电梯超载与保护系统设计-设计说明书
电子校园网 编号：
HJJ-32-2021-004-LW
设计摘要：
本论文旨在设计和开发一种基于STM32F103单片机的电梯超载与保护系统。该系统通过多个模块的协同工作，实现了对电梯超载和速度的实时监测和保护。中控部分采用STM32F103单片机，负责数据处理和控制输出部分。输入部分包括HX711重力检测模块、电位器和ADC0832速度检测模块、矩型键盘和供电电路。输出部分包括OLED显示模块、ULN2003步进电机、GSM模块、TTS语音播报模块和蜂鸣器。 通过该系统，可以实时监测电梯的重力和速度。当电梯超载时，系统会通过TTS语音播报模块进行语音提示，并通过GSM模块拨打电话通知相关人员。当电梯速度过快时，系统会通过OLED显示模块显示警告信息，并通过蜂鸣器发出警报。同时，ULN2003步进电机控制电梯的上下运行，确保电梯的正常运行。 本设计的实现为电梯行业带来了更安全和可靠的保护机制。通过重力检测、速度检测和语音播报等功能，有效地避免了电梯超载和速度过快带来的安全隐患。同时，通过GSM模块的电话通知和蜂鸣器的警报，及时提醒相关人员注意电梯的异常情况。 未来的研究可以进一步优化系统的稳定性和可靠性，提升系统的响应速度和处理能力。同时，可以考虑加入更多的功能和模块，如电梯故障检测、紧急救援等，以进一步提高电梯的安全性和便利性。本设计的实现为电梯安全领域的研究和应用提供了有益的参考和借鉴。
关键词：单片机；GSM通信模块；称重模块；步进电机
字数：10000+
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内容预览：
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 GSM通信方案选择
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 OLED显示模块
3.4 SIM900A通信模块
3.5 HX711称重模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 模拟电梯运行速度实物测试
5.3 电梯超重实物测试
5.4模拟故障时拨打电话实物测试
5.5 运行时出现故障实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
电梯是现代社会中常见的运输工具，主要用于运输人与物品，电梯是一种以运动驱动、利用刚性导轨道运行的桥厢或固定路线运行的梯级，实现人和物品的运输，常见的有电梯、自动扶梯以及自动过道等。随着我国城市化水平的不断提高，电梯在城市中的应用也越来越频繁，加强了电梯与人们生活的联系。
在快速发展、高楼林立的现代城市中，电梯成为人们生活中不可缺少的重要运输工具。电梯是一种技术含量水平较高的产品，其主要由计算机、电子技术以及电机一体化系统构成，控制的模式也不断更新，从按钮控制、信号控制发展至集选控制、并控制和群控控制，逐渐向智能化发展。但是随着电梯的不断发展，其设计中的一些问题也逐渐的暴露出来，近年来发生的电梯安全事故也使得人们越来越关注电梯安全。
超载保护装置是电梯主要的保护装置之一，其能够避免电梯超载而造成制动力不足引发的桥厢下坠等事故的发生，保护电梯乘客物品的安全。
1.2 国内外研究现状
国内的电梯行业的发展现今社会，随着经济大步发展，电梯在很多行业以及生活当中都有着很广泛的应用。我国电梯产量早在2001年就达到了4.5万台之多，是有史以来的第一个行业发展史上的高峰，被人们称作为“第三次浪潮”。据不完全统计，在全世界，平均每1000人就有1台电梯。可是我国现在也并没有达到这个标准。倘若要达到这个水准，则全国各地还需要80万台。到那时候，依据电梯安全使用规则，每年的报废更新量将达到6万台。而且，当前我国的房产市场依旧看涨，电梯市场也随之有着广泛的需求，就此看来，电梯行业前景一片大好形势。有需求就有市场，需求多就必然导致了市场有着非常激烈的竞争。
顾群，杨佩璐，杨博毅共同提出电梯超载保护装置，属于电梯安全保护技术领域，主要解决电梯超载保护问题。其特征在于:多个并列的信号传感及放大单元均与模数转换器连接，模数转换器连接处理系统；所述的信号传感及放大单元为安装在电梯轿厢顶或底的电阻应变传感器，信号放大器连接电阻应变传感器；所述的处理系统有与模数转换器连接的处理器，处理器与电梯控制系统相连。它的主要优点是提供了一个可靠，准确，稳定的电梯秤重超载保护装置，适应了现代电梯控制精度要求的提高，既适于单控，也适于群控电梯系统。
禹世源设计公开了一种电梯超载保护装置，涉及电梯技术领域，该电梯超载保护装置，包括轿厢，轿厢的内壁上固定连接有报警器，轿厢的内部底端设有承重板，承重板的底部固定连接有第一连接机构，第二连接机构，支撑机构和报警机构，第一连接机构由套筒和固定柱组成，套筒的底部与轿厢固定连接，套筒的内部底端固定连接有重力传感器，固定柱的一端位于套筒内并固定连接有限位块。该电梯超载保护装置，通过设置重力传感器和报警机构，起到了双重报警的作用，重力传感器和报警机构其中有一个出现故障时，仍然能够达到报警的效果，通过设置第一连接机构和第二连接机构，对承重板起到了稳定的固定作用，提高了装置的使用寿命。
庞涛，祝新伟，朱建新，陈建伟共同提出了一种电梯超载保护装置检测仪，该仪器包括试验载荷，光栅测微装置及位移检测系统等。给出了检测仪的设计原理，结构组成，测控原理及检测流程等，最终研制出了检测仪的样机。试用结果表明，该仪器操作简单，检测精度高，可靠性好，无需搬运相应超载载荷的砝码即可检测出电梯超载保护器装置是否有效，提高了检测效率，降低了检测成本及劳动强度，应用前景广阔。
莫建良，张萍，曹永培共同设计公开了一种电梯过载保护装置。所述电梯过载保护装置包括电梯轿厢架，其中橡胶垫片和限位开关分别分别布置在电梯轿厢框架的底板上。可移动的升降车体设置在橡胶垫片上，限位开关与声光报警装置连接。与主机连接的光源和光电传感器分别位于升降车架的两侧。根据电梯过载保护装置，电梯的过载分别由限位开关和光电传感器以独立模式进行监控，只要其中一个限位开关和光电传感器正常工作，就可以监控电梯的过载，从而使可靠性得高。电梯过载保护装置还具有结构简单、成本低等优点。
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
本论文介绍了一种基于STM32F103单片机的电梯超载与保护系统的设计和开发。该系统通过多个模块的协同工作，实现了对电梯超载和速度的实时监测和保护。输入部分包括重力检测模块、速度检测模块和矩型键盘等，输出部分包括显示模块、步进电机、GSM模块、语音播报模块和蜂鸣器等。通过该系统，可以及时发现电梯超载和速度过快的情况，并通过语音提示、电话通知和警报等方式提醒相关人员。本设计的实现为电梯行业带来了更安全和可靠的保护机制，为电梯安全领域的研究和应用提供了有益的参考和借鉴。未来的研究可以进一步改进和完善该系统，提高其稳定性和功能性。
