Разработка микропроцессорной системы управления лифтом

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский  государственный университет путей  сообщения

 

 

Кафедра «Автоматика и системы управления»

 

 

 

 

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

 

____________В.В. Петров

«___»__________________2012 г.

 

 

 

 

 

 

Разработка  микропроцессорной системы управления лифтом

Пояснительная записка к курсовому  проекту

ИНМВ.4010000.000 ПЗ

 

 

 

 

Студент гр. 28 З   ____________М.С. Ребров «__»________2012 г.     Руководитель – доцент кафедры АиСУ ____________В.В. Петров «__»________2012 г.

 

 

 

Омск 2012

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Микропроцессорные устройства систем управления»

 

студента  группы 28з

Реброва Максима Сергеевича   

1 Тема проекта:  Разработка микропроцессорной системы управления

лифтом.

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

 

№ п-п	Наименование разделов курсового проекта	Срок выполнения	Примечание
1	Изучение задания,  сбор	28.09.2012	25%
	информации по теме.
2	Разработка аппаратных средств МП	08.10.2012	50%
3	Выбор микроконтроллера	03.11.2012	75%
4	Разработка принципиальной схемы  МП системы	27.11.2012	90%
5	Окончательный вариант	13.12.2012	100%
	пояснительной записки.
6	Защита курсового проекта	15.12.2012

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

Разработка  микропроцессорной системы управления лифтом, программное обеспечения  для него на языке ассемблер, рассмотреть вопросы программирования микроконтроллера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

УДК 62-519

 

Пояснительная записка содержит 31 страница, 14 рисунков, 2 таблицы, 5 источников.

 

Объектом  описания является микроконтроллер ADuC812BS.

Цель работы – Разработка микропроцессорной системы управления лифтом на микроконтроллере ADuC812BS.

В результате курсовой работы были разработана системы управления лифтом на микроконтроллере ADuC812BS. Так же подробно был описан микропроцессорный контроллер ADuC812BS, приведены функционально-структурные схемы. 

В ходе разработки курсового проекта были использованы программные пакеты  Microsoft Office Word 2010 и Microsoft Office Visio 2007.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 6

1 Техническое описание микропроцессорной системы 7

1.1 Определение набора функционально-системных требований……………. 8

1.2 Функциональная спецификация……………………………….……………. 8

2 Системно-алгоритмическое проектирование 10

2.1 Разбиение  МПС на аппаратную и программную  части…………………..11

3 Разработка аппаратных средств МП-системы 12

3.1 Выбор микроконтроллера 12

3.2 Выбор датчиков 13

3.2.1 Датчик силы 13

3.3 ДГНО-3 - датчик герконовый, нормально-открытый 15

3.4 Устройство контроля проема дверей кабины ("Барьер-1М") 16

3.5 Индикатор лифтовой ИЛШ-221УКЛ 18

4 Разработка функциональной схемы 24

4.1 Разработка принципиальной схемы 24

5 Проектирование программных средств 24

5.1 Формализация задачи 24

5.2 Составление программы 24

Заключение 27

Библиографический список 27

 

 

 

 

 

 

Введение

На сегодняшний день лифт стал неотъемлемой частью нашей жизни. В современных  многоэтажных зданиях их число доходят  до трех. Различают грузовые, пассажирские, пожарные и другие типы лифтов. Но несмотря на их функциональное различие, принцип работы и система управления во многом схожи.

Далеко  не каждый человек задумывается, что  скрывается за простым алгоритмом нажатия  кнопки и прибытием на нужный этаж.

Первые  образцы управления лифтов были очень  примитивны: лифт не реагировал на другие вызова, если в кабине находится  пассажир, которого он доставляет на этаж. Такие лифты еще не редкость и  их часто можно встретить и  ощутить на себе всю примитивность  данного механизма. Еще одним  недостатком такой структуры  является зависимость приезда лифта  на этаж от времени нажатия кнопки вызова.

Следующее поколение были более совершенны. Они подбирали пассажиров попутного  направления (чаще всего вниз). Это  позволило заметно уменьшить  затраты на электроэнергию и заметно  возросла производительность. На сегодняшний  день эта идея сохранилась, но добавилась еще одна кнопка на этаже т.е. у пассажиров есть выбор куда ехать: вверх или вниз. В зависимости от нажатой кнопки программа лифта значительно изменяется и гарантирует скорейшее обслуживание этого пассажира. Конечно на крайних этажах (на первом и последнем) осталась по одной кнопке, т.к. ехать выше последнего или ниже первого не имеет смысла. Также в современных лифтах присутствуют различные индикаторы: индикатор нажатой кнопки, индикатор направления движения, номер текущего этажа и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Техническое описание микропроцессорной системы

 

Лифт  обслуживает 16-ти этажный дом. Начальное  состояние лифта – стоит на любом этаже без пассажиров, двери  закрыты. При поступлении вызова с какого-либо этажа включается свет в лифте и запускается вращение двигателя в нужном направлении. Если этаж, с которого поступил вызов  и этаж на котором находится лифт совпадают, то сразу происходит открывание дверей. После остановки лифта включается привод открывания дверей. После срабатывания датчика «Двери открыты» осуществляется выдержка 20 секунд, в течение которых пассажиры могут войти в лифт. Если этого не произошло (отсутствует давление на пол), то включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика «Двери закрыты» привод закрывания дверей выключается, свет гасится, лифт готов принять следующий вызов. Если при закрывании дверей на их пути встречается препятствие, то снова включается привод открывания дверей и после срабатывания датчика «Двери открыты» снова осуществляется выдержка 20 секунд.

При наличии  давления на пол, лифт с открытыми  дверями ожидает нажатия кнопки какого-либо этажа внутри кабины. При  нажатии кнопки и отсутствии перегрузки лифта включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика  «Двери закрыты» включается двигатель, перемещающий лифт в нужном направлении. Если при закрывании дверей встречается  препятствие, то выключается привод закрывания дверей, включается привод открывания дверей и после срабатывания  датчика «Двери открыты» выключается  привод открывания дверей и снова  осуществляется выдержка 20 секунд.

Если  внутри кабины лифта нажимается кнопка того этажа, на котором находится  лифт, то начинается процедура открывания дверей. Движение лифта с пассажирами  аналогично движению пустого лифта. По достижению места назначения двери  лифта открываются и остаются открытыми 20 секунд. Затем  включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика «Двери закрыты» привод закрывания дверей выключается, свет гасится, лифт готов принять следующий вызов. Если при закрывании дверей встречается  препятствие, то привод закрывания дверей отключается, начинается процедура  открывания дверей, после выдержки 20 секунд двери закрываются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Определение набора функционально-системных требований

 

Со стороны  пользователя к разрабатываемому устройству можно выделить следующие требования:

1. Индикация текущего положения лифта (№ этажа);
2. Оповещение системой о перегрузке (звуковой сигнал);
3. Открывание дверей при обнаружении препятствия;
4. При открытых дверях лифт не должен поехать;
5. При обнаружении веса в кабине включается свет.
6. По истечении 20 сек двери закрываются.

1.2 Функциональная спецификация

 

Разрабатываемая система управления лифтом должна обладать следующими функциями:

1. Управление открытием/ закрытием дверей;
2. Включение/ выключение питания света в кабине;
3. Управление двигателем;
4. Управление временем нахождения дверей в открытом состоянии;
5. Обнаружение веса;
6. Обработка введенного № этажа внутри кабины;
7. Идентификация текущего № этажа;
8. Обнаружение препятствия;
9. Обнаружение перегрузки;
10. Обработка номера нажатой кнопки на этаже;
11. Индикация этажа;
12. Обработка положения дверей (открыты/закрыты).

Составим  описанием входов и выходов МПС в виде таблицы 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Функции МПС

Функция устройства	Направление сигнала	Устройство
Управление открытием/ закрытием  дверей	выход	МК
Включение/ выключение питания света  в кабине	выход	МК
Управление двигателем	выход	МК
Управление временем нахождения дверей в открытом состоянии	выход	МК
Обнаружение веса	вход	Датчик веса
Обработка введенного № этажа внутри кабины	вход	МК
Идентификация текущего № этажа	выход	Датчик этажа
Обнаружение препятствия	вход	Датчик препятствия
Обнаружение перегрузки	вход	Датчик веса
Обработка номера нажатой кнопки на этаже	вход	МК
Индикация этажа	выход	ЖК
Обработка положения дверей (открыты/закрыты)	вход	Датчик положения
Ввод № этажа	вход	клавиатура
Вызов лифта	вход	клавиатура

 

2 Системно-алгоритмическое  проектирование

2.1 Разбиение  МПС на аппаратную и программную  части

На данном этапе курсового проектирования потребуется распределить какие из функций функциональной спецификации будут выполняться аппаратной частью, а какие программной, произведём разделение функций.

Функции, выполняемые программной частью:

1. Отображение показаний на ЖК-дисплее;
2. Включение света в кабине лифта.
3. Управление вкл. звукового сигнала при перегрузке;
4. Управление открытием/закрытием дверей.
5. Управление главным двигателем.
6. Управление временем нахождения дверей в открытом состоянии.
7. Сравнение № нажатой кнопки и № текущего этажа.

Функции, выполняемые аппаратной частью:

1. Получение сигналов от датчиков.
2. Подача звукового сигнала;
3. Индикация этажа;
4. Обнаружение веса;
5. Определение текущего этажа;
6. Обнаружение препятствия;
7. Определение положения дверей (открыты/закрыты)

На данном этапе также необходимо составить  общую структуру и алгоритмы  функционирования программной и  аппаратной частей. Данная структура  представлена на рисунке 2.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1 –Алгоритм функционирования программной

и аппаратной частей МПС 

3 Разработка  аппаратных средств МП-системы

3.1 Выбор микроконтроллера

В основу микропроцессорной системы ляжет  микроконтроллер ADuC812BS. Процессор ADuC812 является клоном Intel 8051 со встроенной периферией . Основные характеристики:

• рабочая частота 11.0592 МГц;
• 8-канальный 12-битный АЦП со скоростью выборок 200 К/с (в режиме прямого доступа к памяти) – в нашем случае получение информации с датчиков;
• два 12-битных ЦАП (код-напряжение) – понадобится для управления освещением и двигателями;
• внутренний температурный сенсор;
• 640 байт программируемого EPROM со страничной организацией (256 страниц по 4 байта) – понадобится для хранения программы управления;
• 256 байт внутренней памяти данных;
• адресное пространство 16 Мб;
• режим управления питанием;
• асинхронный последовательный ввод-вывод;
• интерфейс IС;
• три 16-битных таймера-счетчика и сторожевой таймер WatchDog – будут необходимы для выдерживания двадцатисекундной задержки.