基于ARM的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要伴隨建筑業(yè)的發(fā)展,電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種工作和生活中的必需設(shè)備，完全可以預(yù)想到，隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。 電梯控制系統(tǒng)是電梯技術(shù)的核心，它將電梯的各機(jī)械部件有機(jī)的組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了電梯復(fù)雜的功能與穩(wěn)定有效的運(yùn)行。隨著電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，電梯控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC) ,智能微機(jī)控制的發(fā)展歷程。本文的電梯控制系統(tǒng)是基于ARM技術(shù)的四層電梯控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用有齒輪拽引小電機(jī)，由于只為初級(jí)電梯模型研究，對(duì)電梯運(yùn)行速度的掌控精度要求不高，故采用繼電器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，無(wú)速度控制實(shí)

2、現(xiàn)。關(guān)鍵詞:電梯控制系統(tǒng)、ARM。目錄第1章系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)41.1 拽引電機(jī)控制模塊41.1.1 H橋控制41.1.2 繼電器控制51.2 位置開(kāi)關(guān)模塊61.2.1 位移傳感器控制61.2.2 槽型光電傳感器控制71.3 電源模塊8第2章系統(tǒng)硬件模塊概述82.1EasyARM2103及LPC2103簡(jiǎn)介82.1.1EasyARM2103 開(kāi)發(fā)板硬件結(jié)構(gòu)10定時(shí)器中斷控制102.2繼電器簡(jiǎn)介112.378系列穩(wěn)壓管簡(jiǎn)介11第3章系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)概述133.1 輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)133.2 系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計(jì)143.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)15第 4 章系統(tǒng)性能測(cè)試154.1系統(tǒng)功能仿真測(cè)試164.2按鍵

3、功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試164.3光感位置控制實(shí)現(xiàn)測(cè)試164.4拽引電機(jī)功能測(cè)試17總結(jié)17附錄A18第1章 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 本課程實(shí)踐采用EasyARM2103控制整個(gè)模型的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電梯模型的基本智能控制。其中有梯內(nèi)請(qǐng)求、梯外呼叫、電梯位置控制、顯示模塊、拽引電機(jī)模塊等幾部分組成。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理框圖，如圖1.1所示。圖1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電梯控制系統(tǒng)的核心部件是ARM板，它是整個(gè)系統(tǒng)的主控制器。主控制器采集到轎廂控制器和樓層控制器發(fā)出的外呼、內(nèi)選等呼梯請(qǐng)求后，按照程序指定的電梯控制策略，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，向門機(jī)發(fā)出相關(guān)控制指令，將電梯派往相應(yīng)樓層，實(shí)現(xiàn)電梯轎廂的垂直運(yùn)動(dòng)控制。同時(shí)主控制器還要根據(jù)井

4、道位置開(kāi)關(guān)判斷當(dāng)前電梯的位置。1.1 拽引電機(jī)控制模塊1.1.1 H橋控制 經(jīng)過(guò)討論與思考，搜集資料以及指導(dǎo)老師的推薦，我們首先想到H橋控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。通過(guò)控制Port1和Port2的高低電平來(lái)控制輸出端的平均輸出電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。具體功能實(shí)現(xiàn)圖如圖1.2所示。圖1.2 H橋控制電機(jī)可調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電路圖電路分析：輸入與電平轉(zhuǎn)換部分  輸入信號(hào)線由Port引入，Port1腳是電機(jī)方向信號(hào)輸入端，Port2腳是PWM信號(hào)輸入端，Port3腳是地線。Port3腳對(duì)地連接了一個(gè)2k的電阻。當(dāng)驅(qū)動(dòng)板與ARM板分別供電時(shí)，這個(gè)電阻可以提供信號(hào)電流的通路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)板與ARM板共用一組電源時(shí)，此電

5、阻可防止大電流沿著連線流入ARM主板的地線造成干擾。或者說(shuō)，相當(dāng)于把驅(qū)動(dòng)板的地線與ARM板的地線隔開(kāi)，實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。電容C1防止電機(jī)突然啟動(dòng)造成電壓的突降。    與非門U1A實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)與電機(jī)方向信號(hào)的調(diào)制，轉(zhuǎn)換成接近功率電源電壓幅度的方波信號(hào)。三極管驅(qū)動(dòng)部分    三極管和電阻、二極管組成的電路驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)可調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。四個(gè)二極管起保護(hù)三極管的作用，防止感性元件(電機(jī))產(chǎn)生的負(fù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)三極管的沖擊。    當(dāng)74LS00輸出端為低電平時(shí)，Q2、Q4截止，Q1、Q3導(dǎo)通，輸出為高電

6、平。當(dāng)74LS00輸出端為高電平時(shí)，Q2、Q4導(dǎo)通，Q1、Q3截止，輸出為低電平。性能指標(biāo)    電源電壓1530v，最大持續(xù)輸出電流500mA每個(gè)電機(jī)，短時(shí)間(10秒)可以達(dá)到700mA，PWM頻率最高可以用到30kHz(一般用110kHz)。1.1.2 繼電器控制但是，考慮到各種因素的限制，最終采用了繼電器控制方式，所用繼電器控制原理圖如圖1.3所示。圖1.3 繼電器控制原理圖兩個(gè)繼電器，分別在給正電時(shí)工作，J1得電時(shí)正轉(zhuǎn)，J2得電時(shí)反轉(zhuǎn)，通過(guò)控制J1、J2的得電情況來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。注意：J1、J2不能同時(shí)得電，否則形成短路，電源模塊將被燒壞。1.2 位置

7、開(kāi)關(guān)模塊1.2.1 位移傳感器控制電梯中向控制系統(tǒng)、拖動(dòng)系統(tǒng)提供載荷、換向、障礙、位置、速度等各種信號(hào)，把信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)且使電梯平衡運(yùn)行都離不開(kāi)傳感器。在目前的智能電 梯控制系統(tǒng)中，采用靜磁柵位移傳感器作為電梯平層控制的調(diào)整裝置。 靜磁柵位移傳感器原理：靜磁柵位移傳感器由“靜磁柵源”和“靜磁柵尺”兩部分結(jié)合使用?！办o磁柵源”使用鋁合金壓封無(wú)源釹鐵硼磁柵組成磁柵編碼陣列；“靜磁柵尺”用內(nèi)藏嵌入式微處理器系統(tǒng)的特制高強(qiáng)度鋁合金管材封裝，使用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器件組成霍爾編碼陣列，鋁合金管材外部使用防氧化鍍塑處理?！办o磁柵源”沿“靜磁柵尺”軸線作無(wú)接觸(相對(duì)間隙寬容度和相對(duì)姿態(tài)寬容度達(dá)50mm)相對(duì)

8、運(yùn)動(dòng)時(shí)，由“靜磁柵尺”解析出數(shù)字化位移信息，直接產(chǎn)生高于毫米數(shù)量級(jí)的位移量數(shù)字信號(hào)。充分發(fā)掘嵌入式微處理器的資源，將數(shù)據(jù)更新速度提高到毫秒數(shù)量級(jí)，以便能適應(yīng)5m/S以下運(yùn)動(dòng)速度的位移響應(yīng)。綜合特點(diǎn)：² 使用壽命長(zhǎng)：無(wú)接觸檢測(cè)位置及角度，避免了機(jī)械損傷，理論上無(wú)壽命極限；² 抗惡劣環(huán)境：40至100工作溫度范圍，連續(xù)高粉塵。泥漿。² 水下極高撞擊。² 強(qiáng)振動(dòng)工作環(huán)境；² 直接絕對(duì)型測(cè)量：直接指示位移毫米數(shù)或旋轉(zhuǎn)角度數(shù)，無(wú)需換算，不怕掉電，任意定位控制；² 量程極長(zhǎng)，分辨率適中：260毫米-2000米長(zhǎng)度量程，分辨率0.2mm-1mm;&

9、#178; 極豐富的數(shù)據(jù)接口：4-20mA.1-5V等模擬量輸出，各類串并行數(shù)據(jù)接口以及PROFIBUS等各種現(xiàn)場(chǎng)總線；² 安裝維護(hù)方便：在保持適度間隙的條件下，無(wú)約束安裝運(yùn)行。工作原理：由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)。行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由靜磁柵位移傳感器確定，并送ARM的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)靜磁柵源用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。1.2.2 槽型光電傳感器控制 雖然靜磁柵位移傳

10、感器功能非常好，性能也極穩(wěn)定，考慮到價(jià)格以及設(shè)計(jì)者知識(shí)水平的限制，加之此次實(shí)踐本身的限制性，故采用比較常見(jiàn)的光電傳感器，對(duì)電梯模型進(jìn)行位置測(cè)定。槽型光電傳感器工作原理 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。原理圖如下： 圖1.4光電感應(yīng)器接線原理圖性能參數(shù)：接線電壓：1065V直流常開(kāi)觸點(diǎn)（NO）無(wú)極性防短路的輸出漏電電流0.8mA電壓降5V

11、注意不允許雙線直流傳感器的串并聯(lián)連接使用槽型光電感應(yīng)器，能夠及時(shí)返回平層信息，對(duì)于速度較慢的電梯模型控制誤差很小。1.3 電源模塊 電源模塊的選取很重要，不能馬虎，要對(duì)所選元器件的工作性能進(jìn)行考慮。由于所選繼電器是12V直流電壓驅(qū)動(dòng)，電壓低了將沒(méi)有反應(yīng)。直接選用電池供電不保險(xiǎn)，也不符合設(shè)計(jì)本身的需求，故采用雙線220V交流供電，易得，在經(jīng)過(guò)整流和穩(wěn)壓，使得電壓達(dá)到所需要求?？紤]到可能出現(xiàn)的燒壞電源情況，制版時(shí)，采用雙路制版，提高效率。電源模塊原理圖如下：圖1.5 電源模塊原理圖圖中，設(shè)計(jì)了兩個(gè)一摸一樣的電壓模塊，并非累贅，實(shí)踐過(guò)程中燒壞電壓的情況經(jīng)常發(fā)生，為避免因此而減慢實(shí)踐效率，故

12、設(shè)計(jì)了兩路，防范于未然。第2章 系統(tǒng)硬件模塊概述2.1 EasyARM2103及LPC2103簡(jiǎn)介 EasyARM2103開(kāi)發(fā)板采用了NXP公司基于ARM7TDMI-S 核、LQFP48封裝的 LPC2103 芯片，具有 JTAG 仿真調(diào)試功能。 開(kāi)發(fā)板上提供了按鍵、發(fā)光二極管等常用的功能器件，具有 RS-232 接口電路和 I2C 存 儲(chǔ)器電路。用戶可以更換兼容的 CPU 進(jìn)行仿真調(diào)試，如 LPC2101 和 LPC2102 等。開(kāi)發(fā)板 上所有的 I/O 口全部引出，靈活的跳線組合，極大的方便用戶進(jìn)行32 位 ARM 嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)。 EasyARM2103 開(kāi)發(fā)板的功能特點(diǎn)如下： &

13、#178; 采用“底板PACK 板”的形式構(gòu)成 EasyARM2103 開(kāi)發(fā)套件，PACK 板的主芯片 為 LPC2103 ； ² 板上所有的功能器件與 LPC2103 的引腳可通過(guò)跳線來(lái)連接； ² 配套有詳細(xì)的開(kāi)發(fā)板實(shí)驗(yàn)教程； ² I/O 口全部引出，方便用戶連接外部電路進(jìn)行開(kāi)發(fā)； ² 可進(jìn)行 GPIO 的輸入輸出實(shí)驗(yàn)，如按鍵輸入、發(fā)光二極管輸出等； 2 按鍵、發(fā)光二極管分別可用于外部中斷、GPIO 輸出等； ² 具有 RS-232 轉(zhuǎn)換電路，可與上位機(jī)進(jìn)行通信，完成 UART 通信實(shí)驗(yàn)； ² 具有 I2C 接口和 SPI/SSP

14、接口輸出； ² 提供基于 PC 的人機(jī)界面，方便調(diào)試實(shí)時(shí)時(shí)鐘和串口通信等； ² 可進(jìn)行外部中斷實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)向量中斷控制器（VIC ）； ² 定時(shí)器實(shí)驗(yàn)，如定時(shí)輸出和定時(shí)器捕獲等； ² 復(fù)位芯片 CAT1025，完成 I2C 總線實(shí)驗(yàn)； ² A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、WDT 看門狗實(shí)驗(yàn)； ² 實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制實(shí)驗(yàn)。 LPC2103概述： LPC2103 是一個(gè)基于支持實(shí)時(shí)仿真的 16/32 位 ARM7 TDMI-S CPU 的微控制器，并帶有32kB 的嵌入高速 Flash 存儲(chǔ)器，128 位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使 32 位代碼能 夠在

15、最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。較小的封裝和極低的功耗使 LPC2103 適用于訪問(wèn)控制器和 POS 機(jī)等小型應(yīng)用系統(tǒng)中；由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口（2 個(gè) UART 、SPI、SSP 和 2 個(gè) I2C ）和8KB 的片內(nèi) SRAM，LPC2103 也適合用在通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器中。32/16 位定時(shí)器、增強(qiáng)型 10 位 ADC 、定時(shí)器輸出匹配PWM 特性、多達(dá) 13個(gè)邊沿、電平觸發(fā)的外部中斷、32 條高速GPIO，使得LPC2103微控制器特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)中。LPC2103特性：² 16/32 位 ARM7 TDMI-S 微控制器，超小 LQFP48 封裝； ²

16、8KB 的片內(nèi)靜態(tài)RAM 和 32KB 的片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器。128 位寬度接口/加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 70 MHz 工作頻率； ² 通過(guò)片內(nèi) boot 裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)/在應(yīng)用編程（ISP/IAP ）。單個(gè)Flash 扇區(qū)或整片擦除時(shí)間為 100ms，256 字節(jié)編程時(shí)間為 1ms； ² 嵌入式 ICE RT 通過(guò)片內(nèi) RealMonitor 軟件提供實(shí)時(shí)調(diào)試； ² 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器提供 8 路模擬輸入（每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間低至 2.44us ），以及特定的結(jié)果寄存器來(lái)最大限度地減少中斷開(kāi)銷； ² 2 個(gè) 32 位定時(shí)器/外部事件計(jì)數(shù)器（帶

17、 7 路捕獲和 7 路比較通道）； ² 2 個(gè) 16 位定時(shí)器/外部事件計(jì)數(shù)器（帶 3 路捕獲和 7 路比較通道）； ² 低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC ）具有獨(dú)立的電源和特定的32KHz 時(shí)鐘輸入； ² 多個(gè)串行接口，包括 2 個(gè) UART（16C550 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）、2 個(gè)高速 I2C 總線（400 Kbit/s ）、SPI 和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變功能的 SSP； ² 向量中斷控制器（VIC ），可配置優(yōu)先級(jí)和向量地址； ² 多達(dá) 32 個(gè)通用 I/O 口（可承受5V 電壓）； ² 多達(dá) 13 個(gè)邊沿、電平觸發(fā)的外部中斷管腳；

18、78; 通過(guò)一個(gè)可編程的片內(nèi) PLL （100us 的設(shè)置時(shí)間）可實(shí)現(xiàn)最大為 70MHz 的CPU 操作頻率，其具有 10MHz25MHz 的輸入頻率； ² 片內(nèi)集成振蕩器與外部晶體的操作頻率范圍為 125MHz ； ² 低功耗模式包括空閑模式、帶 RTC 的睡眠模式和掉電模式； ² 可通過(guò)個(gè)別使能/禁止外圍功能和外圍時(shí)鐘分頻來(lái)優(yōu)化額外功耗； ² 通過(guò)外部中斷或 RTC 將處理器從掉電模式中喚醒。 2.1.1 EasyARM2103 開(kāi)發(fā)板硬件結(jié)構(gòu) EasyARM2103開(kāi)發(fā)板采用“底板+PACK板”的形式構(gòu)成。 圖2.1 EasyARM2103開(kāi)發(fā)板

19、圖2.2 EasyARM2103 PACK板EasyARM2103 PACK板：與 EasyARM2103底板配套使用，含有核心控制芯片LPC2103及其必要外圍電路的PACK板，實(shí)物如圖2.2所示。EasyARM2103 底板：不包括核心控制芯片，具有基于LPC2103 芯片的擴(kuò)展電路和外圍器件的電路板。EasyARM2103 底板由電源模塊，顯示模塊、按鍵電路、時(shí)鐘模塊、串口和JATG等六部分電路構(gòu)成。2.1.2 EasyARM2103定時(shí)器中斷控制 圖2.3 定時(shí)器與VIC的關(guān)系2.2 繼電器簡(jiǎn)介拽引電機(jī)使用繼電器控制，所選用的繼電器為匯港公司生產(chǎn)，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。繼電器的封裝圖和引

20、腳圖，分別如圖所示。圖2.5 繼電器引腳圖圖2.4 繼電器引腳圖引腳功能介紹：² 1、8兩腳是線圈，加DC直流電壓，不區(qū)分正負(fù)方向，是電壓驅(qū)動(dòng)；² 2、7兩腳為觸點(diǎn)的公共COM端；² 3、6兩腳是常閉端；² 4、5兩腳是常開(kāi)端。2.3 78系列穩(wěn)壓管簡(jiǎn)介 78系列穩(wěn)壓管使用方便，用很簡(jiǎn)單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源。本設(shè)計(jì)中，電源模塊多次使用該系列穩(wěn)壓管，主要有7805、7809、7812三種，其為線性穩(wěn)壓器件，可固定輸出電壓。所使用到的穩(wěn)壓管的相關(guān)特性如下表所示。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載發(fā)生變化可引起輸出電壓U0增大，通過(guò)取樣、比較放大、調(diào)整等過(guò)程，將使調(diào)

21、整管的管壓降UCE1增加，結(jié)果抑制了輸出端電壓的增大，輸出電壓仍基本保持不變。在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路的工作過(guò)程中，要求調(diào)整管始終處在放大狀態(tài)。通過(guò)調(diào)整管的電流等于負(fù)載電流，因此必須選用適當(dāng)?shù)拇蠊β使茏髡{(diào)整管，并按規(guī)定安裝散熱裝置。為了防止短路或長(zhǎng)期過(guò)載燒壞調(diào)整管，在直流穩(wěn)壓器中一般還設(shè)有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)等電路。78系列穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220和TO-202兩種封裝，這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、常用電路圖如附圖所示。圖2.6 圖2.7引腳功能簡(jiǎn)介：1號(hào)引腳接整流器輸出的正電壓，2號(hào)引腳為公共地(也就是負(fù)極)，3號(hào)引腳就是我們需要的正5V/9V/12V輸出電壓了。第3章 系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)概述

22、3.1 輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)電梯主控制器是一個(gè)多輸入多輸出的主控制器，表3.1詳細(xì)說(shuō)明了本設(shè)計(jì)中嵌入式電梯控制器的輸入輸出分配。 表3.1 電梯主控制器輸入輸出定義端口號(hào)定義用途接口形式額定負(fù)載PC1梯內(nèi)目的樓層選擇1輸入按鍵輸入DC5VPC2梯內(nèi)目的樓層選擇2PC3梯內(nèi)目的樓層選擇3PC4梯內(nèi)目的樓層選擇4P011層向上選擇按鈕P022層向下選擇按鈕P032層向上選擇按鈕P043層向下選擇按鈕P053層向上選擇按鈕P064層向下選擇按鈕S1光感1光耦輸入S2光感2S3光感3S4光感4FL1電梯所在樓層顯示燈1輸出按鍵輸出DC5VFL2電梯所在樓層顯示燈2FL3電梯所在樓層顯示燈3FL4電梯所

23、在樓層顯示燈4PB034層向下選擇燈顯示PB043層向上選擇燈顯示PB053層向下選擇燈顯示PB062層向上選擇燈顯示PB072層向下選擇燈顯示PB081層向上選擇燈顯示LED燈顯示總控制信號(hào)QT繼電器控制信號(hào)1繼電器輸出ZF繼電器控制信號(hào)2 在輸出控制電路中，采用了達(dá)林頓陣列芯片ULN2003A驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)。ULN2003片上集成了7對(duì)達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路，它的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在_5 V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。芯片ULN2003A連接的驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。 圖3.1 芯片ULN2003A連接的輸出驅(qū)動(dòng)

24、電路 ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)_500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流下并行運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)研制的電梯主控制器中，共有20個(gè)輸出接口，采用ULN2003A替代了大量的達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路后，使得硬件設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，同時(shí)也節(jié)省了硬件設(shè)計(jì)的成本，并使得調(diào)試電路更為方便。3.2 系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件仿真結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。圖3.2 系統(tǒng)硬件仿真結(jié)構(gòu)圖 8位數(shù)碼管顯示，分別顯示電梯的上下運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行情況，以及電梯所在樓層。仿真圖中，從右往左為數(shù)碼管顯示的低到高位，0、1位顯示電梯所在第四層；2、3位顯示01表示電機(jī)正常運(yùn)行（若為00則為電

25、梯開(kāi)門狀態(tài)）；4、5位顯示電機(jī)負(fù)轉(zhuǎn)，電梯正在下降；6、7位顯示電機(jī)不正轉(zhuǎn)。LED1LED4燈組顯示電梯所在樓層。3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖如下所示 圖3.3主程序流程圖程序中，通過(guò)數(shù)組掃描來(lái)判斷按鍵的狀態(tài)，從而使控制器做出相應(yīng)動(dòng)作。使用定時(shí)器T1準(zhǔn)確電梯門的開(kāi)關(guān)時(shí)間。（具體程序見(jiàn)附錄A）第 4 章 系統(tǒng)性能測(cè)試4.1系統(tǒng)功能仿真測(cè)試圖3.4系統(tǒng)功能仿真測(cè)試圖梯外呼叫按鈕按下二樓上按鍵，當(dāng)電梯運(yùn)行至二樓時(shí)，數(shù)碼管0、1位顯示02，電梯門打開(kāi)數(shù)碼管2、3位顯示00。數(shù)碼管6、7位顯示01,4、5位顯示00，電梯向上。系統(tǒng)運(yùn)行正常。4.2按鍵功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試按下按鍵，使用萬(wàn)用表進(jìn)行一一測(cè)量，通

26、過(guò)觀察相應(yīng)管腳處的電平變化來(lái)判斷其性能的好壞。通過(guò)測(cè)量，無(wú)論按下哪個(gè)按鍵，其對(duì)應(yīng)引腳的輸出電壓均可達(dá)4.5V以上，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.3光感位置控制實(shí)現(xiàn)測(cè)試 由于是通過(guò)光電感應(yīng)器來(lái)判斷電梯的位置，故對(duì)每一個(gè)光感應(yīng)器進(jìn)行性能測(cè)試。采用10K的電阻作為上拉電阻時(shí)，引腳輸出幾乎無(wú)變化，后來(lái)，經(jīng)過(guò)查閱資料和向同學(xué)請(qǐng)教，發(fā)現(xiàn)，將上拉電阻的阻值改為5K時(shí)，效果很是明顯，為設(shè)計(jì)所需要的性能要求。 采用5K電阻作為上拉電阻時(shí)光感應(yīng)器的輸出性能表名稱正常情況下引腳輸出擋光時(shí)引腳輸出1號(hào)光感0.714.982號(hào)光感0.754.873號(hào)光感0.724.924號(hào)光感0.654.894.4拽引電機(jī)功能測(cè)試 拽引電機(jī)控

27、制采用的是繼電器控制方式。當(dāng)給J1正電壓時(shí)，電機(jī)正傳，當(dāng)給J2正電時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)給定的正電壓越大時(shí)電梯轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，故對(duì)ARM輸出信號(hào)進(jìn)行放大，使得電機(jī)運(yùn)行正常。通過(guò)以上測(cè)試，系統(tǒng)比較成功地實(shí)現(xiàn)了四層電梯智能控制，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，比較順利地完成了課程設(shè)計(jì)的要求。總 結(jié)在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我認(rèn)真地查找相關(guān)資料，然后又對(duì)書中的相關(guān)內(nèi)容仔細(xì)翻閱，通過(guò)虛心請(qǐng)教，終于，在不懈的努力下，我組比較順利地完成了整個(gè)設(shè)計(jì)，心中的喜悅實(shí)在無(wú)以言表。此刻，我非常感謝老師的鼓勵(lì)和幫助，感謝同學(xué)們諸多的幫助！Prroteus與KeilC仿真軟件的學(xué)習(xí)，電梯硬件結(jié)構(gòu)的探索，對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和改善，以及模塊性能的測(cè)試好像

28、寫起來(lái)字?jǐn)?shù)不多，短短一句，做起來(lái)還真是費(fèi)了不少腦筋、沒(méi)少下功夫。很開(kāi)心的是，在重壓下我絲毫沒(méi)有亂手腳，卻還能夠細(xì)細(xì)地規(guī)劃每一天的任務(wù)。第一天學(xué)習(xí)仿真軟件的使用；第二天揣摩各模塊的設(shè)計(jì)踏著這樣的步伐，我并沒(méi)有想象中那么沉重地完成了，甚至超額完成了本次設(shè)計(jì)。每一個(gè)小環(huán)節(jié)都不那么容易，一項(xiàng)一項(xiàng)都要慢慢地來(lái)攻克，有一段，真的好希望能有那樣一個(gè)天使可以告訴我下一步該怎樣做，事實(shí)證明，我自己就是那個(gè)天使，每個(gè)人都是自己的天使，所以，一方面要自信，另一方面要腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印地往前走去。努力是不會(huì)有白費(fèi)的，本次設(shè)計(jì)不僅讓我收獲了許多，也讓我對(duì)以前所學(xué)習(xí)的ARM知識(shí)有了進(jìn)一步的深化與鞏固，最關(guān)鍵的是，它給了我一份自信。但我很明白，作品中還存在著比較多的不足，這些都需要進(jìn)一步的改善，我會(huì)不驕傲，不氣餒，用著自信與執(zhí)著盡最大努力將其完善。總結(jié)起來(lái)，不驕不躁，不氣餒，堅(jiān)持就是勝利！² 元件清單4