或在“上升”和“下降”過程中電梯間有按“上升”和“下降”鍵的情況，電梯停后（約4）。 控制臺設(shè)置控制電梯的“開始運(yùn)行”和“停止運(yùn)行”按鍵。 用一只數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所在的樓層，電梯初始樓層位置為一樓，電梯在各樓層的定位不采用行程開關(guān)，采用延時(shí)控制，相應(yīng)樓層升降時(shí)間設(shè)為5s。  【課題的內(nèi)容與要求】 設(shè)計(jì)高度為3層的電梯控制系統(tǒng)模型。 二樓的電梯間設(shè)置“上升”和“下降”選擇按鍵，一樓電梯間只設(shè)置“上升”按鍵，三樓電梯間只設(shè)置“下降”按鍵，每個(gè)按鍵配發(fā)光二極管，作為指示燈。 到達(dá)目標(biāo)樓層或在“上升”和“下降”過程中電梯間有按“上升”和“下降”鍵的情況，電梯停后先開門（約2s），然后關(guān)門（約2s）。 控制臺設(shè)置控制電梯的“開始運(yùn)行”和“停止運(yùn)行”按鍵。 用一只數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所在的樓層，電梯初始樓層位置為一樓，電梯在各樓層的定位不采用行程開關(guān)，采用延時(shí)控制，相應(yīng)樓層升降時(shí)間設(shè)為5s。 【前言】 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新——手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機(jī)對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)?！豢羁罴{了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。 【方案的比較與評價(jià)】 本程序采用單片機(jī)匯編語言編寫。 通過P0口按鈕控制實(shí)現(xiàn)電梯升降及相應(yīng)樓層指示燈與樓層顯示。 1.P0.0為一樓按鈕，控制一樓LED亮與數(shù)碼管顯示； 2.P0.1為二樓按鈕，控制二樓LED亮與數(shù)碼管顯示； 3.P0.2為三樓按鈕，控制三樓LED亮與數(shù)碼管顯示； 單片機(jī)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、編程方便、易于使用、工作環(huán)境要求比較低，廣泛用于工業(yè)控制。 【預(yù)期的效果及指標(biāo)】 介紹電梯的制作以及其工作原理，通過單片機(jī)控制達(dá)到預(yù)期的效果。 繪制Protel 99 SE電路原理圖與PCB板圖、仿真圖，通過理論調(diào)試，能夠用按鍵的操作來實(shí)現(xiàn)電梯上升、下降與停止，同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的樓層。 能夠通過焊接形成實(shí)物，并裝載程序能達(dá)到電梯上升下降的預(yù)期效果。 電梯的組成 1曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運(yùn)行。 曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。 2.導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。 導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 3.轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 4.門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。 5.重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。 重量平衡系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。 6.電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實(shí)行電梯速度控制。 電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。 7.電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。 8.安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 安全保護(hù)系統(tǒng)主要由電梯限速器、安全鉗、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電梯的工作原理及分類： 電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制，同時(shí)完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 電梯的分類： 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下。 1、按用途分類 乘客電梯 為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。 載貨單體 主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。 醫(yī)用電梯 為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長而窄的特點(diǎn)。 雜物電梯 供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。 觀光電梯 轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。 2、電梯 斜行電梯 轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀光和運(yùn)輸于一體的輸送設(shè)備。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速。 立體停車場用電梯 根據(jù)不同的停車場可選配不同類型的電梯。 建筑施工電梯 是一種采用齒輪齒條嚙合方式（包括銷齒傳動與鏈傳動，或采用鋼絲繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運(yùn)動的機(jī)械，用以輸送人員或物料，主要應(yīng)用于建筑施工與維修。它還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔、高煙囪的長期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械。 第二章 單片機(jī)系統(tǒng)組成及原理 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成：中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口。 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的總體硬件結(jié)構(gòu) 1、中央處理單元CPU（8位） 用于數(shù)據(jù)處理、位操作（位測試、置位、復(fù)位） 2、只讀存儲器ROM（4KB或8KB） 用于永久性存儲應(yīng)用程序，掩膜ROM、EPROM、EEPROM 3、隨機(jī)存取存取器RAM（128B 或256B） 用于程序運(yùn)行中存儲工作變量和數(shù)據(jù) 4、并行輸入/輸出口 I / O（32線） 4個(gè)8位并行I/O口P0、P1、P2、P3口， 用作系統(tǒng)總線、擴(kuò)展外存、I / O接口芯片 5、串行輸入/輸出口 UART （二線） 1個(gè)全雙工的異步串行口；用于串行通信 6、定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T（16位增量可編程） 2 個(gè)或三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；它與CPU之間各自獨(dú)立工作，當(dāng)它計(jì)數(shù)滿時(shí)向CPU中斷 7、時(shí)鐘電路 fosc 振蕩頻率fOSC在1.2~12Mhz； 分為內(nèi)部振蕩器、外接振蕩電路 8、中斷系統(tǒng) 5源中斷、 2個(gè)中斷優(yōu)先級； ，可編程進(jìn)行控制。 2、介紹 1．主電源引腳 VCC：芯片工作電源端，接＋5V。 Vss：電源接地端。. 2．時(shí)鐘振蕩電路引腳 XTAL1 ：內(nèi)部晶體振蕩電 路的反相器輸入端。 XTAL2：內(nèi)部晶體振蕩電路 的反相器輸出端。 3．控制信號引腳 RST：為復(fù)位信號輸入端。 外部接復(fù)位電路。 ALE：為地址鎖存允許信號。 在不訪問外部存儲器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的1／6的固定頻率輸出，用示波器觀察ALE引腳上的脈沖信號是判斷單片機(jī)芯片是否正常工作的一種簡便方法。 ： 外部程序存儲器ROM的讀選通信號。到外部ROM取指令時(shí)，自動向外發(fā)送負(fù)脈沖信號。 /Vpp：為訪問程序存儲器的控制信號。 4、并行I／Ｏ端口引腳 P0口（P0.0 ～ P0.7）；P1口（P1.0 ～ P1.7）；P2口（P2.0 ～ P2.7）；P3口（P3.0 ～ P3.7）。 系統(tǒng)組成: 電梯電路系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、按鈕等組成。 單片機(jī)系統(tǒng)作為電梯電路系統(tǒng)的核心部件。通過按鈕的控制信號的傳入，單片機(jī)作出指令，控制數(shù)碼管樓層顯示和二極管發(fā)光 工作原理 按鈕控制電梯是否有動作信號的傳入: a.沒有信號，電梯不動作。 b.有信號，則： (1)一樓按鈕動作，電梯只上升，二樓有信號在二樓停，三樓有信號在三樓停； (2)二樓按鈕動作，電梯上升或下降，若一樓有信號，則下降；若三樓有信號，則上升。 (3)三樓按鈕動作，電梯只下降，二樓有信號在二樓停，一樓有信號在一樓停； 二極管的介紹： 我們用的是@5的白發(fā)白的發(fā)光二極管，其引腳是長正短負(fù)，我們裝之前必須用萬用表檢測二極管的好壞，我們不用其他顏色的發(fā)光二極管是因?yàn)閭€(gè)人覺得其它顏色的白色的用得久，因?yàn)楹苋菀讚p壞。 碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。我們先用6v電源檢測每一個(gè)引腳所對應(yīng)的引腳并記錄在紙上，然后把它用排線連接到萬用板上。 3、按鈕的介紹 按鈕(也稱為按鍵)是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很?。瑥亩_(dá)到控制電動機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。一般而言，紅色按鈕是用來使某一功能停止，而綠色按鈕，則通可開始某一項(xiàng)功能。按鈕的形狀通常是圓形或方形。 電子產(chǎn)品大都有用到按鍵這個(gè)最基本人機(jī)接口工具，隨著工業(yè)水平的提升與創(chuàng)新，按鍵外觀的也變的越來越多樣化及豐富的視覺效果。 按鈕分為： (1)常開按鈕——開關(guān)觸點(diǎn)斷開的按鈕； (2)常閉按鈕——開關(guān)觸點(diǎn)接通的按鈕； (3)常開常閉按鈕——開關(guān)觸點(diǎn)既有接通也有斷開的按鈕。 所在樓層是否有信號 電梯 停止 2、3樓是否有信號 一樓是否有信號 1、2樓是否有信號 三樓是否有信號 電梯是否在一樓 電梯是否在二樓 電梯是否在三樓 電梯停止 電梯停止 電梯 下降 電梯 上升 電梯 上升 電梯 下降 電梯停止 程序方框圖如下： YES NO YES YES NO NO YES YES NO YES NO NO YES YES NO 電梯控制電路安裝與調(diào)試 我們首先是用萬用表檢測元器件的好壞，然后分別連在萬用板上，并且用導(dǎo)線連好，分別用排線連接好，方便與單片機(jī)的各個(gè)引腳相互連接，特別是單片的焊接時(shí)要特別注意其對應(yīng)的引腳所接哪里，分別得用排線連接到插針上。方便調(diào)試。 調(diào)試與仿真 首先用萬用表測試電路是否短路：將萬用表的紅標(biāo)棒與黒表棒分別接電路中電源正極和電源負(fù)極，若萬用表讀數(shù)不為0，則電路接線良好；若萬用表讀數(shù)為0，則電路短路，需檢查、更改電路，使其電路連接正確。 對已經(jīng)裝配好的實(shí)物電路裝載程序進(jìn)行調(diào)試圖見下，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)效果。若不能達(dá)到其效果，則需檢查電路與程序是否有錯(cuò)，不斷修改達(dá)到其效果 程序 ;七段碼：1為#06H,2為#5BH,3為#4FH K1K BIT P0.0 K2K BIT P0.1 K3K BIT P0.2 ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START: MOV P1,#06H CLR P0.3 LJMP LOOP K1: LCALL YS;電梯在一樓 MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.3 LOOP1: JNB K2K,K12 JNB K3K,K13 LJMP LOOP1 K12: CLR P0.7 LCALL YS MOV R1,#50;上升5S CPL P0.7 MOV P1,#5BH CLR P0.4 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.4 LOOP4: JNB K3K,K13 LJMP LOOP4 K13: CLR P0.7 LCALL YS MOV R1,#100;上升10S CPL P0.7 MOV P1,#4FH CLR P0.5 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.5 LJMP LOOP LOOP: JNB K1K,K1 JNB K2K,K2 JNB K3K,K3 LJMP LOOP K2: CLR P0.7;電梯在二樓 LCALL YS MOV R1,#100;上升10S CPL P0.7 CPL P0.3 MOV P1,#5BH CLR P0.4 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.4 LOOP2: JNB K1K,K21 JNB K3K,K23 LJMP LOOP2 K21: CLR P0.6 LCALL YS MOV R1,#50;下降5S CPL P0.6 MOV P1,#06H CLR P0.3 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.3 LOOP3: JNB K2K,K32 LJMP LOOP3 K23: CLR P0.6 LCALL YS MOV R1,#50;上升5S CPL P0.6 MOV P1,#4FH CLR P0.5 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.5 LJMP LOOP K3: CLR P0.6;電梯在三樓 LCALL YS MOV R1,#100;上升10S CPL P0.6 CPL P0.3 MOV P1,#4FH CLR P0.5 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.5 LOOP5: JNB K1K,K31 JNB K2K,K32 LJMP LOOP5 K31: CLR P0.6 LCALL YS MOV R1,#100;下降10S CPL P0.6 MOV P1,#06H CLR P0.3 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.3 LOOP6: JNB K2K,K32 LJMP LOOP6 K32: CLR P0.6 LCALL YS MOV R1,#50;下降5S CPL P0.6 MOV P1,#5BH CLR P0.4 LCALL YS MOV R1,#20;開門2S LCALL YS MOV R1,#20;等待2S LCALL YS MOV R1,#20;關(guān)門2S CPL P0.4 LJMP LOOP ;延時(shí)0.5S YS: MOV R7,#255 D1: MOV R6,#195 D2: DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RET END 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)旨在更加熟悉掌握89C51單片機(jī)的原理及實(shí)際應(yīng)用，掌握CAD原理圖、PCB板圖、仿真圖等繪制軟件的使用。 這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到要真真正正用心去做的一件事情，是不容易的！而且我們能夠在完成這次設(shè)計(jì)，真正是自己一個(gè)學(xué)習(xí)、研究和成長的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不會成長了。希望這次的經(jīng)歷能讓我們在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。 在本次設(shè)計(jì)中還有很多不足，但在老師同學(xué)的幫助下，我們對其又相關(guān)知識作了進(jìn)一步系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和了解。如電梯上升與下降的時(shí)間在實(shí)際過程中還是會有延時(shí)存在，還需不斷的進(jìn)行改進(jìn)，才能做的更好。再如實(shí)際與理論還存在著一些差別，若是將理論板塊直接使用，可能會達(dá)不到預(yù)期的效果，在實(shí)際制作中還需不停的實(shí)驗(yàn)，爭取做到理論與實(shí)際同步。 雖然設(shè)計(jì)有不足，但總體來說，我們這次收獲了更多。在與老師的交流中，我們再次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了專業(yè)知識，對專業(yè)知識掌握和運(yùn)用更加熟練。此次設(shè)計(jì)，我們收獲的不止是將其完成，更多的是再次把知識學(xué)習(xí)鞏固了一遍，也為即將的我們畫了一個(gè)句號。在這次設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，我得到了不少啟示，相信在以后的學(xué)習(xí)生活上也會給予我門很多很多的幫助。