基于單片機(jī)的電梯舒適性檢測儀設(shè)計

1、圖書分類號：密 級：基于單片機(jī)的電梯舒適性檢測儀設(shè)計SCM ELEVATORCOMFORT DETECTOR BASED學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或

2、機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：日期：年月日 日期：年月日摘要隨著電梯的不斷增加和電梯一些列檢測技術(shù)的快速發(fā)展，對電梯環(huán)境中影響人類舒適的溫度濕度加速度等因素檢測的研究已經(jīng)成為現(xiàn)在一個很受重視的難題。之前都是并沒有相關(guān)的技術(shù)來支持感知電梯內(nèi)環(huán)境的變化，后來，隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)的提高和微電子元件的發(fā)展，人們將模仿傳感器、單片機(jī)、信號轉(zhuǎn)換器、多路程虛擬模仿開關(guān)等部件組成檢測的系統(tǒng)，

3、但是傳統(tǒng)的方法存在很多的缺陷。因此，很有需要研究出一種可以更加優(yōu)越的監(jiān)測系統(tǒng)以實時傳送給工人。 這個設(shè)計的系統(tǒng)將單片機(jī)、傳感器、通信以及計算機(jī)結(jié)合，采用傳感器特有的多點采集數(shù)據(jù)技術(shù)、單線總線數(shù)字化技術(shù)以及 GSM 無線傳輸技術(shù)一起運(yùn)用的辦法，設(shè)計出來一套符合現(xiàn)實的電梯環(huán)境檢測系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最重要的是單片機(jī)，同時溫度和濕度以及加速度數(shù)字傳感器將電梯環(huán)境信號收集上來，之后把這些傳送到單片機(jī)，處理和儲存數(shù)據(jù)，來達(dá)到數(shù)據(jù)的實時顯示的目的，來對故障報警進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。這個方案的設(shè)計結(jié)構(gòu)相對簡明，安裝容易，擴(kuò)寬性強(qiáng)，便于修理，受外界影響較小，而且不用固定網(wǎng)絡(luò)的支撐，可以全方位，全自動，第一時間對電梯進(jìn)行檢測

4、，具有一般檢測手法不具備的各種特點。關(guān)鍵詞 電梯環(huán)境；單片機(jī)；檢測；數(shù)字傳感器AbstractWith the rapid development of the growing number of elevators and lift column detection technology, research on environmental factors affecting human elevator comfortable temperature and humidity acceleration test has now become a highly valued problems

5、. And not before all the relevant technologies to support environmental sense changes in the elevator, and later, with the development of sensor technology, communications technology and microelectronic components increase, people will imitate sensor, microcontroller, signal converters, multi-distan

6、ce virtual imitation switches and other components testing system, but there are many shortcomings of the traditional approach. Therefore, it needs to come up with a way more favorable to real-time transmission monitoring system to workers.The design of the system microcontroller, sensors, communica

7、tions and computer combination, using a unique multi-sensor data acquisition technology, single-wire bus digital technology and GSM wireless transmission technology together with the use of the approach, designed a realistic environment detection system elevator. This system is the most important th

8、ing is the microcontroller, while the temperature and humidity as well as the acceleration of digital sensors to collect environmental signals elevator up, then these transferred to the microcontroller, processing and storing data, to achieve the purpose of real-time data display for remote fault al

9、arm transmission. Design of the structure of the program is relatively simple, easy to install, widening strong, easy to repair, less affected by outside, and do not support the fixed network, could be all automatic, the first time the elevator for testing, with the general detection approach does n

10、ot have the variety of features.KeywordsElevator environment SCM detection digital sensors全套圖紙外文文獻(xiàn)扣扣 1411494633目 錄摘要IIAbstractIII1 緒論11.1 引言11.2 研究背景及意義11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、趨勢21.3.1 國內(nèi)電梯監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀21.3.2 國外電梯技術(shù)研究現(xiàn)狀31.3.3 電梯監(jiān)控發(fā)展趨勢41.4 研究內(nèi)容42 電梯檢測系統(tǒng)總設(shè)計52.1 方案整體設(shè)計52.2 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計72.2.1 系統(tǒng)硬件框架圖82.2.2 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計82.3 系統(tǒng)軟

11、件整體設(shè)計92.3.1 下位機(jī)軟件設(shè)計92.3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計112.4 本章小結(jié)123 系統(tǒng)硬件總體電路設(shè)計123.1 系統(tǒng)硬件整體電路設(shè)計133.2 主要控制部分133.3 傳感器部分的設(shè)計以及運(yùn)用143.3.1 數(shù)據(jù)收集方法的設(shè)計153.3.2 溫度傳感器選型設(shè)計163.3.3 濕度收集傳感器選型設(shè)計173.3.4 加速度收集傳感器選型設(shè)計183.4 外圍電路硬件設(shè)計與實現(xiàn)193.4.1 電源電路193.4.2 看門狗電路20223.6 本章小結(jié)24第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計254.1 主程序模塊設(shè)計254.2 信息采集模塊的設(shè)計和實現(xiàn)264.2.1 溫度收集傳感器軟件設(shè)計264.2.2

12、濕度收集傳感器軟件設(shè)計324.2.3 加速度傳感器軟件設(shè)計334.3 遠(yuǎn)程通信模塊的設(shè)計與實現(xiàn)35354.3.2 中斷控制程序設(shè)計364.3.3 通訊抗干擾的軟件設(shè)計374.4 上位機(jī)操控各模塊軟件設(shè)計374.4.1 系統(tǒng)主要界面的設(shè)計374.4.2 溫濕度加速度數(shù)據(jù)查找與輸出界面設(shè)計384.5 本章小結(jié)39結(jié)論40致謝42參考文獻(xiàn)42附錄44附錄1441 緒論1.1 引言 我國建筑物眾多，電梯的發(fā)展歷史可以追溯到很久以前，現(xiàn)代社會隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以前的樓層電梯也產(chǎn)生了巨大的變化，人們利用計算機(jī)技術(shù)、微電子，遠(yuǎn)程檢測技術(shù)，把它們應(yīng)用在電梯上，從而誕生了電梯舒適性檢測這個新興的領(lǐng)域，人們通過

13、最現(xiàn)代的科技方法，及時監(jiān)測到影響人們舒適度的參數(shù)類似溫度，濕度，使人們可以更舒適的享受坐電梯的過程，這種舒適檢測技術(shù)的出現(xiàn)極大的降低了人們的難受概率，提高了電梯的乘坐質(zhì)量。眾所周知，電梯運(yùn)行中影響人們舒適度的因素有很多，像溫濕度，電梯的加速度、二氧化碳和氧氣的比例等等，都可以在各種方面影響到人們的體驗。因此，為了改善人們坐電梯時候的感覺，我們要通過某些手段及時發(fā)現(xiàn)電梯環(huán)境的改變，讓工作人員能快速的采取相應(yīng)的措施，使其調(diào)整到正常的環(huán)境參數(shù)范圍。一般的檢測辦法需要人自己坐電梯去感覺，這樣不但不能保證實時性，誤差相對也大，同時還浪費(fèi)人們的精力，效果也當(dāng)然也不能令人滿意。所以，想要改變這些問題，就要將

14、自動化技術(shù)運(yùn)用到電梯運(yùn)行中去，提高電梯檢測的全自動水平，來盡可能的減少人的工作量?，F(xiàn)在，通過智能傳感器、單片機(jī)、通訊技術(shù)、鍵盤、液晶顯示模塊就能實現(xiàn)這個基本要求，所以電梯工作的時候，人們感覺跟溫濕度、電梯的加速度等因素有著非常密切的聯(lián)系。所以要改善人們的舒適感覺，提高大家對乘坐電梯的滿意程度，就要對影響人們感覺的一些外界參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的調(diào)理，讓他們一直處在合理的范圍內(nèi)。一般的測試監(jiān)控手段是人為檢測和手工操作，那樣無法避免產(chǎn)生出一些問題：比如勞民、高成本，低效率，缺乏實時性，精度較低等等，所以想要達(dá)到理想的狀態(tài)很困難。但是，因為計算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體的進(jìn)步，元件的成本越來越低，這就為電梯檢測帶來了便利

15、，創(chuàng)造了有利條件1。本論文舉薦的是 STC12C5A60S2型號單片機(jī)，它是整個監(jiān)測系統(tǒng)的焦點芯片，這個單片機(jī)有著較強(qiáng)的抗干擾能力，操作簡便，花費(fèi)較少，適應(yīng)性強(qiáng)，收集準(zhǔn)確，消耗低且芯片內(nèi)部連帶看門狗等特點，可以帶來比較良好的使用經(jīng)濟(jì)效益。這個系統(tǒng)的移植性不錯，便于維修，所以稍加改良，就能在其他很多領(lǐng)域運(yùn)用。 1.2 研究背景及意義 陪伴著我國產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)和都市建設(shè)的飛速友展,高層修筑如雨后春筍撥地而起,電梯作為大多半建筑中無法貧乏的運(yùn)輸器具,得到了普遍的運(yùn)用。電梯已進(jìn)入日常生活,人們對電梯性能及服務(wù)水平的要求也越來越嚴(yán)格,其中最重要的是達(dá)到以下幾個方面的技術(shù)要求:舒適性，安適性，經(jīng)濟(jì)型?，F(xiàn)在人們不

16、但要求電梯安全可靠,大家對坐電梯時舒適感也特別關(guān)心。是以開拓一種電梯舒適性檢測儀設(shè)計具有必然的實際定見。 電梯是當(dāng)代社會最重要的運(yùn)輸器材、是電力動力一體的運(yùn)輸設(shè)備。它包羅了土建工程，機(jī)器工程、電力電子技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)、電力拖動裝配等多個范圍。然則電梯的類型有很多，但是現(xiàn)今運(yùn)用的電梯大部分為電力拖動、鋼絲牽引構(gòu)造。本次課題內(nèi)容既是基于單片機(jī)的電梯檢測系統(tǒng)設(shè)計。電梯的內(nèi)部非常繁瑣。電梯檢測系統(tǒng)是電梯運(yùn)行的關(guān)鍵，它主要為整個電梯供給動力，在電梯的緩慢減速、平穩(wěn)運(yùn)行、運(yùn)行加速都扮演著重要的角色。想要再次優(yōu)化電梯檢測系統(tǒng)，就應(yīng)該改善系統(tǒng)設(shè)計。隨著現(xiàn)代社會生活水平的提高，對電梯各方面要求也愈發(fā)地高。在單

17、片機(jī)檢測電梯的環(huán)節(jié)中，智能控制手段通過科學(xué)的選擇和設(shè)計，可以有效提高電梯的檢測效率，明顯地改善了人們的舒適感，使電梯的檢測更加科學(xué)和先進(jìn)2。陪同著社會的成長，社會呈現(xiàn)了越來越多的修筑，和它一路出現(xiàn)的電梯已成為當(dāng)代生活中弗成貧乏的一部門。與此同時，由于國度老齡化的題目越來越嚴(yán)重，低層修筑建筑也越來越須要電梯。以是電梯檢測的研究在當(dāng)代社會有著很重要的作用，作為一名機(jī)械專業(yè)的門生，這些恰是自動化專業(yè)所進(jìn)修的內(nèi)容，又是本身的興趣地點。為了今后更好的工作和更深切的理解基于單片機(jī)的電梯檢測系統(tǒng)，也是選擇了該課題。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、趨勢1.3.1 國內(nèi)電梯監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀目前，海內(nèi)一些企業(yè)和離等院校接

18、踵投入該方面的研究，開拓具有中國特色的長途監(jiān)控系統(tǒng)，它最重要的工作原理是電梯檢測系統(tǒng)把Ila控制口狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成專用的狀態(tài)標(biāo)志，并把此標(biāo)志發(fā)送給前端機(jī)，之后又把數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)，來達(dá)到PC對PLC運(yùn)行狀況的監(jiān)視的目的。但此種方式要思量與現(xiàn)存在電梯節(jié)制系統(tǒng)的接口課題，從而造成其實用電梯種類較少，對可編程控制器的電梯舉行檢測對照容易，但微機(jī)節(jié)制的電梯檢測就不那么容易了.東華大學(xué)與上海特種設(shè)備監(jiān)督檢修技術(shù)研究院配合開拓的電梯長途監(jiān)測報警系統(tǒng)從電梯控制器收羅信號，通過GPftS傳給監(jiān)測中央，實現(xiàn)對電梯的及時監(jiān)測及壞處報警洲. 2001年，秦皇島有限公司開拓開發(fā)的電梯主動報警安防解決系統(tǒng)，能夠及時長途檢測

19、電梯的運(yùn)行狀況，一旦電梯發(fā)生問題就能夠?qū)崟r關(guān)照維修職員。它是通過監(jiān)測電梯節(jié)制器和轎廂內(nèi)的狀況，并通過電話收集將數(shù)據(jù)傳輸?shù)介L途主機(jī)上舉辦監(jiān)控，獲得電梯的及時狀態(tài)。該設(shè)備獲得的妨礙信息主要由電梯自身的節(jié)制給出，無法客觀地反映出終極運(yùn)動部件轎廂的真實情況。此類系統(tǒng)主要用于多臺電梯的匯合檢測及及時的問題警示等，保證維修人員在電梯出現(xiàn)故障時及時采用救援措施叫。上海三菱電梯有限公司在2002年開拓設(shè)計了S1C5電梯監(jiān)視系統(tǒng)用于小區(qū)內(nèi)的電梯監(jiān)視可以對多部電梯舉行及時不間斷的監(jiān)測。它具有及時記載電梯的各項參數(shù)以及報警的作用。電梯便攜式檢測技術(shù)的海內(nèi)外研究近況便攜式電梯檢測裝配的研究主要知足專業(yè)檢測職員舉辦人為

20、檢測的須要，具有檢測精度高、便利攜帶等功能。在此方面海外產(chǎn)物已相等成熟，并普遍被列國專業(yè)電梯檢測職員所采納。如美國公司出產(chǎn)的EVA-625電梯承運(yùn)質(zhì)量檢測儀，可對矯廂內(nèi)加速度、噪聲等參數(shù)舉行檢測.德國T加公司開辟的一套專門用來檢測電梯設(shè)備的系統(tǒng)(Advanced Diagnosis System for Elevators)，能對電梯的距離、速率、鋼絲繩受力、加(減)速度、壓力、電梯門特征等多項特性參數(shù)舉辦測量，測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機(jī)處理以曲線圖表的形式顯示。國內(nèi)方面，天津大學(xué)李立京博士利用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了一套電梯綜合測試系統(tǒng)，主要用于新裝電梯的調(diào)試，針對調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析與診斷，不

21、具有長期監(jiān)控及海量數(shù)據(jù)存儲的功能。重慶市特種設(shè)備質(zhì)量安全檢測中心與重慶大學(xué)合作共同研制開發(fā)了多參量多通道便攜式電梯檢測儀，該裝置通過外接不同傳感器對電梯包括加速度、噪聲、平衡系數(shù)、鋼絲繩張力等多項參數(shù)進(jìn)行檢測L，.”。拉特激光技術(shù)開發(fā)有限公司上海分公司生產(chǎn)的電梯綜合性能測試儀。可對電梯運(yùn)行的加減速度、速度、噪聲、鋼絲繩磨損等參數(shù)進(jìn)行檢測。上述便攜式電梯檢測裝置的特點是，體積小，便于攜帶，檢測參數(shù)較為全面，但不能對電梯進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測并海量存儲數(shù)據(jù)，僅適用于電梯的初步檢測。 以上研究現(xiàn)狀表明，目前針對電梯檢測方面的研究大多偏重于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，而對于如何根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)建立運(yùn)行狀態(tài)模型，從而給出電梯

22、運(yùn)行狀態(tài)評估方面的研究則不多?；诙鄠鞲衅餍畔⑽亢霞夹g(shù)的電梯檢測系統(tǒng)的研究在內(nèi)尚屬起步階段，由于信息融合技術(shù)能夠充分利用各種信息資源，提高檢測系統(tǒng)的精度和可靠性，因此，根據(jù)多傳感器提供的歷史數(shù)據(jù)可以對電梯運(yùn)行性能提出更客觀、準(zhǔn)確的評價，該項技術(shù)的應(yīng)用將有益于提升國產(chǎn)電梯檢測產(chǎn)品的技術(shù)含量，為我國從世界電梯生產(chǎn)和制造大國進(jìn)入電梯生產(chǎn)和制造強(qiáng)國提供了途徑.1.3.2 國外電梯技術(shù)研究現(xiàn)狀電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電梯檢測技術(shù)的研究主要集中在遠(yuǎn)程監(jiān)控與便攜式檢測兩方面，在遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，現(xiàn)代海外較大的電梯公司險些都能供應(yīng)和自身產(chǎn)物配套的遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。日本三菱公司20世紀(jì)末研發(fā)出了電梯長途檢測系統(tǒng)

23、，運(yùn)用該系統(tǒng)的電梯須要具備一套遠(yuǎn)程監(jiān)控單位以及節(jié)制器，節(jié)制器通過租用電線與長途控制中央和設(shè)備辦事終端相聯(lián)動，遠(yuǎn)程監(jiān)控單位具有監(jiān)測，存儲和控制等功能。 美國奧的斯公司自立研發(fā)的電梯檢測系統(tǒng)，有分級報警的功效，能夠顯示所在，標(biāo)題等參數(shù)，當(dāng)電梯的運(yùn)行效果超出預(yù)定的邊界時，系統(tǒng)就會呈現(xiàn)報警信號。 日立電梯檢測系統(tǒng)通過計算機(jī)系統(tǒng)整天檢測電梯的運(yùn)行情況，替每一臺電梯創(chuàng)設(shè)了數(shù)據(jù)庫，按期查驗調(diào)樣，有用的低沉了電梯問題的發(fā)生率，加長了電梯的使用限期。當(dāng)電梯有妨礙時，信號會立刻連接監(jiān)測中央，檢測裝配呈現(xiàn)電梯的故障資料并即刻向電梯故障地點的維修職員提醒，來擔(dān)保第一時候達(dá)到現(xiàn)場。目前最快速電梯的日本東芝電梯團(tuán)體，在中

24、國設(shè)立了兩個長途監(jiān)視中央，互相備用，組成雙重保障體系。在公司的處事信息中心里，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對電梯的運(yùn)行長途檢測、故障分析，監(jiān)控系統(tǒng)4小時，3天不中斷地運(yùn)行。不外由于中國特殊的國情，這些海外公司的檢測解決系統(tǒng)在中國運(yùn)用還存在著相等的局限性。好比互相不兼容，同時對電話收集的需求也很嚴(yán)格。同時長途程監(jiān)測系統(tǒng)的資本也相對高，一般用戶不及接受。我國電梯長途監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)起步較晚，上世紀(jì)90年代以前出產(chǎn)的國產(chǎn)電梯基本無檢測接口。1.3.3 電梯監(jiān)控發(fā)展趨勢因為計算機(jī)水平的快速提高，人們對坐電梯的感覺越來越注重，由此造成電梯舒適性監(jiān)測的技術(shù)也發(fā)展的很快，電梯監(jiān)測是一個復(fù)雜的過程，它由很多因素控制；隨著網(wǎng)絡(luò)的

25、擴(kuò)散，人們通過局域網(wǎng)可以立即把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)上傳，達(dá)到共享的目的。這樣不但極大的提高監(jiān)測的效率，而且也利于管理，還能將超限資料傳送到電腦來報警，馬上讓維修人員知曉。達(dá)到電梯數(shù)據(jù)傳輸和報警的功效，達(dá)到對電梯環(huán)境報警及時控制的目的。 1.4 研究內(nèi)容因為人體感覺受到電梯環(huán)境的影響程度很大，因此我們就要設(shè)計科學(xué)的參數(shù)范圍。在完全考慮各種因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于單片機(jī)的電梯遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。 本文研究的目的是通過檢測電梯內(nèi)的環(huán)境，從而了解情況，主要研究電梯環(huán)境參數(shù)人體舒適度的影響，然后對采集上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可以對數(shù)據(jù)設(shè)計和改正，通過微處理器還能警報。整個系統(tǒng)研究內(nèi)容如下：1、利用proe完成檢測儀的殼體

26、、電路板及內(nèi)部部件安裝三維實體圖。2、利用單片機(jī)完成電梯中溫度，濕度，運(yùn)行加速度等檢測；3、利用proteus完成硬件電路設(shè)計4、設(shè)計流程圖并編寫程序 2 電梯檢測系統(tǒng)總設(shè)計這個設(shè)計的目的是使用戶通過上位機(jī) PC 可以輕松便捷地實現(xiàn)對電梯的環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測，設(shè)計方案是能夠使電梯檢測系統(tǒng)能對電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)自動收集檢測，通訊和信息的儲存和解決；簡易的顯示系統(tǒng)運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)，同時做相關(guān)的處理；相關(guān)人員能利用相關(guān)設(shè)備直接改變電梯內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。與此同時還需要提高系統(tǒng)的可靠性，加強(qiáng)抗干擾能力，提高精度和參數(shù)的傳輸速度，加長傳輸距離。 2.1 方案整體設(shè)計本文所研究的是單體的一個電梯，我們要對其內(nèi)的溫度和濕度和加

27、速度進(jìn)行定量監(jiān)測，由于電梯存在很多對信號的干擾因素，如果采用模擬量信號可能引起信號的消耗和溫漂，所以我們必須用數(shù)字量來傳輸信號，這么做能規(guī)避信號傳送時發(fā)生的錯誤。通過上述分析，溫度傳感器選用DS18B20 智能數(shù)字式傳感器，因為電梯的在很小區(qū)域溫度能當(dāng)作是均衡的，同時電梯又是一個很小三維空間，因此我們只需要在頂端放置一個溫度傳感器，同時濕度傳感器我們也采取同樣的方式。傳輸信號就選用雙絞線加屏蔽層的線纜傳輸來提高抗干擾能力。同時單片機(jī)采用STC12C5A60S2 單片機(jī)，因為它性價比很高。為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行一個更加具體的顯示和處理，我們還需要用到上位計算機(jī)。 基于以上的分析，設(shè)計了電梯檢測的總體方案

28、，如圖2-1所示。圖 2-1 系統(tǒng)整體框圖整個檢測系統(tǒng)由上位機(jī) PC、溫濕度加速度收集展現(xiàn)模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊加上外圍模塊一起構(gòu)成，達(dá)到對電梯內(nèi)環(huán)境的檢測、檢測和管理的目的。系統(tǒng)采取二級控制的結(jié)構(gòu)：其中第一級是直接控制級，就是利用單片機(jī)子系統(tǒng)來對加速度，溫濕度幾個因素檢測，之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的操作。同時第二級是過程管理級，就是通過計算機(jī)實現(xiàn)的，主要對傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、修改和報警，同時如果需要的話，還可以顯示歷史數(shù)據(jù)，還能跟其他計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，也可以及時對系統(tǒng)改進(jìn)，來強(qiáng)化系統(tǒng)的功能。 真正工作時，微處理器是電梯內(nèi)最重要的控制邏輯單元，能獨(dú)自完成電梯的全部監(jiān)測功能，而上位機(jī)只不過

29、扮演著輔助的作用；所以下位機(jī)能保證子系統(tǒng)高效的運(yùn)行，所以不需要上位機(jī)過多的干預(yù)。上位機(jī)的主要作用就是實時檢測系統(tǒng)；設(shè)立下位機(jī)的控制數(shù)據(jù)；利用串行通訊，接受下位機(jī)傳送來的現(xiàn)場信息；統(tǒng)計分析以往的資料；實時管理數(shù)據(jù)，也能對接收的數(shù)據(jù)和歷史資料存儲，現(xiàn)實改正等等。另外，通過與其他計算機(jī)相連，達(dá)到在線通信和數(shù)據(jù)共享的目的。 系統(tǒng)能保證的功能： 1.通過 STC12C5A60S2 單片機(jī)采集相關(guān)信息，之后再對他們進(jìn)行處理； 2.整合采集到的信息，進(jìn)行一系列操作； 3.微處理器檢測參數(shù)信息，之后對數(shù)字處理修整和存儲以及輸出。 整個系統(tǒng)最重要的處理器為 STC12C5A60S2，傳感器采集電梯內(nèi)各種數(shù)據(jù)，之

30、后傳輸?shù)轿⑻幚砥?，再采取相關(guān)的邏輯和數(shù)字處理，同時判斷是否越過限值范圍，若超過則報警，計算機(jī)也能夠把結(jié)果傳送到微處理器，之后控制微處理器可以對參數(shù)進(jìn)行修改。 數(shù)字傳感器對電梯的數(shù)據(jù)直接收集，把電梯的物理信號收集上來，以便后續(xù)處理，顯示器則顯示收集的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超限后就能報警，STC12C5A60S2 控制電梯的邏輯，計算機(jī)利用編寫的上位軟件，從而可以人機(jī)操作，知道電梯的情況，單片機(jī)利用對采集器的控制和參數(shù)設(shè)定，能控制傳感器的狀態(tài)，達(dá)到對信息的傳遞和存儲的目的， 系統(tǒng)采集器使用了單總線結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了抗干擾能力，也利于系統(tǒng)的拓展；系統(tǒng)也運(yùn)用了外置的鍵盤，可以對參數(shù)立即修改；單片機(jī)連接了顯示器，能實時

31、顯示溫濕度和加速度的數(shù)據(jù)情況，加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。2.2 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計在這么多氣象要素中，對人體舒適度影響最大的是氣溫和濕度。大氣中的溫濕度人為是無法控制的，而室內(nèi)的溫濕度卻是可以調(diào)節(jié)的。那么如何調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)臏貪穸龋饶苓_(dá)到節(jié)能的目的，又能使您的工作處于最佳狀態(tài)、身體健康、生活舒適呢？先來談?wù)劀囟?，要是溫度過高，就會影響人們的體溫調(diào)節(jié)功能，同時由于散熱欠好導(dǎo)致體溫升高，就會呈現(xiàn)頭暈等情況；若是溫度過低，又會影響人們的代謝功能，減慢脈搏和呼吸的速率，消沉呼吸道的抵制力。固然，人體對溫度的改變有順應(yīng)能力，身材可以通過調(diào)節(jié)體溫來保持均衡，不外這種方式畢竟有限，以是通過很多的嘗試研究，最終把人體較舒

32、適的溫度范疇11到32。再談濕度，炎天若是室內(nèi)濕度大，就會阻截人體蒸發(fā)散熱，讓人們感覺不舒暢；冬天濕度太大的話，就會加快熱傳導(dǎo)使人覺得寒冷。同時室內(nèi)濕度太低的話，水分就會大量減少會使人們覺得口干舌燥，而不是簡單的傷風(fēng)。已是通過研究，人體較舒適的濕度范疇是30%到80%。然而，人的體感并不單純受其一項指標(biāo)的影響，而是兩者的綜合作用。因此，從醫(yī)療氣象上把人的體感分為7個等級來評價室內(nèi)溫濕度是否適宜。分別是：舒適、稍暖、暖、熱、稍涼、涼、冷。通過大量實驗得出最適宜人的溫濕度是：夏天溫度23-28，濕度30%-60%；冬天溫度在18到25之間，濕度在30%到80%之間。人們會覺得比較舒服。一般情況下，

33、室內(nèi)溫度控制在22-26，濕度為40%-50%，人體感覺最舒適，而室內(nèi)溫度在18-20，濕度為40%-60%時，人的思維最敏捷，工作效率最高。當(dāng)電梯最大加速度為1. 0m /s2時,由于身體接受了非常嚴(yán)重的刺激,人們普遍都會覺得不舒服,說的更加明確一點，在最大加速度0. 6到1. 0 m /s2有一個數(shù)據(jù)，它是區(qū)分舒服和不舒服的標(biāo)準(zhǔn),不過這個值不是固定的，由于外界環(huán)境的不同，以及乘坐的人的年齡身體狀況都不一樣,經(jīng)常坐電梯和不經(jīng)常坐電梯等因素都會影響這個數(shù)值。所以我們暫定中間值0.8為人體最佳坐電梯的加速度，我們應(yīng)該努力把加速度調(diào)節(jié)到這個數(shù)值左右。2.2.1 系統(tǒng)硬件框架圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)搭建如圖

34、2-2所示，圖中溫度傳感器和濕度加速度都放在電梯的頂部，這樣能盡可能使檢測的溫度，濕度以及加速度的值和電梯內(nèi)環(huán)境相同，達(dá)到精度要求。數(shù)據(jù)傳輸線選取帶有屏蔽層的雙絞線，來加強(qiáng)抗滋擾能力。單片機(jī)操縱電平轉(zhuǎn)換將信號傳送給長途傳送模塊。電梯外部的計算機(jī)能辦理電梯的直接控制級。圖2-2 系統(tǒng)硬件組成示意圖2.2.2 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計影響人們舒適度的因素有很多，本文主要研究了溫度，濕度，加速度三個量，通過傳感器收集溫度、濕度，加速度等參數(shù)，并將收集信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，同時交給微處理器處理。如下圖2-3所示 圖 2-3 整合控制系統(tǒng)示意圖 微控制器選用 STC12C5A60S2:本文選STC51 系列型號的

35、單片STC12C5A60S2 ，其具有低能耗，低本錢，便于維護(hù)，較強(qiáng)的不變性的優(yōu)點，同時STC12C5A60S2 單片機(jī)也有著很高的性價比，擁有兩個 PWM，運(yùn)行速度也快，8個模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換接口。同時它也不用依靠任何燒錄器，就能通過電腦上的串口用 ISP 方式燒錄，燒錄方式也是容易。因為它有著大量的優(yōu)點，所以運(yùn)用十分廣泛。這個系統(tǒng)利用采集器收集電梯的數(shù)據(jù)，經(jīng)過微處理器計算和儲存數(shù)據(jù)，微處理器不間斷的處理傳送來的信息，利用依次循環(huán)的監(jiān)測，利用程序中的優(yōu)化算法，比較結(jié)果，控制電梯環(huán)境。同時微處理器還能顯示實時數(shù)據(jù)，也能利用小鍵盤適當(dāng)修改和設(shè)置需要的參數(shù)3。 2.3 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計2.3.1 下

36、位機(jī)軟件設(shè)計在系統(tǒng)硬件集體設(shè)計的底子上，完成系統(tǒng)下位機(jī)軟件構(gòu)造圖，如圖 2-4所示。圖 2-4 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖這個設(shè)計選取模塊化的程序設(shè)計，包含中圖上所示各種程序。程序流程圖在2-5會描述。 同時系統(tǒng)用 C 語言編程，其中一些代碼利用 C 語言。但匯編語言又是相對低級的，必須包含相應(yīng)的硬件，面對不同的硬件結(jié)構(gòu)，選用不同的匯編語言，會讓系統(tǒng)效率低下，同時也不利于再次開發(fā)，如果把硬件和機(jī)器換掉，匯編語言的移植性也不是很好，這恰恰是它非常致命的缺點。所以我們必須分析 C 語言和編匯語言的不同點，選取二者結(jié)合的方式研發(fā)系統(tǒng)軟件程序4。圖 2-5 下位機(jī)軟件整體流程圖2.3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計上位機(jī)軟件

37、設(shè)計人機(jī)的交互界面，利用 VB程序設(shè)計，通過其中的控件，設(shè)置單片機(jī)的相關(guān)參數(shù)，同時也能查看歷史數(shù)據(jù)，修改對位處理器的標(biāo)準(zhǔn)。利用上位機(jī)的交互軟件，非常便利的實現(xiàn)了對電梯的監(jiān)測作用，使得工作更有效率。在上位機(jī)和單片機(jī)之間利用串行通訊傳送數(shù)據(jù)，這種方法錯誤率低，抗干擾。下位機(jī)運(yùn)用C 語言編寫，如下圖 2-6 所描述。 圖2-6 上位機(jī)軟件整體流程圖上位機(jī)的串口設(shè)置是利用程序?qū)Χ丝诘臉?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置實現(xiàn)的，通過設(shè)置匹配的方式寄存器來設(shè)置對應(yīng)的端口參數(shù)?？梢赃x定波特率、奇偶校驗等特點，也能儲存，處理采集來的數(shù)據(jù)，為后面的流程打下基礎(chǔ)。 2.4 本章小結(jié)這章闡述了系統(tǒng)整體，分別分析了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計，了解系

38、統(tǒng)的可行性，替下面的工作做了準(zhǔn)備。3 系統(tǒng)硬件總體電路設(shè)計3.1 系統(tǒng)硬件整體電路設(shè)計依據(jù)系統(tǒng)的要求分析，我們設(shè)計了系統(tǒng)的整體硬件電路,詳見附錄。3.2 主要控制部分系統(tǒng)選用的元件是 STC12C5A60S2，它是電梯運(yùn)行最重要的控制器，采集器將電梯物理量收羅上來，微處理器通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變和處理，把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)以及外部的顯示器上，同時顯示出來。假如電梯由于突發(fā)情況使得環(huán)境突然發(fā)生變化，那么單片機(jī)就會內(nèi)部比較數(shù)據(jù)，做出相應(yīng)的操作，發(fā)出報警信號，與此同時工作人員就能實時的處理電梯的突發(fā)狀況。 系統(tǒng)采取模塊化設(shè)計，提高了系統(tǒng)的設(shè)計效率，當(dāng)電梯檢測設(shè)備出現(xiàn)故障時，比較容易找出問題所在，便于系統(tǒng)的維護(hù)。

39、采集器收集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，交給微處理器讀取，之后下位機(jī)將數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)。不過，上位機(jī)也能實時操作下位機(jī)，修改和設(shè)置之中的參數(shù)，也能利用外置的鍵盤，操作單片機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)超出規(guī)定范圍時，單片機(jī)就會把結(jié)果進(jìn)行比較，傳輸信號，這種實時的方法，可以加強(qiáng)電梯抗干擾的能力。把PC 機(jī)和單片機(jī)一起使用，RS-485和GSM 網(wǎng)絡(luò)同時運(yùn)用的方法構(gòu)成多點收集系統(tǒng)的主要控制器部分，達(dá)到對信息的傳遞和儲存處理的目的。計算機(jī)具有強(qiáng)大的功能，運(yùn)行速度較快，編程也簡易，用它來編寫人機(jī)交互軟件很便利。STC12C5A60S2 可以同時操控很多個DS18B20 工作，達(dá)到主從分布式控制的目的，同時也能和計算機(jī)互換數(shù)據(jù)

40、。 單片機(jī)STC12C5A60S2 的功能說明和控制引腳，在下文會有細(xì)致的描寫。1. STC12C5A60S2 引腳圖 下圖是單片機(jī)實際引腳圖的排列圖，它一共 40個引腳，通過DIP 形式封裝。 圖 3-1 單片機(jī)引腳封裝圖2.引腳的功能介紹 選用STC12C5A60S2單片機(jī)，由于它性價比高，有著較強(qiáng)的抗滋擾能力和可靠性，同時組裝簡單，編寫簡易，能輕松的完成各種控制要求，也能和電梯內(nèi)部采集器單獨(dú)連接，同時能通過總線和單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。構(gòu)建主從分布式網(wǎng)絡(luò)也比較容易，就是利用一臺微處理器和很多個下位機(jī)通信，組成電梯檢測系統(tǒng)，來達(dá)到電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)端顯示和存儲的目的5。 （1）電源引腳 Vcc連正五

41、伏工作電壓，Vss對低電平也有用。 （2）晶振 X1、X2與晶體兩側(cè)連接。 （3）P0 / P1 / P2/P3口都是雙向的數(shù)字指令接口。 （4）控制引腳 ALE/-PROG 是單片機(jī)數(shù)字以及指令傳送總線。 RST/Vpd 代表復(fù)位信號端。也能作為第二個電源，如果斷電信息也可以不丟失。 ALE/-PROG 表示脈沖輸入端。 PSEN 代表存儲器選通端。 EA/Vpp 代表存儲器使能端。 3.3 傳感器部分的設(shè)計以及運(yùn)用通過傳感器以及其他的部件，收集電梯的物理信號，然后轉(zhuǎn)換成能被數(shù)字設(shè)備接受的信號，之后微處理器再進(jìn)行相應(yīng)顯示、編輯、查看、存儲的一系列操作，這樣就是信息收集。 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

42、如圖 3-2所表示。 圖 3-2 基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)我們都知道，機(jī)械的數(shù)據(jù)收集檢測難度都不會小，同時運(yùn)行的電梯又是相對而言較為復(fù)雜的系統(tǒng)，它的環(huán)境數(shù)據(jù)滯后性很嚴(yán)重，同時各個數(shù)據(jù)還會耦合，最后還需考慮抗干擾能力。所以我們無法考慮選取模擬傳感器，而且要運(yùn)用一種新的信號收集的方法，來減少信號的消耗和溫漂，降低系統(tǒng)的誤差，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性加強(qiáng)。 測量電路的非常關(guān)鍵的一個特點就是高準(zhǔn)確度，就是誤差小，精度高。所以傳感器可以看作人的眼睛，我們應(yīng)該慎重的選擇，讓它滿足系統(tǒng)的各種要求。這個系統(tǒng)選用的是 DS18B20 傳感器，它是智能數(shù)字式溫度傳感器，同樣的濕度傳感器選取的是 SHT11 傳感器，和溫度傳感器的

43、性質(zhì)類似。 3.3.1 數(shù)據(jù)收集方法的設(shè)計由于通信水平、信息水平和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，人們收集數(shù)據(jù)的方式也越來越多，愈發(fā)地先進(jìn)。我們運(yùn)用較廣泛的為分布式采集系統(tǒng)，它利用管理層計算機(jī)，控制著每個微處理器，讓他們協(xié)調(diào)得工作，采集器收集電梯的數(shù)據(jù)，儲存到數(shù)據(jù)區(qū)，同時把它傳輸給微控制器。我們知道電梯的環(huán)境在每時每刻都是變化的，不過其變化的速度和單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度比起來還是很慢的，以為單片機(jī)能在每秒處理幾百條數(shù)字信息，還能很快的傳送。所以我們應(yīng)該設(shè)置微處理器，利用設(shè)置定時器來達(dá)到對時間間隔的控制，來匹配現(xiàn)場環(huán)境變化。在電梯運(yùn)行中，工作人員無法老是在現(xiàn)場檢測環(huán)境因素的改變，但又想了解電梯的實時狀況，尤

44、其是在參數(shù)超過規(guī)定范圍時所以就一定要利用無線的方法了解電梯環(huán)境因素的改變。因為一般的檢測系統(tǒng)沒有良好的兼容性，也不具備良好的拓展性，所以本系統(tǒng)選取模塊化、分散性的設(shè)計理念，計算機(jī)操控不止一個 STC12C5A60S2 單片機(jī)芯片，同時每一個STC12C5A60S2 又能操控許多個現(xiàn)場收集器，通過這樣就能構(gòu)成大規(guī)模的電梯舒適度監(jiān)測系統(tǒng)。同時彼此之間需要交換和傳輸數(shù)據(jù)，所以就要需要標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議，現(xiàn)場收集器收集來的參數(shù)能顯示在顯示器上，也能通過外置鍵盤達(dá)到修改和設(shè)置參數(shù)的目的。所以全部系統(tǒng)通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)和串行接口銜接起來，精簡了電路，簡化了系統(tǒng)的外圍結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)成本減少，還能提高系統(tǒng)效率，更加

45、容易擴(kuò)展6。圖 3-3 數(shù)據(jù)收集結(jié)構(gòu)圖3.3.2 溫度傳感器選型設(shè)計（一）溫度傳感器的選擇 溫度傳感器的選擇至關(guān)重要，我們選取DS18B20 數(shù)字傳感器 。因為它具有很高的性能，同時也有數(shù)字化單總線結(jié)構(gòu)，是最先進(jìn)的一代智能傳感器，可以很好地適應(yīng)各種微處理器，相比 DS1820更加優(yōu)越，在測溫領(lǐng)域運(yùn)用廣泛?？梢砸罁?jù)實際情況，精準(zhǔn)讀取溫度，它的速度很快，所以選用 DSl8B20 能讓系統(tǒng)更加簡潔，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更能體現(xiàn)其性能，DS18B20 檢測區(qū)間很大，最低55，最高+125，而且精度也很高，而且它對現(xiàn)場溫度信號的傳輸是數(shù)字信號的形式，串行輸出選取符號延展的 16位數(shù)字量，能極大幫助提高系統(tǒng)的

46、抗干擾能力。DS18B20是數(shù)字化傳感器，它能把信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量再傳送，這么做不但避免了誤差，更加簡潔了電路結(jié)構(gòu)。因為這個傳感器是單總線結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方便，與單片機(jī)相連也不復(fù)雜，所以單片機(jī)能夠很便利的操控和管理它。綜上所述，我們選用這款數(shù)字溫度傳感器5。我們都知道，系統(tǒng)集成化是以后的潮流，想要讓系統(tǒng)更加簡潔、可靠，就要選用集成化設(shè)計思路。又由于半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，價格正在不斷降低，由此給我們的設(shè)計提供了成本上的優(yōu)勢，系統(tǒng)這么設(shè)計可以加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，避免了數(shù)據(jù)傳送處理過程中的誤差，提高了精準(zhǔn)度，極大的減少了引線的使用，使得外圍電路更加簡潔，電路的設(shè)計也愈發(fā)便利。電路中采取集成模塊是以后的

47、發(fā)展趨勢。本文所選用全數(shù)字溫度傳感器，也是結(jié)合了其無法比擬的優(yōu)越性。DS18B20 連接圖如圖 3-4所示7。圖3-4 DS18B20 的連接圖同時還要強(qiáng)調(diào)的是，DSI8B20 有著上述非常多的有點，不過在實際運(yùn)用時需要注意的地方也有很多。 首先我們一定要按照讀寫時序來編程，DSB1820 與微處理器之間的傳輸方式是串行方式。其次連接 DS18B20 的電纜是有長度的限制的，所以我們必須選用屏蔽雙絞線當(dāng)作系統(tǒng)的電纜線8。 3.3.3 濕度收集傳感器選型設(shè)計SHT11 傳感器選用貼片封裝結(jié)構(gòu)，能把信號處理電路和傳感器件聚在一塊微型電路板上，讓它有著很高的可靠性以及穩(wěn)定性，抗干擾能力也較強(qiáng)、性價比

48、高等優(yōu)點。 SHT11 的引腳圖如下圖 所示，制作工藝采用表面貼片封裝形式，它的引腳說明如下。 圖3-5 SHT11 外形及引腳排列SHT11連接圖如下圖所示圖3-6 SHT11 連接圖運(yùn)用時應(yīng)該注意以下幾點，因為運(yùn)行 SHT11 是有使用限制的，如果電梯溫度太極端，不在 SHT11的額定工作范圍時，就會在測量濕度時，產(chǎn)生+3%的偏差，不過這個情況是能夠返回的，當(dāng)溫度慢慢恢復(fù)到 SHT11 的工作溫度范圍時，它的特性又會恢復(fù)，不過如果你想讓芯片恢復(fù)到理想的工作狀態(tài)很快的話，應(yīng)該采取加熱 24小時的方法，同時讓它在90的溫度保持不變，這種方法會讓芯片的特性快速回復(fù)，不過如果這種方法運(yùn)用過多，會加

49、快芯片的損壞速度，所以我們應(yīng)該適量的采用。另外，我們在安裝的時候，也要注意一些問題因為電梯內(nèi)各種環(huán)境因素聯(lián)系非常復(fù)雜和密切，這就要求我們在測量電梯內(nèi)濕度時，盡可能讓傳感器和電梯的溫度一樣，有利于降低誤差，假如傳感器線路板無法避免發(fā)熱，那就應(yīng)該讓SHT11 和熱源保持通風(fēng)的狀態(tài)，或者盡量讓銅導(dǎo)線足夠細(xì)，降低熱傳導(dǎo)，同時避免傳感器在陽光下暴曬。3.3.4 加速度收集傳感器選型設(shè)計加速度傳感器把運(yùn)動或重力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，主要在傾斜角、慣性力、沖擊力等范圍的運(yùn)用比較普及。其中壓電加速度傳感器是非常典型的自發(fā)式傳感器，它是L傳感器，道理是讓某些晶體受力后在表層出產(chǎn)電荷的壓電效應(yīng)來轉(zhuǎn)換物理量，有著較高的

50、靈敏度和信噪比，結(jié)構(gòu)簡潔，比較可靠，廣泛運(yùn)用在加速度檢測的方面。壓電式加速度傳感器它的靈敏度和材料以及系數(shù)成正比，同時與質(zhì)量塊的質(zhì)量也是正比。所以如果要提高傳感器的敏銳度，就要采用系數(shù)大的壓電原料來充當(dāng)壓電元件，我們一般選取以壓電陶瓷為敏感元件的傳感器。它的原理圖如下圖所示，包羅質(zhì)量塊、壓電部件和支座。支座和需要檢測的物體結(jié)合在一起。這樣支座與待測物就能統(tǒng)一加速度運(yùn)動，同時壓電部件受到質(zhì)量塊和加速度反向的慣性力的作用，在晶體的輪廓上反映出交變電荷，便是我們所說的電壓。若是振動的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳感器的固有共振頻率，產(chǎn)生的電壓與作用力成正比。電信號在前置放大器的作用下放大，這樣就能利用檢測電路監(jiān)測物

51、體的加速度。圖3-7壓電加速度傳感器原理圖具體的收集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖3-8采集系統(tǒng)的整體組成圖在采集樣本數(shù)據(jù)的過程中，我們選用的一般為時域信號，不過計算機(jī)都是處理數(shù)字信號，所以要把信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。具體轉(zhuǎn)變過程從上圖可以體現(xiàn):壓電加速度傳感器輸送的只是電荷信號，由于它非常小，必須經(jīng)過電荷放大器放大同時濾波，轉(zhuǎn)變成電壓信號，便于測量，同時把一部分干擾信號過濾出去，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器，把模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。之后通過單片機(jī)和通訊電路傳送到上位機(jī)通過LabVIEW軟件讀取顯示信號。3.4 外圍電路硬件設(shè)計與實現(xiàn)3.4.1 電源電路圖 3-9 三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)圖由于現(xiàn)場收集、傳

52、送信號需要的電路功耗很小，單片機(jī)工作電壓又是+5V，所以選取7805三端穩(wěn)壓片。具體電路圖見上圖。 3.4.2 看門狗電路要讓程序盡量保持正常的運(yùn)作，避免其跑飛和陷入死循環(huán)，就需要在系統(tǒng)中添加看門狗電路?？撮T狗電路利用內(nèi)部的一個計數(shù)器實現(xiàn)它的功能，一般情況下程序啟動后，看門狗就會運(yùn)作，假如程序運(yùn)行正常，看門狗就會復(fù)位；但是如果程序發(fā)生跑飛或者陷入死循環(huán)，系統(tǒng)則強(qiáng)制復(fù)位，來達(dá)到讓系統(tǒng)正常工作的目的。 X25045 芯片是外圍芯片，它有外圍接口，具有很高的集成度，性價比高，較穩(wěn)定，使硬件結(jié)構(gòu)更加簡潔，減少了了系統(tǒng)的功耗，加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，同時包含電壓電源檢測、復(fù)位電路、存儲器 、定時器看門狗等，

53、使得芯片有著廣泛的運(yùn)用。它的引腳圖見下圖。圖3-10 X25045引腳圖X25045 的讀寫操作指令格式如下。 表 3-11 X25045指令及其含義 X25045 和微處理器的接線圖如下圖所示，微處理器操控著數(shù)據(jù)的收發(fā)，利用軟件來編程和設(shè)定系統(tǒng)的監(jiān)測時間，X25045芯片具備完整的看門狗定時器。能在X25045 和微處理器之間交換數(shù)據(jù)，如果需要的話，可以讓能端變成低電平，隨后數(shù)據(jù)從 SI 輸入，但也可以從 SO 輸出。不過同時WP則需要始終保持高電平狀態(tài)。圖3-11 X25045看門狗定時器電路圖想要設(shè)置看門狗的循環(huán)周期，就要通過設(shè)定X25045 內(nèi)部的一個狀態(tài)寄存器來實現(xiàn)。其各個位的設(shè)置如

54、下表 3-6所示。 表 3-12 內(nèi)部寄存器其時間常數(shù)見下表。 表 3-13 看門狗定時時間系統(tǒng)程序在運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，不可避免地陷入死循環(huán)或者出現(xiàn)跑飛情況，所以我們有必要添加一條喂狗程序，以免出現(xiàn)程序干擾的問題，當(dāng)程序錯亂時，看門狗就會延長時間，讓系統(tǒng)強(qiáng)制復(fù)位，可以防止大的問題出現(xiàn)。 現(xiàn)在很多看門狗電路都集成在了微處理器上，這個方法也能讓單片機(jī)正常運(yùn)行，以免由于軟件問題，造成非要嚴(yán)重的損失。當(dāng)程序運(yùn)作時，看門狗定時器也隨之運(yùn)作，如果數(shù)據(jù)沒有清零，就復(fù)位；如果低于設(shè)定的周期時，看門狗就重裝初值，避免誤復(fù)位。正常運(yùn)作時，看門狗往往不復(fù)位，如果出現(xiàn)異常，就能避免出現(xiàn)死循環(huán)以及程序跑飛的問題。 根據(jù)本文需

55、求，設(shè)計了如下的殼體43152如上圖標(biāo)示，1表示電源燈，2表示溫度警示燈，3表示濕度警示燈，4表示加速度警示燈，5代表的是復(fù)位按鈕。211代表液晶顯示窗口，2代表的是氣孔，它能使內(nèi)部的感應(yīng)元件直接和電梯內(nèi)部相接觸，使得測出的數(shù)據(jù)更加科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)，這樣設(shè)計比較契合系統(tǒng)的設(shè)計，能完美的符合系統(tǒng)的要求，具備了它應(yīng)該有的功能。3.6 本章小結(jié)本章闡述了系統(tǒng)硬件電路，講述了芯片的選擇，硬件的構(gòu)建，為什么選擇這款硬件和注意事項，替后面軟件的設(shè)計做鋪墊。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計眾所周知，系統(tǒng)功能的實現(xiàn)需要軟件和硬件一起作用才能完成，所以一旦確定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，我們就需要依據(jù)軟硬件結(jié)合的思路，軟件和硬件相互對應(yīng)

56、的方法，選取模塊化的設(shè)計，連接各個模塊，進(jìn)而組成一個完善的軟件系統(tǒng)，落實系統(tǒng)的功能。 整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計可以分為很多部分，他們包含著許多獨(dú)立的子程序，利用硬件軟件接口相連，這么做的好處是，一旦程序出現(xiàn)問題，能對程序進(jìn)行很便捷的修整，這樣一來硬件的連接也會簡單很多，程序在各種系統(tǒng)和設(shè)備移植也變得非常便利，利用這種模塊化設(shè)計，把系統(tǒng)拆分成幾部分依次設(shè)計，之后采用讓它們協(xié)調(diào)工作的方法，這樣就保證了效率和正確率。系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)是上位機(jī)、下位機(jī)以及各個模塊的通信，打斷程序的編寫，設(shè)置端口，編寫鍵盤模塊，處理傳感器收集的數(shù)據(jù)等。如果一個系統(tǒng)只有硬件，那是不可行的，軟件是一個系統(tǒng)的心臟，所以我們只能在硬

57、件電路搭建成功后，才可以編寫軟件，利用它們的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到對電梯環(huán)境因素收集的目的，之后初步處理和計算數(shù)據(jù)，比較已經(jīng)設(shè)定的既定值，來遠(yuǎn)程無線報警，達(dá)到遠(yuǎn)程無線檢測的目的9。 軟件包含著很多程序塊，程序的編寫就是選取 C 語言和部分匯編語言相結(jié)合來編程，選取 C 語言和匯編語言能夠相互彌補(bǔ)各自的缺點，確保程序和系統(tǒng)愈發(fā)流暢。 4.1 主程序模塊設(shè)計它是整個程序的主體，同時也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它影響著各個子程序模塊的運(yùn)行順序、和們之中存在的關(guān)系。主程序利用系統(tǒng)的自檢同時調(diào)整各種子程序模塊，達(dá)到實現(xiàn)系統(tǒng)初始化的目的，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和處理等功能。主程序框圖如下圖所示。 子程序一般是依靠主程序的調(diào)用完成的，子程序模塊包括通信模塊、數(shù)字轉(zhuǎn)變子程序和報警程序等。我們在編寫程序時要在意寄存器存儲地址會不會和空間沖突和I/O 端口會不會沖突，尤其是要合理安排寄存器的地址分配。還有就是盡可能多的使用調(diào)用程序，它們都是子程序模塊，這么做不但可以讓程序整體漂流，簡潔，在移植程序的時候也比較便利，還節(jié)約了系統(tǒng)的內(nèi)存。不過與此同時需要注意的就是，應(yīng)該盡可能的減少使用轉(zhuǎn)移指令，一旦使用過多，整個系統(tǒng)程序就會很亂，