Зміст
Вінницький національний технічний університет
Кафедра автоматики та інформаційно-вимірювальної техніки
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з _________________Мікропроцесорні системи___________________
на тему: МПС управління роботою ліфту
Студента (ки)_3__курсу_1СІ-11_ групи
напряму підготовки 6.050201_________
спеціальності 7.05020101__________
Гороховик А.С. .
(прізвище та ініціали)
Керівник_____доцент Компанець М.М.
(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)
Національна шкала_________________
Кількість балів:____Оцінка: ЕСТЗ____
Члени комісії
___________ _____________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
___________ _____________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
___________ _____________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
м. Вінниця – 2014 рік
Індивідуальне завдання № 008
На курсовий проект з курсу «Мікропроцесорні системи»
Розробити : мікропроцесорну систему управління роботою пасажирського ліфту. Зробити .аналіз об’єкту, технологічного процесу, вибір мікропроцесору, вибір та розміщення сенсорів. Розробити схему електричну структурну, електричну функціональну та електричну принципову мікропоцесорного модуля. До нього розробити відповідне алгоритмічне та програмне забезпечення.
Вихідні дані:
- Напруга живлення 5 В;
- Час реакції системи 0.01 с.;
- Відстань між поверхами 3м
Затверджено на засіданні кафедри АІВТ 30 серпня 2013р. Протокол №1
Керівник проекту, Компанець М. М.
к.т.н., доцент
Завдання отримав „____”________________ 2014 р.
Анотація
В курсовому проекті розроблена мікропроцесорна система для управління роботою пасажирського ліфту.
Відповідно до завдання на курсовий проект, наведено необхідний теоретичний огляд, здійснено аналіз елементної бази та розроблено систему з програмним забезпеченням до неї.
В основу мікропроцесорної системи ліг мікроконтролер ADuC812BS. Процесор ADuC812 є клоном Intel 8051 з вбудованою периферією.
Annotation
In course project designed microprocessor system to control the operation of a passenger lift.
In accordance with the objectives for course design is given the necessary theoretical review, the analysis of components and the system of the software for it.
Based microprocessor microcontroller leagues ADuC812BS. Processor ADuC812 is a clone of the Intel 8051 built-in peripherals.
Зміст
Вступ 6
1.Аналіз об’єкту, технологічного процесу, аналітичний огляд літературних джерел, вибір МП, вибір та розміщення сенсорів. 8
1.1 Пасажирські ліфти як системи автоматизації 8
1.2 Класифікація ліфтів 8
1.3 Опис технологічного процесу та обладнання 9
1.4 Технологічні схеми процесу та обладнання 10
2 розробка МПС управління пасажирським ліфтом 13
2.1 Вибір мікропроцесора для реалізації МПС управління ліфтом 14
2.2 Вибір давачів 15
2.2.1 Давач сили 15
2.2.2 ДГНО-3 – давач герконовий, нормально відкритий 17
2.2.3 Пристрій контролю дверей кабіни ("Барьер-1М") 18
2.2.4 Індикатор ліфтовий ІЛШ-221 УКЛ 21
2.3 Розробка схеми електричної структурної МПС 23
2.4 Розробка схеми електричної функціональної МПС 23
2.5 Розробка схеми електричної принципової МПС 25
3 Розробка програмного забезпечення 28
3.1 Формалізація задачі 28
3.2 Вибір середовища програмування 28
Висновок 29
Література 30
ДОДАТКИ 32
Додаток А (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Схема електрична структурна 33
Додаток Б (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Схема електрична функціональна 34
Додаток В (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Cхема електрична принципова 35
Додаток Г (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфтом. Перелік елементів 36
Додаток Д (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Лістинг програми. 38
Вступ
Прообрази сучасних ліфтів були відомі в Древньому Римі в I ст. до н. е. . Згадка про ліфти пізнішого періоду відноситься до VI ст. (ліфт Синайського монастиря в Єгипті) , до першої чверті XIII в . ( у Франції) і XVII в . (ліфт Віндзорського замку в Англії , "літаючий стілець " Велайера в одному з паризьких палаців ) .
У середині XIX в . в США з'явилися ліфти Е. Отіса з уловлювачами , які утримують кабіну від падіння в разі обриву канатів.
З 60 -х років XIX в . в практику ліфтобудування увійшли ліфти з паровим приводом, потім з гідравлічним і тільки до початку XX ст. широкий і переважний розвиток отримали електричні ліфти.
Із зростанням кількості випускаються ліфтів вдосконалюється і їх конструкція. Особливість ліфтів полягає в тому, що вони являють собою ізольовану автоматизовану систему, що діє циклічно по командам пасажирів. При цьому всі операції з доставки пасажирів на необхідний поверх і щодо забезпечення безпеки перевезень виконуються автоматично.Обслуговуючий персонал-електромеханіки по ліфтах, ліфтери-обхідники, диспетчери і чергові електромеханіки ЛАС.
На сьогоднішній день ліфт став невід’ємною частиною нашого життя. В сучасних багатоповерхових будівлях їх число доходить до трьох. Розрізняють вантажні, пасажирські, пожежні та інші типи ліфтів. Але незважаючи на їх функціональну відмінність, принцип роботи і системи управління в них дуже схожі.
Далеко не кожна людина задумується, що приховується за простим алгоритмом натиску кнопки і прибуттям на потрібний поверх.
Перші зразки ліфтів були дуже примітивні: ліфт не реагував на інші виклики, якщо в кабіні знаходився пасажир, котрого він доставляє на поверх.
Наступне покоління було більш досконале. Вони підбирали пасажирів попутного напрямку. Це дозволило помітно скоротити затрати на електроенергію,
а також помітно збільшити коефіцієнт корисної дії ліфта.
На сьогоднішній день дана ідея збереглась, але додалась ще одна кнопка на поверсі, тобто у пасажирів є вибір куди їхати вверх чи вниз. В залежності від нажатої кнопки програма ліфту значно змінюється і гарантує швидше надання послуги пасажиру. Звісно на крайніх поверхах (першому та останньому) залишилось по одній кнопці, оскільки їхати вище останнього та нижче першого немає сенсу.
Також у сучасних ліфтах присутні різні індикатори: індикатор нажатої кнопки, напряму руху, номеру поверху і так далі.
Пояснювальна записка включає 4 розділи.
Розділ 1 – формулювання вимог до мікропроцесорної системи. В даному розділі формулюються системні вимоги до розроблюваної мікропроцесорної системи, котрі базуються на необхідних користувачу функціях.
Розділ 2 – системно-алгоритмічне проектування. В даній частині пояснювальної
записки здійснюється розподіл функцій з функціональної специфікації між апаратною і програмною частинами. Також в даному розділі виконується загальна структура та алгоритми функціонування пристрою.
Розділ 3 – проектування апаратної частини. Тут виконується вибір мікроконтролера, на основі якого буде створюватись прилад, розробляється структурна схема приладу, проводиться опис вибраної елементної бази. Потім проходить складення функціональної схеми приладу, на основі якої вже будується принципова схема та перелік її елементів.
Розділ 4 – проектування програмних засобів. В даному розділі виконується алгоритм виконання програми, вибір мови програмування, компіляція і трансляція програми.
1.Аналіз об’єкту, технологічного процесу, аналітичний огляд літературних джерел, вибір МП, вибір та розміщення сенсорів.
1.1 Пасажирські ліфти як системи автоматизації
Наразі у великих містах, з щільною забудовою проектується та будується велика кількість багатоповерхових житлових будинків. Для зручності користування ними звісно ж необхідні ліфти. Зручність користування будинком, часто залежить від зручності пересування по ньому.
Припинення роботи ліфтів, хоча б на декілька годин створює масу незручностей жителям. Великою проблемою пасажирських ліфтів минулого є відсутність необхідною кількості інформації для безпеки руху пасажирів. Людина може застрягти в кабіні та потрапити в інші непередбачувані ситуації.[8]
З впровадженням автоматичної системи управління ліфтом може зникнути велика кількість різних ризиків, що значно покращить безпеку роботи пасажирських ліфтів.
1.2 Класифікація ліфтів
За призначенням:
• Пасажирські ліфти. Для перевезення людей. Також допускається перевезення вантажів, якщо загальна маса пасажирів з вантажем не перевищить вантажопідйомності ліфта.
• Лікарняні. Ліфти для лікувально-профілактичних установ. Використовуються для транспортування хворих, в тому числі на лікарняних транспортних засобах (каталках, інвалідних візках) з супроводжуючим персоналом (як правило, ліфтером).
• Вантажопасажирські. Для транспортування людей та вантажів. Має збільшену площу підлоги і розмір дверей. В наш час дані ліфти називаються «Пасажирськими».
• Вантажні. Для транспортування вантажів, матеріалів та устаткування.
• Вантажні з провідником. Для транспортування вантажів та супроводжуючих їх осіб.
• Вантажні без провідника. Для транспортування тільки вантажів. Обладнуються зовнішнім управлінням, переміщення людей в цих ліфтах не допускається.
• Вантажні малі. Використовуються як правило в ресторанах і кафе (для підйому продуктів харчування), бібліотеках, складах і т. д. Вантажопідйомність, як правило, від 5 до 300 кг. Підйом людей на них категорично заборонено.
• Промислові. Для встановлення в будівлях з запиленим, що містить агресивні гази, вибухо- і пожежонебезпечним навколишнім середовищем та для небезпечних виробництв.[14]
1.3 Опис технологічного процесу та обладнання
Основними частинами ліфта є: лебідка, кабіна, противага, напрямні для кабіни і противаги, двері шахти, обмежувач швидкості, тягові канати і канат обмежувача швидкості, вузли та деталі приямка, електрообладнання та електророзвідка. Основні параметри технічної характеристики ліфта: номінальна вантажопідйомність кг, маса противаги кг, маса порожньої кабіни кг, номінальна швидкість. Ліфт дванадцятиповерхового будинку плюс поверх технічного обслуговування. Відстань між поверхами 3м. Розрахункова робота електроприводу пуск раз на 3 хвилини, 20 разів за час.
Рисунок 1 - Кінематична схема ліфта
Кінематична схема ліфта представлена на малюнку 1. Ліфт має поліспастну підвіску з кратністю поліспаста 2, при якій тягові канати 1, що сходять з канатоведучого шківа 2, огинає поліспастний блок 3 на кабіні 4 і противазі 5 і кріпляться до верхнього перекриття шахти в машинному приміщенні.[20]
Переміщення кабіни і противаги по напрямних здійснюється лебідкою 6, встановленої в машинному приміщенні, за допомогою тягових канатів 1. Там же розміщені обмежувачі швидкості, контролер, ввідний пристрій. Ліфт комплектується спеціалізованим контролером.
При натисканні кнопки викличного апарату в електроапаратуру управління ліфтом подається електричний імпульс (виклик). Якщо кабіна перебуває на зупинці, з якої надійшов виклик, відкриваються двері кабіни і шахти на даній зупинці. Якщо кабіна в іншому місці, подається команда на її рух. У обмотку електродвигуна лебідки і котушки електромагнітних гальм подається напруга, гальма відпускають, і ротор електродвигуна приходить в рух.
При підході кабіни до необхідної посадкової майданчику система управління ліфтом за сигналом датчиків точної зупинки перемикає електродвигун лебідки на роботу із зниженою частотою обертання ротора. Швидкість руху кабіни знижується, подається команда на зупинку, і в момент, коли поріг кабіни поєднується з рівнем порогу дверей шахти, кабіна зупиняється, вступає в дію гальмо, включається в роботу привід дверей, і двері кабіни і шахти відкриваються. На ліфті з системою управління від контролера відбувається безступінчате регулювання частоти обертання ротора двигуна за допомогою системи частотного регулювання, що забезпечує плавні зупинку і пуск кабіни.[19]
При натисканні кнопки наказу на панелі управління, розташованої в кабіні, закриваються двері кабіни і шахти, кабіна відправляється на посадкову площадку, кнопка наказу якої натиснута.
Після прибуття на необхідну посадочний майданчик і виходу пасажирів двері зачиняються, кабіна коштує до тих пір, поки не буде натиснута кнопка будь-якого викличного апарату.
Рух кабіни можливо тільки при справності всіх блокувальних і запобіжних пристроїв. Спрацювання будь-якого запобіжного пристрою призводить до розмикання ланцюга управління і зупинці кабіни.[20]
1.4 Технологічні схеми процесу та обладнання
Основу конструкції ліфта становить механізм підйому на основі застосування лебідки з канатної системою передачі руху кабіні.
Пасажири переміщуються у спеціально-обладнаному кабіні з закриваються дверима, які мають блокувальні пристрої, що виключають можливість руху при відкритих стулках.
Для центрування кабіни і противаги в горизонтальній площині і виключення поперечного розгойдування під час руху, застосовуються напрямні, що встановлюються на всю висоту шахти ліфта.
Направляючі забезпечують можливість гальмування кабіни (противаги) уловлювачами при аварійному перевищенні швидкості і утримують її до моменту зняття з уловлювачів.[3]
Простір, у якому переміщається кабіна і противага огороджується на повну висоту і називається шахтою.
Приміщення, в якому встановлюється підйомна лебідка та інше необхідне обладнання, називається машинним приміщенням.
Частина шахти, розташована нижче рівня нижньої посадочної площадки, утворює приямок, в якому розміщуються упори або буфери, що обмежують хід кабіни (противаги) вниз і зупиняють з допустимим прискоренням уповільнення.
Для запобігання аварійного падіння кабіни (противаги) ліфт обладнується автоматичною системою включення уловлювачів від обмежувача швидкості, що спрацьовує при аварійному перевищенні швидкості.
Уловлювачі встановлюються по бічних сторонах каркаса кабіни (противаги) і приводяться в дію канатом, що охоплює шків обмежувача швидкості.
У приямку встановлюється натягач обмежувача швидкості.
Станція управління роботою ліфта. прилади та апарати перебувають у машинному приміщенні.
З'єднання електричного обладнання кабіни зі станцією управління забезпечується за допомогою підвісної кабелю і джгута проводів, змонтованого в шахті.[9]
Датчики уповільнення, шунти датчика точної зупинки й пристрої контролю шахтних дверей також встановлюються в шахті.
На малюнку 2 представлена схема розміщення обладнання ліфта. Лебідка і шафа управління розташовуються в ліфтовому приміщенні, закритому від проникнення сторонніх осіб.[5]
Рисунок 2 - Технологічна схема обладнання
Основна плата управління встановлена в шафі контролера. Послідовна лінія передачі даних підрозділяється на канали кабіни і шахти. Канал кабіни, до якого підключена клемна коробка кабіни, являє собою підвісний кабель. На малюнку 2 прийняті наступні позначення: 1 - шафа контролера, 2 - позиційний індикатор, 3 - поверхові кнопки, 4 - датчик положення кабіни.
2 розробка МПС управління пасажирським ліфтом
2.1 Вибір мікропроцесора для реалізації МПС управління ліфтом
В основу мікропроцесорної системи ляже мікроконтролер ADuC812BS. Процесор ADuC812 є клоном Intel 8051 з вбудованою периферією. Основні характеристики:
- робоча частота 11,0592 МГц
- 8-канальний 12 бітний АЦП з швидкістю виборок 200 К/с (в режимі прямого доступу до памяті), в нашому випадку отримання інформації з давачів.
- два 12-бітних ЦАП – необхідний для управління освітленням та двигуном
- внутрішній температурний сенсор
- 256 байт внутрішньої пам’яті даних
- адресний простір 16 Мб
- режим управління живленням
- три 16-бітних таймера та таймер WatchDog – необхідні для витримання 20 секундного інтервалу
- 640 байт програмованої EPROM (256 сторінок по 4 байта) – необхідно для збереження програми управління
Зовнішня EPROM – постійний запам’ятовуючий пристрій, що програмується та витирається за допомогою електрики. Об’єм пам’яті EPROM складає 128 байт.
Основні характеристики EPROM:
- Можливість перезапису до 1 млн раз
- Можливість побайтного та посторінкового запису (в поточній конфігурації розмір сторінки складає 8 байт)
Будемо використовувати область пам’яті ADuC812 Flash/EE, в якій знаходиться таблиця векторів переривання і резидентний завантажувач файлів в форматі HEX в пам’ять SRAM.
2.2 Вибір давачів
2.2.1 Давач сили
Комплект для контролю перевантаження призначений для установки на пасажирські, лікарняні, вантажні і спеціальні ліфти вантажопідйомністю 240; 300; 350 (360); 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000 кг, а також на спеціальні ліфти виконані за індивідуальним проектом. [
Давачі сили комплекту для контролю перевантаження ліфту встановлюються в вузли підвіски рами кабіни ліфту або в інші місця, де на здавачі передається сила, пропорційна масі зважуваного вантажу.
Рисунок 2.1 – Давач сили «ДВТ – 2СЛ»
Вимірювана сила повинна прикладатись до датчика комплекту для контролю перевантаження ліфту на центральну циліндричну частину. Місце прикладання сили вказано на малюнку, представленому нижче.
Рисунок 2.2 – Дія сили
Комплект для контролю перевантаження ліфту забезпечує видачу релейних сигналів про вагу вантажу, який знаходиться в кабіні.
Комплект для контролю перевантаження ліфту складається з одного або двух (в залежності від способу та місця установки) здавачів сили та модуля КПЛ 1.1. У випадку використання одного давача, він підключається до каналу 1.
Рисунок 2.3 – Загальний вигляд модуля «КПЛ 1.1.»
Вага кабіни ліфту з пасажирами сприймається здавачем (давачами) сили, перетворюється в електричний сигнал і передається в модуль КПЛ 1.1. Модуль КПЛ 1.1 вимірює вхідні сигнали і розраховує вагу в кілограмах. Якщо давачів сили декілька, їх покази (переведені в кілограми) сумуються. Далі з ваги кабіни з вантажем віднімається вага самої кабіни і результат порівнюється з 4-ма значеннями.
• Перше значення: 20 кг
• Друге значення: 50% від номінальної вантажопідйомності ліфту
• Третє значення: 90% від номінальної вантажопідйомності ліфту
• Четверте значення: 110% від номінальної вантажопідйомності ліфту, або перевищення номінальної вантажопідйомності на 75 кг.
При досягненні якого-небудь значення відповідне йому реле замикається, так що в пустій кабіні всі чотири реле замкнуті, а в перевантаженій всі 4 розімкнуті.
Рисунок 2.4 – Схема електричних з’єднань
2.2.2 ДГНО-3 – давач герконовий, нормально відкритий
Давач даного типу будемо використовувати для визначення поточного положення ліфту (номеру поверху).
Короткий технічний опис:
Давачі герконові працюють від магнітного поля постійного магніту. При потраплянні давачів в магнітне поле напруженістю більшою МРС спрацьовування, його контакти замикаються.
Таким чином при проходженні повз постійний магніт контакти давача замикаються.
Рисунок 2.5 – Давач герконовий нормально відкритий
2.2.3 Пристрій контролю дверей кабіни ("Барьер-1М")
Даний давач буде використовуватись для індикації завад між дверима.
Таблиця 2.1 – Основні технічні характеристики ("Барьер-1М")
Напруга живлення постійного або пульсуючого струму , В 21-33
Струм споживання, А, не більше 0,04
Параметри контактів вихідного реле:
- Струм, А, не більше
- Напруга, В, не більше
- Опір контактів, Ом, не більше
0,5
200
0,15
Максимальна ширина між відкритими дверима , м, не більше 2
Відхилення від осі ±7º
Габарити плати, мм 40х40х15
Час неперервної роботи Постійно (24 години)
Короткий технічний опис:
Пристрій "Барьер-1М" представляє собою мікропроцесорний пристрій, який забезпечує контроль отвору дверей кабіни ліфту за допомогою одного променя інфрачервоного випромінювання малої потужності. При пересіченні променя оптично непрозорим об’єктом вмикається вихідне реле та індикаційний світло діод.[10]
Виріб "Барьер-1М" складається з:
- Мікропроцесорної плати управління з роз’ємами
- Випромінювача
- Приймача
Призначення контактів роз’ємну Х1:
1. Загальний
2. Контакт 1 вихідного реле
3. Напруга живлення +30 В
4. Контакт 2 вихідного реле
Підключення приймача та випромінювача здійснюється за допомогою 3-х та 4-х штирькових роз’ємів відповідно. Вихідний сигнал виробу "Барьер-1М" формується за допомогою реле з перекидними контактами. Вид вихідного сигналу (нормально відкритий і нормально закритий контакт) регулюється джампером J1. Призначення контактів джампера J1:
1-2 використовує нормально замкнутий контакт вихідного реле
2-3 використовує нормально розімкнутий контакт вихідного реле
Зовнішній вигляд і габаритно-приєднувальні розміри плати управління показані на рис 1. Габаритні розміри приймача і випромінювача наведені на рисунку 6 і 7. Схема підключення зовнішніх і внутрішніх ланок приведені на рисунку 8.[6]
Рисунок 2.6 – Габаритно-приєднувальні розміри плати управління
Рисунок 2.7 - Плата управління в корпусі
Рисунок 2.8 – Встановлення випромінювача та приймача на кабіні (вид зверху)
2.2.4 Індикатор ліфтовий ІЛШ-221 УКЛ
Основні технічні характеристики наведені в таблиці 3.2
Таблиця 3.2 – Технічні характеристики ІЛШ-221 УКЛ
Постійна напруга 20 В
Струм споживання, не більше 0,2 А
Колір індикатора Зелений
Тип індикатора 7-сегментний
Матеріал панелі Полікарбонат
Коротке технічне описання:
Індикатор ліфтовий (див. рис. 9) призначений для роботи в складі системи управління ліфтів у якості периферійного пристрою. Управління виробом виконується за допомогою клемників, розташованих на платі з елементами (див. рис. 10). Призначення контактів наведені в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Призначення контактів
Х 1.1 Х 1.2 Х 1.3 Х 1.4 Х 1.5 Х 1.6 Х 1.7 Х 1.8 Х 1.9 Х 1.10
UP A B C D E F G DOWN DIR
Конструктивно виріб виконаний у вигляді друкованої плати з елементами на якій встановлена панель з полікарбонату, яка встановлена в металічний корпус.
Рисунок 2.9 - Зовнішній вигляд індикатора[21]
2.3 Розробка схеми електричної структурної МПС
З урахуванням поставленої задачі була розроблена електрична структурна схема приладу У ній наведений загальний принцип роботи системи. Схема електрична структурна наведена в додатку А.
Розглянувши схему структурну електричну ми бачимо, що наша мікропроцесорна система складається з семи основних вузлів. Інформація з давачів передається на мікроконтролер, який в свою чергу її оброблює. Наступним кроком є відправлення інформації на виконуючі механізми, для того щоб вони виконали ту чи іншу дію. Наприклад пассажир натиснув кнопку в кабіні. Інформація про цю дію відправляється на контролер, який наказує двигуну виконувати підйом на необхідний поверх.[15]
2.4 Розробка схеми електричної функціональної МПС
Опираючись на структурну схему, поглиблюємося в деталі, внаслідок чого отримуємо функціональну схему «Додаток Б»
При натисканні на клавішу клавіатури сигнал поступає на ПЛІС MAX 3064 (DD2). В своєму складі вона має два паралельних порта і порти управління консоллю. Дана схема призначена для взаємодії з периферійними пристроями. Для нас цікаві ті порти, які відповідають за клавіатуру. Сигнал з клавіатури поступає в порти D0-D7. Дана схема кодує номер поверху і по лініям А0-А3 посилає це значення мікроконтролеру ADuC812 (DD1) на вхід AD0-AD3.[7]
Отримавши запит на поверх, мікроконтролер виробляє управляючий сигнал D0-D7 на вбудований цифро-аналоговий пристрій (DD3). Це 12-розрядний швидкодіючий цифро-аналоговий перетворювач HI562-8 /4/. Його характеристики:
- Розрядність 12 біт
- Швидкодія 0,4 мкс
- DNL ±0,018 %;
- INL ±0,018 %;
- δFS от FS 0.24 %;
- Ucc 5/-15 В;
- Icc 15/48 мА;
- Вихідна напруга UREF 10.24 В
- Вихідний струм Iout 3-7 мА
- Температура Tamb -60÷+85 OC;
ЦАП перетворює цифрову команду в необхідну напругу для ввімкнення чи вимкнення світла в ліфті. Також відбувається поступання напруги живлення на двигун ліфту, або на двигун дверей. Давач «Завада», коли він спрацьовує, подає напругу (Вх1) на вбудований в мікроконтролер аналогово-цифровий перетворювач AD7581 (DD4).
Це восьми канальна аналого-цифрова система збору даних з наступними характеристиками:
- Розрядність 8 біт
- Швидкодія 25 мкс
- DNL 0,5 ±LSB
- INL 0,5 ±LSB
- δFS 1 ±LSB
- Ucc 5 В
- Icc 3,0 мА
- Вихідна напруга UREF ±2,5 В
- Вхідна напруга UIN ±2,5 В
- Температура Tamb -25÷+85 OC
Даний АЦП кодує напругу і по лінії А0 передає інформацію про завади в мікропроцесор, для того, щоб той послав сигнал про відкриття дверей.
2.5 Розробка схеми електричної принципової МПС
В основу принципової схеми (Додаток В) покладемо функціональну.
Дві клавіатури підключаємо до одного входу.
Давач «Завада» представляє собою два фотоелементи, котрі відстежують положення об’єкта в проході дверей. Якщо між дверима знаходиться завада, то замикається реле і на АЦП (DD4) подається напруга, котра відправляє цю інформацію на мікропроцесор (DD1) для прийняття мір.[18]
Для визначення положення кабіни використовуються геконові давачі. На кожному поверсі встановлено по одному. Коли ліфт проходить повз кожний, мікроконтроллер взнає про номер давача, який відповідає номеру поверха. Підключення клавіатури до МК показано на рисунку 2.2.1
Рисунок 2.2.1 – підключення клавіатури
Підключення давачів позиціонування кабіни ліфта представлено на рис 2.2.2
Рисунок 2.2.2 – підключення давачів позиціонування
В пристрої, що створюється використовується блок живлення, який формує наступні значення напруги: +5В, +15В, 0В, -15В.
Рисунок 2.2.3 – Електрична схема блоку живлення
Давач складається з СВЧ генератора на транзисторі КТ371, попереднього підсилювача на транзисторі КТ3102 і компаратора на мікросхемі К554СА3. СВЧ сигнал, який виробляється генератором випромінюється антеною і після відбивання від об’єкта, що рухається отримує здвиг по частоті, рівний DFотр = 2*V*Fвипр/C, де V- швидкість руху об’єкта, С- швидкість світла, F- частота передачі. Відбитий від об’єкта сигнал приймається тією самою антеною і у СВЧ генераторі, який у даному випадку виконує функцію приймача прямого перетворювання, перетворює в сигнал низької (інфрачервоної) частоти. Отримані низькочастотні коливання підсилюються попереднім підсилювачем і далі в компараторі перетворюються в прямокутні імпульси. [16]
При відсутності сигналів, що відбиваються, напруга на виході компаратора має високий рівень. Конденсатор в схемі СВЧ генератора слугує для встановлення частоти, рівній резонансній частоті антени (підбирається за максимумом чутливості давача).
Повний перелік всіх мікросхем і елементів, які використовуються наведений в додатку Г. Принципова електрична схема представлена в додатку В.
3 Розробка програмного забезпечення
3.1 Формалізація задачі
На даному етапі проектування програми для пристрою необхідно визначитись з вимогами, які пред’являються та які функції вона повинна виконувати в складі мікропроцесорної систем.
Функції, які має виконувати, програмне забезпечення приладу:
1) Включення світла в кабіні ліфту
2) Управління включенням звукового сигналу при перевантаженні
3) Управління відкриттям, закриттям дверей
4) Управління головним двигуном
5) Управління часу знаходження дверей відчиненими
6) Порівняння номеру нажатої кнопки і номеру поточного поверху
3.2 Вибір середовища програмування
Програмний засіб було вирішено створювати на основі інструментальних засобів фірми Keil Software. Варто відмітити, що дана фірма підтримує всі стадії розробки додатків: створення вихідного файлу на С чи Асемблері, трансляцію, виправлення помилок, тестування додатку. В пакет Keil Software наявні практично всі необхідні засоби розробки для мікроконтролера Intel 8051. Компілятор С51 підтримує стандарт ANSI С, розроблений спеціально для 8051 сімейства і дозволяє створювати програми на мові С, зберігаючи ефективність та швидкість оптимізації Асемблера. Розширення, включені в інструментальні засоби Keil, забезпечують повний доступ до ресурсів мікроконтролерів 8051[17]
Висновок
У ході виконання даного курсового проекту було розроблено систему, яка створює контроль за роботою пасажирського ліфту. Основною ідеєю даного проектування є отримання навчальних навичок проектування мікропроцесорної системи, котрі заключаються у поетапному створені розроблюваного пристрою.
В процесі розробки вирішені наступні проблеми:
1) Визначили функції, які реалізуються апаратною і програмною частинами пристрою
2) Обрали мікроконтролер
3) Підібрали додаткові пристрої та елементи, які необхідні для розробки пристрою
4) Створили структурну схему
5) На основі структурної схеми склали функціональну
6) На основі функціональної схеми створили принципову електричну
7) Розробили програмне забезпечення для МПС
Логічним завершенням даного курсового проектування можна вважати закінчення розробки програмного забезпечення, котре забезпечує в даній розробці функції взаємозв’язку всіх елементів апаратної частини між собою.
Література
1. Проектування мікропроцесорних засобів автоматики. Начальний посібник / А. Я. Кулик, С. Г. Кривогубченко, М. М. Компанець, Д. С. Кривогубченко; Під ред. А. Я. Кулика. — Вінниця: ВДТУ, 2001. — 135 с.
2. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. ГОСТ 21.404-85.
3. Системы автоматического контроля техно¬логических параметров: Учеб. для вузов / Беркут Л. И., Рульнов A.A. — Москва: АСВ, 2005.
4. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Учеб. для вузов / Клюев A.C., Глазов В.В., Дубровский А.Х. — Москва: Энергия, 1980.
5. Технологические измерения и приборы: Учеб. для вузов / Кулаков М.В — Москва: Маши¬ностроение, 1983.
6. Программирование микроконтроллеров. [Електронний ресурс]: http://chipenable.ru/
7. Программирование микроконтроллеров AVR. [Електронний ресурс]: http://123avr.com/07.htm
8. «Цифровая схемотехника./ Е. П. Угрюмов – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -528 с.
9. Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс./ В.Б. Бродин, М.И. Шагурин - М.:ЭКОМ, 1999.
10. «Зарубежные интегральные микросхемы»/ А. В. Нефедов, М. Ю. Нефедова - М., 1995 г.
11. Справочник по цифровой схемотехнике / В.И. Зубчук, В. П. Сигорский, А. Н. Шкурко. – К. Техника, 1990. – 448 с.
12. Интегральные микросхемы: Справ. / Б. В. Тарабрин, Л. Ф. Лукин, Ю. Н. Смирнов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1985.
13. «Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных схем», под редакцией Шахнова В. А.: изд. Радио и связь, 1988 г.
14. Лифты: Учебник для вузов / Г. Г. Архангельский, Д. П. Волков и др; Под общ. ред. Д. П. Волкова. – М.: АСВ, 1999. – 480 с.
15. Г. Р. Грейнер. Проэктирование безконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики. – М.: Энергоатом, 1977. – 312 с.
16. А. А. Полетаев.Эксплуатация лифтов: Вопр. и ответы: Справочник. – М.: Стройиздат, 1991. – 207 с.
17. ГОСТ 19.101-77 (СТ СЭВ 1626-79) – держстандарт на розробку програмної документації, видів програм та програмних документів.
18. ГОСТ 7.1.-84 та ДСТУ 3008-95 – розробка технічної документації
19. ИСО 5807-85 – ГОСТ на розробку програмних документів, схеми алгоритмів програм, даних та системи.
20. Особливості розробки схем керування вантажних ліфтів. [Електронний ресурс]: http://www.lift.ua/auto/Thesises.html
21. Діаграми контактів та індикацій[Електронний ресурс]: http://www.nau.edu.ua/uk/Science/ Patent.html
ДОДАТКИ
Додаток А (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Схема електрична структурна
Додаток Б (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Схема електрична функціональна
Додаток В (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Cхема електрична принципова
Додаток Д (обов’язковий) Мікропроцесорний модуль для системи управління ліфту. Лістинг програми.
#include "ADuC812.h"
#include "max.h"
#include "KB.h"
#include "i2c.h"
#include "lcd.h"
#include "rtc.h"
void Buzz(void)
{
unsigned char i;
unsigned short dur;
for(dur = 0; dur < 500; dur++)
{
WriteMax(ENA,0x24);
for(i=0; i < 2; i++)continue;
WriteMax(ENA,0x20);
for(i=0; i < 2; i++)continue;
}
}
extern int sprintf (char *, const char *, ...);
extern int abs (int val);
int T,VL,DV,kol,Tmin,Tmax;
TIME Opros,iztemp;
TIME vrem;
char outstr[16];
unsigned int ch;
int i;
unsigned char diap;
void FROM_TM0(void) interrupt 1
{
TH0=0xDC;
TL0=0x31;
kol++;
if (kol==100)
{
kol=0;
TR0=0;
GetTime(&vrem);
sprintf (outstr,"%d:%d:%d ", (int)vrem.hour, (int)vrem.min, (int)vrem.sec);
LCD_GotoXY(0,0);
LCD_Type(&outstr);
if (((vrem.min*60+vrem.sec)-(Opros.min*60+Opros.sec))==10)
{
LCD_GotoXY(0,1);
sprintf (outstr,"Temp %d Vlag %d", (int)T, (int)VL);
LCD_Type(&outstr);
Opros=vrem;
ch=0;
if ((VL<=47)||(VL>=52)) {ch=ch | 1;}
if ((T<=Tmin)||(T>=Tmax)) {ch= ch | 2;}
if (T<=20) {Buzz();}
if (DV==1) {Buzz(); DV=0;}
WriteMax(SV,ch);
}
if ((vrem.min-iztemp.min)==diap)
{
iztemp=vrem;
if (diap==1) {diap=2;Tmin=36;Tmax=40;T=38;}
else {diap=1;T=28; Tmin=26; Tmax=30;}
}
TR0=1;
}
}
void SetVector(unsigned char xdata *Address, void *Vector)
{
unsigned short xdata *TmpVector;
*Address = 0x02;
TmpVector = (unsigned short xdata *) (Address+1);
*TmpVector = (unsigned short) Vector;
}
void main(void)
{
unsigned char s;
T=38;
Tmin=36;
Tmax=40;
diap=2;
VL=50;
DV=0;
s=0;
kol=0;
InitLCD();
SetVector(0x200B,(void *) FROM_TM0);
TMOD=1;
ET0=1;
EA=1;
TH0=0xDC;
TL0=0x31;
GetTime(&Opros);
iztemp=Opros;
TR0=1;
while (1)
{
while (ScanKBOnce(&s)==0) {}
if (s=='1') {T-=5;}
if (s=='2') {T+=5;}
if (s=='4') {VL-=5;}
if (s=='5') {VL+=5;}
if (s=='0') {DV=1;}
for (i=0;i<20000;i++)
{Delay();}
}
}
Магістр