1、武汉理工大学 毕业设计（论文） 题 目 ： 基于 CAN 总线的 电梯智能控制系统 呼梯控制器设计 与开发 学院（系）： 自动化 学院 专业班级： 自动化 学生姓名： 指导教师： 武汉理工大学本科生毕 业设计（论文 )任务书 学生姓名 ： 专业班级： 自动化 指导教师： 工作单位： 自动化学院 设计 (论文 )题目 : 基于 CAN 总线的电梯智能控制系统呼梯控制器设计与开发 设计（论文）主要内容： 解电梯控制系统结构，了解电梯群控原理，设计呼梯控制器，能手动设置楼层，实时接收 CAN 总线信息，滚动显示当前楼层号，并能实时采集按钮信号，点亮呼叫按钮，并将呼叫信息通过 CAN 总线发送给电梯主
2、控制器。完成硬件电路设计并仿真。 要求完成的主要任务 : 1 学习单片机的 接口与应用技术 （包括硬件和软件的设计） ； 2 了解电梯的结构和工作原理； 3 分析 呼梯控制 的功能需求 ，确定 呼梯控制器的几大功能模块 ； 4 设计呼梯 主 控 模块 的硬件电路 （能设置 显示楼层 -99+99； CAN 位率 =0.125Mbps） ，并编写相关的软件 ； 5 设计 LED 点阵显示屏（ 16 256，能同时显示 32 个汉字 ；串行通信位率 =4800bps）控制模块的硬件电路，并编写相关的软件 ； 6在 PROTEUS 中对软件和硬件进行仿真； 7撰写毕业设计论文，字数不低于 15000
3、； 8完成外文文献翻译 ，字数约为 10000 左右 。 必读参考资料： 1 朱德文 电梯群控技术 m 北京 ：中国电力出版社， 2005 2 杜尚丰 CAN 总线测控技术及其应用 m 北京 ： 电子工业出版社 ， 2004 3 李学海 PIC 单片机原理 m 北京 ： 北京航空航天大学出版社 ， 2003 4 (美 ) Di Jasio PIC 微控制器技术及应用 m 北京 ： 电子工业出版社 ， 2003 5 刘笃仁 PIC 软硬件系统设计 m 北京 ： 电子工业出版社 ， 2003 6 Dewen Zhu Research on Fuzzy Logic Controller in Ele
4、vator Traffic Dispatch m National University of Defense Technology Press 2001 指导教师签名： 系主任签名： 院长签名 （ 章 ） ： 武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告 1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 随着人类社会的发展和城镇化进程的加快，越来越多的人口涌向城市。形成了城市人口相对过剩，而城市及周边土地资源相对缺乏的严峻形势。为了解决这一突出矛盾，人们不断地将新科技 新思维应用于城市建筑。进而产生了大型高楼，智能建筑等现代化的建筑理念。在当今现代社会，在城市的任何一个角落都可以看到电梯的身影。在高层
5、建筑中，电梯已成为不可缺少的垂直运输设备；每幢大型高楼都也可说是一座垂直的城市，而电梯系统则可以比作这个城市的交通系统。因此，电梯的好坏尤为重要。在这里所说的电梯的好坏并不是单纯的指所制造的电梯质量的好坏。电梯作为一种为人们日常生活服务的运输工具，它的安全性，运输的高效性，所提供的服务的人性化程度更是重中之重。 自从 1854 年，美国人伊莱沙 .格雷夫斯 ?奥的斯第一次向世 人展示了他发明的升降梯安全装置，升降梯才开始真正的走进人们的生活并在世界范围内得到广泛的应用。而 1889 年，美国奥迪斯电梯公司制造出来的采用直流电动机作为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢的升降
6、梯才算是名副其实的电梯。自那以后，电梯的外形和制作材质都在发生着巨大的变化 100 多年来，电梯的制作材质由黑色到彩色，样式由直式到斜式；在操纵控制方面更是步步出新，手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升 运输能力的优势；外形更是千变万化，扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。随着人类在机械、电子、光学等领域的发展，调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保等新型电梯竞相问世。我国的电梯产业起步较国外要晚 100 多年，虽然在现代化建设中，
7、我国的电梯产业取得了长足的进步和发展。而且有一些国内的研究所在就调频门控、智能远程监控、主机节能等先进的电梯技术进行研究，而且取得了一些成果；但是离实际应用任然有一段距离，同国外先进相比更是相距甚远。 回顾电梯的发 展，它的控制算法可以说是发生的巨大变化，现代电梯已采用电梯群控技术 分为被动式控制方法和主动交互式控制方法。虽然主动交互式控制算法会比较复杂，但就控制效率而言，它不会比传统的被动式控制方法低，而且在某种情况下会得到更高的运行效率，有巨大的应用空间。 而现在几乎所有的电梯都是采用被动式控制方式，电梯组件也是基于此设计；因此设计基于主动交互式控制方式的呼梯控制器将有很大的商业空间。其意
8、义也是不言而喻。 2、基本内容和技术方案 查阅文献资料，在了解和熟悉目前国内外电梯系统结构、功能以及发展现状的基础上，对当前国 内外电梯系统的相关资料进行搜集 。 在此基础上，对呼梯控制器的 需求进行系统的归纳： 第一，通过 CAN 总线同电梯群控系统通信，向系统提交呼梯请求，取消请求。接收系统发出的 轿厢 到站指令和清除呼梯响应指令，让呼梯控制器熄灭呼梯响应指示灯。第二，通过中断的方式接受用户的呼梯请求和取消呼梯请求。第三，通过红色发光二极管指示呼梯请求按钮，取消呼梯按钮的位置；通过绿色发光二极管指示用户的请求是否被记录（绿色发光二极管被点亮说明该请求被记录，反之则未被记录）；通过发光二极管
9、指示当前轿厢的某些状态，例如：“ FULL（轿厢已满）”， “负楼层（当前显示的楼层号为负） ”， “上行（轿厢处于上行状态）”，“下行（轿厢处于下行状态）” ， “ X（表示当前楼层不被服务）”等等。第四，能够设置当前楼层号。第五，能够实时显示轿厢当前所处楼层。 第六，能够和下位单片机进行串口通信，将要显示的信息传输给 LED 点阵显示控制模块。以此为依据， 对电梯系统的呼梯控制器进行总体设计并完成电路原理图的绘制和仿真，完成字数不少于 1.5 万字得毕业设计论文。 3、进度安排 第 1 2 周： 毕业实习，撰写毕业实习报告； 第 3 4 周： 翻译外文资料，初步确定方案，完成开题报 告；
10、第 5 周： 确定最终方案，并进行可行性分析； 第 6 8 周： 硬件设计及程序代码编制； 第 9 周： 中期检查； 第 10 11 周： 综合调试，根据结果完善系统； 第 12 14 周： 完成论文撰写； 第 15 周： 论文答辩； 第 16 周： 论文装订 4、指导教师意见 同学调研充分，研究内容充实，技术方案明确可行，现已经具备开始毕业设计的条件。该生能达到预期的目标，同意进入设计阶段。 指导教师签名： 年 月 日 目 录 摘要 . 3 Abstract . 2 1 绪论 . 3 武汉理工大学毕业设计（论文） II 1.1 引言 . 3 1.2 课题研究意义 . 5 1.3 研究现状 .
11、 7 1.4 主要研究内容 . 9 2 呼梯控制器总体方案设计 . 10 2.1 CAN 总线概述 . 10 2.2 呼梯控制器功能需求分析 . 11 2.3 呼梯控制器总体方案 . 12 3 呼梯控制器硬件设计 . 13 3.1 呼梯主控模块设计 . 13 3.1.1 呼梯主控模块总体电路图 . 14 3.1.2 楼层显示 . 14 3.1.3 呼梯请求 . 15 3.1.4 同 LED 显示控制模块进行串行通信 . 15 3.1.5 CAN 总线通信 . 16 3.1.6 楼层设置 . 16 3.1.7 信息指示模块 . 18 3.2 LED 点阵显示模块设计 . 19 3.2.1 LED
12、 点阵显示模块总体电路 . 19 3.2.2 LED 点阵显示屏的搭建 . 19 3.2.3 LED 点阵显示模块驱动 . 21 3.2.4 LED 点阵显示屏的主控模块 . 25 4 系统软件设计 . 27 4.1 软件编辑环境介绍 . 27 4.2 主控模块软件设计 . 27 4.2.1 主控模块软件概述 . 27 4.2.2 主控模块主要流程图 . 28 4.3 LED 点阵显示控制器软件设计 . 31 4.3.1 LED 点阵显示屏主控程序概述 . 31 4.3.2 LED 点阵显示屏主控程序流程图 . 32 5 基于 PROTEUS 的系统仿真 . 33 5.1 proteus 概述
13、 . 33 5.2 呼梯主控模块仿真电路 . 33 5.3 LED 点阵显示屏控制模块仿真电路 . 33 5.4 proteus 仿真结果 . 34 5.4.1 呼梯主控模块仿真 . 34 武汉理工大学毕业设计（论文） III 5.4.2 LED 点阵屏控制模块仿真 . 38 6 全文总结及展望 . 39 致 谢 . 41 参考文献 . 42 附录 1：主控制器源程序 . 43 附录 2： LED点阵显示控制器源程序 . 50 附录 3：主控模块总体电路 . 55 附录 4： LED点阵显示控制模块总体电路图 . 56 附录 5：呼梯主控模块仿真电路 . 57 附录 6： LED点阵显示屏控制
14、模块仿真电路 . 58 摘要 全文对电梯的产生，发展历程以及发展方向作了一个大致的介绍。其中，重点突出了电梯控制 方法的发展和变化。电梯控制方法虽然千变万化，但始终是围绕一个目的 提高电梯的运行效率。 本论文分析了现代电梯群控方案之后，将 整个电梯系统始终在被动地响应人们的呼梯请求 的 电梯控制方法归为被动式电梯群控方法；并在此基础上提出了一种新的电梯群控构想 电梯群控系统 可以根据用户的呼梯请求和当前的轿厢运行状态给武汉理工大学毕业设计（论文） 2 出乘客的最佳乘梯点，并通过信息显示模块告诉乘客 。 并将这种控制方法命名为主动交互式电梯群控方法。 在此基础上，本文分析了这种电梯控制方法对电梯
15、系统硬件的新要求。经过分析，得出了需要修改当前呼梯控制器的设计方案的结论 。 传统的呼梯控制器只能接 收 乘客的呼梯请求，显示轿厢的当前楼层。显然是不能满足交互式的电梯群控技术的要求。 一般的呼梯控制器，用户的呼梯请求会被呼梯控制器锁存，直到电梯运行到该楼层才会被清除。对于采用现代电梯群控技术的电梯群，当某一人发出了呼梯请求，为了提高运行效率，群控算法可能让另一部电梯为其服务。这就要求呼梯控制器可以接 收 总控机的指令，将呼梯请求清零或重置。由于电梯有多种工作模式，及时通知乘客当前的运行模式并给出合适的乘梯点将会使电梯系统按照最优的运行路线进行，这就需要呼梯控制器有强大的信息显示功能。 围 绕
16、这些新的功能需求，本文在第三章中进行了相应的呼梯控制器的硬件设计；在第四章中对呼梯控制器的软件部分进行了设计；在第五章中对整个呼梯控制器进行了基于PROTEUS 的仿真。 关键字： 主动交互式电梯群控 ； 呼梯控制器 ； Proteus 仿真 Abstract The full paper make a general introduction of production of elevator and the process of elevators develop . Highlights the development of elevator control and change in
17、the paper. Although changing the lift control , but it is always around a purposeimproving the efficiency of the elevator . After analyzes the modern elevator group control program in the paper , we define the elevator control method in which the whole system will always call a passive response to p
18、eoples requests for elevator control ladder as a passive method of elevator group control . 武汉理工大学毕业设计（论文） 3 On this basis , we propose a new concept of elevator group control methodAccording to the users call request and the current car running , elevator group control system ladder give passengers
19、 the best point a . On this basis , this paper analyzes the new elevator control methods new requirements for elevator hardware . After analysis , we get a result that we should modify the current ladder controller design . Conventional controller can only receive calls ladder ladder passengers call
20、 request and show car of the current floor . Obviously can not meet the requests of interactive elevator group control technology . In the general call ladder controller , the users call request will be latched by call ladder controller until the car run to the floor . In the elevator that uses mode
21、rn elevator group control technology , when a ladder give a call request , group control algorithm may allow the other car serve the ladder for improving efficiency . This requires the call ladder controller can accept the master controllers instructions and clear or reset the call request . As the
22、elevator has a variety of operating modes , to inform passengers of the current operating mode and give the right point by ladder will run the elevator system in accordance with the optimal route . So call ladder controller requires a display . Around the needs of these new features , this paper des
23、cribes the hardware design of the controller call ladder in the third chapter . This paper describes the software design of the controller call ladder in the fourth chapter . This paper simulate the entire call ladder based on the “PROTEUS” in the fifth chapter . Key words: active interactive elevat
24、or group control； call ladder controller ; “PROTEUS” simulate 1 绪论 1.1 引言 随着人类社会的发展和城镇化进程的加快，越来越多的人口涌向城市。形成了城市人口相对过剩，而城市及周边土地资源相对缺乏的严峻形势。为了解决 这一突出矛盾，人们不断地将新科技新思维应用于城市建筑。进而产生了大型高楼，智能建筑等现代化的建筑武汉理工大学毕业设计（论文） 4 理念。在当今现代社会，在城市的任何一个角落都可以看到电梯的身影。公司大楼需要电梯，以方便工作人 员 上班下班；大学中的教学楼需要电梯，以方便师生上下课；医院更是需要有电梯，以运送重伤的病
25、人上下楼。毫无疑问，在高层建筑中，电梯已成为不可缺少的垂直运输设备；每幢大型高楼都也可说是一座垂直的城市，而电梯系统则可以比作这个城市的交通系统。因此，电梯的好坏尤为重要。在这里所说的电梯的好坏并不是单纯的指所制造的电梯质量的好坏。电 梯作为一种为人们日常生活服务的运输工具，它的安全性，运输的高效性，所提供的服务的人性化程度更是重中之重。 电梯作为运输人的交通工具以来，它的安全性始终是放在第一位的。但是 自从 1854年，美国人 伊莱沙 格雷夫斯 奥的斯 第一次向世人展示了他发明的升降梯安全装置，升降梯开始为人们服务以来；虽然电梯历经一百多年的发展，电梯的制作材质由黑色到彩色，样式由直式到斜式
26、，在操纵控制方面更是步步出新， 手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等 ，外形更是千变万化， 扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使 身处其中的乘客的视线不再封闭 1。然而电梯的安全装置在原理并没有发生太大的突破，所改变的仅仅是将以往的机械安全装置电气化，以提高电梯使用的安全性。 为了提高电梯的 运行效率 ， 电梯的控制技术历经一百多年的发展，出现了将多台电梯进行分组，根据楼内交通量的变化，用计算机控制，实现最优输送的电梯群控技术。早在1946 年就设计了电梯群控系统， 1949 年建成的联合国大厦中的电梯应用了电梯群控技术，1975 年以后，发展到现代电梯群控
27、系统阶段。电梯群控系统的应用历经了简易自动控制，集选控制和群控几个发展阶段。在使用电梯的初期，由于电梯由司机来操纵的控制方式很不经济，因此人们采用了简易的自动控制方式。但是它不能同时响应多个呼梯信号，使用起来很不方便，而且运行效率低下。后来出现了集选控制，它能记录所有的呼梯信号，并在前进方向上根据呼梯顺序停靠。直到这一时期，各电梯都是单独控制的。到后来，随着社会的发展和大型建筑的出现，特别是大型办公楼，只有单台电梯不能很好地应付全部客流，因此需要在建筑中同时设置多部电梯。这样就出现了一个问题，这多部电梯是共 用一个控制器，还是分别配置相应的控制器。如果各电梯采用独立的控制器，由于各电梯之间缺少
28、必要的联系，如果在某一层的乘客同时向每部电梯都发出了呼梯请求，那么这几部电梯有可能都为该乘客服务，这样根本不能体现大型建筑中设置多部电梯的意义。另一方面，在类似于办公大楼的这种大型建筑中，上下班的单行客流十分集中，上班的上行乘客，下班的下行乘客，午饭时的上下行乘客十分多，单靠增加电梯的荷载，速度，台数是不能适应这种客流量的剧烈变化规律的，也难以克服轿厢的频繁往返运行，更无法改善在某时间段内必然出现的长候梯现象。关键问题在于 如何对这几部电梯进行集中调度。要根据轿厢的人数，上下行的停站数，层站及轿厢内呼梯，以及轿厢所在的位置等因素，来实时分析客流的变化情况，自动选择最合适的输送方式。为此，这多部
29、电梯应该共用一个控制器。这里所说的共用一个控制器并不是说在物理上只有一个控制器，而是在各个电梯的控制器的基础上还有一个主控制器，负责各电梯的综合调度。在逻辑上，就像是只有一个控制器一样。在这样的系统中，层站的召唤按钮对所有并联电梯来说是共有的，交通流量监控系武汉理工大学毕业设计（论文） 5 统能确定电梯群中的哪一部电梯去应答层站召唤信号。 据不完全统计，从 1986 年到 2002 年，我国发布的电梯交通配置方面的专利共有 231项，其中 同电梯群控相关的专利就占了 105 项，大约占电梯交通配置专利的 45%2。由此可见，人们对电梯群控技术可算得上是情有独钟。 为什么人们偏偏对电梯群控技术情
30、有独钟呢？ 虽然电梯已有一百多年的历史，但 电梯的安全技术 早已成熟定型。 随着社会的进步 ，城市的发展 和大型高楼的涌现，电梯运行 效率 逐渐成为电梯应用的瓶颈 。如何将现有电梯的运行效率提升得更高成为学者们探讨的话题和研究的课 题。 电梯控制技术发展到今天的现代电梯群控技术，虽然电梯的运行效率较以往要高得多；但社会在进步，大楼会越来越高，越来越大 ， 人们对更高效率的电梯的需求将是一个永恒不变的课题。 1.2 课题研究意义 随着社会的进步和城市的发展，智能建筑的概念应运而生。智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备，办公自动化及通信网络系统，集结构，系统，服务，管理及他们之间的最优化组合，向人
31、们提供一个安全，高效，舒适，便利的建筑环境。也可以说，智能建筑是综合采用了电子信息技术，通信技术和计算机技术，对大楼的设备进行综合自动监控，对信息资源 进行管理，对用户提供综合信息服务的，符合未来信息化社会要求的建筑物。兴建智能建筑已成为当今世界的开发热点，也是各国综合国力的具体表征。电梯 交通配置 是构成智能建筑的三大系统之一 楼宇自动化系统中的重要内容。智能建筑业的飞速发展必然带动电梯交通业的发展。没有电梯交通配置技术与之相适应，智能建筑业的飞速发展将是不可想象的。当今在美国，在新建建筑和改建的楼房中， 70%是智能建筑。日本到 20世纪末，有 65%的大楼已经达到智能建筑的标准。国内智能
32、建筑业也在飞速发展，据统计，全国已建成智能建筑 1400 幢，其中北京 700 幢，上海 400 幢，广东和江苏各为 200 幢。外刊预测： 21 世纪全世界的智能建筑有一半以上将建在中国。由此可见电梯交通配置的重要地位。 而对电梯交通配置的关键环节 电梯群控 的研究的意义更是不言而喻 3。 电梯作为一种专为人服务的交通工具， 乘客对电梯性能的评价是十分重要的。作为大楼公共交通工具的电梯系统，最重要的是安全运行，这样，乘客对电梯才能产生一种信任感。乘客的要求可分为两类：生理上的和心理上的，即生理上的承受能力和心 理上的承受能力。这两种承受能力和多个因素有关，且表现得相当程度的复杂性。生理上的要求是指乘客对其在垂直平面内的轿厢运动方式提出要
