2004年湖北赛区大学生电子设计竞赛一等奖 电梯控制模型设计D题

### 2004年湖北赛区大学生电子设计竞赛一等奖作品：电梯控制模型设计解析 #### 系统概述 本文档介绍的是2004年湖北赛区大学生电子设计竞赛一等奖获奖作品——“电梯控制模型设计D题”。该设计采用双单片机并行处理结构，以Cygnal MCS51单片机为核心，实现了对电梯模拟轿厢的自动控制。通过红外线发送-接收对管监测器采集数据，并利用电阻应变式拉力传感器进行重量测量。整个系统不仅能够实现电梯的基本功能，还具备语音提示和显示等功能。 #### 系统组成及工作原理 - **中心控制模块**：由两台Cygnal MCS51单片机构成，一台负责整体控制逻辑，另一台则专注于重量测量及显示。 - **用户呼叫信号输入模块**：通过按键或触摸屏等方式接收用户的操作指令。 - **电机控制与驱动模块**：采用步进电机进行驱动，实现电梯的升降运动。 - **位置检测模块**：使用霍尔传感开关来检测电梯的位置。 - **称重模块**：利用电阻应变式拉力传感器进行重量测量。 - **显示模块**：通过LCD显示屏展示相关信息。 #### 方案选择与论证 - **方案一**：采用CPLD器件作为控制中心，虽然理论上可以实现更复杂的逻辑处理，但由于其实现难度较大且成本较高，因此最终未被采纳。 - **方案二**：选择了以单片机为核心的设计方案，通过扩展相关接口电路实现全系统的控制。这种方案的优势在于技术相对成熟，硬件设计简单，成本较低，易于维护。 #### 硬件电路设计 - **单片机小系统**：使用AT89C52作为核心处理器，配备必要的外围设备，如数据存储器、键盘显示控制器等。 - **电机控制与驱动模块**：选用四相五线步进电机，并通过75451作为电机驱动器件，以实现足够的驱动功率。 - **楼层位置检测模块**：在每个楼层设置霍尔传感器，当电梯到达指定位置时，传感器会发送信号至单片机。 - **称重模块**：重量传感器将重量信号转化为电信号，经过放大处理后转换为频率信号，送入单片机进行计数处理。 #### 软件设计 - **多任务并行处理**：软件设计采用了多任务并行处理的方式，确保了系统的稳定性和响应速度。 - **按键及位置检测**：对按键输入和位置信号进行处理，确保电梯能够准确地响应用户需求并停靠在正确的楼层。 - **载重检测与显示**：通过重量传感器采集数据，经过计算处理后，在LCD显示屏上显示当前载重情况。 #### 测量精度分析 - 在称重模块中，系统采用的测量方法可以达到很高的精度。例如，对于0克到500克的重量范围，其频率信号的分度为150μs，而单片机的计数误差可以控制在15μs以内，这意味着重量测量的误差小于0.1克，完全能够满足系统要求。 #### 总结 2004年湖北赛区大学生电子设计竞赛一等奖作品——“电梯控制模型设计D题”，通过巧妙的设计和严谨的技术实现，不仅展现了参赛者们扎实的专业技能，也为未来的智能电梯系统提供了有益的参考案例。该设计不仅在技术上实现了自动化控制的目标，还在用户体验方面做出了优化，充分体现了创新精神和技术应用的价值。