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1、器嬲期微计算机应用M I C R O C O M P U T E RA P P L I C A T I O N SV 0 1 2 8N 仉9S e p L2 0 0 7电梯进程监控系统设计+万芳瑛(中南林学院电子与信息工程学院4 1 0 0 0 4)摘要：电梯的安全高教运行一直是人们关注的重点，本文以单片机控制的六层电梯为基础，详细阐述了现场电梯控制电路的组成以及用V i s u a lB a s i c 实现上位计算机与现场电梯控制电路的通信设计方法。实践证明系统运行安全、可靠、具有实用价值。关毽词：C A N 总线轿箱控制节点R S 2 3 2 通信M S C o m m 控件T h eD
2、 e s i g no fE l e v a t o rM o n i t o r i n gS y s t e mW A NF a n g y l nA b s t r a c t：I ti sC O l l c e r n e do fp e o p l et h a tt h es e c u r i t yo ft h ee l e v a t o ro p e r a t i n gh i 出一e 侬c i e n l l y，t h i sp a p e rjb a s e do ns i x s t o r e ye l-e v a t o rc o n t r o l l e
3、db ys i n g l e c h i pc o m p u t e r，e x p l a i nt h ec o m p o s i t i o no fe l e v a t o rc o n t r o lc i r c u i ta n dt h er e a l i z a t i o no fc o m m u n i c a t i o nb e-t w e e nP Ca n do n t h e s p o te l e v a t o rc o n t r o lc i r c u i tw i t hV i s u a lB i ci nd e t a i l P
4、r a c t i c eh a sp r o v e dt h es y s t e mi so p e r a t e ds a f e l y l i a b l ya n dh n v l n gp r a c t i c a lv a l u e k e y w o r d s：C A Nb u s，e l e v a t o rc a r r i a g ec o n t r o ln o d e，R S 2 3 2c o m m u n i c a t i o n，C o n t r o l l i n gp a r to fM S C o n u n在高层建筑中，如何对数量众多
5、的电梯的运行状态进行实时监控，从而保障电梯安全可靠地运行，是广大工程技术人员一直关注的课题。伴随着电子元器件价格的不断下降，而人员费用却在日渐增加，促使人们设法利用最先进的科学技术开发各种电梯监控系统，实现用最少的人员配备加强对电梯的管理，为操作人员提供较为直观、清晰、准确的电梯运行状态界面。本文以单片机控制的六层电梯为基础，详细阐述了现场电梯控制电路的组成以及用V i s u a lB a s i c 实现上位计算机与现场电梯控制电路的通信设计方法。1电梯控制电路硬件组成一个电梯控制系统信号多且分布较散，通常可以分为机房、轿箱、楼层站三个子系统。三者之间需要进行大量的通信，这些信号会随着楼层
6、的增多而迅速增加。本文采用C A N 总线作为现场电梯控制系统的通信方式，将机房、轿箱、楼层站作为C A N 总线上的节点，各个节点分别都有自己的I D 标志，可以利用它们的I D标志方便地进行三类节点的通信。图1 为电梯近程监控系统的结构示意图，各控制节点不分主从以相同方式与总线连接，各节点都可实时向总线发送信号，并接收总线上的信号，从而使楼层控制器发出的呼叫信号和轿厢的内选信号即时传到机房控制器，机房控制器发出的显示楼层信号以及一些控制信号即时传到楼层站、轿厢控制器。系统在轿箱控制节点上扩展了R S 一2 3 2 接口实现电梯现场控制电路与上位P C 机的通信，下面以轿箱控制节点为例介绍其
7、电路组成及工作原理。本文于2 0 0 6 0 幸一3 0 收到。中南林学院青年科学研究基金资助项目：编号0 0 1 2。万方数据9 期万芳瑛：电梯进程监控系统设计轿箱控制节点电路原理如图2 所示。采用A T 8 9 C 5 2 单片机作为节点的微处理器，C A N 总线通信接口中，总线控制器和收发器采用P H I L I P S 公司的S J A l 0 0 0 和8 2 C 2 5 0 芯片。D S l 3 0 2 为系统提供实时时钟。图中按键S 1 一$1 6 作为轿箱内的选层以及开门、关门按键，相应有发光二极管D I D 1 6 作为内选记忆指示灯、外呼内显指示灯以及上下行方向指示灯，2
8、 位数码管用来指示电梯当前所在的楼层。H D 7 2 7 9 A 是一片具有串行接口可同时驱动8 位共阴极数码管及连接“个按键的智能显示驱动芯片，单片即可完成L E D 显示、键盘接口的全部功能。A T 8 9 C 5 2 采用查询工作方式读取按键状态，当C P U 查询到有任意一个按钮按下时，C P U 读人按键状态，并作相应处理(开门、关门等)，同时通过C A N 总线向机房控制节点发出呼梯信号。机房控制节点定时发送方向和楼层信号。液晶屏用来显示当时时间以及一些电梯运行状态信息。系统设计有在系统可编程下载接口，方便调试、修改程序。系统通过R S 一2 3 2 C 串行通信接口实现与上位机通
9、信，E I A R S 一2 3 2 C 实质上是一种标准，它规定了连接器的引脚号、电气性能等，凡是符合I L S 一2 3 2 C 标准的计算机或外设，都可实现彼此的通信。5 1 单片机具有串行通信接口，但由于R S 一2 3 2 C 规定的信号电平及极性与单片机、微机的T r L电平是不同的，为了实现通信，要将T r L 信图1电梯近程监控系统示意图号转化为R S 一2 3 2 信号，又要将R S 一2 3 2 信号转化为T I L 信号，文本采用M A X 2 3 2 C 进行电平转换。系统通信距离较近，只需三根数据线R X D、T X D、G N D 便可实现全双工异步串行通信。楼层控
10、制节点的C A N 总线通信接口部分以及复位电路与轿箱控制节点相同，在此节点分别用P 1 0、P 1 1 连接上行、下行呼梯按键，P 1 2、P 1 3用来输出上行、下行呼梯登记信号，利用7 4 L S l 6 4 串行移位芯片和2 位数码管实现楼层显示，P 1 4、P 1 5 用来输出电梯上行、下行指示信号。机房控制节点模拟实际六层电梯设置，每一层有光电开关作为平层信号，在低于一层和高于六层的光电开关处，分别设有下降限位和上升限位开关，限位开关一旦动作就可立即切断轿箱升降机的电源，以免电梯轿箱超行程运行发生安全事故。另外接上两个数码管显示当前楼层。3 电梯控制系统软件设计图2 轿箱控制节点电
11、路原理示意囝3 1 下位机软件设计：电梯现场控制系统只在轿箱控制节点上设计R S 2 3 2 接口，所有电梯的运行信息通过此节点与上位机通信，通信软件设计包括轿箱节点部分、上位机界面设计两部分。轿箱控制节点将机房控制节点发出的一个字节广播信号、自身发出的一个字节内部呼叫信号、六个楼层发出的6 个字节的外部呼叫信号发给上位机，总共8 个字节的数据。数据顺序为：广播信息、内部呼叫信息、一楼外部呼叫信息、二楼外部呼叫信息、三楼外部呼叫信息、四楼外部呼叫信息、五楼外部呼叫信息、六楼外部呼叫信息；每次传送数据序号和本身数据两个字节，例如要传送内部呼叫信息时，数据序号为2，本身 万方数据微计算机应用2 0
12、 0 7 年数据即为内部呼叫信息。各字节数据定义如下：广播信息：D 7 D 6 电梯开关门状态、D 4 D 3 电梯运行方向、D 3 D 2 D 1 D O 表示电梯当前所在楼层；内部呼叫信息：D 7 D 6 轿箱内部开关门命令、D 5 一D 0 对应六层电梯的内部呼叫按钮状态；外部呼叫信息：D 7 D 6 未用、D 5 D 4 为楼层上下行命令、D 3 一D 0 表示楼层号。以下是轿箱控制节点单片杌的通信函数，通信波特率为2 4 0 0 波特。v o i di n i t s e o n(v o i d)初始化串日 T M O D=o x 2 0；T C I 为定时方式2T H I=0 x
13、F 4：T L I=0 x F 4；设定波特率2 4 0 0I C O N=0 x 0 0；波特率系数0T R I；1；启动nS C O N=0 五o：串口工作方式1T 2 C O N=0 x 0 0；lv o i ds e n d 2(u c h a rn)向P C 发送一个字节数据+数据序号DS B U F=n：先发数据序号w h i l e(T I=0)；T I=0：S B U F=s e n d 8 n ；再发一个字节数据w h i l e(T I=0)；T I=0：l3 2 上位机软件设计上位机电梯监控界面设计采用V i s u a lB a s i c6 0 完成，使用V B 的M
14、 S C o m m 控件实现通信。M S C o m m 通信控件，提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可发送命令，进行数据交换，监控和响应在通信过程中发生的各类错误和事件，从而可用它建立事件驱动的高效实用的通信程序。上位机V B 程序主要包括：通信格式设置、发送数据对电梯实时控制、接收轿箱控制节点发出的数据对电梯实时监视。利用M S C o m m 控件的0 u t p u t 属性可以往发送缓冲区写入一串数据，I n p u t 属性可以接收数据。每当通信发生或C o m m E v e n t 属性发生变化是，M S C o m m 控件将触发O n C o m m 事
15、件，本文利用O n C o m m 事件实现对轿箱数据的接收。在通信格式设置里将R t h r e s h o l d 属性设为2，就会使M S C o m m 控件在每接收到2 个字节数据(一个数据序号、一个数据字节)后都触发M S C o m m 事件。，(1)通信格式设置程序如下M S C o m m l C o m m P o r t=1M S C o m m l，l n p u l L e n=1 每次从串口读入一个字节数据M S C O r r m l l S e t t i n g s=”2 4 0 0，n，8，1”波特率2 4 0 0，无校验，8位数据。一个停止位M S C o
16、 m m l I n p u t M o d e=c o m l n p u t M o d e B i n a r y 数据以二进制形式O nE r r o rR e s u m eN e x tE n r C l e a r1 fM S C o m m l P o a O P e n=F a l s eT h e n(2)接收数据程序P r i v a t eS u bM S C,o m m l _ O n C o m m()D i mR iA sI n t e g e r 接收数据个数D i mD a t a N u r nA BI n t e g e r 接收寄存器等待读取的字符数D
17、i my a m h iA 8I n t e g e r 延时用D i m j y JA sB y t eD i mx lA sB y t eD i mx 2A sB y t eR i=0。T e x t l T e x t=M S c o m m l C o m m E v t m tS e l e e rC B 蚰M S c o m m l C o m m E v e n tM S C o m m l P o n O 僻n=T r u e 打开通信口E r r n e n 错误处理M s g B o x”串1 2 1 通信无效”，4 8。”故障警告“E x i tS u bE n d E
18、n d I fM s c o n m f l I n B u f f e r C o u n t=0 清除接收寄存器M S C o m m l O m B u f f e r C o u m=0E l l ds】bC a s eo o m E v R e c e i v e 接收数据处理接收2 个字节的数据B u f f e r=M S C o m m l I n p u t 从输入寄存器读人数据到变量R e c D a；B u f f e r 将接收数据赋给动态数组x l=B e c D a(0 1B u f f e r：M S C o m m l I n p u t 从输入寄存器读人数据到
19、变量R e c D a=B u f f e r 将接收数据赋给动态数组x 2=R e c D a(O)S e l，c tC a s ex l 判断轿箱发过来的是第几个字节C a s e0 万方数据9 期万芳瑛：电梯进程监控系统设计R e c D a t a(0)=x 2 机房的广播信息C a s e lR e c D a t a(1)=x 2 内部呼叫信号C a s e2R e c D a t a(2)=x 2 楼层呼叫信息C a s e3R e c D a t a(3)；x 2C a s e 4R e c D a t a(4)=x 2C a s e5(4)发送数据程序P r i v a t
20、eS u bC o m m a n d l c l i c k(I n d e xA sI n t e g e r)D i mo u t h u f f e rA sV a r l a n tD i m t x dA s 埘l e上位机创建的六层电梯的监控界面如图3，提供电梯当前行驶方向、楼层、开关门状态、各楼层站呼叫信息、电梯轿箱呼叫信息、上位机发出的控制命令。图中电梯状态为：关门上行中楼层3 层，四层楼梯间有上行呼叫命令，轿箱内部有5、4 层的到站命令。4 结束语基于C A N 现场总线技术的电梯控制系统利用V B 实现计算机与电梯控制节点的通信设计，为操作人员提供了直观、丰富的监控画面，
21、实践证明该系统工作可靠、运行稳定。系统设计方法具有独创性和通用性，已成功地应用于多个项目中，取得了满意的效果。R e c D a t a(5 1=x 2C a s e6R e c D a t a(6)=x 2C a s e7R e c D a t a(7)=x 2E n dS e l e c tC a l ls u b D a l a P r c c e s s 数据处理程序E n dS e l e e rE n dS u bo u t b u f f e r=t x d 上位机发出的楼层命令送入V a r i a n t 变量中M S C o m m l O u t p u t=o u t
22、b u f f e rE n d S u b图3 电梯实时控制界面参考文献1 饶运涛、皱继军、郑勇芸编著线场总线C A N 原理与应用技术北京：北京航空航天大学出版社2 赵亮、候国锐编著单片机C 语言编程与实例北京：人民邮电出版社，2 0 0 3 3 吴金戌、沈庆阳、郭庭吉8 0 5 1 单片机实践与应用北京：清华大学出版社，2 0 0 2 4E v a n g e l o sP e t r o u t s o s。V i s u a lB a s i c6 从入门到精通北京：电子工业出版社，1 9 9 9 5 范逸之胨立元V i s u a lB a s i c 与R S 一2 3 2 串行通信控制北京：中国青年出版社。2 0 0 2 作者简介万芳瑛，女，(1 9 6 9 一)，副教授，硕士，研究方向：现场总线应用技术与智能仪器仪表设计。万方数据