基于sc89c51单片机的电梯限流器检测仪设计

基于sc89c51单片机的电梯限流器检测仪设计

本文以stc89c51为核心，设计并介绍了一种具有精确、宽测量和智能自动速度的便携式探测器。智能机器人速度控制器由特定的设计部门开发，并于2011年5月应用于实际使用。测量速度仪使用渐进式电源代码作为旋转传感器，并采用m-t信号法实现宽域的相同精度和高精度速度测量。该检测仪具有以下特点:(1)利用光电编码器精度高、稳定性好,因为光电编码器产生的是数字信号,所以噪声容限大,抗干扰能力强。(2)测速范围宽为0.001~50m/s,精度高,若不考虑编码器所带来的误差,测量精度可达0.001m/s,且在整个量程范围内误差相等,实现等精度和高精度的测量。(3)充分利用STC89C51的软件看门狗技术,提高系统的抗干扰性。(4)利用STC89C51特有的EEPROM功能,实现对数据的保存与查询。(5)本测速仪带有标准RS-232C串行接口,可与其它单片机或PC机进行实时通讯,能在PC机上对数据经行显示与处理。1过速过速下制停电梯限速器通过其绳轮反映电梯的实际运行速度,电梯运行速度越快,限速器绳轮转速越高。当电梯以额定速度运行时,限速器正常运转;当电梯运行速度超过额定速度并不断加速达到限速器超速开关动作速度时,超速开关产生电气动作,切断控制电路制停电梯;若制停无效且电梯继续加速行驶,达到其额定速度的115%以上时,限速器通过机械动作使其绳轮停止运转,并借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构提拉起安装在轿厢梁上的连杆机构,迫使安全钳动作,从而使电梯轿厢强行制停在导轨上。只有在所有安全开关复位后,电梯才能重新启动。2数字色谱分析机通过使用手持调速电钻来驱动限速器绳轮的转动,再将另外一摩擦力较大的测速小钢轮和限速器外径内圆紧密接触,测速小钢轮直径D固定为35mm,测速小钢轮依靠其和限速器绳轮之间的摩擦力而转动,测速小钢轮转轴和编码器转轴通过耦合器耦合,使编码器器输出连续的脉冲信号给单片机,由T0、T2和中断控制实现M-T数字测速。2.1码盘脉冲下降沿或下降沿来启停计数由M-T测速法的原理可知,只要将被测的码盘脉冲f1和标准时钟脉冲f0分别送人两个计数器A和B中,并利用码盘脉冲的上升沿(或下降沿)来启停计数器,这样A计数值是没有计数误差的,B计数值也仅有±1的计数误差,所以只要B的计数值足够大,就可以保证精度的要求。若在定时器的开门时间T内,A计数器计得NA,B计数器计得NB,则有:由(1),(2)可得:若编码器的分辨率为L(该设计为为1024),则:2.2基于stc29c51温度的控制装置看门狗定时器,是指上是一个监视定时器,它的定时时间是固定不变的,一旦定时时间到,产生中断或溢出脉冲,使单片机复位,在正常运行时,如果在小于定时时间间隔内对其经行刷新(即重置定时器初值,我们称为喂狗),定时器处在不断的重新定时过程,就不会产生中断或溢出脉冲,利用STC89C51单片机看门狗定时器,在执行程序中在小于定时时间间隔内进行喂狗操作,而当程序因为干扰跑飞时,因为没有执行正常的喂狗操作,当定时时间到,定时器产生中断,在中断程序中使其返回到起始程序,或利用溢出产生的脉冲控制单片机的复位。3硬件电路设计电梯限速器检测仪硬件电路主要有:5V电源模块电路、电池充电电路、键盘电路、显示电路、脉冲检测电路等。3.1半线式半线机械的硬件设计检测仪主电路采用STC89C51单片机,包括LCD显示电路和键盘电路组成,输出显示采用LCD1602A,显示界面友好,显示精度很高,节省了所需要的单片机口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程,其硬件连接视软件编程而定。该设计中要求能够实现实时速度测量、最大速度测量、对历史所保存的最大查询功能,按键数要求不多,从复杂性和系统稳定性的综合考虑的,我们采用独立式按键电路。为实现与其它单片机或PC机进行实时通讯,将单片机上的串行口加上驱动引出来,便得到标准的RS-232C接口,单片机T1计数器作为串行口发送和接收数据的波特率发生器。3.2利用了ss机软件在本系统中,用T0实现A计数器功能,T2实现B计数器功能,A和B的同步由中断和软件相结合的方法来实现,这样可省去同步门控电路,而且充分利用了单片机的硬件资源。具体过程:使T2的计数值为64000(晶振等于18.432MHz),结合每秒对速度显示刷新一次的要求,采用软件方法将T2的计数值扩大24倍,这样可以尽可能提高测量的精确度。码盘脉冲同时送人T0和INT0的输人脚上,T2的输人计数脉冲为单片机内部的高频时钟脉冲,这样便可以在码盘脉冲的下降沿触发中断而将T0和T2计数器同时启动或停止,从而实现M-T测速。4数据处理模块系统软件采用模块化结构和子程序嵌套技术,可读性好,便于编制和扩充,主程序采用顺序查询方式,检测按键输入信号和脉冲信号输入。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化程序模块,液晶模块的写数据/命令子模块,扇区擦除模块,字节读编程模块,字节写编程模块,字节转换运算程序模块、显示数据转BCD码模块,BCD码转ASCII码模块,延时程序模块,键盘扫描程序模块,串口发送数据程序模块,去极值平均滤波程序模块,速度上限报警程序模块。数字滤波:在单片机进行数据采集时,会遇到数据的随机误差,随机误差是由随机干扰引起的,为克服随机干扰引起的误差,软件上可采用软件算法实现数字滤波。由于该检测装置要经常在现场使用,故采用去极值平均滤波算法。去极值平均滤波算法:先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲性干扰,然后把剩余的各采样值进行平均滤波。连续采样N次,剔除其最大值和最小值,再求余下N-2个采样的平均值。显然,这种方法既能抑制随机干扰,又能滤除明显的脉冲干扰。5本系统的误差及误差我们将所作限速器检测仪在实验室中,进行实际测试,记下相应的实验数据如表1。误差来源:1)由于码盘的刻线不均匀或安装位置不对称都会引起它输出的矩形波信号不一致而产生误差。另外,编码器内部的整形放大电路也会带来触发误差。2)M-T测速法只能保证A计数值役有误差,但B计数值却存在±1的计数误差。3)本系统为了节省硬件,采用中断实现同步测量,但单片机响应中断需要一定时间,这也会带来一些误差。4)由于单片机字长有限,原始数据在表示时会产生舍入误差,计算过程中又可能产生心得误差。通过分析可知,实测值和理论值高度拟合,测量误差远远小于0.5%