控制器局域网总线的电梯主控系统的设计实现开题报告

北京联合大学毕业设计（论文）开题报告

题目：         控制器局域网总线的电梯主控系统的设计实现              

专业：         通信工程              指导教师：    段丽         

学院：         信息学院              学号：  2008080304339      

班级：       200808030401A           姓名：      李杨           

一、课题任务与目的

    设计一套控制器局域网总线的电梯主控系统，要求接收处理电梯各种状态，并做出相应动作，控制电梯总体运行，电梯驱动控制（如：门机开关，）接收控制器发送楼层指示信号，对电梯参数设置、监控。具备电梯必备的数码显示、上下按键。通过小型的电机带动模型模拟电梯的真实运作。并设计编写相关的电梯控制算法，以实现电梯正常的工作。

    总体任务:

完成系统整体方案的设计，包括各个功能模块的实现方法的设计；

完成电路原理图的设计，以及PCB电路板的绘制；

完成各个电路模块的驱动函数的编写；

完成控制算法的编写，以及主程序的设计。

二、调研资料情况

 现代社会中，电梯已经成为不可缺少的运输设备。电梯的存在使得每幢高层建筑的交通更为便利。电梯控制系技术的发展主要经历了三个阶段：继电器控制阶段、微机控制阶段、现场总线控制阶段。

现有国内的电梯控制系统大多采用PLC作为电梯的控制核心，对每层楼进行点对点的控制，进一步加大了电梯控制工作的复杂性。单片机为核心的分布式智能电梯控制系统主控器，可以有效地提高系统的可靠性、实时性和软件编程的灵活性。主控制器是整个电梯的核心，不但要保证整个系统的稳定运行，而且要在极短的时间内对系统所有的任务进行响应。

CAN总线是BOSCH公司在现代汽技术中首先推出的一种多主机局域网，它具有极高的可靠性，独特灵活的设计和低廉的价格，现在广泛应用于工业现场控制、智能大厦、交通工具、信号检测、环境控制领域。与其他的几种现场总线相比而言，CAN总线是最易实现，价格最为低廉的一种。目前电梯井道系统中，主要采用并行通信，上行和下行的电缆很多，安装和调试也比较麻烦，而采用CAN总线比通常的并行通信大大节省了电缆数量，给电梯安装，调试和维护都带来了极大地方便。

单片机系统设计可以分为如下五大方面。

（1）单片机能够运行的最小系统，包括振荡电路、复位电路以及电源电路。

（2）单片机I/O口的使用方法和定时器、中断系统的使用。 　　

（3）单片机的通信接口，单片机的通信在单片机设计中是经常遇到的功能，所以必须注意目前单片机系统常用的各种通信接口和协议。 　　

（4）单片机的系统扩展，系统扩展通常可以分为程序存储器的扩展、数据存储器的扩展以及单片机I/O口的扩展三部分。 　　

（5）信号转换接口，主要是A/D、D/A转换以及PWM的实现。这是单片机信号处理中经常遇到的问题。 　　 

AT89C51单片机简介   

它的主要特性是：

A)    片内含有32 KB的Flash程序存储器，擦写周期为1000次;

B)    片内数据存储器内含512字节的RAM；

C)    具有可编程32线I/O口（P0，P1，P2和P3口）；

D)    具有3个可编程定时器T0，T1和T2；

E)    中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2级中断优先权的中断结构；

F)    具有一个全双工UART串行口；

G)    低功耗工作方式为空闲模式和掉电模式；

H)    具有双数据指针DPTR0和DPTR1；

I)    具有3级程序锁定位；

J)    具有硬件看门狗定时器WDT；

K)    AT89C51工作电源为4.0～5.5V（AT89LV51为2.7～5.5V）；

L)    AT89C51最高工作频率为33MHZ（AT89LV51为12MHZ）；

M)    具有断电标志POF．

CAN控制器SJA1000芯片简介

     SJA1000是CAN总线控制器，是PHILIPS公司的82C200控制器的替代品，实现了CAN的物理层和数据链路层的大部分，用户只需对SJA1000进行初始化和对CAN总线上的数据进行收发即可，使用起来更加方便快捷。其具有BASICAN和PELICAN两种工作模式，本系统工作在PELICAN模式，它支持CAN2.0协议规定的所有功能，能接受和发送帧报文，增强错误处理能力，在确认报文正确后予以应答，可完成CAN总线协议的物理层和数据链路层的所有功能，可向所有节点广播信息，也支持多主从节点相互通信。

CAN收发器82C250简介

     PCA82C250是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，该器件对总线提供差动发送能力并对CAN控制器提供差动接收能力。这是全世界使用最广泛的CAN收发器。

82C250收发器的主要特点如下：

●完全符合“ISO11898”标准；

●高速（可达 1Mbit/s）；

●可挂110个节点；

●低电流待机模式；

●未供电的节点不会干扰总线；

●斜率控制以降低射频干扰（RFI）；

●差动接收器具有宽共模范围，有很强的抗电磁干扰（EMI）的能力。

三、初步设计方法与实施方案

各模块任务

硬件设计：

主控电路：局域网总线控制器以sjal000为主控芯片， can收发器选82c250芯片

电机驱动电路：选用可方便启停和控制的步进电机作为电梯的驱动电机，使用其配套的控制盒作为控制器和驱动器，通过电机的正反转带动模型电梯的升降。

楼层检测电路：通过布置在各楼层的接近开关（当有物体接近时，输出电平会变化）检测电梯当前所在楼层。

显示电路：用数码管在各层实时显示当前电梯所在楼层信息。

上下按键电路：各楼层的按键（分为上下）用来模拟真实乘客呼叫电梯的情形。

蜂鸣器电路：当电梯停靠的时候，通过楼层安装的蜂鸣器发声模拟电梯门开启关闭等一系列动作。

系统的结构设计框图

本系统使用AT89C51、DPLD和SJA1000设计的电梯主控制器系统，系统具体功能如下：

● 接收、处理电梯的各种状态，并作出相应的动作，控制电梯的总体运行。

● 实施对电梯驱动部分的控制，包括抱闸的松放，门机的开关，变频器的低，中，高速的给出等控制。

● 接收轿厢控制器送来的内选信号，执行内选外乎指令。

● 向轿厢控制器、呼梯控制器发送楼层指示信号。

● 能对电梯参数设置、监控。

主控制器不仅要完成复杂的逻辑控制，还要实现数据通信、数据处理、安全监测及实时响应的功能。据此，本系统采用双单片机和CPLD的控制策略。其中一个单片机用来完成数据的实时处理、运算和响应、输入/输出信号的处理、电源监控及数据的非易失性保存；另一个单片机完成与控制系统中其他微处理器之间的CAN局域网数据通信；双CPU保证了系统的实时性。CPLD是应用很广泛的专用集成电路，具有集成度高、工作速度快和在线编程方便等特性，在系统中用于实现可编程I/O口的扩展、片内时序逻辑电路和组合逻辑电路设计、输入缓冲、输出驱动及产生其它器件的片选信号；CPLD通过片内可编程数据交换逻辑模块发送输入端口状态信息到单片机，接收单片机发出的控制信息，对于系统中部分输入、输出逻辑关系直接在CPLD中由可编程逻辑处理模块完成。

软件部分：

主控制器的主程序流程序图如下：

以上的软件部分均通过protues软件进行仿真

四、预期结果

仿真出电梯自动控制的每个过程，并且试着综和在一起

    五、进度计划

毕业设计进度计划表