扶梯智能节能系统硬件设计【字数：10606】
摘 要当今社会全球经济发展极为迅速，人民也处于生产生活越来越快捷便利的时代，自动扶梯成为大型公共场所不可或缺的交通运输工具，但随之而来的是对其节能问题的讨论。本文将设计一种具有变频调速功能的自动节能扶梯，构成的调速系统对传统扶梯进行改造后，通过红外传感器感应到行人乘坐扶梯后，扶梯能够匀速启动、正常运行；无人乘梯时，扶梯的运行速度转为低速直至停止运行，达到节约能源的目的。该系统在降低电能损耗的同时也减少了部分机械磨损，有效延长自动扶梯实际使用寿命。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题技术发展趋势及研究现状 1
1.3课题研究的主要内容及安排 2
1.3.1课题主要研究内容 2
1.3.2课题设计要求 2
第二章 系统总体方案设计 4
2.1方案论证 4
2.2方案总体框架图 4
2.3本章小结 4
第三章 系统的硬件设计 5
3.1电路原理图 5
3.2电路详细介绍 5
3.2.1信号检测 5
3.2.2信号处理 8
3.2.3信号控制 9
3.3本章小结 12
第四章 系统的软件设计 13
4.1开发环境 13
4.1.1如何安装KEIL5 13
4.1.2如何用DAP仿真器下载程序 13
4.1.3如何用串口下载程序 13
4.2软件流程图及原理 14
4.3本章小结 14
第五章 系统的调试与运行 16
5.1测试的工具和方法 16
5.1.1软件调试 16
5.1.2硬件调试 16
5.2测试结果 17
5.3本章小结 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
1920年美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯发明了垂直电梯，使人们的生活空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
间在垂直方向上得以更好的拓展，如今垂直电梯己成为大型公共场所不可缺少的交通运输工具[1]。但在人员流动量较大，垂直运输距离并不长的场所，例如商场、车站、天桥、机场等，因为垂直电梯固有的运输方式，即通过轿厢一趟一趟的来回运输乘客，会造成乘客运输效率不高，引起乘客在这些场所的滞留。而自动扶梯的诞生很好弥补了垂直电梯的不足[2]。
近年来，自动扶梯的应用领域日趋广泛，在各种场合都可见其身影，如：大型商场、超市、火车站、机场等人流量密集的场所。因此，关于自动扶梯的安全问题和节能问题也引起了社会各界的广泛关注。本课题将对自动扶梯的智能节能问题做出研究。
通常来说，自动扶梯是使用自带循环运转梯路行驶过向上或者是向下倾斜不间断运载乘客的固定电力驱动设备，该便利设施在许多场所中均有广泛应用[3]。经过研究取证了解到以前相对而言比较老式的一些扶梯都存在着空闲时间不能够节能运行的弊端，调查后发现，使用继电器运行整个系统是大部分扶梯的设计系统，但是这种情形下难免会产生客户方面不可避开的对电能的耗费以及维修成本的上升，经随访调查发现[4]，在商场营业时间范围内，自动扶梯的使用率通常在 60% 左右，商务楼宇则会更低，一般是在 30% 左右，而大多数自动扶梯不管客流量的多少，都在以额定速度运行，这就会造成电能的浪费，也远远达不到节能的效果，而且还会加快自动扶梯机械部分的磨损程度，降低使用时长和寿命[5]。
所以节能自动扶梯的控制方案目前最广泛的是采用感应加改变频率进行控制，以传感器检测信号，判断是否有人接近扶梯进入口作为启动扶梯运行或加速扶梯运行的控制信号，实现扶梯自动运行控制。其控制方式包括运行关闭方式和低速运行方式两种[6]。两种方式都有一定的节能效果，但是都只是对起停控制或低速运行进行单一因素的控制，并不能达到最佳的节能控制效果[7]。鉴于咱们赖以生存的家园正面临着环境污染和能源动力短缺等重大问题，如何在确保自动扶梯设备安全平稳地运行的前提下达到最大程度的节能，提高能源利用效率，保护和改善环境，具有非常重要的现实意义[8]。
1.2课题技术发展趋势及研究现状
最先对扶梯做出研究的是两名美国人，1897年，名叫杰斯雷诺的男子在美国纽约的一座游乐场附近做出了一个利用斜板进行行走的游戏，该原理类似于电动扶梯，可看作是电动扶梯的机动游戏。随之，在1898年另一名美国男子查理斯西伯格买下一项关于电动扶梯的发明专利，并带着专利与OTIS公司合作。之后在1910年奥的斯收购了西伯格的专利，次年也收购了雷诺的公司。1920年，奥的斯将两者的设计结合然后进行创新，成为如今的电动扶梯的基础设计。而最开始的电动扶梯，其梯级以木制成，后来为了避免引发火警等安全隐患，大部分原本采用的木梯级都已改成金属。自动扶梯通过多年的探讨，现如今已发展为较成熟的大型公共交通运输工具，当然，在其智能节能与安全运行等方面仍有很大上升空间。
通过调查了解到，现在也有一些正在使用的节能扶梯，比如自动星角变换的自动扶梯、自动启停的自动扶梯、调压调速或软启动器自动扶梯、变频调速自动扶梯等。虽然说它们都具有一定的智能与节约能源的功效，但是依然存在着或多或少的弊端。比如说自动星角变换自动扶梯的功能主要是节能，这种系统并不能延长自动扶梯机械系统的使用时长；除此之外，关于带自动启停系统的自动扶梯因为启动与停止通过检测到的行人信号进行控制，其操作过于频繁，停止增加了电气和机械系统的冲击力度和噪声，对整个器械而言磨损也大，因为启动电流太大对电网有影响，严重者可能会产生一定危害；调压调速或软启动器自动扶梯中的移相控制系统增加了电网的高次谐波，污染电网，引起电动机发热、温升和噪声；变频调速自动扶梯是给原有的自动扶梯加装附加控制柜，并与原自动扶梯控制系统结合，使改造后的自动扶梯控制系统具有智能功能，但成本较高[9]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题技术发展趋势及研究现状 1
1.3课题研究的主要内容及安排 2
1.3.1课题主要研究内容 2
1.3.2课题设计要求 2
第二章 系统总体方案设计 4
2.1方案论证 4
2.2方案总体框架图 4
2.3本章小结 4
第三章 系统的硬件设计 5
3.1电路原理图 5
3.2电路详细介绍 5
3.2.1信号检测 5
3.2.2信号处理 8
3.2.3信号控制 9
3.3本章小结 12
第四章 系统的软件设计 13
4.1开发环境 13
4.1.1如何安装KEIL5 13
4.1.2如何用DAP仿真器下载程序 13
4.1.3如何用串口下载程序 13
4.2软件流程图及原理 14
4.3本章小结 14
第五章 系统的调试与运行 16
5.1测试的工具和方法 16
5.1.1软件调试 16
5.1.2硬件调试 16
5.2测试结果 17
5.3本章小结 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
1920年美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯发明了垂直电梯，使人们的生活空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
间在垂直方向上得以更好的拓展，如今垂直电梯己成为大型公共场所不可缺少的交通运输工具[1]。但在人员流动量较大，垂直运输距离并不长的场所，例如商场、车站、天桥、机场等，因为垂直电梯固有的运输方式，即通过轿厢一趟一趟的来回运输乘客，会造成乘客运输效率不高，引起乘客在这些场所的滞留。而自动扶梯的诞生很好弥补了垂直电梯的不足[2]。
近年来，自动扶梯的应用领域日趋广泛，在各种场合都可见其身影，如：大型商场、超市、火车站、机场等人流量密集的场所。因此，关于自动扶梯的安全问题和节能问题也引起了社会各界的广泛关注。本课题将对自动扶梯的智能节能问题做出研究。
通常来说，自动扶梯是使用自带循环运转梯路行驶过向上或者是向下倾斜不间断运载乘客的固定电力驱动设备，该便利设施在许多场所中均有广泛应用[3]。经过研究取证了解到以前相对而言比较老式的一些扶梯都存在着空闲时间不能够节能运行的弊端，调查后发现，使用继电器运行整个系统是大部分扶梯的设计系统，但是这种情形下难免会产生客户方面不可避开的对电能的耗费以及维修成本的上升，经随访调查发现[4]，在商场营业时间范围内，自动扶梯的使用率通常在 60% 左右，商务楼宇则会更低，一般是在 30% 左右，而大多数自动扶梯不管客流量的多少，都在以额定速度运行，这就会造成电能的浪费，也远远达不到节能的效果，而且还会加快自动扶梯机械部分的磨损程度，降低使用时长和寿命[5]。
所以节能自动扶梯的控制方案目前最广泛的是采用感应加改变频率进行控制，以传感器检测信号，判断是否有人接近扶梯进入口作为启动扶梯运行或加速扶梯运行的控制信号，实现扶梯自动运行控制。其控制方式包括运行关闭方式和低速运行方式两种[6]。两种方式都有一定的节能效果，但是都只是对起停控制或低速运行进行单一因素的控制，并不能达到最佳的节能控制效果[7]。鉴于咱们赖以生存的家园正面临着环境污染和能源动力短缺等重大问题，如何在确保自动扶梯设备安全平稳地运行的前提下达到最大程度的节能，提高能源利用效率，保护和改善环境，具有非常重要的现实意义[8]。
1.2课题技术发展趋势及研究现状
最先对扶梯做出研究的是两名美国人，1897年，名叫杰斯雷诺的男子在美国纽约的一座游乐场附近做出了一个利用斜板进行行走的游戏，该原理类似于电动扶梯，可看作是电动扶梯的机动游戏。随之，在1898年另一名美国男子查理斯西伯格买下一项关于电动扶梯的发明专利，并带着专利与OTIS公司合作。之后在1910年奥的斯收购了西伯格的专利，次年也收购了雷诺的公司。1920年，奥的斯将两者的设计结合然后进行创新，成为如今的电动扶梯的基础设计。而最开始的电动扶梯，其梯级以木制成，后来为了避免引发火警等安全隐患，大部分原本采用的木梯级都已改成金属。自动扶梯通过多年的探讨，现如今已发展为较成熟的大型公共交通运输工具，当然，在其智能节能与安全运行等方面仍有很大上升空间。
通过调查了解到，现在也有一些正在使用的节能扶梯，比如自动星角变换的自动扶梯、自动启停的自动扶梯、调压调速或软启动器自动扶梯、变频调速自动扶梯等。虽然说它们都具有一定的智能与节约能源的功效，但是依然存在着或多或少的弊端。比如说自动星角变换自动扶梯的功能主要是节能，这种系统并不能延长自动扶梯机械系统的使用时长；除此之外，关于带自动启停系统的自动扶梯因为启动与停止通过检测到的行人信号进行控制，其操作过于频繁，停止增加了电气和机械系统的冲击力度和噪声，对整个器械而言磨损也大，因为启动电流太大对电网有影响，严重者可能会产生一定危害；调压调速或软启动器自动扶梯中的移相控制系统增加了电网的高次谐波，污染电网，引起电动机发热、温升和噪声；变频调速自动扶梯是给原有的自动扶梯加装附加控制柜，并与原自动扶梯控制系统结合，使改造后的自动扶梯控制系统具有智能功能，但成本较高[9]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/483.html
