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编号：
HJJ-32-2021-004
设计简介：
本设计是基于单片机的电梯超载与保护，主要实现以下功能：
1、OLED显示当前楼层以及状态（超载、异常）
2、HX711测量是否超载，并报警
3、按键选择去往的楼层
4、步进电机模拟电梯上下楼层，且使用LED灯显示当前升降状态
5、电位器控制电梯升降速度
6、红外对管模拟电梯异常（触发红外对管模拟电梯卡住，GSM异常报警）
标签：STM32单片机、电梯超载、HX711称重
题目扩展：电梯、智能电梯、电梯防坠毁
1. 中控部分
- 核心控制器：采用STM32F103单片机，负责获取输入数据、进行数据处理，并控制输出部分的操作。
- 功能：实现电梯超载与保护的逻辑控制，包括重力检测、速度检测、楼层选择、异常处理、电梯运行控制、报警等功能。
2. 输入部分
- 重力检测模块：HX711模块用于检测当前的重力，判断是否超载。
- 速度检测模块：电位器和ADC0832组成的速度检测模块，用于检测当前的速度，判断是否过快。
- 矩型键盘：七个按键用于选择楼层数、手动清除异常、手动拨打电话。
- 供电电路：为整个系统提供稳定电源。
3. 输出部分
- 显示模块：OLED显示屏用于显示当前所在楼层、速度、是否超载、速度是否过快。
- 步进电机：ULN2003模块驱动步进电机，控制电梯的上下运行。
- GSM模块：当电梯速度过快时，通过GSM拨打电话进行报警。
- 语音播报模块：TTS模块用于在电梯超载或速度过快时进行语音播报。
- 蜂鸣器：当速度过快时，蜂鸣器响5秒进行报警。
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
首先将电路焊接在集成板上，共有以下部分，第一部分是电源模块，将电源插座、电源开关、10k电阻和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入DC 电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将OLED显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STM32单片机。第四部分是复位电路模块，一个复位按键、10uF极性电容、10k电阻为一个模块焊接，构成复位电路。第五部分是5V转3.3V电路焊接而成。第六部分是USB转TTL模块，焊接下载接口GND、TXD、RXD，将HEX文件下载到单片机中，查看是否能下载正常,测试验证一切正常。第七部分是独立按键模块。第八部分是GSM通信模块，第九部分是语音播报模块，第十部分是HX711称重模块，第十一部分是红外对管，第十二部分是步进电机。下图5-1为焊接完整实物图：
图5-1电路焊接总图
5.2 模拟电梯运行速度实物测试
如图5-2所示，下图为上电后，按下电梯按键上行，在上行过程中扭转旋钮电位器模拟电梯上人数量多少,人越多电梯上行越慢，人越少电梯上行越快。
图5-2模拟电梯速度实物图
5.3 电梯超重实物测试
如图5-3所示，我们这里，模拟电梯超重，用手按下HX711超过阈值，蜂鸣器响起模拟报警，屏幕上将显示“超重”二字。
图5-3电梯超重实物图
5.4模拟故障时拨打电话实物测试
如图5-4所示，此设计中我们在电梯中遇到故障时，按下按键K16时手机端会接收到电话。排除故障后需要按下按键K15解除。
图5-4模拟电梯故障拨打电话实物检测
5.5 运行时出现故障实物测试
如图5-5所示，当我们当在运行时，手指放在红外对管上模拟运行时异常，蜂鸣器会响起，屏幕上会显示“异常”。手机会收到提示短信“电梯异常，当前楼层数”。同时也会收到来电。
图5-5运行时出现故障实物
设计摘要：
本论文旨在设计和开发一种基于STM32F103单片机的电梯超载与保护系统。该系统通过多个模块的协同工作，实现了对电梯超载和速度的实时监测和保护。中控部分采用STM32F103单片机，负责数据处理和控制输出部分。输入部分包括HX711重力检测模块、电位器和ADC0832速度检测模块、矩型键盘和供电电路。输出部分包括OLED显示模块、ULN2003步进电机、GSM模块、TTS语音播报模块和蜂鸣器。 通过该系统，可以实时监测电梯的重力和速度。当电梯超载时，系统会通过TTS语音播报模块进行语音提示，并通过GSM模块拨打电话通知相关人员。当电梯速度过快时，系统会通过OLED显示模块显示警告信息，并通过蜂鸣器发出警报。同时，ULN2003步进电机控制电梯的上下运行，确保电梯的正常运行。 本设计的实现为电梯行业带来了更安全和可靠的保护机制。通过重力检测、速度检测和语音播报等功能，有效地避免了电梯超载和速度过快带来的安全隐患。同时，通过GSM模块的电话通知和蜂鸣器的警报，及时提醒相关人员注意电梯的异常情况。 未来的研究可以进一步优化系统的稳定性和可靠性，提升系统的响应速度和处理能力。同时，可以考虑加入更多的功能和模块，如电梯故障检测、紧急救援等，以进一步提高电梯的安全性和便利性。本设计的实现为电梯安全领域的研究和应用提供了有益的参考和借鉴。
关键词：单片机；GSM通信模块；称重模块；步进电机
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 GSM通信方案选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 OLED显示模块
3.4 SIM900A通信模块
3.5 HX711称重模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 模拟电梯运行速度实物测试
5.3 电梯超重实物测试
5.4模拟故障时拨打电话实物测试
5.5 运行时出现故障实物测试
结 论
参考文献
致 谢
