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標題: 單片機電梯控制模型硬件設(shè)計 [打印本頁]

作者: 嘿嘿你個誰 時間: 2019-5-9 11:59
標題: 單片機電梯控制模型硬件設(shè)計
摘要：本系統(tǒng)使用STC12C5A60S單片機為核心的部件，通過對用戶按鍵信息的檢測和處理、按預(yù)定的運行規(guī)則和程序、發(fā)出控制信號對電機進行調(diào)節(jié)，從而控制電梯的起停速度、升降和運行時間。通過由LM393的電壓比較器和H92B4構(gòu)成的測速傳感器檢測電梯的速度、識別所在的樓層、系統(tǒng)將接收的信號進行處理，通過OLED顯示屏。該控制系統(tǒng)還實現(xiàn)了緊急按鍵的功能，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了電梯的基本控制功能。1總體方案的設(shè)計1.1系統(tǒng)板的設(shè)計

本系統(tǒng)的系統(tǒng)板主要就是單片機STC12C5A60S2組成，整合了JQ6500芯片的語音模塊、OLED顯示模塊、獨立按鍵模塊。

STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場。

1.2動力的選擇

本設(shè)計選用了直流電機和和驅(qū)動器L298N，直流電機具有良好的起動、制動、調(diào)速性能，已廣泛用于工業(yè)，航天領(lǐng)域等各方面。最常用的直流調(diào)速技術(shù)是PWM，它具有調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍寬和耗能低的特點。L298N是一種高電壓、大電流的電機驅(qū)動芯片；該芯片采用15腳封裝內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器可以驅(qū)動直流電機和步進電機。

2硬件電路的設(shè)計2.1單片機最小系統(tǒng)板的設(shè)計

采用了STC12C5A60S單片機控制系統(tǒng)，單片機最小系統(tǒng)如圖

供電電路：20引腳接地、31引腳接電源vcc、完成了單片機的供電。

復(fù)位電路:由10k的電阻R2和100NF的電容c2組成。

時鐘電路：時鐘電路是由兩個100NF的電容C3、C5和晶振X1構(gòu)成。

撥動開關(guān):通過撥動開關(guān)柄使電路接通或斷開，達到切換電路的目的。

2.2電機驅(qū)動模塊的設(shè)計

電機驅(qū)動模塊由型號為L298N的電機驅(qū)動芯片、光電隔離部分、供電設(shè)備、c續(xù)流二極管和控制接口組成，如圖所示。

主芯片部分：L298N是一種高電壓，大電流的電機驅(qū)動芯片，該芯片采用15腳封裝內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以驅(qū)動直流電機和步進電機，采用標準邏輯電平信號控制，具有兩個使能控制端，不受輸入信號影響下使每部邏輯電路部分在低電平下工作，。內(nèi)部包含4個通道邏輯驅(qū)動電路，可以方便驅(qū)動兩個直流電機，OUT1,OUT2和OUT3，OUT4之間分別接電機，ENA，ENB接控制使能端控制電機的停轉(zhuǎn)。

光電隔離：TLP521-4是可控制光耦和器件用于電路之間的信號的傳輸，使前端和負載完全隔離，目的在于增強安全性，保護因電機啟動停止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖對主控制器的影響。R3-R10為上拉電阻。

1，光耦的輸入端是一個發(fā)光二極管，加電阻是為了限制電流；不加電流容易燒壞。

2，光耦的輸出端是有光敏三極管構(gòu)成的反相放大器，當無信號輸入時，發(fā)光二極管截至，無電流流過不發(fā)光，故光敏三極管因無光照也截至，集電極電流Icc=0，輸出U=Vcc-Ic*R；所以U=Vcc輸出為高電平。當有輸入信號時，二極管因有電流而發(fā)光，光敏三極管因光照而飽和導(dǎo)通R上的電壓為Vcc，集電極對地電壓為0，輸出為低電平。

續(xù)流二極管部分：使用續(xù)流二極管IN4007 D1—D8。電機接口沒有正負之分，如果發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)向不對將兩線調(diào)整即可。

2.3按鍵模塊的設(shè)計

本設(shè)計中所需按鍵數(shù)量比較少，使用獨立式鍵盤完全能夠很好的滿足要求，同時獨立式鍵盤較容易編程使用也較為簡單。

按鍵控制系統(tǒng)有S2~S7六個按鍵組成表示為目標樓層第一層到第五層和在電梯出現(xiàn)故障時使用的緊急按鍵。當任何一個按鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線被清0，平時該線為1，用單片機的位處理判斷按鍵是否按下。

2.4測速傳感器模塊

1，測速模塊使用了LM393電壓比較器，PNP三極管，和型號為H92B4傳感器構(gòu)成能夠檢測電梯的速度。

2，H92B4是直射式紅外光電傳感器，特點是：易安裝；可靠性高；響應(yīng)速度快；槽寬4mm。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成，發(fā)光源為二極管，受光器為光敏三極管，當發(fā)光源和受光器之間存在光線阻擋時，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖剑謴?fù)光通路變?yōu)楦唠娖剑纬筛叩碗娖矫}沖，對脈沖計數(shù)記錄速度。

3，PNP的三極管起到電流的放大作用。

4，LM393的雙電壓比較器，將同相輸入端INB+與反向輸入端INB-的電壓進行比較，OUT輸出相應(yīng)的電平。

2.5顯示與語音模塊的設(shè)計

顯示模塊使用的IIC協(xié)議的OLED顯示屏，顯示屏與單片機的IIC接口相連，顯示電梯的速度；所在樓層以及電梯的上升或下降。

在語音部分采用的芯片是JQ6500，它是一種提供串口的MP3芯片，完美的結(jié)合了MP3，WMVde硬解碼，無需繁瑣的低層操作，使用方便相對穩(wěn)定可靠，可以通過簡單的串口完成指定的操作。

它由AD按鍵模式的串口模式，主要是用的是它RXD數(shù)據(jù)輸入端和RTXD數(shù)據(jù)輸出端可以通過單片機串口進行控制；起到報層的作用。

結(jié)論：本次電子設(shè)計有較強的綜合性，不僅要求設(shè)計者能熟練使用單片機，熟練編寫程序，還要求對單片機的電路連接結(jié)構(gòu)，對芯片有明確清晰的了解與認識，否則在設(shè)計的第一步就會遇到障礙。經(jīng)過多天的努力，系統(tǒng)完成了一些要求，系統(tǒng)設(shè)計功能不完全，有待改進。

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