1、 鄭州航空工業管理(gunl)學院畢 業 論 文（設 計） 2013 屆 電氣工程及其自動化 專業(zhuny) 班級(bnj)題 目施工升降機安全監測系統畢業設計姓 名 學號 指導教師 職稱 講 師 二0一 3 年 5 月 24 日 內 容 摘 要 施工升降機是高層建筑施工中不可缺少的垂直運輸工具，它主要擔負運送施工人員和施工設備以及施工物料的任務。對于當前施工升降機自動化程度低、安全管理弱的特點，本文(bnwn)設計了一種施工升降機自動化的安全監測系統。首先介紹(jisho)施工升降機安全監測的意義，分析了國內外施工升降機安全監測的研究現狀及其發展趨勢，明確了升降機安全監測系統所要達到的性

2、能指標。然后，根據施工升降機安全監測系統的功能需求，給出了系統硬件設計的總體思路和系統結構框圖，詳細分析了重量信號采集模塊、加速度采集模塊、樓層呼叫接收模塊、數據存儲模塊、遠程通信模塊等各部分功能電路。在軟件設計上，根據系統的功能需求，詳細闡述了系統的重量、加速度信號數據采集、處理和修正的方法，系統運行參數存儲和轉存，遠程通信的實現等。通過上述設計，實現了施工升降機監測的快速運行，簡單方便，便于(biny)控制等基本功能。 關 鍵 詞 施工升降機；安全監測；加速度傳感器；樓層呼叫 I The construction hoist security monitoring system desig

3、n Name:Zhanghao Instructor:SuyanpingAbstractThe construction hoist vertical transport is indispensable to the construction of high-rise buildings, it is mainly charged with the task of transporting construction workers and construction equipment and construction materials. In view of the current con

4、struction hoist low degree of automation and safety management characteristics of weak, the remote automation safety control system for construction hoist was designed. II According to the functional requirements of the construction hoist safety monitoring system, we can determine the general idea o

5、f the system hardware design and system block diagram and have a detailed analysis of the weight of the signal acquisition module, the acceleration data acquisition module, the floor call system module, the data storage module, the remote communication module and so on. In the aspect of software des

6、ign, according to the systems functional requirements ,it elaborated the methods of the acquisition of the acceleration signal data ,the weight of the system，and the processing and correction. And it also elaborated detailed the system operating parameters storage and forwarding, and the realization

7、 of remote communication. Through the design, we completed the construction elevator monitoring operation, simple and convenient, easy to control and other basic functions. Key wordsThe construction hoist;Safety monitoring; Acceleration sensor; Floor call III 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc887 第一章

8、 緒論(xln) PAGEREF _Toc887 - 1 - HYPERLINK l _Toc17342 1.1研究(ynji)背景與意義 PAGEREF _Toc17342 - 1 - HYPERLINK l _Toc4910 1.2 國內外研究(ynji)現狀 PAGEREF _Toc4910 - 3 - HYPERLINK l _Toc30468 1.3 本文研究內容 PAGEREF _Toc30468 - 3 - HYPERLINK l _Toc3141 小結 PAGEREF _Toc3141 - 5 - HYPERLINK l _Toc9382 第二章 施工升降機的安全監測系統概述

9、PAGEREF _Toc9382 - 6 - HYPERLINK l _Toc17349 2.1施工升降機的基本簡介 PAGEREF _Toc17349 - 6 - HYPERLINK l _Toc7057 2.2施工升降機安全裝置 PAGEREF _Toc7057 - 6 - HYPERLINK l _Toc27366 2.3 無線呼叫接收基本原理 PAGEREF _Toc27366 - 9 - HYPERLINK l _Toc22060 2.4 自動選層及平層基本原理 PAGEREF _Toc22060 - 10 - HYPERLINK l _Toc12344 2.5 系統總體方案 PAG

10、EREF _Toc12344 - 10 - HYPERLINK l _Toc5997 小結 PAGEREF _Toc5997 - 11 - HYPERLINK l _Toc26359 第三章 施工升降機安全監測系統硬件設計 PAGEREF _Toc26359 - 12 - HYPERLINK l _Toc31053 3.1 單片機選型概述 PAGEREF _Toc31053 - 12 - HYPERLINK l _Toc19999 3.2 系統設計總圖 PAGEREF _Toc19999 - 12 - HYPERLINK l _Toc16412 3.3無線樓層呼叫接收模塊 PAGEREF _T

11、oc16412 - 13 - HYPERLINK l _Toc7419 3.4 信號采集模塊 PAGEREF _Toc7419 - 15 - HYPERLINK l _Toc8524 3.5開關電源模塊 PAGEREF _Toc8524 - 17 - HYPERLINK l _Toc26942 3.6 A/D轉換模塊 PAGEREF _Toc26942 - 19 - HYPERLINK l _Toc24996 3.7數據(shj)存儲 PAGEREF _Toc24996 - 21 - HYPERLINK l _Toc23282 3.8 LED顯示(xinsh)模塊 PAGEREF _Toc23

12、282 - 21 - HYPERLINK l _Toc3578 3.9 鍵盤及其接口(ji ku)模塊 PAGEREF _Toc3578 - 22 - HYPERLINK l _Toc1208 小結 PAGEREF _Toc1208 - 24 - HYPERLINK l _Toc27374 第四章 系統軟件結構設計 PAGEREF _Toc27374 - 25 - HYPERLINK l _Toc11054 4.1系統軟件設計 PAGEREF _Toc11054 - 25 - HYPERLINK l _Toc23349 4.2 數據的輸出 PAGEREF _Toc23349 - 27 - HY

13、PERLINK l _Toc23679 4.2.1 聲光報警及繼電器 PAGEREF _Toc23679 - 27 - HYPERLINK l _Toc18863 4.2.2 數碼顯示輸出 PAGEREF _Toc18863 - 27 - HYPERLINK l _Toc1265 4.3 樓層呼叫接收模塊 PAGEREF _Toc1265 - 28 - HYPERLINK l _Toc5980 小結 PAGEREF _Toc5980 - 30 - HYPERLINK l _Toc17708 第五章 設計總結 PAGEREF _Toc17708 - 31 - HYPERLINK l _Toc31

14、668 參考文獻 PAGEREF _Toc31668 - 34 - HYPERLINK l _Toc2719 附錄 A 部分程序源代碼 PAGEREF _Toc2719 - 35 - - 43 -施工(sh gng)升降機安全監測系統設計班級:0906071學號:090607136 姓名:張豪 指導老師:蘇艷蘋 職稱(zhchng):講師 第一章 緒論(xln) 施工升降機主要用于城市高層和超高層建筑中各種類型，這主要是因為這個建筑高度使用井架，龍門內完成工作是很困難的。近年來，隨著建筑高度的不斷增加，高度的大型建筑電梯的需求也在不斷增加。施工升降機，除了應用在高層建筑施工中也可以應用在橋梁施

15、工，此外，它還可以用在大型化工廠冷卻塔，電廠煙囪，廣播電視塔和煤礦等建筑，施工升降機已成為建筑行業不可缺少的機械設備【1】。1.1研究背景與意義 建筑用施工升降機由于造價較低，結構簡單，作業環境惡劣，結構構件與裝置常暴露在外，并且建筑用施工升降機多為臨時性租賃而來和使用中經常變更高度等特性，組裝、拆卸頻繁，因此建筑用施工升降機比商用電梯更容易造成事故。另外建筑用施工升降機的出入口閘門的連鎖裝置，常因使用者為圖一時方便，進行破壞，亦是容易造成事故發生的原因之一。隨著建筑市場的迅速發展，高層、超高層建筑的日益增多(zn du)，對其要求越來越高，使用也越來越廣泛。但由于起重設備專業性強，施工現場使

16、用條件惡劣， 施工單位安全管理工作嚴重滯后，跟不上建筑施工現場的工作節奏和強度等因素，極易發生機毀人亡的安全事故，給國家和人民的生命和財產帶來巨大損失。日前在成都發生的一起施工升降機墜落事故，就值得我們深省。 1.2 國內外研究(ynji)現狀 自1973年以來，中國的第一個機架和小齒輪施工電梯誕生以來，經過30多年的不斷發展，結構，功能，電梯在使用，安全裝置等方面的變化和發展。目前，施工升降機制造產業較為發達的國家是德國，法國，英國，意大利，西班牙，丹麥，俄羅斯，美國和日本(r bn)。該公司在瑞典，西班牙的ALIMARK PEGA公司的代表，他們的產品占據國際起重機市場的大部分份額，支持他

17、們的安全監控設備，基本上反映了施工電梯安全監控設備的開發過程中，狀態和趨勢。然而，由于施工升降機結構簡單，操作方便，低附加值的功能，人們往往忽略了一個事實，大多集中在塔式起重機及其它工程機械設備，其安全設備，安全監控設備的必要性。其中有一個代表瑞典ALIMARK公司，董事會建設提升驅動，采用針型傳感器來監測負載吊籠，實時檢測和顯示控制儀表負載條件下，一旦超負荷，它停止運行在傳統的內部驅動器類型升降機，也取得了國外的有益嘗試，雖然顯示和控制精度略遜于前者，但也基本能滿足實際工程。其次是西班牙PEGA吊籠公司。我們目前的建設吊籠，雖然落后于國際先進標準，國家標準是2005年施工升降機版本，已被納入

18、了一些歐洲和美國的標準內容，但總體來說與國際還有一定的差距。根據歐洲標準的經驗，充分考慮標準的制定者的想法為基礎(jch)的情況下可能（甚至是濫用會發生）的安全風險，從而制定有效的針對性的預防措施，使我們的產品設計師，產品標準的制定者，現場管理人員得以使用。我們必須先學習，堅持以人為本，安全第一的理念和在實際工作中實施。1.3 本文(bnwn)研究內容 通過本設計的研究，確定了施工升降機安全(nqun)監測系統的研究內容: 1、施工升降機安全監測系統基本功能分析以及總體方案設計。整個系統大致可以分成五大部分：重量、加速度信號采集部分、主控處理及接口部分、數碼及外接顯示部分、樓層呼叫接收部分、短

19、信遠程監控部分。 2、硬件方案及電路原理圖的設計。完善前級模擬信號調理電路；設計自檢裝置電路；加速度檢測電路；無線樓層呼叫系統。 3、軟件的設計。作出系統軟件各個模塊的流程圖；完善軟件控制。 4、完善樓層呼叫系統軟硬件設計。 小結(xioji) 本章比較了國內外施工升降機現狀，說明了我國施工升降機發展的迫切性。分析了我國施工升降機現狀，主要表現在電自動化程度低、安全管理(gunl)弱等。并通過改進設計出了新型施工升降機解決方案，使之與國際接軌，盡快解決我國施工升降機落后的現狀。第二章 施工升降機的安全監測(jin c)系統概述 2.1施工(sh gng)升降機的基本簡介 施工升降機又叫建筑用施

20、工電梯，也可以成為室外電梯，工地升降機。是建筑中經常使用的載人載貨施工機械，主要用于高層建筑的內外(niwi)裝修、橋梁、煙囪等建筑的施工。由于其獨特的箱體結構讓施工人員乘坐起來既舒適又安全。施工升降機在工地上通常是配合塔吊使用。一般的施工升降機載重量在1-3噸，運行速度為1-60m/min。施工升降機的種類很多，按運行方式分有：無對重和有對重兩種；按控制方式分為手動控制式和自動控制式。根據實際需要還可以添加變頻裝置和PLC控制模塊，另外還可以添加樓層呼叫裝置和平層裝置。 圖2.1施工升降機實圖2.2施工升降機安全裝置 1.限速器為了防止施工升降機吊籠超速或下降，設置一個安全裝置被分成兩種類型

21、的單向和雙向，單向調速器只能沿籠的方向減少的限速效果，雙向調速器可以向上和向下沿籠效應在兩個方向的速度限制。總督應要求進行性能(xngnng)測試期間。2.緩沖(hunchng)彈簧緩沖彈簧(tnhung)安裝在基架連接的彈簧座中，保持架，這樣，當發生跌倒的意外，減少葫蘆的影響，同時確保走在地面上的轎廂和對重的柔性接觸時，減慢的轎廂和對重，當接地的影響。緩沖彈簧圓錐螺旋彈簧螺旋彈簧和兩種。通常情況下，每個相應的籠機箱有兩個或三個或四個錐形彈簧螺旋彈簧。3.上、下限位器為防止吊籠上、下時超過需停位置，或因司機誤操作以及電氣故障等原因繼續上行或下降引發事故而設置的裝置，安裝在吊籠和導軌架上，限位裝

22、置由限位碰塊和限位開關構成，設在吊籠頂部的最高限位裝置，可防止冒頂；坐落在吊籠底部的最低限位裝置，可準確停層，屬于自動復位型。4.上、下極限限位器上、下極限限位器是在上、下限位器不起作用時，當吊籠運行超過限位開關和越程后，能及時切斷電源使吊籠停車。極限限位是非自動復位型。動作后只能手動復位才能使吊籠重新啟動。極限限位器安裝在吊籠和導軌架上。（越程是指限位開光與極限位開關之間所規定的安全距離）5.安全(nqun)鉤安全鉤是為防止吊籠達到預先設定(sh dn)位置，上限位器和上極限限位器因各種原因不能及時動作，吊籠繼續向上運行，將導致吊籠沖擊導軌架頂部面發生傾翻墜落事故而設置的鉤塊狀，也是最后一道

23、安全裝置。它能使吊籠上行到軌架安全防護設施頂部時，安全地溝在導軌架上，防止吊籠出軌，保證吊籠不發生傾覆墜落事故。6.急停開關(kigun)當因各種原因發生的緊急情況下，在操作過程中的保持架，該驅動程序可以在任何時間通過按下緊急停止開關，使吊籠停止運行。緊急切斷必須是非自復位的安全裝置，通常安裝在籠頂。7.吊籠門、防護圍欄門連鎖裝置施工升降機的吊籠門、防護圍欄門均裝有電器連鎖開關，它們能有效地防止因吊籠或防護圍欄門未關閉而啟動運行造成人員的物料墜落損害，只有當吊籠門和防護圍欄完全關閉后才能啟動運行。8.樓層通道門施工升降機樓層設置和長途的人進出通道，通道口和施工升降機交界處地面檢修門之間必須設置

24、。樓層接入門的高度不大于1.8m，門相差的路徑面的下邊緣，不應超過50mm。這上下運動狀態，只有當吊籠停靠時被人打開吊籠門。地面應做內部員工不能打開此門，以確保在封閉條件下的開口是沒有危險。9.通訊裝置由由于駕駛員的操作室位于里面的吊籠里，無法知道每個地板和混亂標志著地板的需求，所以你必須安裝一個雙向閉路電通信設備。驅動程序應該(ynggi)能夠聽到各樓層的需求信號。10.地面(dmin)進口處防護棚施工升降機安全完成后，應及時(jsh)搭設防護棚樓門口，防護棚搭設普通腳手架管材料的選擇，防護棚長度不小于5米，有條件的防護棚與地面通道相連。寬度不應小于籠式升降機尺寸的最外端。頂級的用料可以是5

25、0mm厚的木板或竹籬笆，竹籬笆下的間距不應小于600mm。11.斷繩保護裝置吊籠和配重的鋼絲繩發生斷繩時，斷繩保護開關切斷控制電路，制動器抱閘停車。2.3 無線呼叫接收基本原理所有呼層信號通過標準信號線傳送到呼叫信號控制器。呼叫信號控制器為MCS-51單片機組成的控制系統，控制器將所有呼層信號經過信號處理后通過無線通信方式將呼層信號傳送到吊籠主控制系統。在高層建筑施工中，由于施工樓層多，樓數高，以某層為例，樓高近100米。如果按傳統方法，在每一施工層上設置上/下行呼叫按鈕，則信號線就需要66根，這勢必導致信號線多，成本高，為盡可能減少信號線的數量，本系統采用了二進制數字編碼技術，即26=64，

26、需6根信號線，加2根電源線共需8根線就能解決問題。這樣大大減少了信號線的數量。同時根據施工樓層的基本層高，將信號線制作成標準線段，呼叫按鈕制作成可拆卸的，隨著施工樓層的升高，只需增加標準信號線段即可，組裝拆卸方便。2.4 自動(zdng)選層及平層基本原理由于施工升降機為齒輪、齒條傳動，運行位置十分準確，在施工升降機吊籠內傳動機構蝸桿軸端部同軸安裝(nzhung)一個旋轉編碼器，隨著軸的轉動，旋轉編轉器提供一組與樓層高度成正比的脈沖數，通過對脈沖的計數，可以準確的反映出吊籠的運行位置，系統從而能夠進行可靠的平層控制【4】。2.5 系統(xtng)總體方案 通過施工現場的需求，綜合考慮施工環境因

27、素與管理的便捷性，提出了施工升降機安全監測系統的設計架構。該安全監控系統主要由五大部分構成：(1)主控部分；（2）重量、加速度參數采集；（3）樓層無線呼叫接收；（4）數據的輸入與輸出；（5）遠程監測。 小結(xioji) 施工升降機的管理是一個復雜的綜合性課題，除了把好管、用、養、修關之外，還必須做到領導重視，各級機械管理人員、機械操作(cozu)人員、維修人員及相關配合人員之間責任明確，做到有章可循、有據可查、記錄清晰、有人操作、有人監督、獎懲分明，專管與群管相結合，并注重強化機務人員的安全意識，提高業務素質和技術水平，使用、維護、保養嚴格按規程辦事；只有持之以恒，常抓不懈，保持居安思危的憂

28、患意識，真正做到“預防為主”，就一定能夠杜絕重大(zhngd)機械設備事故的發生，保障機械設備安全優質高效地為我們的施工生產服務。 第三章 施工升降機安全監測(jin c)系統硬件設計 本系統(xtng)通過設置在各施工樓層的呼叫器，自動檢測每個施工層的呼叫信號,判斷呼叫信號的上、下行狀態，并根據吊籠的運行位置及載荷情況，自動選層并控制吊籠停靠層站及準確平層。當允許吊籠在指定樓層停靠時，系統在吊籠接近到達指定樓層時自動發出減速停靠指令，使吊籠準確停靠在指定樓層上，方便施工人員及施工物料的上、下。 3.1 單片機選型概述(i sh)本設計采用 C8051F 系列單片機作為該系統的主控制器，C80

29、51F系列單片機是真正能獨立工作的片上系統，能有效地管理模擬和數字外設，可以關閉單個或全部外設以節省功耗存儲器，還具有在系線重新編程的能力即可用作程序存儲器又可用作于非易失性數據存儲，因而采用此種單片機。 3.2 系統設計(shj)總圖系統主要由信號采集模塊的重量，加速度信號采集模塊，無線樓層呼叫接收器模塊，鍵盤模塊，數據存儲，和一個接口電路模塊，數碼管顯示模塊聲光報警模塊和其他組件。主控制芯片硅模混合單片機C8051F單片機。通過收集升降機吊籠安裝在頂部的銷式重量傳感器的信號，經過濾波，放大，A / D采樣，并轉換成數字信號。加速度傳感器實時監控負載吊籠，然后修正，以確定是否超載。兩部分由無

30、線模塊和接收模塊的無線地板樓層呼叫。使用315MHz的無線接收后，在編解碼器模塊發送和接收信號的每個樓層的每個樓層高度校準的旋轉編碼器的脈沖數，在解除操作時，計數器輸出的脈沖的脈沖數字和相應的樓層數作比較，以確定當前的樓層號，以實現精確的平層。通過鍵盤模塊和顯示模塊的完整的交互式的數字輸入和輸出的系統。數據存儲和接口電路模塊，用于存儲該升降機的操作參數(cnsh)，主要是負責，并且可以檢測各種參數U盤轉儲。 聲光報警模塊數碼顯示模塊重量信號采集模塊 C8051F單片機加速度信號采集模塊A/D轉換模塊無線樓層呼叫接收模塊開關電源模塊數據存儲及接口電路模塊鍵盤模塊 圖3.1系統(xtng)硬件結構

31、圖 3.3無線樓層(lu cn)呼叫接收模塊 無線接收模塊由樓層呼叫和接收呼叫分機主機。無線地板呼叫分機安裝在每層樓的入口處，主機安裝在施工升降機吊籠。在這個系統中，每個樓層擴展設置一個唯一的樓層號，樓層呼梯時，通過碼片PT2262的樓層編號，由315MHz的無線傳輸模塊發送出去(ch q)。接收主機通過315MHz無線接收模塊接收到地板上，編碼信號由解碼芯片PT2272解碼，送單片機處理。無線信號，以實現地板的調用和響應。 315MHz的無線收發模塊實現多對一的無線組網方式，避免施工過程中的高架軌道鋪設地板麻煩的方式比有線組的靈活性，易用性優勢。315M無線發射模塊編碼芯片PT2262樓層撥

32、碼盤外置編碼表樓層數據單片機3片PT2272解碼網絡315M無線發射模塊控制信號外置編碼表 圖3.2 呼叫接收模塊硬件(yn jin)設計所有呼層信號通過標準(biozhn)信號線送到呼叫信號控制器。呼叫信號控制器為一MCS-51單片機組成的控制系統，控制器將所有呼層信號經過信號處理后通過無線通信的方式將呼層信號傳送到吊籠主控制系統。 3.4 信號采集(cij)模塊本部分分為兩個部分，分別為重量信號采集模塊和加速度信號采集模塊。3.4.1 重量信號采集模塊工作原理：首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉換成電壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進行準確的線性放大。放

33、大后的模擬電壓信號經A/D轉換電路轉換成數字量被送入到主控電路的單片機中。在實際應用中，為提高數據采集的精度并盡量減少外界電氣干擾，還需要在傳感器與A/D芯片之間加上信號調整電路【3】。下圖為重量信號原理圖：A/D轉換器信號放大電路 壓力傳感器 圖3.3 重量信號(xnho)硬件設計 圖3.4重量(zhngling)信號原理圖 圖中首先經過信號放大后，系統發出實際信號和測量(cling)信號，然后進行對比，得到對比后的值后放入單片機里。最終得出重量信號原理圖模塊【2】。 3.4.2 加速度信號模塊施工升降機在垂直作業過程中，經常伴隨著動載荷現象的發生，導致升降機時常出現誤報警的現象。通常采用較

34、多的措施是加長濾波時間常數，但是會導致系統反應時間較慢，不符合實時響應的特點。另外，還有采用起重機械系統運動數學模型進行自適應動載荷濾波的方法。由于自適應濾波校零環節需要參考模型及對模型參數的精確確定,需要進行大量的數學運算，因此不宜采用。所以，本文采用了加速度的方法避免動載荷問題。 單片機通過對比標準重力加速度值和前一次采集加速度值，來修正采集的重量傳感器值。因此能有效減少升降機在起升和制動時由于加速度變化而產生的誤報警情況，為建筑施工安全(nqun)運行提供重要保障。 加速度傳感器是一種慣性傳感器，一般由敏感元件(yunjin)、交換元件、測量電路三部分組成，可用如下框圖表示： 圖3.5

35、加速度傳感器設計圖 電容式加速度傳感器可以將振動位移參量的變化轉變成為電容量的變化，其基本敏感機理比較簡單。如圖所示，上下極板為固定電容極板具有公共電極，中間質量塊為可動電容極板。當有外界振動時可動極板跟隨振動，從而改變電容。上下電容同時(tngsh)改變，但是變化方向相反，稱為差動式。其特點是動態范圍較大，最大位移和最小位移之比可大，如果采用差動測量方法數值增大一倍，靈敏度高、響應時間短、穩定性好。因為結構簡單，影響穩定性的因素少、無內部和外部的各種摩擦和接觸應力誤差，對溫度變化的固有敏感性低。 圖3.6電容式加速度傳感器結構(jigu)示意圖1-下固定極板；2-客體(kt)；3-簧片；4-

36、質量塊；5-上固定極板；6-絕緣體3.5開關電源模塊(m kui) 電源模塊是系統能否正常工作的關鍵，也是本系統設計的核心模塊之一。考慮到電源電壓是否符合要求，電源容量是否滿足要求，負載特性和能力，有效地消除各種干擾等問題，本文采用開關電源。通過對系統的各個部分的電源電壓的電源要求的分析，需要三種，即，12V，5V，3.3V。 單端反激式開關電源的基本原理：交流輸入電壓通過電網濾波器，整流和濾波得到直流電壓U1，通過電源開關VT或MOSFET斬波，高頻變壓器T降壓，輸出頻率所需的矩形波電壓，最后通過VD，C2輸出整流濾波電路組成，獲得所需的質量，高品質的輸出直流電壓UO。將切換使用的電流檢測電

37、阻的電流轉換成電壓的反饋信號，與電壓控制回路的檢測電壓進行比較，以生成PWM波，然后控制輸出電壓。 圖3.7單端反激開關電路圖 從電網接入220V交流電源，經整流，濾波，穩壓后得到兩個DC輸出。輸出12V250mA的，然后通過隔離，穩壓5V，3.3V電源對整個系統的控制部分，一路12V，300mA的直接供應繼電器吸合聲光報警，和其他(qt)動態負載。由于工作環境的復雜施工電梯功率(gngl)，有許多間歇性的啟動和停止電機，負載變化，電源擾動。因此，開關電源的輸出，接入TVS管，以防止瞬態電流，用于過濾的型濾波器電路中的高頻成分，和一個二極管串聯連接，以防止反向輸入引線，導致破壞電力(dinl)

38、發生。隔離的+5 V穩壓輸出電壓調節器芯片，并在此之后有一個很大的電容100uF的更遠的平滑電容器和0.1uF電容。最后一個降壓電路需要(xyo)3.3V的電壓輸出，主要用于加速度傳感器芯片和MCU電源。 3.6 A/D轉換(zhunhun)模塊 A/D轉換器是把放大后的模擬電壓信號經A/D轉換電路(dinl)轉換成數字量被送入到主控電路單片機中。 ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內部結構如下所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。 圖3.8 ADC0809型A/D轉換器START為A/D轉換啟動

39、(qdng)脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。 EOC為A/D轉換結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個(y )高電平（轉換期間一直為低電平）。 OE指數據輸出允許信號，輸入，高電平有效(yuxio)。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量。 3.7數據(shj)存儲在本系統中，將程序存儲器和數據存儲器合二為一。由于不同的工程有著不同的層高和隨著施工的進行，樓高不斷增高，對應的層高和樓高脈沖計數不同，因此系統選用現場(xinchng)讀寫方便的EEPROM 作為系統的RAM和ROM

40、【6】。在每一項新工程使用前先對對應層高進行一次脈沖計數，以確定每層所對應的脈沖數，作為(zuwi)設定值，并進行存儲。隨著施工的進行，樓高也在不斷升高，需要將施工最高層數不斷修正并存儲不丟失。 圖3.9數據存儲電路原理圖 3.8 LED顯示(xinsh)模塊 LED顯示是由若干個發光(f un)二極管組成的，當發光二極管導通時，相應的一個點或一個筆劃發光，控制不同的二極管導通，就能顯示出各種字符。LED顯示器與單片機的接口很簡單，只要將一個8位并行輸出口與顯示器的發光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的數據即可獲得不同的數字或字符。例如：顯示數字“5”時，a、c、d、f、g 5個發光

41、(f un)二極管被點亮；顯示字符“F”時，a、e、g、f 四個發光二極管被點亮。通常將控制發光二極管的8位字節數據稱為7段顯示代碼，共陰極和共陽極的七段顯示代碼如圖。系統設計7位LED顯示器，分別顯示吊籠的重量，呼叫樓層和吊籠實際位置。如下圖所示。其中第1.2.3位顯示吊籠重量,第4.5位顯示呼叫樓層,第6.7位顯示吊籠當前所處樓層。 圖3.10 數碼顯示(xinsh)電路3.9 鍵盤及其接口(ji ku)模塊 鍵盤是由若干個按簇組成的開關矩陣，它是最簡單的單片機輸入設備，操作員通過輸入數據或命令(mng lng)。實現簡單的人機通信。鍵盤上筆合鍵的識別有專用硬件實現和軟件實現的兩種。鍵盤的

42、結構：（1）獨立式按鍵：單片機控制系統中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。獨立式按鍵是直接用I/O口結構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其他I/O口線的狀態。（2）矩陣式鍵盤：由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點上。鍵盤的工作原理與方式：鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。對鍵盤的響應取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應根據實際應用系統中單片機的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證單片機能及時響應按鍵操作，又不要過多占用其工作時間，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃

43、描【7】。鍵盤接口電路：通常將鍵盤的列線接到單片機的輸出端，CPU依次向各列線發送低電平，鍵盤的行線接到單片機的輸入口，CPU檢測行線的電平。CPU對鍵盤的掃描可以來用程序控制的隨機方式，即CPU在空閑時間才去掃描鍵盤。也可以采取定時控制方式，CPU每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。還可以采用中斷方式，當鍵盤上有鍵按下時，向CPU發出中斷，在CPU響應中斷時，對鍵盤進行掃描，以判斷哪個鍵被按下。下圖是采用8155接口芯片的鍵盤接口電路【8】。 圖3.11 鍵盤(jinpn)接口電路 小結(xioji) 本章首先給出了施工升降機安全監測系統硬件結構圖，闡述了安全監控系統的硬件總體方案設計，并分別講解

44、了該系統的電源、重量信號采集、加速度采集、無線樓層呼叫接收、數據存儲及接口、遠程通信、主控模塊、看門狗和顯示(xinsh)模塊等硬件的設計原理。硬件部分是完全圍繞安全監測系統的功能特點設計的，為之后的軟件設計和系統功能實現打下堅實的基礎。 第四章 系統軟件(x tn run jin)結構設計 系統控制模塊是全套軟件的指揮(zhhu)中心，它將其他模塊有機地連接在一起。其主要功能是完成系統的初始化、鍵盤掃描并根據不同按鍵執行不同的功能以及重量信號 A/D 采集、加速度信號采集、判斷參數是否超限、參數存儲及轉存等。4.1系統軟件(x tn run jin)設計 開機后系統初始化，包括主控MCU初始

45、化顯示參數的初始化，系統確定正常工作狀態或設置狀態。當正常工作時，則得到的重量傳感器的值和速度值，校正處理后的輸出顯示，并確定是否報警。如果報警電流報警參數信息存儲，驅動電機正反轉驅動聲光報警裝置，檢查是否樓層呼叫信號產生，若有呼叫信號則根據樓層數和當前吊籠的載荷驅動電機正反轉，將吊籠運行至呼叫樓層。系統同時檢查是否有U盤接入系統，若有則復制存儲區內容到U盤。設置狀態時，通過獲取當前的按鍵值進行系統自檢或者零點、增益等參數的設置。設置完成后清除設置狀態標志，返回到正常運行狀態。開始初始化獲取重量和加速度傳感器值Y 報警N接收樓層信號是否有U盤 復制到U盤 圖4.1系統(xtng)流程圖4.2

46、數據(shj)的輸出4.2.1 聲光報警及繼電器系統中的數據輸出過程主要是數字顯示和報警信號輸出。按照商定的施工升降機的安全程序，過載保護裝置負荷達到額定負荷的90，被賦予了明確的警告信號，并啟動前吊籠額定載荷載荷達到110。用聲光報警功能傳感器系統。當負載超過90時，通過微控制器控制輸出頻率的脈沖，使換能器產生一個低的警告聲音(shngyn)，而換能器燈閃爍，當負荷達到100時，微控制器的輸出頻率的脈沖信號，以驅動換能器發出報警信號高傳感器燈閃爍，提醒司機和建筑工人。同時報警，數碼管顯示當前的負載值，提醒施工人員吊籠以減少負荷。 由于系統的輸出端口常常會受到干擾，這可能會導致輸出錯誤信號，所

47、以的重復報警信號輸出方式，確保正確的輸出。當控制繼電器切斷的籠子外接電源，可以發送多個套間歇性脈沖，以確保中繼可以有效地斷開。所述外部裝置響應報警信號需要一定的時間，所以輸出的報警信號使用軟件延時，為了保持一定的提醒時間。4.2.2 數碼顯示(xinsh)輸出 數碼顯示輸出是施工升降機安全監控系統重要部分之一，主要顯示參數為當前吊籠的載荷、呼叫樓層號、目標樓層號、當前樓層號。由于顯示參數較多，采用Maxim公司推出的8位串行LED顯示驅動器，你只需要三根線與單片機相連，I / O密集型，資源較少，LED數碼管只需要一個可調電阻來調節亮度，可以方便靈活;可任意選擇在八寫第二片MAX7219，地址

48、和數據寫第一片MAX7219，地址和數據清除所有數碼顯示清除顯示緩存RAM單元繼續初始化：解碼模式、掃描模式、控制亮度MAX7219初始化設置為：正常顯示模式 開始段數碼管顯示，顯示數字設定很簡單，使用MAX7219驅動芯片，使得簡單的硬件電路，軟件設計清晰，智能儀器儀表的開發，發展，家電等領域廣泛采用。該系統采用兩個級聯的MAX7219的顯示驅動程序，第一片材的重量顯示了三個負載信號，第二片材的內容顯示樓層呼梯的樓層顯示。 返回 圖4.2數碼(shm)顯示(xinsh)驅動流程圖4.3 樓層呼叫接收(jishu)模塊 隨著現代樓宇的發展趨勢，現有的建筑用施工升降機在實際運行中，施工人員與升降

49、機司機如何通訊的問題變得越來越突出，隨著樓層的升高，司機根本無法知道那層樓需要呼梯。因此，經常用建筑工人大聲喊，敲腳手架管，投擲磚塊和其他措施，以解除手術室的天花板。因此，有一個巨大的施工電梯運行的安全隱患，也嚴重影響了施工效率。建筑的電梯的安全監控系統通過使用PT2262/PT2272無線收發芯片實現無線通信，各樓層和接收呼叫的完成信號。其安裝方便(fngbin)，成本低，通話和可靠，以滿足現代建筑電梯自動化。由于該系統(xtng)是許多單一的無線通信，該系統具有多個發送信號，同時發送同信道干擾的現象的出現，而且還因為它是單一的通信系統中，不能采用一般的數據通信的載波感/碰撞的檢測方法，以避

50、免信號沖突。然而，在實踐中，經常撥打的地板的施工。讓平均每個樓層呼叫一次，每次20-30分鐘，所以不太可能傳輸沖突，基本上能滿足通信要求。 開始開外部中斷1置位樓層呼叫使能端讀取6位樓層信號解析出樓層信號送顯示緩存區 返回 圖4.3樓層(lu cn)呼叫信號流程圖 小結(xioji) 本章給出了施工升降機安全監控系統(xtng)的軟件所要實現的功能，根據系統功能，列出了系統的軟件設計結構。介紹了主程序流程模塊，數據的輸出，聲光報警裝置，數碼顯示，運行數據的存儲，樓層呼叫系統設計。 第五章 設計(shj)總結 忙忙碌碌了許久，通過對施工升降機相關知識的了解(lioji)及查閱，我對其有了相當大的

51、知曉，首先可以確認的是，施工升降機在我們生活中必不可少，其應用的范圍很廣。 施工升降機的設計思路如下：（1）通過引入施工電梯安全監控的意義，施工電梯安全監測的研究現狀和發展趨勢，指示意義的研究項目，明確了電梯安全監控系統的性能來實現的。 （2）介紹了電梯的各種結構部件的建設，突出建設的各種安全設備，升降機的作用和意義。分析當前施工升降機事故原因及預防措施。 （3）定義施工電梯安全監控系統的功能需求，給出了系統的硬件設計和系統架構圖，闡述(chnsh)了系統的電源模塊，信號采集模塊重量，加速度采集模塊，樓層呼叫系統模塊，數據存儲的總體思路和轉移存儲器模塊，遠程通信模塊和外設模塊的各部分的電路設計

52、和主要功能。著重分析了重量，加速度信號的采集和糾正，避免誤報動態負載問題。 （4）施工電梯的安全監測系統的軟件設計，根據該系統的功能要求，著眼于系統軟件體系結構的設計圖。施工電梯安全監控系統開發，系統工作正常，能有效地防止施工升降機事故。本文開發的安全監控系統具有廣闊的市場前景，可以有效地提高施工升降機，專用設備的自動化水平，以幫助監管機構更加合理和有效管理的專用設備。 通過研究設計，施工電梯，施工升降機他人有更全面的了解，通過學習和比較施工升降機安全監控，自動化的應用研究成果，現有產品缺乏分析，系統設計在性能，實用和創新突破，適應特種設備安全監測趨勢，以滿足市場(shchng)的需求。 致 謝 在鄭州航院的四年大學生活