基于sc89c51單片機的電梯限流器檢測儀設計

本文以stc89c51為核心，設計并介紹了一種具有精確、寬測量和智能自動速度的便攜式探測器。智能機器人速度控制器由特定的設計部門開發，并于2011年5月應用于實際使用。測量速度儀使用漸進式電源代碼作為旋轉傳感器，并采用m-t信號法實現寬域的相同精度和高精度速度測量。該檢測儀具有以下特點:(1)利用光電編碼器精度高、穩定性好,因為光電編碼器產生的是數字信號,所以噪聲容限大,抗干擾能力強。(2)測速范圍寬為0.001~50m/s,精度高,若不考慮編碼器所帶來的誤差,測量精度可達0.001m/s,且在整個量程范圍內誤差相等,實現等精度和高精度的測量。(3)充分利用STC89C51的軟件看門狗技術,提高系統的抗干擾性。(4)利用STC89C51特有的EEPROM功能,實現對數據的保存與查詢。(5)本測速儀帶有標準RS-232C串行接口,可與其它單片機或PC機進行實時通訊,能在PC機上對數據經行顯示與處理。1過速過速下制停電梯限速器通過其繩輪反映電梯的實際運行速度,電梯運行速度越快,限速器繩輪轉速越高。當電梯以額定速度運行時,限速器正常運轉;當電梯運行速度超過額定速度并不斷加速達到限速器超速開關動作速度時,超速開關產生電氣動作,切斷控制電路制停電梯;若制停無效且電梯繼續加速行駛,達到其額定速度的115%以上時,限速器通過機械動作使其繩輪停止運轉,并借助繩輪中的摩擦力或夾繩機構提拉起安裝在轎廂梁上的連桿機構,迫使安全鉗動作,從而使電梯轎廂強行制停在導軌上。只有在所有安全開關復位后,電梯才能重新啟動。2數字色譜分析機通過使用手持調速電鉆來驅動限速器繩輪的轉動,再將另外一摩擦力較大的測速小鋼輪和限速器外徑內圓緊密接觸,測速小鋼輪直徑D固定為35mm,測速小鋼輪依靠其和限速器繩輪之間的摩擦力而轉動,測速小鋼輪轉軸和編碼器轉軸通過耦合器耦合,使編碼器器輸出連續的脈沖信號給單片機,由T0、T2和中斷控制實現M-T數字測速。2.1碼盤脈沖下降沿或下降沿來啟停計數由M-T測速法的原理可知,只要將被測的碼盤脈沖f1和標準時鐘脈沖f0分別送人兩個計數器A和B中,并利用碼盤脈沖的上升沿(或下降沿)來啟停計數器,這樣A計數值是沒有計數誤差的,B計數值也僅有±1的計數誤差,所以只要B的計數值足夠大,就可以保證精度的要求。若在定時器的開門時間T內,A計數器計得NA,B計數器計得NB,則有:由(1),(2)可得:若編碼器的分辨率為L(該設計為為1024),則:2.2基于stc29c51溫度的控制裝置看門狗定時器,是指上是一個監視定時器,它的定時時間是固定不變的,一旦定時時間到,產生中斷或溢出脈沖,使單片機復位,在正常運行時,如果在小于定時時間間隔內對其經行刷新(即重置定時器初值,我們稱為喂狗),定時器處在不斷的重新定時過程,就不會產生中斷或溢出脈沖,利用STC89C51單片機看門狗定時器,在執行程序中在小于定時時間間隔內進行喂狗操作,而當程序因為干擾跑飛時,因為沒有執行正常的喂狗操作,當定時時間到,定時器產生中斷,在中斷程序中使其返回到起始程序,或利用溢出產生的脈沖控制單片機的復位。3硬件電路設計電梯限速器檢測儀硬件電路主要有:5V電源模塊電路、電池充電電路、鍵盤電路、顯示電路、脈沖檢測電路等。3.1半線式半線機械的硬件設計檢測儀主電路采用STC89C51單片機,包括LCD顯示電路和鍵盤電路組成,輸出顯示采用LCD1602A,顯示界面友好,顯示精度很高,節省了所需要的單片機口線和外圍器件,同時也簡化了顯示部分的軟件編程,其硬件連接視軟件編程而定。該設計中要求能夠實現實時速度測量、最大速度測量、對歷史所保存的最大查詢功能,按鍵數要求不多,從復雜性和系統穩定性的綜合考慮的,我們采用獨立式按鍵電路。為實現與其它單片機或PC機進行實時通訊,將單片機上的串行口加上驅動引出來,便得到標準的RS-232C接口,單片機T1計數器作為串行口發送和接收數據的波特率發生器。3.2利用了ss機軟件在本系統中,用T0實現A計數器功能,T2實現B計數器功能,A和B的同步由中斷和軟件相結合的方法來實現,這樣可省去同步門控電路,而且充分利用了單片機的硬件資源。具體過程:使T2的計數值為64000(晶振等于18.432MHz),結合每秒對速度顯示刷新一次的要求,采用軟件方法將T2的計數值擴大24倍,這樣可以盡可能提高測量的精確度。碼盤脈沖同時送人T0和INT0的輸人腳上,T2的輸人計數脈沖為單片機內部的高頻時鐘脈沖,這樣便可以在碼盤脈沖的下降沿觸發中斷而將T0和T2計數器同時啟動或停止,從而實現M-T測速。4數據處理模塊系統軟件采用模塊化結構和子程序嵌套技術,可讀性好,便于編制和擴充,主程序采用順序查詢方式,檢測按鍵輸入信號和脈沖信號輸入。系統軟件包括單片機和液晶模塊的初始化程序模塊,液晶模塊的寫數據/命令子模塊,扇區擦除模塊,字節讀編程模塊,字節寫編程模塊,字節轉換運算程序模塊、顯示數據轉BCD碼模塊,BCD碼轉ASCII碼模塊,延時程序模塊,鍵盤掃描程序模塊,串口發送數據程序模塊,去極值平均濾波程序模塊,速度上限報警程序模塊。數字濾波:在單片機進行數據采集時,會遇到數據的隨機誤差,隨機誤差是由隨機干擾引起的,為克服隨機干擾引起的誤差,軟件上可采用軟件算法實現數字濾波。由于該檢測裝置要經常在現場使用,故采用去極值平均濾波算法。去極值平均濾波算法:先用中值濾波算法濾除采樣值中的脈沖性干擾,然后把剩余的各采樣值進行平均濾波。連續采樣N次,剔除其最大值和最小值,再求余下N-2個采樣的平均值。顯然,這種方法既能抑制隨機干擾,又能濾除明顯的脈沖干擾。5本系統的誤差及誤差我們將所作限速器檢測儀在實驗室中,進行實際測試,記下相應的實驗數據如表1。誤差來源:1)由于碼盤的刻線不均勻或安裝位置不對稱都會引起它輸出的矩形波信號不一致而產生誤差。另外,編碼器內部的整形放大電路也會帶來觸發誤差。2)M-T測速法只能保證A計數值役有誤差,但B計數值卻存在±1的計數誤差。3)本系統為了節省硬件,采用中斷實現同步測量,但單片機響應中斷需要一定時間,這也會帶來一些誤差。4)由于單片機字長有限,原始數據在表示時會產生舍入誤差,計算過程中又可能產生心得誤差。通過分析可知,實測值和理論值高度擬合,測量誤差遠遠小于0.5%