基于stm32电梯控制电路设计.docx

PAGE PAGE 12 目 录 TOC \o 1-3 \h \u 目 录 1 前言 2 第一章 系统方案的整体设计 3 第二章 系统硬件电路的设计 4 第三章 程序设计 7 第四章 程序测试 9 总 结 10 参考文献 11  第一章 前言 （1）设计方向 电梯是人们在楼宇中最主要的搭乘工具，电梯系统的广泛使用，给人们带来了诸多的便利和效益。随着社会的发展，带电梯建筑物越来越普及，同时智能化也成为人们研究的主题之一。在经济发展迅速的时代，人们的生活节奏也不断加快，因此，面对上下班人流量高峰期，对电梯的需求也成为上班族的一大困扰，如何提高电梯的利用率也成为一研究重点[1]。 （2）设计目标 综合运用感知、控制等技术，以STM32F103为核心，以重量传感器、红外对管和热释红外为数据采集单元，设计一种可以用来准确检测电梯外是否有人等待，以及在不同时间电梯可自动停靠在不同楼层的智能控制电梯系统，以满足人们在不同高峰期上下楼的需求[2]。 每层有按键面板，对单片机发出叫梯信号。 为实现在高峰期，电梯自动停留在人较多的楼层，使用重量传感器进行多次测量比较，判断高峰期楼层。同时实现超重报警。 为判断何时到达对应楼层，电机停止转动，使用红外对管平层传感器，用于检测和记录到达楼层。 电机驱动模块实现对电机转向及转速的精确控制。  第二章 系统硬件电路的设计 电梯运行智能控制系统的整体结构框图如图2-1所示。 图2-1 智能控制系统的整体结构框图 （1）STM32电路设计 在STM32单片机最小系统的电路原理图的设计中，最主要的部分就是晶振电路。在该设计中的晶振电路由两个部分构成，第一部分的晶振电路是8M的晶振电路，该部分晶振电路提供的时钟是给STM32单片机提供的主时钟[3]，STM32内部有强大时钟控制机制与分频机制，8M晶振输出的时候经过倍频后变为72Mhz。 在本设计所使用的STM32单片机最小系统如图2-2所示。 图2-2 最小系统电路图 （2）半桥式重量传感器电路 在该设计中所采用的半桥式重量传感器输出的电压十分微弱，通常只有几十毫伏，所以在测量电路中需要添加信号放大电路。在该设计中所设计的放大电路如图2-3所示。 图2-3 重量传感器采集电路 运算电路的主体部分由图上所示的3个运算放大器与相关的电容、电阻构成。本设计电路所采用的运算放大器带有负反馈部分，这中设计方式不仅大大的增加了增益的稳定性，而且增加了频率的响应。运算放大器比较大的开环增益会造成系统的不稳定，因为如果在输入端产生一个比较小的噪声电压，就可能被放大电路驱离开放大器的线性区域，另一方面，有可能产生对系统不利的振荡现象，而且运算放大器开环增益的参数对于不同的元件也有很大的变化，然而本电路所采用的带有负反馈的电路会将输出的部分电压反馈到输入端，从而大大的降低了增益值。基于以上分析，所以采用闭环的方式而不是开环。 A1、A2运算放大器是以闭环方式的电路结构连接形成的正相放大电路，又可以提供高输入阻抗以及高电压增益，满足了传感器部分的直流桥电路输出的是电压信号而不是电流信号，为后续的信号放大与传感器数据的AD采集奠定了基础。增益设定电阻VR1与R1为外接电阻，运算放大器A1在正（+）输入端接收压力传感器的差动输入信号INPUT1，并以如下的电压增益值将其放大： 经过运算放大器A2与R5、VR1、R1形成的路径，运算放大器A2在正（+）输入端接收压力传感器的差动输入信号INPUT2，并以如下的电压增益值将其放大： 所以A1运算放大器的总的输出电压为： 对于A2运算放大器，运算放大器A2在正（+）输入端接收压力传感器的差动输入信号INPUT2，并以如下的电压增益值将其放大： 经过运算放大器A1与R5、VR1、R2形成的路径，运算放大器A1在正（+）输入端接收压力传感器的差动输入信号INPUT1，并以如下的电压增益值将其放大： 所以A2运算放大器的总的输出电压为： 对于A3运算放大器电路，是正相放大器电路中比较特殊的一种，它输出电压都反馈到了反向输入端，由上图我们可以从中看出，直接反馈的这种电路连接方式使电压不存在增益，此电路连接方式及为电压跟随器，其最大的特点就是输入的阻抗特值特别大，输出的阻抗特别小，由于这些特点电压跟随器特别适合作为缓冲放大器，在本电路的设计中其的输出值是作为A2运算放大器的参考电压。 综上所述： 该信号放大电路的OUTPUT值如下： 经过上述放大电路后的重量传感器输出的电压放大至0~3.3V左右，最后将上述电路的输出接口，连接至STM32单片机的ADC接口，进行采集运算。 （2） 热释红外传感器电路设