畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電梯作為一種常用的垂直交通工具，伴隨著城市的發(fā)展而迅速增加，其應(yīng)用是日益廣泛的。然而每個(gè)電梯運(yùn)行狀況的好壞會(huì)直接影響城市居民的生活質(zhì)量和工作效率，同時(shí)更是影響著城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生命安全，因此就產(chǎn)生了對(duì)電梯設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。憑借

2、監(jiān)控系統(tǒng)來獲得關(guān)于電梯系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況信息，可以防止電梯溜梯、困人、沖頂、蹲底、過載等情況突發(fā)時(shí)不能及時(shí)排除故障而帶來更多無法預(yù)知的災(zāi)難。顯然，傳統(tǒng)的相對(duì)落后的監(jiān)控手段（電梯工人的巡檢）早已跟不上城市發(fā)展的步伐。近些年來，隨著單片機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論的迅速發(fā)展，基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)成為電梯發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，研究及開發(fā)基于單片機(jī)的多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的意義。</p><p>　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)、外的

3、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)理論進(jìn)行了深入的研究，并在分析和研究電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，提出了本文要研究的主要內(nèi)容，即設(shè)計(jì)了一種以AT89C51為架構(gòu)的多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)的采集，并且在監(jiān)測(cè)和顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)的各種參數(shù)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄和監(jiān)控。</p><p>　　基于單片機(jī)的多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要是用來監(jiān)控電梯的運(yùn)行情況，根據(jù)電梯發(fā)出的信號(hào)，及時(shí)的做出反應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

4、根據(jù)系統(tǒng)需要，所運(yùn)用到的外圍電路主要包括電源模塊、溫度電路模塊、報(bào)警電路模塊、視屏采集模塊、RS-485通信模塊和LCD顯示模塊，再根據(jù)有關(guān)單片機(jī)和數(shù)據(jù)采集傳輸方面的知識(shí)，利用C語言編程，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)。我認(rèn)為在未來，電梯系統(tǒng)會(huì)是向智能化方向發(fā)展的，主要有以下特征：以人為本的通用化設(shè)計(jì)理念，統(tǒng)一化設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，應(yīng)付突發(fā)性災(zāi)難的能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多電梯；遠(yuǎn)程監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集；LCD顯示模塊<

5、/p><p>　　Microcontroller-based remote monitoring system terminal design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As a common vertical lift transport,along with the rapid increase

6、in the city's development, its application is becoming widespread. However, the status of each elevator operation will directly affect the quality of life of urban residents and work efficiency, but also affect the s

7、ustainable development of the city's economy and people's lives, and therefore created a demand for elevator equipment for remote monitoring requirements. With the elevator control system to obtain information ab

8、out th</p><p>　　Firstly, the domestic and foreign remote monitoring system related theories in-depth research and analysis and research elevator remote monitoring system based on the proposed main content of

9、 this paper to study, namely AT89C51 for the design of a framework Multi elevator remote monitoring system, the system can achieve real-time monitoring and remote site data collection, and in the monitoring and display r

10、unning the elevator at the same time the various parameters, you can achieve remote login</p><p>　　Microcontroller-based multi-elevator remote monitoring system is mainly used to monitor the operation of the

11、 elevator, the elevator signals, timely response, and make the appropriate treatment. According to the system, as applied to the peripheral circuit includes a power supply module, the temperature circuit module, the alar

12、m circuit module, screen capture module, RS-485 communication module and LCD display module, according to the SCM and data acquisition and transmission of knowledge, the us</p><p>　　Keywords: multiple elevat

13、ors; remote monitoring; data collection; LCD display module</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><

14、;p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題2</p><p>　　1.1.2 目前電梯監(jiān)控系統(tǒng)的分類3</p><p>　　1.1.3 多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.2 課題的研究意義和內(nèi)容4</p><p>　　1.2.1 課題的

15、研究意義4</p><p>　　1.2.2 課題研究的內(nèi)容4</p><p>　　第2章 多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述6</p><p>　　2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)功能6</p><p>　　2.1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)6</p><p>　　2.1.2 功能概述7</p>

16、<p>　　2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述8</p><p>　　2.2.1 硬件設(shè)計(jì)概要8</p><p>　　2.2.2 軟件設(shè)計(jì)概要9</p><p>　　第3章 多電梯數(shù)據(jù)終端控制器的硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)終端控制器芯片選擇與介紹11</p><p>　　3.1.1 主

17、芯片選擇11</p><p>　　3.1.2 AT89C51主芯片的介紹11</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要外圍電路13</p><p>　　3.2.1 電源模塊13</p><p>　　3.2.2 報(bào)警電路模塊15</p><p>　　3.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)15</p>&l

18、t;p>　　3.2.4 LCD顯示模塊16</p><p>　　3.2.5 視頻采集模塊19</p><p>　　3.2.6 基于RS-485的通信模塊20</p><p>　　3.2.7 鍵盤電路的選擇21</p><p>　　第4章 多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1 軟件

19、設(shè)計(jì)思路23</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)的主要軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.2.1 報(bào)警電路24</p><p>　　4.2.2 主要的串行通訊程序25</p><p>　　4.2.3 LCD顯示程序26</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試30</p><p>&

20、lt;b>　　結(jié)論與展望31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　附 錄34</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)總圖34</p>

21、<p>　　附錄C 外文文獻(xiàn)及譯文35</p><p>　　附錄D 主要參考文獻(xiàn)及摘要41</p><p>　　附錄E 主要源程序43</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖6</p><p>　　圖2-2 硬件設(shè)計(jì)結(jié)

22、構(gòu)圖8</p><p>　　圖2-3 電梯監(jiān)控終端設(shè)計(jì)流程圖9</p><p>　　圖2-4 軟件設(shè)計(jì)流程圖10</p><p>　　圖3-1 AT89C51主芯片引腳圖12</p><p>　　圖3-2 電源電路14</p><p>　　圖3-3電源供給分布設(shè)計(jì)圖15</p><p&g

23、t;　　圖3-4 報(bào)警電路模塊15</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)16</p><p>　　圖3-6 LCD與單片機(jī)的連接圖17</p><p>　　圖3-7 LCD1602的管腳圖17</p><p>　　圖3-8 S3C2440管腳圖19</p><p>　　圖3-9 與上位機(jī)通信的接口電路

24、圖20</p><p>　　圖3-10 RS-485芯片引腳21</p><p>　　圖3-11 獨(dú)立式按鍵鍵盤22</p><p>　　圖3-12 矩陣式按鍵鍵盤22</p><p>　　圖4-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖24</p><p>　　圖4-2 LCD顯示流程26</p><p>

25、;　　圖5-1 KEIL編程部分程序30</p><p>　　圖5-2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖30</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表3-1 LCD的控制指令表18</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)

26、和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電梯作為高層建筑必不可少的組成部分，已經(jīng)成為與人民群眾的生活、生命和財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)的垂直交通工具。電梯的安全性、可靠性和舒適度是人們普遍關(guān)心的問題。電梯數(shù)量急劇增多，故障時(shí)有發(fā)生，而維修人員少，不能及時(shí)趕到故障現(xiàn)場(chǎng)，既不了解故障現(xiàn)場(chǎng)狀況又不能及時(shí)安撫被困人員，給被困人員身心帶來巨大的傷害。并且由于不能及時(shí)地提供對(duì)電梯日常運(yùn)行的記錄和監(jiān)測(cè)資料，增加了分析與排除故障的難度，延長(zhǎng)了維修的時(shí)間和費(fèi)用。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) R

27、EM(Remote E1evator Monitor)是當(dāng)今電梯控制領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和排除電梯故障的必要手段，是電梯的管理、維護(hù)和安全運(yùn)行的需要。</p><p>　　我國(guó)在電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控方面已經(jīng)取得了很多成就，比如可靠性、舒適度等方面，但在故障記錄和故障檢測(cè)方面還有很多不足。因此，如何利用現(xiàn)代科技成果對(duì)分布在不同地理位置的電梯運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少和防止事故發(fā)生，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)警（如開關(guān)接

28、觸不良）和自動(dòng)記錄，保證電梯安全可靠運(yùn)行和提高設(shè)備的管理水平具有非常重要的意義。</p><p>　　近年來，隨著單片機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們都在積極的尋找在電梯監(jiān)控領(lǐng)域的一些先進(jìn)技術(shù)，以滿足人們對(duì)這一應(yīng)用的強(qiáng)烈需求，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)是相當(dāng)落后，目前國(guó)內(nèi)在用的監(jiān)控系統(tǒng)往往都是功能單一，需要監(jiān)控人員長(zhǎng)時(shí)間盯著監(jiān)控屏幕，然后再通過獲得的信息去進(jìn)行一些決策。然而，這樣一份工作是很繁重而乏味的，尤其是監(jiān)控的

29、目標(biāo)很多時(shí)，監(jiān)控人員就無法做到面面俱到，進(jìn)而如果有突發(fā)情況，就不能去及時(shí)有效的解決。為此，許多電梯廠商都希望能利用智能化程度高、可靠性好的計(jì)算機(jī)自主監(jiān)控系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)售后電梯的統(tǒng)一管理，同時(shí)也可以減少人員監(jiān)控的開支和減輕事故發(fā)生的損失。</p><p>　　綜上所述，結(jié)合當(dāng)前情況，論文指出了現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)存在以下幾點(diǎn)困擾人們的難題：第一，不能實(shí)時(shí)了解及掌握電梯的運(yùn)行狀況；第二，無法利用以往的電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)去構(gòu)成完整的管理

30、和記錄系統(tǒng)；第三，難以有效的、及時(shí)的分析并解決電梯發(fā)生的故障。本論文提出了基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計(jì)的研究其主要任務(wù)是提出并研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)方案，它可以對(duì)多個(gè)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能自動(dòng)檢測(cè)故障目標(biāo)，并對(duì)故障目標(biāo)進(jìn)行分類及報(bào)警，從而利用電腦來完成人工監(jiān)控的任務(wù)。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.

31、1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　電梯，作為機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品之一，其應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量也已經(jīng)邁出了很大一步，但是在電梯運(yùn)行時(shí)，時(shí)常也會(huì)出現(xiàn)電梯沖頂、撞底、關(guān)人等突發(fā)事件的發(fā)生。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的許多科研院所和公司也在努力積極的開發(fā)屬于自己的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。比如，凱博電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（由中國(guó)建筑科學(xué)院機(jī)械化研究分院研發(fā)的）、上海阿爾發(fā)機(jī)電科技有限公司所開發(fā)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、

32、無錫中秀電梯公司研發(fā)的電梯遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)等等然而，這些監(jiān)控系統(tǒng)一般情況下都是基于專用網(wǎng)絡(luò)及總線，其系統(tǒng)的功能也就是局限于被控電梯的門信號(hào)的和內(nèi)、外呼的實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)報(bào)警等常用的基本功能，但是基于多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及對(duì)電梯的視頻音頻信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等控制信號(hào)的管理和分析還處在逐步探索之中。</p><p>　　目前，電梯正常運(yùn)行的可靠性提高一般有兩方面因素：第一、是要通過改進(jìn)電梯本身的構(gòu)造設(shè)計(jì)，

33、提高工藝制造及實(shí)施無誤的安裝來解決；第二、也是比較重要的一方面，就是要依托先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)和科學(xué)合理有效的維修和保養(yǎng)體系來完成。眾所周知，因?yàn)殡娞莸氖褂脮r(shí)間較長(zhǎng)而且總是反復(fù)使用，所以對(duì)于電梯的管理和維護(hù)是使用電梯的最重要的環(huán)節(jié)之一。但是，目前國(guó)內(nèi)在用的電梯一般都采用的是定期上門保養(yǎng)的方式，等發(fā)生故障時(shí)再打電話找人來修的傳統(tǒng)方式。然而，隨著電梯數(shù)量的慢慢增多、地點(diǎn)分散，再加上維修工人數(shù)量限制，導(dǎo)致了維修工人不能及時(shí)到達(dá)電梯事故現(xiàn)場(chǎng)；除此之外

34、，也不能提供詳細(xì)的運(yùn)行電梯日常運(yùn)行記錄及監(jiān)測(cè)的相關(guān)資料，所以，維修工人只能憑借以往經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)儀器去檢查電梯故障，這樣就增加了故障分析和排除故障的難度，自然也就延長(zhǎng)了維修所需要的時(shí)間。以此這種維護(hù)方法很顯然已經(jīng)不能滿足時(shí)代的發(fā)展的需求，因此，誕生了遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，它的出現(xiàn)在一定程度上有效的改善了上述情況。</p><p>　　國(guó)外比較有名的電梯公司基本上都擁有了成熟的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。比如，法國(guó)AUTINOR公司所開發(fā)的

35、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、德國(guó)蒂森克虜伯公司（TELE-SERVICE）開發(fā)的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及OTIS公司的遠(yuǎn)程電梯監(jiān)控系統(tǒng)（Remote Elevator Monitoring System）系統(tǒng)等等然而，一般只有很高檔的大型場(chǎng)合才會(huì)配置像國(guó)外那些成本較高的各公司的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品，而且像國(guó)外的那些產(chǎn)品也就是只能監(jiān)控本公司所生產(chǎn)的電梯，而無法與其他公司的同類型電梯產(chǎn)品兼容，除此之外，當(dāng)然還有價(jià)格及產(chǎn)品定位等等原因。所以，也就導(dǎo)致了國(guó)外電

36、梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的使用有了一定的局限性。</p><p>　　1.1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問題</p><p>　　目前國(guó)外的大型電梯企業(yè)都有了成熟的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，例如蒂森公司的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有控制電梯的功能，能檢測(cè)和識(shí)別濫用或者誤操作緊急呼救功能，能較好的掌握電梯的運(yùn)行情況，并進(jìn)行分析與處理，轉(zhuǎn)化為圖表來顯示各行駛方向和每層樓的呼叫次數(shù)，呼叫與事件處理曲線等；自動(dòng)故障報(bào)警，該

37、系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)控電梯，自動(dòng)扶梯以及樓內(nèi)其它設(shè)備：但是該系統(tǒng)僅適用于蒂森公司的電梯和扶梯。奧的斯公司的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心(RME)是奧的斯公司自行開發(fā)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，具有分級(jí)報(bào)警的功能（乘客被困報(bào)警，自動(dòng)故障報(bào)警和電梯運(yùn)行表現(xiàn)報(bào)警)。RME系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出電梯服務(wù)中斷的訊號(hào)，顯示地點(diǎn)，性質(zhì)，問題以及乘客的狀況資料，當(dāng)電梯運(yùn)行表現(xiàn)不符合預(yù)定的界限時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出偏差信號(hào)。KNOE公司的EMC監(jiān)控指令系統(tǒng)通過MODME和標(biāo)準(zhǔn)電話線實(shí)現(xiàn)電梯和自動(dòng)扶梯的遠(yuǎn)程實(shí)

38、時(shí)監(jiān)控，具有較好的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫管理分析功能，可以將指定時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀形象的圖表；具有獨(dú)特的運(yùn)行記錄回放功能，有助于故障查詢?cè)\斷。以上這些電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)來說都具有一些代表性，是國(guó)外的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控比較常見的方式，這些系統(tǒng)普遍的特點(diǎn)就是專用性很強(qiáng)，開放性、通用性與其功能發(fā)展程度不相匹</p><p>　　（1）開放性相對(duì)較低，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。</p><p>　　（2） 功能

39、簡(jiǎn)單，如只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、同時(shí)監(jiān)控的電梯數(shù)量少、不能進(jìn)行電梯故障的早期預(yù)警。</p><p>　?。?）界面簡(jiǎn)單、單一，監(jiān)控信號(hào)量少；只能對(duì)電梯狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而不能采集電梯轎廂中的圖像與聲音。</p><p>　?。?） 適用電梯種類少，或者是不能兼容不同類型的電梯。</p><p>　?。?）多采用RS-232或RS-485總線傳輸，或采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)的

40、Modem傳輸，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性相對(duì)較低。</p><p>　　1.1.2 目前電梯監(jiān)控系統(tǒng)的分類</p><p>　　電梯的監(jiān)控系統(tǒng)需實(shí)時(shí)反饋電梯的操作、運(yùn)行及故障信息，要求安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)</p><p>　　定、界面友好、管理便捷，其實(shí)時(shí)采集的電梯信號(hào)包括：</p><p>　?。?）電梯操作狀態(tài)信息，如檢修、正常、司機(jī)、消防等；&

41、lt;/p><p>　?。?）電梯運(yùn)行狀態(tài)信息，如樓層顯示、上/下行、開/關(guān)門等；</p><p>　?。?）井道信息，如平層、端站、限位等；</p><p>　?。?）各種故障信息。</p><p>　　目前電梯的監(jiān)控系統(tǒng)大約分三類：</p><p>　?。?）大部分品牌電梯都有自己開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都包括不同的通

42、信方式，</p><p>　　不同的硬件接口，能較好的實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯的運(yùn)行監(jiān)視和一些基本的遠(yuǎn)程控制。但是此類產(chǎn)品由于銷量有限，一般價(jià)格很貴，能消費(fèi)的客戶很少。</p><p>　?。?）用PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控。PLC可以很方便的構(gòu)成系統(tǒng)，開發(fā)此類系統(tǒng)完全省去了硬件開發(fā)的成本，只要軟件開發(fā)成熟即可開工安裝,而且系統(tǒng)一般采用標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，很容易與建筑的其它智能設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，但是電梯控制

43、要附加PLC并且連帶相應(yīng)的通信單元，成本較高。目前隨著PLC的價(jià)格不斷下降，也不失一個(gè)好方法。</p><p>　　（3）用單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的采樣通信單元，形成一個(gè)二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，此類監(jiān)控在初期的開發(fā)成本包括軟硬件，開發(fā)成本較高，但形成系統(tǒng)后，再銷售的成本就很低了。但是由于市場(chǎng)不大，難以形成規(guī)模，還有此類系統(tǒng)由于不采用標(biāo)準(zhǔn)配件，今后維護(hù)的難度,成本較高。</p><p>　　1.1.3 多

44、電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控在電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)上，融合了的最優(yōu)控制，是一種基于時(shí)間最優(yōu)、能量最優(yōu)的動(dòng)態(tài)綜合最優(yōu)化策略。因此，多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)為：</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議開放化</p><p>　　采用統(tǒng)一開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以在同一系統(tǒng)中采用多種品牌的電梯，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，無須二次開發(fā)轉(zhuǎn)換協(xié)議。<

45、;/p><p>　?。?）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能化</p><p>　　從靜態(tài)的電梯交通配置到動(dòng)態(tài)的多電梯群控系統(tǒng)，電梯的能耗指標(biāo)往往被忽視。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，電梯的能耗約占大樓綜合能耗的3/7，與電梯群控系統(tǒng)的性能直接相關(guān)。因此，節(jié)能目標(biāo)將是多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)必須考慮的關(guān)鍵目標(biāo)。</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　電梯群控

46、系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p>　?。?）監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品市場(chǎng)化</p><p>　　未來電梯監(jiān)控系統(tǒng)的研究將側(cè)重于商品系統(tǒng)的開發(fā)，即面對(duì)需求面向市場(chǎng)。</p><p>　　1.2 課題的研究意義和內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 課題的研究意義</p><p>　　電

47、梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控是隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的，是電梯控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)。電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（REMS），指的是某個(gè)區(qū)域（一個(gè)城市，一幢大樓，一個(gè)小區(qū)等）里安裝很多部電梯后，對(duì)這些運(yùn)行中的電梯進(jìn)行集中而及時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而對(duì)這些電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、管理、維護(hù)、故障分析診斷以及救援。它使被監(jiān)控對(duì)象從單個(gè)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控發(fā)展到了分布式的監(jiān)控，并從集中式監(jiān)控發(fā)展到和信息管理系統(tǒng)相結(jié)合的趨勢(shì)，因此，目前較為先進(jìn)的多電梯遠(yuǎn)程

48、監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集監(jiān)控、管理、決策支持等功能于一體的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。所以，現(xiàn)在多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)是越發(fā)引起人們的關(guān)注，其最主要的目的是對(duì)目前在用電梯的遠(yuǎn)程維護(hù)，故障診斷及快速排除故障的處理，統(tǒng)計(jì)和分析電梯的運(yùn)行性能及故障情況，以有利于不同部門能利用該系統(tǒng)對(duì)多個(gè)電梯進(jìn)行有效的監(jiān)管。但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，較高可靠性要求，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并排除故障是重中之重，所以多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)是具有重大的意義。</p><

49、p>　　1.2.2 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本文研究的多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是基于單片機(jī)的，主要用來監(jiān)控電梯的運(yùn)行情況，根據(jù)電梯發(fā)出的信號(hào)，及時(shí)的做出反應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)所運(yùn)用到的外圍電路主要包括電源模塊、報(bào)警電路模塊、視屏采集模塊、RS-485通信模塊和LCD顯示模塊。當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，電梯內(nèi)的乘客可以根據(jù)出現(xiàn)的故障在電梯內(nèi)部按下相對(duì)應(yīng)的故障按鈕，這有助于維修和監(jiān)控人員及時(shí)的做出故障診斷

50、，并在最少時(shí)間內(nèi)做出有效的解決措施，減少了損失的程度。監(jiān)控人員也可以實(shí)時(shí)的根據(jù)監(jiān)控畫面檢測(cè)電梯的運(yùn)行狀況，提前做好維護(hù)工作，以免發(fā)生不可估量的損失。當(dāng)電梯發(fā)生突發(fā)事件是，電梯還可以自動(dòng)報(bào)警顯示，提示電梯所出現(xiàn)的故障，幫助工作人員在第一時(shí)間確定所發(fā)生的故障原因，更好的提高了工作效率。</p><p>　　第2章 多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述</p><p>　　2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

51、及實(shí)現(xiàn)功能</p><p>　　2.1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)</p><p>　　遠(yuǎn)程監(jiān)控作為一種監(jiān)控手段在電梯的日常運(yùn)行中所起的作用越來越重要，它是電梯廠商對(duì)系統(tǒng)控制的延伸，也是能夠保證電梯能夠高效安全運(yùn)行的重要前提和基礎(chǔ)，同時(shí)更是電梯所面臨的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)然，這種趨勢(shì)也為解決遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)所存在的問題提出了更高要求。當(dāng)今時(shí)代，電梯監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用融合了很多先進(jìn)技術(shù)，使得監(jiān)控用戶、質(zhì)檢部門

52、、電梯生產(chǎn)企業(yè)等能夠通過本系統(tǒng)對(duì)分布在全球各地的電梯產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)控。這樣可以有兩方面好處：第一點(diǎn)，可以提高生產(chǎn)企業(yè)和用戶對(duì)電梯的維護(hù)效率；第二點(diǎn)，更是在很大程度上加強(qiáng)了企業(yè)對(duì)于收集和管理自己所產(chǎn)產(chǎn)品的相關(guān)資料和狀態(tài)數(shù)據(jù)的能力。除此之外，也可以讓質(zhì)檢部門監(jiān)控人員提高了工作效率，可以起到一舉多得的作用。</p><p>　　本論文中設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成，即數(shù)據(jù)采集控制終端部分

53、、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和上位機(jī)監(jiān)控中心平臺(tái)部分。具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：</p><p>　　圖2-1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本文中的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是利用AT89C51作為主芯片組成的數(shù)據(jù)采集控制終端，將采集到的圖像、聲音及其運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。其中，預(yù)處理主要包含有H.264視頻編碼技術(shù)，G.729A音頻壓縮技術(shù)，數(shù)據(jù)鎖存及A/D轉(zhuǎn)換等處理技術(shù)。</

54、p><p>　　然后，數(shù)據(jù)采集終端控制器將所采集到的音視頻信號(hào)及電梯的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過多流實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（MRTP）進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合封包，該協(xié)議是由IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）發(fā)布的多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，主要用在提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如視頻、音頻數(shù)據(jù)等）的IP網(wǎng)絡(luò)端到端的傳輸功能。</p><p>　　最后，通過串口上連接的3G傳輸模塊SIM5218將整個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)出去；該數(shù)據(jù)包將通過3G網(wǎng)絡(luò)被轉(zhuǎn)發(fā)送至

55、具有上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，然而當(dāng)遠(yuǎn)程的客戶端通過瀏覽器進(jìn)行監(jiān)控，如果有電梯的報(bào)警信息后，就會(huì)立即通過3G網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)電梯具體位置、電梯發(fā)生的故障信息發(fā)送給維修中心，以便及時(shí)排除故障，同時(shí)，對(duì)于一些需要緊急停車的情況，我們可以通過上位機(jī)將控制信息及時(shí)的發(fā)送給被控電梯，比如在安全回路及變頻器工作正常的前提下，電梯按原運(yùn)行方向慢車爬至平層位置后開門。</p><p>　　該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)中包括了音頻信號(hào)、視頻信號(hào)

56、、數(shù)據(jù)信號(hào)及控制信號(hào)等，由于這些不同類型的數(shù)據(jù)信息具有各自不同的傳輸特征及要求，所以為了滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、流暢性的需求，本文擬選取數(shù)字化的數(shù)碼傳輸速率高于383 Kbps的3G網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　如今隨著3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積逐漸擴(kuò)大，再加上技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，它的應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)完全可以是獨(dú)樹一幟了。在一般情況下，對(duì)于3G無線網(wǎng)絡(luò)來講，它是完全可以進(jìn)行各種不同傳輸速度的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行傳輸。據(jù)研究測(cè)試

57、，如果在靜止或高速移動(dòng)的環(huán)境下，它可以分別支持到2 M以上的速碼率，有的甚者可以高達(dá)7 Mbps的瞬時(shí)傳輸速度。所以利用3G來作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹饕d體是本文的最佳選擇，當(dāng)然利用好這個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物是我們與時(shí)俱進(jìn)的必然趨勢(shì)。</p><p>　　2.1.2 功能概述</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多個(gè)電梯的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的基本功能有以下兩個(gè)部分：</p><p&g

58、t;　　第一部分：電梯數(shù)據(jù)釆集終端控制器要實(shí)現(xiàn)以下基本功能：</p><p>　?。?）可以采集被控電梯發(fā)生的各種故障信息，特別是常見的一些故障。比如，門廳的故障、平層區(qū)故障、主接觸器的故障、變頻器的故障等等。</p><p>　　（2）可以采集被控電梯的運(yùn)行狀態(tài)信息。比如，門系統(tǒng)的開關(guān)、方向、層站、井道信號(hào)等等。</p><p>　　（3）可以對(duì)不同格式的電梯信息

59、進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并在主處理器內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用固有的格式進(jìn)行實(shí)時(shí)存放，最終經(jīng)過轉(zhuǎn)換協(xié)議發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　第二部分：上位機(jī)的電梯監(jiān)控平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)以下基本功能：</p><p>　　（1）不同級(jí)別用戶根據(jù)不同的權(quán)限可以隨時(shí)登錄電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的記錄及勾畫數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)曲線，并根據(jù)其與閥值大小的比

60、較進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　?。?）實(shí)時(shí)存儲(chǔ)電梯運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)及參數(shù)，包含了電流、電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速等等參數(shù)。</p><p>　?。?）駐停功能：當(dāng)關(guān)閉駐停開關(guān)電鎖后，電梯處于駐停狀態(tài)。若此時(shí)電梯正在運(yùn)行，則電梯不再響應(yīng)任何外呼梯，若已有內(nèi)選登記，則在所登記的內(nèi)選服務(wù)完畢后，電梯自動(dòng)返回駐停層（通常為1樓）。電梯處于駐停狀態(tài)，一旦接通駐停開關(guān)電鎖，則電梯立即退出駐停狀態(tài)，投入正常運(yùn)行。&

61、lt;/p><p>　?。?）關(guān)門時(shí)間設(shè)定功能：本系統(tǒng)可根據(jù)需要設(shè)定無司機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)關(guān)門等待時(shí)間。</p><p>　　（6）重復(fù)關(guān)門功能：若執(zhí)行關(guān)門指令后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)門聯(lián)鎖回路沒有接通，則電梯重新開門，再關(guān)門。</p><p>　?。?）故障時(shí)自動(dòng)靠站自救功能：若電梯快車運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，則在安全回路及變頻器工作正常的前提下，電梯按原運(yùn)行方向慢車爬至平層位置后

62、開門。</p><p>　　（8）待梯層的任意設(shè)定功能：所謂待梯層即當(dāng)電梯在無司機(jī)狀態(tài)下，若1分鐘內(nèi)既無內(nèi)選也無外呼服務(wù)，電梯自動(dòng)運(yùn)行到待命的層站（通常與基站設(shè)為同一樓層）。該功能可使電梯用戶根據(jù)需要靈活設(shè)置待梯層站。</p><p>　　2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述</p><p>　　本文提出的總體設(shè)計(jì)即為基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，其中主要包含系統(tǒng)硬件

63、設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)兩部分。</p><p>　　2.2.1 硬件設(shè)計(jì)概要</p><p>　　本文選取的是單片機(jī)AT89C51作為主控制模塊來組建數(shù)據(jù)采集控制終端，之所以選擇單片機(jī)是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠。由于單片機(jī)體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，以實(shí)現(xiàn)各種方式的檢測(cè)、計(jì)算或控制。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，

64、就可以靈活的構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。</p><p>　　本系統(tǒng)選用AT89C51作為主控系統(tǒng)，還因?yàn)槠渚邆湟韵聝?yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　（2）簡(jiǎn)單方便，易于普及。由于單片機(jī)技術(shù)是一門較為容易掌握的普及技術(shù)，學(xué)習(xí)起來簡(jiǎn)單方便，容易上手。</p&

65、gt;<p>　?。?）發(fā)展迅速，前景廣闊。在短短的幾十年時(shí)間里，單片機(jī)就經(jīng)過了4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)等幾大發(fā)展階段，尤其是形式多樣、集成度高、功能日臻完美的單片機(jī)不斷問世，更使得單片機(jī)在工業(yè)控制及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得長(zhǎng)足的發(fā)展和大量應(yīng)用。近幾年，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈加完美，配套的片內(nèi)外圍部件越來越完善，為應(yīng)用系統(tǒng)向更高層次和更大規(guī)模的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，便于以后的配套升級(jí)。</p><p>　

66、　（4）嵌入容易，用途廣泛。單片機(jī)的體積小、性能價(jià)格比高、應(yīng)用靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)在嵌入式微控制系統(tǒng)中具有十分重要的地位。</p><p>　　該系統(tǒng)具體的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2.2 軟件設(shè)計(jì)概要</p><p>　　系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)主要含有兩部分程序的開發(fā)：一部分是監(jiān)控平臺(tái)

67、的軟件系統(tǒng)開發(fā)，另一部分是數(shù)據(jù)采集終端控制器的程序設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　由于遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)面向的對(duì)象是普通人員，而非專業(yè)的技術(shù)人員，所以就要監(jiān)控界面要友好、易懂，且最重要的是功能完善，運(yùn)行穩(wěn)定，并且可以利于管理人員或者高級(jí)領(lǐng)導(dǎo)遠(yuǎn)程登錄。具體整個(gè)軟件流程圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 電梯監(jiān)控

68、終端設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集終端控制器軟件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　系統(tǒng)中數(shù)據(jù)釆集終端的主要軟件設(shè)計(jì)思想如下圖所示，本系統(tǒng)為了提高數(shù)據(jù)處理效率，因此選用了前后臺(tái)處理系統(tǒng)，即在前后臺(tái)系統(tǒng)中，利用優(yōu)先級(jí)來判斷異常事件的中斷級(jí)別，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)接收的狀態(tài)下，后臺(tái)就一直運(yùn)行系統(tǒng)任務(wù)，即進(jìn)行無限循環(huán)，當(dāng)有不同的異常來中斷系統(tǒng)程序的時(shí)候，就按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理，先處理優(yōu)先

69、級(jí)高的任務(wù)，后處理優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)，當(dāng)任務(wù)處理完之后再返回到系統(tǒng)任務(wù)中去執(zhí)行。</p><p>　　針對(duì)于解決大堆數(shù)據(jù)同時(shí)接收的問題時(shí)，循環(huán)隊(duì)列法當(dāng)然是首選方法，即在軟件設(shè)計(jì)工程中可以給網(wǎng)絡(luò)的通道及每個(gè)接口都一一分配一個(gè)循環(huán)隊(duì)列，以此來存儲(chǔ)需接收到的各種格式的數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前狀態(tài)下檢測(cè)到有數(shù)據(jù)送來時(shí)，那么中斷程序就會(huì)將數(shù)據(jù)及時(shí)地寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)隊(duì)列中去，同時(shí)如果系統(tǒng)后臺(tái)需要處理已接收到的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以直接從數(shù)據(jù)接收

70、隊(duì)列中先獲取信息后，再處理數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)的信息。具體過程如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　關(guān)于單片機(jī)終端系統(tǒng)的部分相關(guān)代碼將會(huì)在附錄中給出，主要的控制任務(wù)由C語言程序的代碼的完成。</p><p>　　第3章 多電梯數(shù)據(jù)終端控制器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　論文中所設(shè)計(jì)的多電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)

71、據(jù)采集終端控制器需要實(shí)現(xiàn)的功能有以下幾個(gè)方面：用通用輸入輸出口進(jìn)行實(shí)時(shí)地采集電梯發(fā)生的各種故障信息；數(shù)據(jù)預(yù)處理（包括G.729A音頻壓縮、H.264視頻編碼、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等等）；支持大量數(shù)據(jù)的接收、歸類、判定故障種類；對(duì)于不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，經(jīng)3G網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊統(tǒng)一發(fā)送。</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)終端控制器芯片選擇與介紹</p><p>　　3.1.1 主芯片選擇<

72、;/p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓高性能的CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種

73、靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式

74、保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　3.1.2 AT89C51主芯片的介紹</p><p><b>　　主要特性如下：</b></p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　4K字節(jié)系統(tǒng)編程（ISP）FLASH閃速存儲(chǔ)器<

75、/p><p><b>　　1000次擦寫周期</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間10年</b></p><p>　　4.0-5.5V的工作電壓范圍</p><p>　　全靜態(tài)工作模式：0HZ-33MHz</p><p><b>　　三級(jí)程序加密鎖</

76、b></p><p>　　128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　5個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　可編程串行通道</b></p>

77、<p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　AT89C51主芯片的硬件引腳分布圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 AT89C51主芯片引腳圖</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p><b&

78、gt;　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)

79、時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向

80、I/O口，P2口緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

81、</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管

82、腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0/ RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1/ TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /（外部中斷1）</p><p>　　P3.4/ T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）</p>&

83、lt;p>　　P3.5/ T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。&

84、lt;/p><p>　　ALE/：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC

85、指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　?。和獠砍绦虼鎯?chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/Vpp：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將

86、內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（Vpp）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p&

87、gt;　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)的主要外圍電路</p><p>　　數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的硬件組成主要有

88、這幾個(gè)模塊：電源模塊設(shè)計(jì)，最小系統(tǒng)模塊，報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì)，通信模塊設(shè)計(jì)，LCD顯示模塊，視頻采集模塊等等。</p><p>　　3.2.1 電源模塊</p><p>　　電源部分的設(shè)計(jì)目的就是為各個(gè)硬件提供工作電源。單片機(jī)AT89C51芯片、顯示電路等都采用5V電源供電。具體方案采用W7805集成穩(wěn)壓電源提供+5V的電壓供給單片機(jī)。原理是用交流電220V通過變壓器變壓，經(jīng)整流再接W7805

89、使轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓作為外接電源。</p><p>　　集成穩(wěn)壓電源又稱三端集成穩(wěn)壓器，它是指將功率調(diào)整管、取樣電阻、基準(zhǔn)電壓、誤差放大、啟動(dòng)及保護(hù)電路等全部集成在一塊芯片上，具有特定輸出電壓的穩(wěn)壓集成電路。三端是指電壓輸入端、電壓輸出端和公共接地端。</p><p>　　穩(wěn)壓電源是單片機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為系統(tǒng)提供多路電壓源，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和抗干擾性能。一個(gè)穩(wěn)壓源輸

90、出電壓和最大輸出電流決定于所選的三端穩(wěn)壓器，在本次采用+5V電壓用W7805穩(wěn)壓器。其主要特點(diǎn)是：</p><p><b>　　輸出電流為1A</b></p><p><b>　　輸出電壓為5V</b></p><p>　　有過熱保護(hù)和短路保護(hù)</p><p>　　輸出晶體管SOA保護(hù)</p&

91、gt;<p>　　電源電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-2 電源電路</b></p><p>　　為保證整個(gè)采集系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，電源供給是非常重要的。由于該采集數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)大多數(shù)是工作在電梯機(jī)房?jī)?nèi)，所以嘈雜聲音等一些干擾非常明顯，因此這就要求電源必須要有很高的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中需要使用的電源類型較多，包括：AT89C

92、51處理器內(nèi)核5V；處理器DDR、SDRAM內(nèi)存控制器1.8V；處理器通用輸入輸出接口3.3V；外圍其它供電電路5V等。</p><p>　　本系統(tǒng)供電的慣用電源是經(jīng)過電源適配器轉(zhuǎn)成12V供電的，當(dāng)然，由于主芯片的各個(gè)部分的需要電壓并不一致，所以應(yīng)將電壓進(jìn)行一一轉(zhuǎn)換后才可以使用。目前行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)用比較常用，且效果較為理想的就是對(duì)開關(guān)電路和穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的使用。這兩種方法可以說各有利弊，前者效率高于后者，但是

93、其成本高，且對(duì)外有電磁福射；后者的電路簡(jiǎn)單，干擾小，成本低，但是轉(zhuǎn)效率低于前者，正所謂“魚和熊掌不可兼得”，經(jīng)過比較學(xué)習(xí)，本文運(yùn)用了DC轉(zhuǎn)DC的開關(guān)電源電路，一般在小電流的供電電路中，使用線性穩(wěn)壓電路就可以滿足需求，如下圖3-3所示的按電壓分批的多級(jí)電源結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖3-3電源供給分布設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.2.2 報(bào)警電路模塊</p><p&g

94、t;　　報(bào)警電路主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的及時(shí)報(bào)警功能，當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定范圍之后，由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警燈亮，報(bào)警喇叭發(fā)出報(bào)警聲音。報(bào)警電路如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 報(bào)警電路模塊</p><p>　　3.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)包括核心控制元件單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路。其結(jié)構(gòu)如圖3-5：

95、</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　這種復(fù)位電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低；通電后，5V電壓通過電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電壓會(huì)由0V慢慢的升到4V左右；RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，當(dāng)其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)，AT89C51將復(fù)位。正因?yàn)槿绱?，?fù)位腳由低電位到高電位，由此引起了內(nèi)部

96、電路的復(fù)位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作（單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位）；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0V，于是又進(jìn)行一次復(fù)位工作（手動(dòng)復(fù)位）。</p><p>　　AT89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容C1和C2取2

97、2pf，可以穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，設(shè)計(jì)中用12MHz的石英晶振。</p><p>　　3.2.4 LCD顯示模塊</p><p>　　系統(tǒng)采用了LCD1602液晶顯示屏，LCD1602液晶是一款很常用也很易用的字符液晶。可以顯示2行每行16個(gè)字符，對(duì)比度可調(diào)、黃綠色背光。與單片機(jī)的連接電路如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 LCD與單片機(jī)的連接

98、圖</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個(gè)5×7或者5×11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?，所以他不能顯示圖形。</p><p>　　LCD1602的管腳定義圖如圖3-7所示：</

99、p><p>　　圖3-7 LCD1602的管腳圖</p><p><b>　　VSS：為電源地</b></p><p>　　VDD：接5V電源正極</p><p>　　VEE：為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正極電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）&l

100、t;/p><p>　　RS：為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器</p><p>　　RW：為讀寫信號(hào)線，高電平1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平0時(shí)進(jìn)行寫操作</p><p><b>　　E：為使能端</b></p><p>　　D0～D7：為8位雙向數(shù)據(jù)端</p><p>　　BL

101、A～BLK：空腳或背燈電源，15腳背光正極，16腳背光負(fù)極</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 LCD的控制指令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令

102、1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電

103、平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F：低電平時(shí)顯示5×7的點(diǎn)陣字符，高

104、電平時(shí)顯示5×10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF，為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。<

105、;/b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　3.2.5 視頻采集模塊</p><p>　　怎樣有效地采集數(shù)據(jù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，因此圖像傳感器接口電路設(shè)計(jì)便成為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重要部分。</p><p>　　系統(tǒng)采用高分辨率（1280×960）、高集成度的CMOS

106、傳感芯片OV09648-K02A作為視頻采集模塊部分的圖像傳感器。該芯片內(nèi)部集成了數(shù)字信號(hào)處理電路，模擬信號(hào)處理電路和時(shí)序電路。</p><p>　　芯片內(nèi)共有138個(gè)設(shè)備控制寄存器，且支持RGB（4：2：2），YUV（4：2：2），YCrCb（4：2：2）數(shù)據(jù)輸出格式，它的地址分別從0x00到0x8A，由SCCB(SerialCameraControlBuS)這個(gè)接口能夠方便的設(shè)置傳感器視窗大小、色調(diào)、增益、白

107、平衡校正、曝光控制、飽和度等。</p><p>　　OV9640產(chǎn)品特點(diǎn)及性能參數(shù)有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　（1）SENSOR壓板采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證下壓時(shí)SENSOR不移位，從而保證了測(cè)試的可靠性。</p><p>　?。?）IC載板采用專利浮板結(jié)構(gòu)，定位精確，延長(zhǎng)了探針的使用壽命。</p><p>　?。?）最高支持8bitR

108、GB raw data、YUV422數(shù)據(jù)輸入；軟件設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求，有利于提高產(chǎn)能，可以在AP打開時(shí)vide。暫?；蛘咄Ｖ?fàn)顟B(tài)下更換Medule(模塊)，加快切換速度，并可以避免經(jīng)常插拔USB設(shè)備造成AT89C51控制器的死機(jī)；</p><p>　　（4）打開程序后見到畫面的時(shí)間在1秒左右；顯卡顯示，有Directdraw硬件加速功能的顯卡可以減少CPU占有時(shí)間。</p><p>　　由于

109、S3C2440芯片有一個(gè)專用的視頻接口，因此CPU能夠直接和CMOS圖像傳感器連接。圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)以及控制信號(hào)包括水平參考（HREF）、像素時(shí)鐘（PCLK）、數(shù)據(jù)總線（D0—D7）和幀同步（vsYNC），它們分別與主處理器的相應(yīng)信號(hào)相連。像素時(shí)鐘（PCLK）與水平參考（HREF）在處理器內(nèi)部相與后產(chǎn)生有效的像素時(shí)鐘信號(hào)，在有效像素時(shí)鐘信號(hào)的下降沿或上升沿將數(shù)據(jù)鎖定。</p><p>　　圖3-8 S3C24

110、40管腳圖</p><p>　　首先要初使化OV9640，通過SCCB總線設(shè)置OV9640的工作模式，分配連續(xù)內(nèi)存空間，容量與采集圖像的點(diǎn)陣數(shù)相匹配。</p><p>　　然后用request_irq（）函數(shù)為OV9640登記中斷，其中斷號(hào)為06。當(dāng)S3C2440捕捉到VSYNC信號(hào)時(shí)觸發(fā)中斷，把一幀圖像數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間。如此反復(fù)，視頻數(shù)據(jù)源源不斷的被采集到SDRAM。</p>