智能防疫电梯模拟控制系统设计-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-122-LW
设计摘要：
本设计是基于单片机的智能防疫电梯模拟控制系统，主要实现了多项功能。首先，系统进行无接触测温，如果温度正常则可以启动电梯运行，如果温度异常则电梯会报警提示有乘客体温异常，电梯不会运行。其次，系统设置了定时消毒系统，当电梯中无人员时，系统会定时对电梯进行消毒。接着，系统通过直流电机正转5秒上升一层，反转则下降1层，停止到达层数后停留3秒，舵机模拟开关门。在系统中还设置了急停键、紧急呼叫键、人数超载阈值等功能按键，以及上行按键、下行按键等其他功能按键。此外，系统通过OLED显示电梯方向和楼层（共六层），并且可通过语音控制要去几楼。本设计的实现，为电梯的智能化管理和防疫工作提供了便利和保障，具有一定的实用性和推广价值。
关键词：单片机；电梯；控制系统；语音识别
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 红外对管
3.3 液晶屏显示模块
3.4 MLX90614ESF测温模块
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 语音控制检测实物测试
5.3 红外对管实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2语音控制测试
6.3人数超限报警测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
人体的体温与传染性疾病之间存在密切的关系。传染性疾病是由病原体引起的疾病，包括病毒、细菌、真菌等。这些病原体可以通过空气、水、食物、接触等途径传播，进入人体后引起感染。在感染过程中，病原体会引起人体的免疫反应，导致体温升高。在传染病的防控中，监测人体体温是一种重要的手段。体温监测可以及早发现感染者，避免疫情扩散。因此，对于传染性疾病的防控，及时监测人体体温是非常重要的。一旦发现体温异常，应及时就医进行进一步的检查和诊断，以便尽早发现感染者，避免疫情扩散。在公共交通工具中，电梯作为人们日常生活中常用的交通工具之一，也需要采取相应的防疫措施来保障乘客的健康和安全。
本设计的目的是通过智能化的控制系统来实现电梯的防疫管理，提供更加安全和卫生的乘坐环境。首先，通过无接触测温功能，可以快速、准确地检测乘客的体温，避免携带高温的乘客进入电梯，从而减少病毒传播的风险。其次，定时消毒系统可以定期对电梯进行消毒，确保电梯内的环境卫生。此外，急停键、紧急呼叫键和人数超载阈值等功能按键的设置，可以在紧急情况下保障乘客的安全。
该设计的意义在于提高电梯的智能化管理水平，为乘客提供更加安全、卫生、便捷的乘坐体验。首先，通过自动化的温度检测和报警系统，可以快速发现体温异常的乘客，及时采取相应的防控措施，减少疫情传播的风险。其次，定时消毒系统可以保证电梯内的卫生状况，提高乘客的安全感。此外，通过直流电机和舵机的控制，电梯的运行更加平稳，乘客的乘坐体验得到了提升。同时，OLED显示屏的应用和语音控制功能的实现，使得电梯的操作更加直观和便捷。
总之，本设计的出现是为了应对当前疫情背景下的防疫需求，通过智能化控制系统的应用，提高电梯的防疫管理水平，保障乘客的健康和安全。该设计的意义在于提供了一种新的电梯管理方案，为公共交通领域的防疫工作提供了有力的支持和保障。随着技术的不断发展和应用的推广，相信该设计的智能化控制系统将在未来得到更广泛的应用和推广。
1.2 国内外研究现状
在国内，一些大型企业和研究机构致力于电梯技术的创新和发展。他们通过引入先进的电机控制技术、智能化的操作方式以及数据传感和处理等技术，不断提升电梯性能和用户体验。例如，在电梯控制算法方面，研究者们借鉴人工智能和机器学习的方法，提出了新的控制策略，优化了电梯运行效率，缩短了乘客等待时间。同时，他们还通过引入可视化界面和语音交互等技术，改善了电梯的用户体验，使得乘梯更加方便和舒适。与此同时，国内的学术界也积极参与电梯控制系统的研究。研究者们致力于探索新的理论模型和算法，以实现更高效、更安全的电梯运行。例如，在电梯通信网络方面，他们研究了基于物联网和云计算的电梯远程监控系统，实现了对电梯状态的实时监测和故障诊断。此外，他们还研究了电梯节能技术，通过优化电梯的能源利用效率，减少了能耗和对环境的影响。
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[2]。
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[3]。
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[4]。
在国外，许多发达国家也非常关注电梯技术的创新和应用。例如，美国、日本、德国等国家的研究机构和企业在电梯控制系统方面取得了重要突破。他们在电梯通信网络、轨道交通集成管理系统、人机交互技术等方面进行了深入研究，致力于提供更高效、更智能的电梯解决方案。具体而言，他们的研究重点包括电梯与智能交通系统的集成、电梯运营数据的实时监控和分析、以及电梯安全性和可持续性的提升等。此外，一些国际电梯标准组织也积极推动电梯行业的发展，制定了一系列关于电梯安全、可持续性和智能化的标准。这些标准不仅规范了电梯的设计、制造和安装，还推动了电梯技术的国际合作与交流。通过开展国际标准化合作，各国研究者和企业可以共享经验和资源，加快电梯技术的发展进程。
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[5]。
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[6]。
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[7]。
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智能防疫电梯的系统软件。系统软件由STM32最小单片机，SU-03T声控模块、非接触式测温、红外对管，舵机和直流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 先进行无接触测温，温度正常可以启动电梯运行。如温度异常则电梯报警提示有乘客体温异常，电梯不运行；
2 定时消毒系统，红外感应电梯中人员，如过长时间无人员则定时给电梯消毒；
3 直流电机正转5S上升一层，反转是下降1层，停止到达层数停留3秒，舵机模拟开关门；
4 按键可设置急停键、紧急呼叫键、设置人数超载阈值；
6 在系统中设置上行按键、下行按键、等其他功能按键；
7 OLED显示电梯方向，楼层（共六层）；
8 可语音控制要去几楼
