编号：
M22008-02C-LW
设计摘要：
随着科技的不断进步和人们对便利性的追求，智能电梯系统在现代生活中扮演着越来越重要的角色。本文介绍了一种基于单片机的三层智能电梯系统，该系统采用了51系列单片机和语音控制技术，能够实现安全、高效和智能的电梯运行。
首先，本文介绍了三层智能电梯系统的硬件组成。该系统由电梯控制器、电梯门控制器、按钮模块、语音模块、传感器等组件构成。其中，51系列单片机作为核心控制器，负责接收和处理各个模块的信号，控制电梯的运行状态和门的开闭。按钮模块安装在每层楼的大厅和电梯内部，乘客可以通过按钮选择目标楼层。也可以通过语音模块可选择要去的楼层。此外，该系统还具备故障检测和安全保护功能。当电梯发生超载时，传感器会发送信号给电梯控制器，停止运行并发出警报，确保乘客的安全。综上所述，基于单片机的三层智能电梯系统是一种高效、智能且安全的电梯解决方案。它采用了51系列单片机和语音控制技术，能够准确地控制电梯的运行状态和门的开闭，为乘客提供便捷、舒适的乘坐体验。
关键词：单片机；电梯控制系统；超重报警
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 语音检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 HX711压力传感器模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主机主程序流程设计
4.3 按键流程图
4.4 监测函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 按键功能实物测试
5.3 电梯运行实物测试
5.4 超重预警实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2电梯内机按键测试
6.3电梯外机按键测试
6.4语音控制测试
6.5超重报警测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着城市化进程的加快和建筑高度的增加，电梯作为现代社会不可或缺的交通工具之一，在人们的日常生活中发挥着重要的作用。然而，传统的电梯系统存在一些不足之处，如操作繁琐、效率低下以及缺乏智能化和安全性等问题。为了满足人们对电梯舒适、安全和高效的需求，设计一种基于单片机的三层智能电梯系统具有重要的意义。
首先，该设计选择的是基于单片机的三层智能电梯系统，借助51系列单片机的高性能和可编程特性，能够实现多种功能和灵活控制。通过内机按键和外机按键，乘客可以方便地选择目标楼层，提高了电梯的使用便利性。同时，采用四相步进电机控制电梯升降，不仅减少了机械传动部件的使用，提高了电梯的运行效率，还减少了噪音和能耗。其次，该设计还引入了HX711传感器用于测量电梯总重量，实现超载报警功能。传统电梯系统在遇到超载情况时往往无法及时发出警报，给乘客的安全带来潜在风险。而该设计通过实时监测电梯的重量，并与设定的阈值进行比较，一旦发现超载，及时发出警报，保障乘客的安全。最后，该设计具备语音控制电梯到达指定楼层的功能。传统的电梯系统需要乘客手动按压按钮选择目标楼层，操作相对繁琐。而该设计引入了语音模块，通过语音识别技术实现语音控制电梯的功能。乘客只需口头告知目标楼层，电梯系统即可自动响应并准确到达指定楼层，提高了电梯的智能化水平和人机交互体验。
综上所述，基于单片机的三层智能电梯系统的设计选题在实现电梯的舒适、安全和高效方面具有重要的意义和背景。通过引入内机外机按键控制、四相步进电机升降、超载报警以及语音控制等功能，该系统能够满足人们对电梯的各种需求，提供更加便捷、智能和安全的电梯体验。这将为城市交通和建筑物管理带来更大的便利性和效益，同时也推动了电梯技术的发展和创新。
1.2 国内外研究现状
在国内，一些研究机构和高校开展了相关研究工作。例如，某大学的研究团队通过引入传感器和图像识别技术，实现了电梯运行状态的实时监测和故障检测，并提出了一种基于云计算的电梯远程管理系统。另外，国内某企业也推出了一种基于物联网技术的智能电梯解决方案，通过将电梯与互联网连接，实现了电梯的远程监控、维护和管理。
孙晓琳，罗丹（2018）利用单片机组成的电梯控制系统所运用到的主要元件包含有:51单片机,ULN2003双极型线性集成电路,步进电机等.其中单片机是一款多功能的微控制器,其功能包括定时,中断,中断返回,计数等.系统采用ULN2003双极型线性集成电路和步进电机一起组成了电梯拽动的模拟模块.C语言程序编程是系统所用到的软件编译,使用其可便于实现模拟电梯正常运行的整个过程.在此电梯控制系统中,使用微控制器(AT89C51)来作为其整个电路系统的控制核心,可以很好的进行软件调试和硬件检测[1]。
史二娜，张晓博（2020）以单片机STC89C52RC为MCU的电梯自动控制系统,通过检测按键电平的变化来判断按键是否按下,将电平的变化信息用做用户请求发送给MCU,处理器收到请求后作出相应处理并将结果反馈给电机驱动模块,从而控制电动机转动,实现各楼层之间的上下运转。系统结构包括系统方案设计、硬件设计、软件设计、系统测试五个部分。硬件由单片机最小系统、一位数码管、ULN2003A、矩阵键盘模块等。软件采用C语言模块化分层次设计,围绕主程序设计了电梯调度子程序、按键检测子程序、楼层显示子程序等。结合Proteus仿真与之相应软件驱动程序,设计实现了五层电梯运行模拟仿真,可靠性强,稳定性高[2]。
基于听觉的嵌入式人机交互便是该领域的一个热门研究课题.刘迷（2022）设计采用STM32F103C8T6的32位微控制器,LD3320的语音识别芯片,MR628-TTS语音合成模块和OLED液晶显示屏对整体结构以及软硬件设计,最终实现由一级指令触发,二级指令持续控制的非接触式语音控制系统,通过语音关键词来达到对外部电器的非接触式语音控制[3]。
在国际上，许多国家也进行了类似的研究。例如，美国的一家研究机构提出了一种基于机器学习和数据分析的电梯群控算法，通过优化电梯的调度策略，提高了电梯的运行效率和乘客的等待时间。此外，加拿大的一家公司开发了一种智能电梯系统，该系统集成了传感器、人脸识别和语音控制等技术，提供了更加便捷和人性化的电梯使用体验。
电梯是一种用于在垂直方向上移动人员或货物的运输设备。 Karrthik R S , Prabhu S R , Megavarthini K K ,et al（2020）构建了基于可编程逻辑的电梯控制系统，以模拟现实生活中的实际电梯。本文介绍了一种无需配重的基于牵引的电梯系统的新方法。通过这种方法可以改善沿电梯牵引轮的摩擦。为了减少沿轨道的摩擦，起重机构中使用了轴承。伺服电机（三菱的HJ-KS43J）因其精确的定位能力而被用作原动机。西门子S7 200智能PLC用于控制整个系统。PLC 与呼螺、楼层开关、指示器和传感器连接，以实现电梯系统的有效运行[4]。
Iio M（2022）提供了一种能够提高电梯运行效率的电梯控制系统。电梯控制系统包括处理器;以及用于存储程序的存储器，该程序在电梯行驶期间根据电梯轿厢中的信息执行识别楼层的过程，根据识别的楼层确定目标楼层，确定在电梯行驶期间是否确定目标楼层，以及在汽车行驶期间对应于电梯中目的地楼层的呼叫，在这种情况下目标楼层被确定为可停止楼层。在目标楼层未确定为可停止楼层的情况下，程序执行以下过程，在电梯响应电梯中的所有呼叫后，在电梯中注册对应于电梯中目标楼层的呼叫[5]。
Julakanti S R（2022）研究了电梯数据通信系统被配置成在多个电梯系统和远程位于多个电梯系统的数据中心之间进行通信。电梯数据通信系统包括基于软件的云通信平台和服务器。所述基于软件的云通信平台被配置为接收和发送多个电梯系统的通信。服务器远程位于多个电梯系统之外，并且被配置为发送和接收基于软件的云通信平台之间的数据中心和通信[6]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的三层智能电梯的系统软件。系统软件由STC89C52最小单片机，HX711称重模块，SU-03T声控模块、步进电机模块和被动蜂鸣器警报模块设计，并具有单独的功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可实现通过内机按键和外机按键控制电梯到达楼层
2、可实现通过一个四相步进电机控制电梯升降
3、可实现通过HX711测量总重，超载报警
4、可以实现语音控制电梯到达指定楼层
