1施工升降机毕业设计说明书

1施工升降机毕业设计说明书内容摘要：

来进行无线信号的发射接收； (2)利用霍尔传感器产生 楼层变化 数的脉冲信号 ； (3)利用 L298 对电机进行控制； (4) 对数据进行处理，要求用 LED 显示里程总数和即时速度。 实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。 最 终实现目标： 单片机对施工升降机的无线控制，能实时的显示当前楼层 功能。 楼层信号获取 硬件方案设计 楼层信号 ，首先要解决是采样的问题。 使用单片机进行 楼层信号处理 ，可以使用简单的脉冲计数法。 只要 升降机 每 经过一层 ，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入单片机中进行计算，即可获得转速的信息。 常用的 计数 元件有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器。 楼层信号 传感器的选择也有以下几种方案：使用光敏电阻 获得楼层信号 、利用编码器对 经过的楼层数 进行测量、利用霍尔传感器对 楼层信号 进行 检测 、利用干簧管型传感器测量 楼层。 光敏电阻对光 特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光 敏 电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行准确测量；而编码器必须安装在车轴上，安装较为复杂；霍尔元件或干簧管不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘覆盖也不会有影响，而且安装方便。 所以本设计采用霍尔元件对 楼层信号 进行测量，既简单易行，又经济适用。 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在 每一层 上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在 升降机 上，当 施工升降机经过楼层 时霍尔元件靠近磁钢，学院本科生毕业设计 （论文） 6 就有信号 输出，就会不断地产生脉冲信号输出。 这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 此控制系统的硬件主要组成：单片机 、 信号发射模块、 L298N、 键 盘等。 整体结构如图 所示本系统总体设计思路是：由键盘发出电平信号，单片机接受并转换成控制信号发送给 信号发射模块。 信号接收模块接收信号，传给单片机，单片机再控制电机的转动。 在系统中按键的作用是控制整个系统的。 LED 为实时显示。 该系统由二个模块组成，第一模块是信号发射模块；第二个模块为信号接收、处理并驱动电机工作模块。 二个模块互相通信，在 第一模块里，有 LED 能即时显示升降机所处在的楼层。 二个模块的信号发送、接收模块都采用 NFR24L01 芯片。 为了获得较为准确的楼层信息，采用霍尔传感器模块。 考虑到实际工作情况，要求该系统具有比较高的可靠性，故设计了看门狗电路。 并采取了其他一系列的保护措施。 另外，还专门设计了 +5V电源，给芯片提供稳定的电压，使得系统更安全可靠。 软件方案设计 通过软件控制单片机的功能是单片机的主要特点和优点，程序的设计要考虑合理性和可读性，遵循模块化设计的原则，采用自顶向下的设计方法。 模块化设计使程序的可读性好、修 改及完善方便。 软件设计包括主程序、 楼层 计算子程序、延时子程序、中断服务子程序、显示子程序等等。 中断子程序是将传感器产生的信号接入外部中断 0，将经过 74LS74 分频后的信号接入外部中断 1，利用中断和定时器对分别对里程进行累加。 图 系统框架图 学院本科生毕业设计 （论文） 7 数据处理子程序是将进入单片机的脉冲信号与实际要显示值之间有一定的对应关系，经过软件编程显示所需要的值。 显示子程序是将数据处理的结果送显示器显示。 学院本科生毕业设计 （论文） 8 第三章 发射电路设计 发射电路由键盘输入电路、显示电路、 NFR24L01 发射模块、复位电路、时钟电路组成。 键盘输入电路 设计 键盘是由一组按键开关组成的。 通常，按键所用的开关为机械弹性开关，这种开关一般为常开型。 平时 (按键不按下时 )，按键的触点是断开状态，按键被按下时，他们才闭合。 由于机械触点的弹性作用，一个按键开关从开始按上至接触稳定要经过一定的弹跳时间，即在这段时间里连续产生了多个脉冲，在断开时也不会一下子断开，存在同样的问题，按键开关在闭合及断开的瞬间，均伴随有一连串的抖动。 抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5ms～ 10ms，而按键的稳定闭合期的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为十分之几秒的时间。 此种抖 动在对步进电机的控制时会产生一定的影响，为消除这种抖动，在软件设计时会设计一个去抖动模块来加以解决。 按键的确认 按键的确认就是判别按键是否闭合，反映在电压上就是和按键相连的引脚呈现出高电平或低电平。 如果高电平表示断开，那么低电平则表示闭合，所以通过检测电平的高低状态，便可以确认按键是否按下。 本次设计中，在键盘的部分采用四个按键，分别控制步进电机的转动方向、加速、减速。 键盘的工作方式 键盘的工作方式有 3 种，即程序控制扫描、定时扫描和中断扫描方式。 程序控制扫描方式 程序控制扫描方式 是指单片机在空闲时，才调用键盘扫描程序，并反复的扫描键盘，直到用户从键盘上输入命令或数据，而在执行键入命令或处理键入数据过程中， CPU将不再影响键入要求，直到 CPU重新扫描键盘为止。 具体过程如下 : (1)判别有无按键按下； (2)键扫描取得闭合键的行、列值； (3)用计算法得到键值； 学院本科生毕业设计 （论文） 9 (4)判断闭合键是否释放，如果没有释放则等待；如果闭合键释放，将闭合键的键号保存，并转去执行闭合键的功能； (5)返回； 定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一定时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间的定时 ，当定时时间到就产生定时器溢出中断， CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键执行响应的键功能程序。 中断扫描方式 键盘工作在程序控制扫描方式时，当无键按下时， CPU要不间断的扫描键盘直到有按键按下为止。 如果 CPU要处理的事情很多，这种工作方式就不能适应。 定时扫描方式只要定时时间到， CPU就去扫描键盘，工作效率有了一定的提高。 由此可见，这两种方式常使 CPU处于空扫描的状态，而中断扫描方式下， CPU可以一直处理自己的工作，直到有键闭合时发出中断申请， CPU响应中断，执行响应的中断服务，才对键 进行处理，从而提高了 CPU的工作效率。 本设计键盘使用的是简单的程序控制扫描方式。 如图 所示。 显示电路设计 在日常生活中，我们对 LED 数码管并不陌生。 LED 数码管已作为很多电子产品的通用器件，如在仪表、汽车、机械电子及很多家用电子产品中都可以看到。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软硬件都比较简单。 SW1 SW2 SW3 SW4SW5 SW6 SW7 SW8SW9 SW10 SW11 SW12SW13 SW14 SW15 SW16VCCR1R2R3R4R5R6R7R8VCC10KPR1图 按键电路 学院本科生毕业设计 （论文） 10 LED 数码管简介 LED 数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接 低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。 共阴极 LED 数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极 (负极 )短接后作为公共阴极。 当驱动信号为高电平、 ?端接低电平时，才能发光。 LED 的输出光谱决定其发光颜色以及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。 常见管芯材料有磷化镓 (GaP)、砷化镓 (GaAs)、磷砷化镓 (GaAsP)、氮化镓 (GaN)等，其中氮化镓可发蓝光。 发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。 其他颜色 LED 数码管的光谱曲线形状与之 相似，仅入，值不同。 LED 数码管的产品中，以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。 LED 数码管等效于多只具有发光性能的 PN结。 当 PN结导通时，依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。 在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。 当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。 因此， LED 数码管属于电流控制型器件，其发光亮度 L(单位是 cd／ m2)与正向电流 IF 有关，用公式表示： L=KIF 即亮度与正向电流成正比。 LED 的正向电压U，则与正向电流以及管芯材料有关。 使用 LED 数码 管时，工作电流一般选 10mA 左右／段，既保证亮度适中，又不会损坏器件。 LED 数码管的基本参数和引脚功能 LED 数码管正向压降一般为 ～ 2V，额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。 本设计采用 4 位一组共阳 LED 数码管，用 P1 来控制数码管的短选和 p2 口控制位选位选，其管脚分配和内部结构，见图。 图 LED 共阳数码管管脚及内部结构 学院本科生毕业设计 （论文） 11 信号处理电路设计 信号处理采用型号为 AT89S52 的单片机。 其功能特征描述如下： AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片 内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 无线发射、接收模块电路 随着我国国际地位和科研水平的不断提高，无需导线连接的无线数据系统对用户有着极大的吸引力。 无线数据系统采用了能在局域范围内无线传输信息的数字网络，在不改动原有设施的前提下，将有效的数据信息准确、快速和安全地传送给 与会者。 因此，无线数据系统设备的设计得到了国内外相关领域厂商的广泛关注，未来，无线数据系统很有可能代替现有的有线数据系统，成为今后数据传输的主流。 要了解无线数据传输， 就得先了解无线传输技术。 下面大概介绍一下几种常见的无线传输技术： e1d2dp3c4g546b73829f10a11112LEDX1Comment: 4 位共阳极数码管 V1 V2 V3 V4R1R2R3R4R5R6R7R8VCC220PR2VCC图 LED 显示模块 学院本科生毕业设计 （论文） 12 U段无线传输技术 超高频（ UHF Ultra High Frequency）。 UHF 波段则是指频率为 300~3000MHz 的特高频无线电波。 具有特点是： 1）稳定性高 ； 2）写距离远 ； 3）讯速率较高。 但 U 段技术由于频段多、使用范围广，容易串频和被听，保密性较差。 红 外线技术 红外通讯技术的特点： 1）它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持； 2）通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。 3）主要是用来取代点对点的线缆连接； 4）具有不能穿透障碍物的特性，有效保障了会议信息的安全与保密； 5）安装方便快捷，成本低； 当然我们还是需要注意一下红外线技术的一些局限性。 在进行系统安装时，设备距离红外信号收发器的距离通常比较短，大都在 10 米内，且应远离其它红外光源（如日光灯，等离子屏等），以避免干扰。 WAP 技术 WAP 是 Wireless Application Protocol（即无线应用协议）的缩写。 无线应用协议也称为无线应用程序协议，目前应用广泛，是在数字移动电话、 Inter 及其他个人数字助理机 PDA、计算机应用之间进行通信的开放性全球标准。 在工作方面，对于日理万机、经常与时间竞赛的商务人士， WAP 更能为用户提供市场上最新的第一手信息，完全配合用户的业务和工作需要。 在生活方面，无论用户身在何处，都可以通过 WAP 上网，进行各项线上银行服务，在娱乐方面， WAP 也为用户提供了崭新的消费模式，无论您走到那里， 都可以随心所欲地与朋友甚至其他 WAP 用户，一起上网、玩游戏，一起分享 WAP 的乐趣。 BOS。