电梯计算机测控需用接口分析.docx

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电梯计算机测控需用接口分析

计算机测控需用接口分析

目录

摘要I

1绪论1

2计算机体系结构1

3电梯结构分析2

3.1电梯系统环境2

3.2电梯模块转换图3

3.3电梯设备接口模块4

4电梯按键接口分析5

4.18279芯片简介5

4.28279的工作方式6

4.3I/O控制及数据缓冲器7

4.4控制与定时寄存器7

4.5回送缓冲器与键盘消抖7

4.6FIFO/传感器RAM及其状态寄存器8

4.7显示RAM和显示地址寄存器8

5结论8

6结束语9

参考文献9

摘要

对电梯的中心控制计算机的测控需用接口进行简单的分析，了解其工作的原理和管理方法。

使我们所学的理论知识和现实的实际问题进行关联。

同时分析电梯的过程中，也能增长知识，了解自身的不足，更加明白理论和实践是有区别的，理论与实践相结合才是真正的掌握知识。

关键词：

计算机；分析；接口

1绪论

社会在进步，科技在发展，电梯也在进步。

电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。

它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。

而控制电梯运行的计算机配置系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。

该分析主要是多输入输出系统的接口进行的简要分析，其他的接口也有简单的分析。

电梯整个系统通过计算机控制系统、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。

其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。

2计算机体系结构

电梯中的计算机系统实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的，也就是我们实验室中的PLC机。

如下图所示：

图1PLC结构

3电梯结构分析

3.1电梯系统环境

电梯是机与电紧密结合的复杂产品，是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯，其基本组成包括机械部份和电气部份，结构包括四大空间（机房部分、井道和底坑部分、围壁部分和层站部分）和八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统）组成。

电梯是有多个控制系统组成，系统需要对电梯进行调度和控制，对不同层数的乘客发出的请求作出响应，并控制楼层之间的电梯运动。

所以把电梯分成一个环境图，如图1所示：

图1系统环境图

将系统分解为子系统要依据子系统所提供服务的特点而定。

在对问题进行分析之后表明，系统可以分解为3个相对的独立的松散耦合子系统。

这些子系统分别为电梯子系统，楼层子系统和调度器子系统。

电梯子系统是一种实时控制子系统，而楼层子系统是一个数据采集子系统。

这两个子系统都是集中对象。

电梯系统分解为3个子系统的过程，显示在图2中的顶级数据流/控制流图中。

有3个数据转换与这3个主要的子系统相对应。

图2系统环境图

3.2电梯模块转换图

每个电梯都对应一个状态转换图，图中显示出该电梯的所有状态和转换。

状态转换图要由一个控制对象来执行，即电梯控制对象

图3电梯状态转化图

电梯子系统是一个集中对象。

每个电梯集中对象是由多个设备I/O对象组成。

对电梯子系统进行了分解I/O设备的硬件特征是：

电梯按钮、楼层按钮和楼层到达传感器是异步的,也就是说，当从其中任意一个设备中接收到的输入时，就会出现一个中断，其他的I/O设备都是被动的。

首先从设备I/O对象开始。

根据异步设备输入任务结构化标准，电梯按钮要构造成一个单独的任务即监视电梯按钮。

图4电梯控制系统图

电梯按钮与接收新请求之间的数据流要对应于监视电梯按钮任务和电梯管理器任务之间的松散耦合消息通信接口。

楼层按钮和调度器之间的数据流接口也可以对应于监视楼层按钮和调度器之间的松散耦合消息通信接口。

楼层到达传感器与检查本楼层之间的数据流接口要对应于监视到达传感器和电梯控制器之间的紧密耦合消息通信接口。

接收新请求与电梯控制转换之间的事件流接口要映射为电梯管理器与电梯控制器任务之间的紧密耦合消息通信接口。

3.3电梯设备接口模块

设备接口模块是：

（1）电梯按钮：

这个设备接口模块隐藏了与电梯按钮传感器连接的方式。

该模块提供了两个操作：

读取操作，该操作可以读取电梯按钮传感器中的数据；另一个操作是初始化操作。

（2）楼层按钮：

这个设备接口模块隐藏了与楼层按钮传感器连接的方式。

该模块提供了两个操作：

读取操作，该操作可以读取楼层按钮传感器中的数据；另一个操作是初始化操作。

（3）到达传感器：

这个设备接口模块隐藏了与楼层到达传感器连接的方式。

该模块提供了两个操作：

读取操作，该操作可以读取楼层到达传感器中的数据；另一个操作是初始化操作。

（4）马达这个设备接口模块隐藏了与电梯马达连接的方式。

提供了上升、下降和停止的操作。

（5）电梯门：

这个设备接口模块隐藏了与电梯门连接的方式。

提供了打开和关闭两个操作。

（6）电梯灯：

这个设备接口模块隐藏了与电梯灯连接的方式。

提供了清除电梯灯的操作。

因为可以使用硬件来设置，所以不需要在软件提供设置电梯灯的操作。

（7）楼层灯：

这个设备接口模块隐藏了与楼层灯连接的方式。

提供了清除楼层灯的操作。

因为可以使用硬件来设置，所以不需要在软件提供设置楼层灯的操作。

（8）方向灯：

这个设备接口模块隐藏了与方向灯连接的方式。

提供了设置和清除电梯灯的操作。

定义完隐藏的和既然已经定义了任务和信息隐藏模块，下一步就要确定任务和模块之间的关系。

如图5所示：

图5电梯控制系统软件细分图

4电梯按键接口分析

4.18279芯片简介

INTEL8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片，它含有键盘输入和显示器输出两种功能。

键盘输入时，它提供自动扫描，能与键盘或传感器组成的矩阵相连，接收输入信息。

它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护。

显示输出时，它有一个16×8位显示RAM，其内容通过自动扫描，可由8或16位LED数码管显示。

芯片引脚图如图所示。

图68279芯片图

采用专用的可编程键盘/显示控制器8279与微型计算机接口，则由8279对键盘和显示器进行自动扫描，充分地提高CPU的工作效率。

Intel8279芯片是一种通用的可编程键盘显示器接口器件，单个芯片就能完成键盘输入和八段显示器显示控制两种功能。

4.28279的工作方式

8279有三种工作方式：

键盘方式、显示方式和传感方式。

键盘工作方式

8279在键盘工作方式时，可设置双键互锁方式和N键循环方式。

双键互锁方式：

若有两个或多个键同时按下时，不管按键先后顺序如何，只能识别最后一个被释放的键，并把该按键值送入FIFORAM中。

N键循环方式：

一次按下任意个键均可被识别按键值按扫描的次序送入FIFORAM中。

显示方式

显示数据只要写入RAM，则可有显示器显示出来，因此显示数据写入显示RAM的顺序，决定了显示的次序。

传感器方式

传感器方式是把传感器的开关状态送入传感器RAM中，当CPU对传感器阵列扫描时，一但发现传感器状态发生变化就发出中断请求（IRQ置1），中断响应后转入中断处理程序。

根据电梯的工作原理，每一次按键都要被识别并送入到电脑的CPU中进行处理，所以8279的键盘工作方式选择的是N键循环方式。

4.3I/O控制及数据缓冲器

用来控制数据的读出与写入。

I/O控制电路外接CS、A0、RD和WR等信号。

CS为片选信号，CS=0时允许CPU对8279进行读出操作。

A0为控制命令/状态与数据选择信号，用来标志输入/输出的信息是控制命令/状态还是数据。

当A0=1时，输入/输出的信息为控制命令/状态：

到A0=0时，输入/输出的信息为数据。

RD为读命令信号，有效时将8279数据缓冲器的数据读出，WR为写命令信号，有效时缓冲器接收外部数据总线上的数据。

4.4控制与定时寄存器

用来寄存键盘及显示的工作方式，以及由CPU编辑的其他操作方式，这些寄存器一旦接收并锁存送来的命令，就通过译码产生相应的控制信号，从而完成相应的控制功能。

定时控制器部件包含其基本的定时计数器。

首级计数器是一个可编程的N级计数器，N可在2—31之间由软件编程，以便从外部时钟CLK得到内部所需的100KHZ时钟。

其他计数器将100KHZ信号在分频，以提供适当的键盘扫描和显示扫描结果。

扫描计数器有两种工作方式。

按编码方式工作时，计数器以二进制方式计数，4位计数器状态从扫描线SL0到SL3上输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供扫描信号，按译码方式工作时，扫描计数器的最低二位被译码后，产生四选一的译码信号，从SL0—SL3上输出，作为4*8键盘和4位显示器的扫描信号。

因此，在译码方式中只有显示器RAM中的前4个字符被显示出来。

4.5回送缓冲器与键盘消抖

回送缓冲器具有锁存功能，用来对8条回送线（RL0—RL7）上的信息进行缓冲和缓存。

在键盘工作方式中，对回送线逐条进行扫描，以确定该行哪一个键按下，当去抖电路测得某一按键闭合时，延时等待10ms之后，在检验该键是否仍闭合，

若仍然闭合，则该键在阵列中的地址以及SHIFT（转移）和CNTL（控制器）的状态都被送入先进先出寄存器FIFO。

在传感器矩阵方式中，回送线的内容被直接送往相应的传感器RAM中，即FIFO寄存器。

在选通输入方式中，回送线的内容在控制/选通线的脉冲上升沿送入FIFO寄存器。

4.6FIFO/传感器RAM及其状态寄存器

FIFO/传感器RAM是一个双重功能的8*8位RAM。

在键盘或选通工作方式中，它是FIFO（FIRSTINFIRSTOUT）寄存器。

每一个新输入的信息都顺序写入RAM单元中。

而每次读出时，总是按输入的先后顺序，将最先输入的信息都顺序写到RAM单元中而每次读出时，总是按输入的先后顺序，将最先输入的数据读出，FIFO状态寄存器用来存放FIFO的工作状态，比如FIFO是空还是满，其中存有多少字节，时候操作出错等等。

当CS=0、A0=1、AD=0时使读出FIFO的状态字节。

抵挡FIFO寄存器不空时，状态逻辑将产生IRQ=1信号，向CPU发出中断申请。

在传感器矩阵方式时，这个寄存器又是传感器RAM。

它存放着传感器矩阵中的每一个传感器状态。

在此方式中，若检索出传感器的变化，IRQ信号则变为高电平，向CPU发出中断申请。

4.7显示RAM和显示地址寄存器

显示RAM用来存放显示数据，它有16*8位的容量位，最多可存放16位的显示信息。

在显示过程中，这些信息被轮流从显示寄存器输出。

而显示寄存器则分成A、B两组，即OUTA0-OUTA3和OUTB0-OUTB3。

他们可以单独送数，也可以组成一个8位的字节。

显示寄存器的输出与显示扫描配合，不断从显示RAM中读出数据，同时轮流驱动被选中的显示位，以达到多路复用的目的，使显示器呈现出稳定的显示状态。

显示地址寄存器用来存放CPU正在读/写的显示RAM的地址以及正在显示的两个4位半字节地址。

读/写地址可以由编程设定，也可以设置成每次读写后地址自动加1.在选定了工作方式和地址后，CPU可以直接读出显示RAM中的内容。

A、B两个半字节显示地址有9279芯片自动刷新。

5结论

本次计算机技术的实习终于顺利的完成，对老师所提出的要求也都基本实现，对电梯进行了简单的分析，电梯结构包括四大空间（机房部分、井道和底坑部分、围壁部分和层站部分）和八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统），并对其中的门系统中的门按钮的接口进行了初步的分析，了解了该芯片和该芯片的原理和工作方法。

并对门按钮的原理进行了简单的解说，使我明白了什么是真正“一花一世界”。

看着那么简单的一个按钮，所涉及的知识不是自己想想的哪么简单。

在这次的实习过程中，遇到了很多的问题，经过不断的努力和老师和同学的帮助，最后终于达到了要求，使我明白了只有充分的掌握了知识，多问，积极学习，无论遇到什么问题，都可以解决。

6结束语

通过这次的计算机技术实习，了解实现电梯控制系统的组成结构及原理和基本原理，系统各个模块的功能以及系统的扩展等知识。

此次设计让我真实感受到了理论联系实际的重要性，要想真正的把所学的知识应用到实际的生产、生活中，还真的不是一件容易的事情，要考虑的问题、要做的事情太多，也非常复杂，要真正理清事物之间的复杂的逻辑关系。

自己要学的知识真的是太多太多了，难怪老话有“活到老，学到老”之说，今后还要在学习工作中不断充实自己。

参考文献

[1]汪道辉.单片机系统设计与实践.电子工业出版社，2006年

[2]何宏.单片机原理与接口技术.国防工业出版社，2006年

[3]李鸿.8086原理与应用.湖南大学出版社，2005年

[4]李恩林，陈斌生.微机接口技术300例.机械工业出版社，2003年

[5]楼顺天，周佳社．微机原理与接口技术．科学教育出版社，2006年

2010年12月