毕业设计（论文）

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1、前言目前电梯的生产情况和使用数量成为一个国家现代化程度的标志之一。电梯是机 电一体的高层建筑的复杂运输设备。它涉及机械工程、电子技术、电力电子技术、电 机与拖动理论、自动控制理论等多个科学领域。电梯楼层显示器用于给出每一楼层的 呼叫请求信息，并显示电梯当前运行情况。乘客可以通过显示器、按键等了解到 电梯 运行的大量信息。同时随着安全防护要求的不断提高，电梯监控也开始 被提上日程， 电梯楼层显示器作为电梯监控系统的一 个主要控制设备，发挥着重要作用。它将电梯 的上下 运行楼层及电梯标号等叠加在电梯摄像机的视频图像 上。因此，保安人员能准 确地获知出人大楼的人员所 在楼层，以便及时处理各种情况。当

2、大楼发生案件时，根 据历史记录图像能够很好地分析进出人员的活动情 况，以帮助破案。电梯楼层显示将 在小区高层电梯及 智能大楼电梯内获得广泛的应用。本文设计的楼层显示器具有以下 特点： 采用红外线传感器识别楼层，防止电梯内电磁 干扰，有更好的可靠性； 系统掉电后视频输人与视频输出直通，保证视 频连续输出； 没有视频输人时也能显示楼层相关信息，并会 给出提示； 能够显示1999楼层数，并可随意更改楼层显示表，方便一些有夹层或者有 漏层的大厦安装； 楼层显示数可附加字符，方便一些特殊楼层显； 字符镶边，无论背景亮暗均可清晰显示； 字符可全屏移动，大小可调，适用于分割器和 硬盘录像机； 无需接监视器，

3、在安装现场即可独立调试系统状态，安装极为方便：支持新电梯 监控系统安装和旧电梯监控系统进行改造； 可以设置1 12个字符的电梯名称； 自带国标一、二级汉字库。第一章 电梯楼层显示器的总体方案电梯楼层显示器采用双 AT89S52 单片机作为主 要控制 芯片，与 MB90092、 LM1881、AM29F080B、AT24C64 等芯片共同构成电梯楼层显示器的核心器件。此系 统从功能上可分为上位机、下位机。上位机 主要作用是运行视频叠加功能，根据控制面 板输人控制指令把相应的字符信息叠加到视频输人信号上，并 对视频输人信号具有监 控和报警功能；下位机是一个 单片机系统，将控制面板的输人信息传到上位

4、机，并 用LED显示相应的控制状态。上、下位机通过RS.232实现通信。本系统可以分为控 制面板设置和楼梯显示两 大功能： 控制面板设置。开机后，操作人员通过设置控 制面板，把相应的楼层信息及功 能代码发送到上位机， 并且上位机加以保存，以防止掉电丢失。 楼梯显示功能。显示单元是乘客与电梯之间人机交流的部分，它的作用是电梯 门区等待电梯的乘客能够及时的了解电梯当前所在运行楼层，电梯当前运行方向以及当 前本楼层的呼叫情况。本系统采用两个8段发光LED作为楼层显示器，采用两个带有 上下箭头 LED 作为电梯上下运行的方向显示器，呼梯控制器通过与主控进行通信，获 取当前电梯情况并显示出来。系统的总框

5、图如图 1 所示。第二章 硬件设计2.1下位机硬件设计位机硬件以AT89S52单片机为核心，外接键显电路、指示灯电路、电梯升降信号检测电路。硬件连接如图2所示。苗0电區: I 理 IS 电 Bi=j LEUka H=播示T*&M上忖机盃磁K,r7图2 F悅机更件连接拒图Fig. 2 Block diagram of hud ware Cann如 ion of hluvt conwutar 键显电路 包括按键灯、楼层、方向箭头和检修灯的显示。传统的电梯都是用七 段码来显示方向箭头和楼层数，本系统采用5x7的LED点阵显示屏来显示,并且可以让箭 头和楼层数在电梯运行的时候进行滚动显示。PIC通过T

6、X 口发送4个8位串行信号, 发送顺序依次为箭头方向 ,十位楼层 ,个位楼层和行选中。将上一个串行转并行器件 74HC164的并行输出端Q7与下一个74HC164的串行输入端A相连，构成4个74HC164 的级连，最先发送的箭头方向信号就被传送到最后一个74HC164上后3个74HC164的 输出端Q0 Q6分别连接3个点阵的列地址A1 A7,第一个74HC164的QO Q4通 过单向驱动器件MC1413连接3个点阵的行地址B1 B5O点阵采用扫描的方式，软件 中每隔 1ms 输出一行,因此 5 行只需要 5ms 的时间, 人眼不会感到闪烁;列信号每隔 50ms移一位，因此可以产生箭头和楼层数

7、的滚动效果。当电梯出现故障时，单片机通过 I/O 口输出高电平来点亮检修灯。点阵显示原理图如图1所示。 指示灯电路 该部分由 l2 个发光二级管组成，通过译码器 74LS154 控制。不同的 按键按下后，对应的发光二级 管点亮，指示进入相应功能的设置状态。 电梯升降信号检测电路 该部分采用红外线传感器识别楼层升降，上升与 下降信号分别与定时器中断 0 与定时器中断1 相连接。当电梯每通过一层时障碍物对 传感器产生遮挡， 此时传感器产生相应脉冲并输入单片机。由于传感器 采用红外线， 可以防止电梯内电磁干扰，从而具有更好 的可靠性。2.2 上位机硬件设计上位机硬件由 OSD 字符叠加电路、微处理电

8、路、频输入输出电路、行场同步分 离电路、视频传输线 路检测电路等构成，结构如图 3 所示。2.2.1 OSD 字符叠加电路 OSD 字符叠加电路的原理 。主要由字符叠加芯片 MB90092 和字库存储芯 片 AM29F080B 构成，作用是完成输入视频信号和内部字 符的叠加工作。字符数据在 叠加显示之前，统一存储 在字库存储芯片中，只有当字符被显示的时候才能被 提 取。 MB90092 的内部结构主要由串行输入控制电路、 NTSCPAL 信号发生器电路、 显示存储器控制电路、显示存储器VRAM、字库读操作控制电路、输出控制电路、视 频信号合成器及模拟开关组成。OSD字符叠加控制电路。OSD字符

9、叠加电路的核心控制，就是对MB90092的 控制MB90092只有CS、SCLK、SIN三条通信线与AT89S52进行通信。由于AT89S52 本身没有串行外设接口，因此，在硬件设计中，AT89S52通过I / O线P、P 5、P6 与MB90092通信，其中P4与MB90092的数据线SIN相连，作为数据输入/输出； P与SCLK相连，作为串行时钟；P与/CS相连作为片选信号。而在软件设计中，利 用89S52的普通I / O 口模拟串行通信，利用软件实现模拟SPI方式进行通信，包括 串行时钟、数据输入/输出及片选信号，总线只需三条线即可实现。2.2.2 微处理电路它以AT89S52作为核心器

10、件，功能有：接收下位机传来的数据，并依据命令字， 把相应的楼层显示信息存入信息存储芯片，防止掉电丢失；根据接收的命令字，把 相应的楼层信息叠加到视频信号上；实时检测视频传输线路，并做相应的处理。2.2.3 视频输入输出电路 视频输入电路视频输入电路（视频箝位电路）是视频输入信号预处理模块。MB90092接收的复合视 频信号电平为57 2 Vpp，而且需要有1 V的直流偏置，因此，需要对摄像头输出的1 Vpp 视频信号电平进行箝位。在输人端的视频信号上叠加1 V的直流偏置。 视频输出电路由于MB90092输出的视频混合信号V带负载能力不强，并且需要恢复摄像头输出 信号，所以加人一个电压跟随器来提

11、高视频混合信号V负载能力，同时加人一个电解 电容。2.2.4 行场同步分离电路选用 LM1881 作为行场同步分离电路，该电路的 集成度高，只需少量外围电路就 可有效地提取出视频信号中的同步信号。原视频信号首先输人LM1881，在进行场同 步分离后，把行场同步信号与原视频信号一起提供给 OSD 视频叠加单元。从而使视频 叠加电路 的点时钟能够与输人的视频信号达到同步。2.2.5 视频传输线路检测电路视频传输线路检测的目的有两个：检测视频输人信号的有无；视频自动恢复功 能。其中，通过检测 是否有行同步来判断有无视频输人信号。正常情况 下，视频信号 经LM1881同步分离后 把行同步信号接人AT8

12、9S52的仃o）作为外部计数中断源T作 为定时器。也就是说：若在T ,所规定的单位时间内，检测不到有行同步号，AT89S52 就确认线路故障。并把 MB90092 转为内同步来正常显示楼层信息，向监控室发出报警 视频信息。所谓的视频恢复功能是指：当线路恢复正常工作状态，系统自动把内同步转 为外 同步，即实现正常显示。2.2.6 掉电数据信息保存电路它以AT24C64作为核心器件，作用是防止当电梯楼层显示器突然掉电或重启动时 的相应楼层信息丢失。第三章 软件设计从本项目的编程思想角度出发，把软件设计分为 下位机、通信和上位机三个模块3.1下位机模块该部分程序主要由控制面板设置子程序与电梯升 降判

13、断子程序两部分组成。在电梯停用时，前者主要完成操作人员对电梯楼层显示器的相应设置，包括叠加字符国标 码、尺寸、位置以及系统复位等功能；在电 梯运行时，后者主要根据红外线传感器传 来的信号来 判断电梯的升降情况。虽然采用红外线传感器识别楼层，对电梯内干扰具 有一定的抵抗性，但实际运行中效 果并不好，所以在电梯升降判断子程序中引进了“互 锁”软件抗干扰技术，达到了运行稳定的目的。程序 的流程如图 4、图 5 所示。转柵由it與卡畀宇判斷霁fflc r? * 田4独鬣面板设1：子程序Fi g, 4-hltflR tt苦百I幷执行电耶快昏电鼻升枇理理序SeHlJig ulm)ulinc “cntr-L

14、il pand快厅电粘fritaeff控制面板设置完毕或是电梯升降完毕后，下位机都要向上位机发送相应信息，本部分通信协议如下：厂 -：N茁.5 Suhniuth応 Lhf lilt ufdown poaitiun judgiTKiLL 下位机向上位机发送一条握手指令，请求会 ，即帧引导； 上位机收到会话请求后立即回复一条握手应 答指令； 如果下位机收到应答，即发出相应命令字、数 据与异或码； 上位机收到数据后自行计算异域码，然后与收到的异或码进行比较，11:确则发 送确认指定，会话结 束；错误则发送报错指令，下位机重新发送先前数据。 由于上位 机和下位机的数据通信信道，受工作环 境中的噪声干扰

15、大，通信中的帧引导和命令字采 用特 码字编写，提高了抗干扰，使得上位机正确接收命令。其形式为:帧引导+命令字 +数据信息+异或码。3.3上位机模块该部分主要由上位机主程序、检测视频信号子程 序组成。前者的主要功能是接收下 位机传送的各项设 置命令，完成视频与字符叠加或其它相应功能；后者则 用于检测是 否有视频信号输人，如果没有则立即报警。 上位机主程序如图 6 所示。结束语经实践证明，本文所设计的电梯楼层显示器操作 简单、系统稳定可靠，同时为了适 应市场竞争，本设计在现有的硬件基础上，可以进行二次开发以满足不同用户的要求， 如可以对多个楼显设备进行联网控制、显 示字符可以增多、显示字符可不同颜

16、色显示等， 从而具 备了良好的市场竞争能力。致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计， 由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有辅导老师的督促指导，以及 一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的 辅导老师罗老师。她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查 阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都 给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是罗老师仍然细心地纠正毕业设计中 的错误。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下电子专业知识的基础；同时 还要感谢

17、所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢闽南理工学院三年来对我的大力栽培。参考文献1李锡瑞，吕建平基于 MB90092 型专用字符叠加电路的视频监控系统的设计与 实现EB/OL . 200609 一08. http: liartcle. ednchina. com / 2006 一09 / 200697l4308htm2宋传明，陈宁，陈文芗.基于字符叠加技术的车载视频系统 EB/OL .2004 0901.http:lwww .wanfangdata .com .cn/ qikan/periodica1.article/szgyqyb /zgyq2004

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