智能商场自动扶梯设计.docx

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1、题目：智能商场自动扶梯设计目录摘要2AbstractIII第一章绪论11.1本论文的背景和意义I12本论文的主要内容11.3本论文的结构安排1第二章总体设计框图和电路22.1 总体实际框图22. 2总体设计电路4第三章各个部分电路功能以及仿真53. 1结构总述5第四章各部分及整体电路仿真93.1 各部分电路仿真94. 2整体电路仿真11第五章电路总体运行12第六章所用器件种类及功能136.2计时功能的实现146.2.1CB555定时器的内部构造146.2.2用555定时器构成的单稳态触发器16结束语18智能商场自动扶梯设计摘要本论文主要是以两片555定时器做成的单稳态计时电路组成，主要介绍了电

2、路的工作原理，电机在各个情况下的运转情况以及555芯片的内部构造和功能，完成了对商场的自动扶梯的总体设计。关键字555定时器，单稳态触发器，电磁继电器Esca1atordesignofinte11igentcontro1AbstractThisthesismain1ymadeoftwopiecesof555timermonostab1etimingcircuit,thispaperintroducestheworkingprincip1eofthecircuit,theworkingsofthemotorinvariouscasesand555chip,sinterna1structurean

3、dfunction,comp1etedtheovera11designofthema11esca1ators.KeyWOrd555timer,monostab1etrigger,e1ectromagneticre1ay第一章绪论1.1 本论文的背景和意义当今社会，对能源的节约越来越成为一种共识，节约能源就是帮助人们自己改善生活环境。同时，一些发生在自动扶梯的惨剧也给我们敲响安全的警钟，例如2015年8月申龙电梯“吃人”事件。1.2 本论文的主要内容应用555定时器做成计时电路，当人走过感应区时，自动扶梯自动开启，并等待读秒结束，自动扶梯关闭。在此过程中如果有人再一次踏上感应区，则时间重置。如果

4、有意外情况，轻则自动扶梯断电，危急情况时，通过电路使得电机反向制动。13本论文的结构安排首先先展示整体电路，其次在介绍各部分电路功能，最后功能的仿真以及实物展示。第二章总体设计框图和电路2.1总体实际框图通过按钮一使得电源断开，扶梯由于惯性运行一段时间停止通过按钮二使得自动扶梯接入反向计时电路，使得自动扶梯紧急制动计时重置是判断是否有人再一次触发计时电路电源关闭图2.1总体设计电路图第三章各个部分电路功能以及仿真3.1 结构总述本电路包含三个部分，其中第一第二部分为控制电路，第三部分为执行电路。3.2控制电路正常运行部分图3.1正常运行部分电路图本部分为自动扶梯正常运行时进行电路的控制。是以5

5、55定时器为主体进行设计的单稳态触发电路，并增加轻触开关等元件组成。为保证电路上电后，OUt输出低电平，增加RbC1组成的上电复位电路，复位电路上电后，复位引脚reset为低电平，out输出低电平，继电器失电，继电器常开触点断开。轻触开关S4按下后，555定时器TR端为低电平，触发单稳态电路进入暂稳态，OUt输出高电平，继电器通电，常开触点闭合。此时，555定时器内部放电管截止，电源通过R4向C4充电，当TH端电压超过三分之二VCC(8v),OUt输出低电平，继电器失电，常开触点断开C4电荷被放掉，TH为低电平。此时，555定时器回归初态,等待轻触开关再一次被触发。有一般情况发生当有一般情况发

6、生时，由于事故并不严重，不需要自动扶梯紧急制动，故只需将电源断电，将S5断开即可。有紧急事故发生当有一些紧急事故发生，需要紧急停止自动扶梯运行，例如有人不慎被卷入,通过单刀双掷开关S2将安全运行电路断开，启用紧急制动电路。图3.2紧急制动电路图紧急制动电路与安全运行电路基础近似相同，其中，S2,S3共用一个触发（此处为B）。将S2切换到紧急制动电路时候，同时触发S3轻触开关，555定时器实现记时功能。紧急制动电路所连接的继电器常开触点之后的连线与安全运行电路中的继电器常开触点之后的连线相反，以实现紧急制动。需要注意的是，记时电路中的R4,C4,R8,C8根据电机不同，所需要的参数不同。理想要求

7、是安全运行电路中的R4,C4的参数可以使自动扶梯将最上方的乘客运行到最下方。紧急制动电路中的R8,C8,可以使得自动扶梯计时结束正好停止。本图中C4,C8都为470uF,R4为IokQ,R8为2k。其中记时长度为T=1IRCT4=1.1R4C4=1.1*10KC*470uF=5.17sT8=1.1R8C8=1.1*2kQ*470F=1034sT4为安全运行时的时间，T8为紧急制动的时间.3.2执行电路执行电路由四个单刀双掷开关和电机组成，四个单刀双掷开关与S2,S3共用四个开关从上到下分别是SI,S6,S7,S8o四个开关分为两组，S1和S6为一组，S7和S8为一组，正常运行时SI,S6位于下

8、触点。S7,S8位于上触点，紧急运行的时候，SI,S6位于上触点。S7,S8位于下触点。其中，SI,S6左接安全运行电路中的开上触点。S7,S8左接紧急制动电路中的继电器常开上触点。四个开关上触点都悬空。S1S8右下触点接示波器正向，S6,S7右下触点接示波器负向。电路正常运行时，各个开关位置如图所示。图3.4正常运行时开关电路图第四章各部分及整体电路仿真4.1各部分电路仿真安全运行电路仿真Ir图4.1安全运行电路仿真图可以看出，从暂稳态返回稳态用时5.133s,与理论近似值相差甚微。图4.2紧急制动电路仿真图可以看出，从暂稳态返回稳态用时1.042s,与理论近似值相差甚微。正常运行时候遇到紧

9、急事故需要紧急制动。Osci11oscope-XSC1.OMII图4.3整体电路仿真图如图，开始的时候正常运行，在2处出现事故，按下B,波形反转，于1处停止运行。实际中，波形反转即为电机反向制动。第五章电路总体运行自动扶梯正常运行，S5闭合，S2位于上触点，SI,S6位于下触点，S7,S8位于上触点。正常运行电路进行控制，紧急制动电路不控制。自动扶梯没有人触发轻触开关，不运行，即电机不进行工作，反映在示波器上则是没有脉冲产生。当有人触发轻触开关（乘客踩到自动扶梯上或者下面轻触开关），则自动扶梯开始运行。此时，555定时器开始倒计时（5s）,期间如果没有情况发生，则计时结束即乘客从一端到达另外一

10、端，自动扶梯停止。如果又有一人重复触发轻触开关，则记时重置。如果遇到需要暂时停止自动扶梯运行的情况，可以通过触发开关S5使得安全运行电路断电，使得自动扶梯渐渐停止运行。如果运到紧急情况，需要紧急对自动扶梯进行制动的时候，可以通过触发B键（实际中为开关）进行紧急制动。紧急制动时候，紧急制动电路接通，同时SI,S6接上触点，S7,S8则转接下触点，这可以使得安全运行电路继电器断开与电机的连接，不对紧急制动电路造成干扰。同时，紧急制动电路继电器工作，使得电机反转，制动功能实现。第六章所用器件种类及功能名称数量说明555定时器2U1,U3电磁继电器2常开单刀单掷开关1S5轻触开关2S3,S4单刀双掷开

11、关5SI,S2,S6,S7,S8IoKQ电阻3RbR4,R620KQ电阻2R3,R72KQ电阻1R8470F电容2C4,C80.1UF电容4C2,C3,C6,C7IOiIF电容2C1,C5二极管2D1,D2导线若干图6.1所用器件图6.2计时功能的实现计时功能的实现主要由555定时器构成的单稳态触发器实现。6.2.1CB555定时器的内部构造图6.1555定时器内部构造图CB555定时器内有电阻分压器，电压比较器，基本RS触发器和集电极开路的放电晶体管三个电阻R组成电阻分压器。在脚不外家控制电压的情况下电压比较器有两个阈值电压，三分之一VCC和三分之二VCCo如果脚外接控制电压US,则电压比较

12、器的阈值电压为0.5US和USo当电压比较器的同相输入端电压大于反相输入端电压时，电压比较器输出高电平，反之，则输入低电平。电压比较器的输出分别作为由两个与非门构成的基本RS的复位和置位信号。当基本RS触发器的输出Q=1Rd=I时，放电管截止，CB555输出高电平。当基本RS触发器的输出Q=O,放电管饱和导通CB555输出低电平，为了提高电路的带负载能力，还在输出端设置缓冲器G4。下图为555定时器功能表4脚6脚2脚3脚7脚0XX0导通123VCC13VCC0导通113VCC保持保持123VCC23VCC13VCC1截止表6.2555定时器功能表可以得出以下结论在5脚不外嫁控制电压的情况下55

13、5定时器有两个阈值，分别为1/3VCC和2/3VCCO555定时器放电端7脚通过电阻接电源后，7教的输出高低电平状态与3脚的输出高低电平状态一致。555定时器输出状态的改变有滞回特性，回差电压为13VCC0555定时器的输入和输出之间的关系类似反相器。-VCCcou.555TIMERRATED6.2.2用555定时器构成的单稳态触发器如下图所示，RC是定时元件，电容CO起滤波作用，消除高频干扰，以提高电压比较器的参考输入电压的稳定性，U1是输入出发型号，下降沿有效，加载555定时器的低触发端上。触发型号的低电平应小于1/3VCC,高电压应大于2/3VCC,低电平宽度应小于暂稳态时间，Tw,UO

14、是输出信号。VCC；二；：；：Rr-图6.3555定时器构成的单稳态触发器没有触发信号，U1为高电平且大于2/3VCC,电容上初始电压为0,即高触发端电压Uth23VCC,此时基本RSRS触发器保持原来状态，放电管VT保持原来状态，因此UO保持原来状态，若初始时刻UO为低电平，G3输出高点平，放电管VT饱和导通，电容电压UOO,UO保持低电平。若初始时刻UO为高电平G3输出低电平，放电管VT截止，VCC通过R对C充电，UC按指数规律增加。当UC大于2/3VCC,此时U1大于1/3VCc,Uo会自动返回低电平，即Uo的稳态为低电平。触发信号为Uo为负脉冲，其低电平小于1/3VCC,其高电平大于2/3VeC,其低电平宽度小于暂稳态时间Tw(窄脉冲)，当U1下降沿到来时低触发端小于1/3VCC,因此UO为高电平，G3输出低电平，放电管VT截止，电源VeC通过R对电容C充电UC按指数规律增加。当UC大于2/3VCC,此时U1为高电平且大于13VCC,U0变低电平G3输出高电平，放电管VT饱和导通，电容电压UC通过放电管的饱和电阻RCeS放电，由于RCeS很小，放电过程很快结束，单稳态触发起的输入输出波形如下图所示，暂稳态时间等于电容电压在充电过程中从0上升到2/3VCC所需要的时间。由三要素大可以求出单稳态触发器的暂稳态时间，将电容电压UC(O)=0V,UC(8)