基于单片机模拟电梯控制系统的设计与实现开题报告

 2022-10-13 14:18:31

1. 研究目的与意义

电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微电脑技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。尽管电梯的品种繁多,但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构。从电梯各构件部分的功能上看,可分为八个部分:曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统,而本次课题内容就是基于单片机的电梯控制系统设计。

随着我国经济的发展,城市中涌现出越来越多的高层建筑,而与之配套的电梯已成为人们日常生活中不可缺少的工具。同时,由于国家老龄化问题目益突出,低层住宅建筑(一般5层左右)同样也有使用电梯的要求。所以电梯控制的研究在现代社会有着很重要的作用,作为一名电专业的学生,这些正是自动化专业所学习的内容,又是自己的兴趣所在。为了以后更好的工作和更深入的理解基于单片机的电梯控制系统,所以选择了该课题。

2. 课题关键问题和重难点

本设计的难点分为两部分,分为硬件和软件。硬件部分主要是设计电路、绘制电路图、制作电路板和焊接电路。设计电路是个难点,要考虑的东西太多,每个模块怎么搭建,单片机小系统要画对,电阻电容怎么计算与选择。然后要用专门的电路绘图软件将电路图画出来,画图时要注意元器件图不能选错,连线不能连错,不然做出来的电路肯定会出问题。PCB布线是个难点,布线的要求是线尽量的少,元器件尽量的紧凑,还有最重要的一点是元器件封装不能选错,不然做出来的电路板对应不上电路板。软件部分就是写程序,这也是本设计的难点,本设计的程序部分要求逻辑思维很清晰,而且程序还需要不断的调试,比较麻烦。

3. 国内外研究现状(文献综述)

国外:20世纪初,美国出现了曳引式电梯,钢丝绳悬挂在曳引轮上,一端与轿厢连接,而另一端与对重连接,随曳引轮的转动,靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力,使轿厢与对重作一生一降的相反运动。显然,钢丝绳不用缠绕,因此钢丝绳的长度和股数均不受控制,当然轿厢的载重量以及提升的高度就得到了提高,从而满足了人们对电梯的使用需求。因此,近一百年来,曳引电梯一直受到重视,并发展沿用至今。[3]

在后来的几十年里,通过变换电动机级数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功,1933 年,世界上第一台运行速度为6 m/s的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。

第二次世界大战后,建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期,代表新技术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时,陆续出现了群控电梯、超高速电梯。

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4. 研究方案

本课题拟以51系列单片机为核心控制部件,充分利用其体积小、速度快、功能强、功耗低等特点,并辅以相应辅助电路,设计完成一个模拟电梯控制系统。电梯对象拟为八层,用LED八段数码管显示电梯运行的楼层数,用发光二极管辅助显示楼层数,用8*8点阵显示电梯上下行方向。

PLC(可编程控制器)在电梯控制中得到了广泛的应目前。PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施,使用方便,扩展容易。它使用了梯形图和可编程指令,易于掌握。电梯控制器通常由PLC实现基本能力,但是就毕业设计成本而言,则 PLC稍嫌不足。51单片机做到了经济的同时也满足了毕业设计的需求。

5. 工作计划

第 1 周:进一步熟悉课题内容,收集资料,社会考察学习。自己的专业是自动化,所以设计方向就应该往这方面,然后根据自己的所见所闻,刚好那段时间在研究电梯,所以就确定了模拟电梯的课题。

第 2 周:收集资料,制定总体方案,并与指导教师讨论。这次的模拟电路,主要由按键模块,电源模块,点阵模块,数码管显示模块构成。各个模块之间相互协作,最终完成电梯的模拟。

第 3 周:分析本次设计所采用的方案的可行性。本次设计,由电源模块分别给单片机和显示电路供电,通过按键模块给单片机输入信号,然后通过单片机控制数码管,点阵的运作。

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