嵌入式系统在智能电梯中的应用研究

湖南文理学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化11101班(37号)学生姓名：何能灿指导教师：杨智完成时间：2014年6月4日报告成绩：湖南文理学院评阅意见：评阅教师日期目录一、设计题目................................................................1二、设计要求................................................................1三、设计作用与目的..........................................................1四、所用设备及软件..........................................................2五、系统设计方案............................................................25.1电梯控制系统总体结构设计............................................25.2电梯主控制器的功能设计..............................................35.2.1正常运行......................................................45.2.2检修..........................................................45.2.3消防..........................................................45.2.4故障检测......................................................45.2.5系统监控......................................................5六、系统硬件设计............................................................56.1芯片DSP56F8025MFBE................................................56.2控制器组成框图.....................................................66.3控制器的模块单元功能介绍...........................................76.3.1整流滤波单元.................................................76.3.2电机速度及转子位置检测单元...................................86.3.3逆变单元.....................................................86.3.4控制电路电源模块.............................................96.3.5低电压复位模块...............................................106.3.6电流检测模块................................................116.3.7故障报警模块................................................126.3.8编程与仿真接口..............................................12七、系统软件设计...........................................................137.1嵌入式实时操作系统................................................137.1.1嵌入式实时操作系统概念.......................................137.1.2嵌入式实时操作系统的开发方式.................................137.1.3嵌入式实时操作系统内核.......................................147.2μC/OS—Ⅱ实现对智能电梯控制系统的管理............................147.2.1主程序流程.................................................147.2.2初始化模块..................................................157.2.3中断模块....................................................167.2.4开关量输入模块..............................................177.2.5故障处理模块................................................187.2.6正常工作模块................................................197.2.7检修工作模块................................................207.2.8消防状态工作模块............................................207.2.9CAN总线接收的数据处理模块..................................217.2.10系统断电数据保存模块.......................................22八、结论.................................................................23心得体会...................................................................24参考文献..................................................................251基于嵌入式微控制器的智能电梯设计一、设计题目嵌入式系统在智能电梯中的应用研究二、设计要求本文设计了一种基于嵌入式系统的智能电梯系统，本系统包硬件设计方案与软件设计方案两大部分，其中硬件设计方案部分包括了各个模块的电路图以及原理介绍，软件部分包括了控制程序流程图，本系统具有以下优点（1）可以实现无触点逻辑线路，提高系统可靠性，降低维修费用，提高产品质量。（2）可以实现故障显示，使得维修方便，减少故障时间，提高运行率，而且调速灵活，提高电梯的舒适感。(3)便于实现电梯群控系统的管理，合理调配电梯，提高电梯运行效率，节约能源，缩短候梯时间。三、设计作用与目的传统的电梯控制系统各楼层与控制器之间采用以PLC为控制核心的点对点的连接方式，每个呼叫器都有一套数据线与主控器相连，当电梯楼层数比较多时，系统就会有大量的数据线需要连接，使得电梯的安装、维护比较麻烦。特别是不同楼层数的控制系统需要有相应输入输出点数的主控制器相匹配，通用性差，给生产带来许多不便。并且目前国内的电梯控制系统还是以PLC和8位单片机为主，软件编程采用的还是以无嵌入式实时操作系统的单任务循环的前后台编程方式，使得电梯控制系统的实时性、稳定性和软件编程的灵活性已不能满足电梯系统功能和速度的要求。本论文设计的智能电梯系统在硬件上采用嵌入式微处理器作为控制核心，以现场总线作为通讯总线，各控制器之间只需一对双绞线通过网络拓扑结构连接即可，安装极为方便，对于不同楼层数的控制系统只需在现场总线中加入相应数目的呼梯控制器即可，主控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，方便。而在软件上，随着各种高速、高集成的嵌入式处理器的飞速发展，包括嵌入式数字信号处理器(DSP)在内的嵌入式处理器广泛应用于工业控制系统，其中TMS32OCZooo系列DSP的体系结构专为实时控制和实时信号处理而设计，所配置的片内外设为电梯控制系统应用提供了理想的解决方案。2本设计使得电梯控制系统体积减小，成本降低，节省能源，可靠性提高，通用性强，灵活性答，实现了复杂功能。不但可以装配用于新的电梯产品，还可以用来改造旧电梯控制系统，并能取得良好的经济效益和社会效益。四、所用设备及软件本设计除了需要计算机，还会用到作图软件Protel99SE、仿真软件Proteus、编程软件KeiluVision4并重点运用嵌入式实时操作系统μC/OS—Ⅱ。五、系统设计方案电梯控制系统是一个相当复杂的逻辑控制系统，系统要在极短的时间内对几百个信号进行检测、处理，加上系统对安全性能要求较高，使得电梯的控制和管理相当复杂，现有国内的电梯控制系统大多数采用PLC作为电梯的控制核心，对每层楼进行点对点控制，进一步加大了电梯的复杂性，给电梯的安装、调试、以及扩展带来了许多麻烦。随着计算机硬件、软件技术和集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大的进步，突出表现为嵌入式微处理器和嵌入式微控制器技术在控制系统中的大量运用。而电梯控制系统中主控制器不仅要完成复杂的逻辑控制、还要实现数据通讯、数据处理、安全监测及实时响应的功能，根据电梯主控制器的特点，对智能电梯控制系统主控制器进行了设计5.1电梯控制系统总体结构设计电梯控制系统总体结构,如图2-1所示。3主梯控制器呼梯控制器1呼梯控制器M液晶显示及键盘控制器轿厢控制器CAN总线网络呼梯控制器N呼梯控制器2RS485CAN总线网络图2-1电梯控制系统结构图5.2电梯主控制器的功能设计主控制器是整个电梯的核心。不但要保证整个系统的稳定运行，而且要在极短的时间内对系统所有的任务进行响应。其任务包括：接收、处理电梯的各种状态，并做出相应的动作，控制电梯的总体运行，实施对电梯驱动部分的控制，包括抱闸的松放、门机的开关、变频器低、中、高速的给出等控制。接收轿厢控制器送来的内选信号，执行内选外呼指令，向轿厢控制器、呼梯控制器发送楼层指示信号，实施安全保护等。为了实现电梯状态监控的需要，主控制器还加入了基于LCD显示的电梯参数设置、监控系统。电梯主控系统，是一个功能繁多，运行复杂的控制系统。电梯每一步运行都要考虑到各种安全问题。总的来说，系统按运行上来说可分为正常运行、非正常运行两大框架结构，按功能上又可分为开关门、上下运行等功能部分。另外，为了保证系统安全正常的运行，及时发现安全隐患，还要对整个系统的各种参数进行自身检测，并且把电梯的一些内部参数、内部状态通过液晶屏显示出来，以便及时发现问题并进行报警。以下对电梯控制系统运行状态进行具体分析。电梯运行时，根据不同的情况，可分为正常运行、检修运行、消防运行等运行状态，要求各状态之间可随时互相转换。45.2.1.正常运行电梯正常运行部分是电梯运行的主要部分，他占据了整个电梯运行的大部分运行时间，按运行状态来说大致可分为平层区状态和非平层区状态。(1)平层区状态正常运行时，电梯一旦监测到平层区标志，就要进入平层区状态，根据呼叫计算，分别决定停车、等待还是继续运行。如果电梯到达运行目的楼层，系统进入停车模式。考虑到电梯的顺利停车和启动、乘客安全、机械部分的损坏等问题，系统必须按照一定的规则停车和启动。(2)非平层区状态非平层区状态相对于平层状态来说相对简单，主要完成电梯在运行途中系统通过CAN总线与