引言

現(xiàn)代化進(jìn)程加快，越來(lái)越多的改成建筑拔地而起，電梯成了人們主要的上樓代步工具，電梯安全就尤為重要，我們應(yīng)該重視電梯安全來(lái)有效保障我們的生命財(cái)產(chǎn)安全。目前我們的電梯上配備的保護(hù)裝置有限速系統(tǒng)、行程極限系統(tǒng)、緩沖器系統(tǒng)、制動(dòng)器系統(tǒng)。

文章是通過(guò)加速度傳感器和紅外測(cè)距傳感器，計(jì)算和測(cè)量出電梯的加速度和速度，通過(guò)兩個(gè)指標(biāo)監(jiān)測(cè)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生故障時(shí)通過(guò)電機(jī)控制液壓系統(tǒng)使電梯制動(dòng)，有效保障乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，系統(tǒng)以STC12C5A60S2-351單片機(jī)作為控制器，紅外測(cè)距傳感器和加速傳感器將測(cè)得數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)中，紅外測(cè)距傳感器測(cè)量電梯的速度，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，根據(jù)時(shí)間差算出電梯此時(shí)的速度，加速度傳感器可以測(cè)量電梯此時(shí)的重力加速度，單片機(jī)判斷轎廂加速度和速度是否超過(guò)預(yù)設(shè)值，假設(shè)超過(guò)預(yù)設(shè)值，單片機(jī)會(huì)通過(guò)L9110電機(jī)模塊來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而控制液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)達(dá)到制動(dòng)效果。

圖1 ?系統(tǒng)總體框圖

1.1、STC12C5A60S2-351單片機(jī)

STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。其工作電壓為工作電壓5.5-3.5V，STC12C5A60S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250kHz（25萬(wàn)次/秒）。8路電壓輸入型A/D，上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過(guò)軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不須作為A/D使用的口可繼續(xù)作為IO口使用。因?yàn)槠鋬?nèi)部具有AD轉(zhuǎn)換可以滿足系統(tǒng)的需求，直接代替AD轉(zhuǎn)換元件，紅外測(cè)距傳感器可直接連入單片機(jī)，在單片機(jī)上進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。

1.2、加速度傳感器

MPU-6050集成了3軸MEMS陀螺儀，3軸MEMS加速度計(jì)以及一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器DMP。MPU-60X0對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)分別用了三個(gè)16位的ADC，將其測(cè)量的模擬量轉(zhuǎn)化為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運(yùn)動(dòng)，傳感器的測(cè)量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測(cè)范圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度計(jì)可測(cè)范圍為±2，±4，±8，±16g。MPU-6050可支持的電源為3.3V±5%。加速度傳感器測(cè)量轎廂的垂直加速度，如圖2所示，加速度傳感器MPU-6050的SCL和SDA分別與單片機(jī)STC12C5A60S2的P2.0和P2.1口相連，分別為IIC串行時(shí)鐘和IIC串行數(shù)據(jù)。IIC總線可靠的雙向二線制串行數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)總線，該總線使各電路分割成各種功能的模塊，并進(jìn)行軟件化設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊電路內(nèi)都有集成一個(gè)IIC總線接口電路，因此都可以掛接在總線上，很好地解決了眾多功能IC與CPU之間的輸入輸出接口，使其連接方式變得十分簡(jiǎn)單。

圖2 ?加速度傳感器連接圖