发布时间 : 星期一 文章基于51单片机实现的电梯模型设计 - 图文更新完毕开始阅读3cc334cd7375a417876f8fd3
电梯模型设计报告
学院：自动化学院 队名：xxx 队员：xxx
日期：2009.11.20
一、 概述
电梯模型以51为核心处理器，步进电机为控制电机，用L298N搭建驱动电机模块，结合光电传感器实现对电梯的上升，下降，准确平层各种运行方式的控制。利用矩阵键盘、ISD1760语音芯片，数码管等各种功能模块实现电梯的扩展功能及人机交互功能。
二、 方案论证
方案一：直流伺服电机+光电传感控制方式。
优点：直流电机速度可以平滑调节，自带编码盘可以记录电梯运行位移，速度调节范围大。
缺点：用编码盘测量位移误差较大，对CPU运算处理要求较高而且直流电机运行时带有一定惯性，对平层带来较大难度。
方案二：步进电机+光电传感控制。
优点：步进电机可以用脉冲方式控制轿厢位移，配合光电传感模块可以准确实现轿厢平层；步进电机为输入脉冲时，电机可以卡死不发生转动，使得电梯在楼层处安全停止，等待相应操作。
缺点：步进电机转速较慢，速度控制要通过该变脉冲频率来调节，控制电路要求较高。
由于本作品为电梯模型，速度要求不高，通过单片机可以方便输出电机所需脉冲，配合L298芯片可以实现对步进电机的完美控制，
所以我们选择方案二。
三、 详细设计方案
1. 楼层模型设计
电梯模型采用易于加工的木材，选用1.2米长的木板作为模拟楼层，底座用三角架固定，确保电梯运行过程不会出现模型摇动现象。电梯轨道处拉两根铁丝作为电梯导轨，保障电梯的运动轨迹。
轿厢用纸盒模拟代替，盒子敞开一面，可以放入物品，模拟乘客进出电梯。
2. 驱动电路模块
控制电机选用四相步进电机，步进角为1.8度。步进电机可以通过直流斩波改变顺序控制电机正反传，51单片机的定时/计数器可以模拟输出4路直流斩波，通过步进电机驱动电路控制步进电机。 驱动电路以L298N驱动芯片为核心部件，L298N芯片的电平电压与51单片机兼容，驱动电压可达50V完全可以驱动电梯模型所用控制电机。驱动电路如下图：
四个输出端分别接步进电机的四个脉冲输入端，通过定时计数器模拟输出的四路直流斩波控制L298N的输出端口，从而可以方便的控制步进电机。电机的运转速度可以通过调节直流斩波的频率来控制。同时，通过对脉冲个数的控制，也可以粗略了解轿厢运行的位移，配合光电模块，将使电梯平层更加便捷、准确。
3. 光电传感模块
为了确保准确平层，每层楼都安装红外对管，用于检测轿厢是否运行至楼层，若检测到轿厢运行至目标楼层，则像CPU发出中断请求，执行电梯停止运行操作。
红外对管原理：红外对管由发射和接受两部分组成，发射的