电梯模型制作(步进电机、红外对管,L298,语音).doc

PAGE 电子设计大赛 设计报告 模拟电梯模型 队名：进步的阶梯 完成时间 2011年11月16日 目　　　　录 目　　　　录 2 [摘要] 3 [关键词] 3 一、设计任务与要求 4 二、总体方案设计与论证 4 1、控制器选择 4 2、动力选择 4 三、硬件电路设计 5 1、整体电路设计 5 2、对电机的控制设计 5 3、传感器模块设计 7 4、键盘模块设计 8 5、语音模块……………………………………………………………………..8 四、软件设计 10 对电机的控制………………………………………………………………….10 五、实际测试及结果分析 14 参考文献 14 附录：程序代码 16 摘要：本系统采用单片机（MSP430F149）作为信号的检测和控制核心。使用按键按下与否带来的电平的改变来控制对应的单片机输入或输出口工作。楼层检测使用红外对管技术；速度控制采用易控的直流减速电机，轿厢门的开关控制采用步进电机；基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套软件算法，实现了电机在运动和加速及减速过程的精确控制。 关键词：直流减速电机 MSP单片机 传感器 红外对管 （一）、 设计任务与要求 J2B J 2 B C A D 3 4 5 F G E H D J 1 M 图1 电梯控制模型 图1中：电梯间竖井模型部分可由有木板的六面体ABCDEFGH，高度AE为1.3m；电梯桥厢模型J通过滑轮悬挂并由电动机M牵引，可在电梯间竖井模型的空间内上下运动。该电梯间竖井模型每隔26cm自下向上分成5层，其楼层编号如图1所示。 （二）、 要求： 设计并制作一个电梯控制模型。示意图如图1所示。 图1中：电梯间竖井模型部分可由有机玻璃粘成无上盖板的六面体ABCDEFGH，高度AE为1.3m；电梯轿厢模型J通过滑轮悬挂并由电动机M牵引，可在电梯间竖井模型的空间内上下运动。电梯间竖井模型间隔均为26cm自下向上分成5层，其楼层编号如图1所示。 二、 要求： 基本要求： 1. 当某层有呼叫并有呼叫信号显示时，轿厢模型作相应的运动，并准确平层，平层的位置误差小于等于5mm。平层结束时给出提示信号。 2. 载重的多少不会影响到轿厢的运动速度。 3. 当有多层呼叫时，轿厢模型将按说明中的电梯模型运行规则作相应的运动，并依次在呼叫的楼层停留3～8秒； 4. 增设模拟轿厢内表示乘客欲到达层数的按钮，轿厢模型将按照电梯模型运行规则作相应的运动 5. 能显示轿厢模型当前到达的楼层编号。 扩展要求： 1. 增设可以延长和缩短轿厢楼层停留时间的按钮（用于延长开门时间或缩短开门时间）； 2. 停电时紧急操作。当市电电网停电时，用备用电源将电梯运行到最近楼层待机并开门。 3. 播放语音提示，包括报告楼层、电梯运行方向、问好等。 二、总体方案设计与论证 1、控制器选择 本系统的系统板主要单片机MSP430F149组成。MSP430F149有64K字节的片内ROM、2K字节的片内RAM、2个16位定时器和16个中断源，其有64K字节的ROM足够本系统中的编程部分,与51系列单片机相比，此单片机不仅具有51型号单片机的各种优点，而且单片机内集成了丰富的外设，有足够的I\O口和较大的内存。运算速度较快，适合本系统的运算， 2、动力选择 本设计用直流减速电机及其驱动器L298N，我们首先，同轴式斜齿轮减速电机结构紧凑,体积小,造型美观,承受过载能力强。2、传动比分级精细,选择范围广,转速型谱宽,范围i=2-28800。3、能耗低,性能优越,减速器效率高达百分之九十六,振动小,噪音低。减速电机具有良好的可控性：起停迅速，控制简单，避免了惯性带来的误差，在低速情况下仍然具有良好的驱动力；其次，电机的负载满足承载的重量，符合要求；其三，直流减速电机性价比较高，更安全可靠。故我们采用此直流减速电机和其配套的驱动器L298N。 三、硬件电路设计 1、整体电路设计 2、对电机的控制设计 由以上论证知，本部分设计采用MSP430F149单片机来完成，通过I/O口 输出的具有时序的方波作为直流减速电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动电机，通过L298N构成直流减速电机的驱动电路，电路图如下图1所示。MSP430的4个端口接L298N的1-4输入端。另外，用键盘来对电机的状态进行控制，采用一个1位数码管显示当前楼层，想到达的楼层，运行时间。数码管采用直接驱动并接上拉电阻。