基于AVR的自动扶梯 (二)

2.1 ATMEGA128开发板

ATMEGA128开发板采用了典型的计算机结构，主要是CPU，RAM，ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成。ATMEGA128开发板则采用循环扫描工作方式，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。

2.1.1 ATMEGA128开发板控制系统流程

ATMEGA128开发板的运行、停止、检修、状态显示、故障判断及报警等功能是通过采集光电探测传感器等装置送来的各种输入信号经过ATMEGA128开发板内部逻辑处理，通过输出指令控制变频器、接触器等装置来实现。控制流程图如图2-1所示。

在程序设计时，本系统采用模块化的编程思想，将各个功能模块单独编制子程序进行调用。在控制程序中，需要ATmega128单片机处理的最主要的逻辑信号是安全回路检测信号，该信号用了判断扶梯安全回路是否存在故障已及故障存在的位置，因而是自动扶梯安全运行的重要保证。需要ATmega128单片机进行处理的还有扶梯运行模式、状态、检修等信号。所有这些控制信号的给出，都是ATmega128单片机根据各个输入信号通过复杂的控制程序来实现，这些程序之间必须协调一致、判断合理才能完成自动扶梯的整体控制。

ATmega128单片机的程序为循环扫描工作方式、首先ATmega128单片机初始化检查，内部寄存器复位与置位，接着检测扶梯的运行状态和运行模式，然后再将扶梯的各项安全信号状态放入状态寄存器，通过状态字确认扶梯是否处于正常，如正常则输出信号驱动变频器等设备工作，使扶梯进行相应的运行。

2.2 EVK1100开发板

为了使扶梯运行更安全，我们将控制扶梯运行部分与监控扶梯安全的部分分开。控制扶梯使用ATMEL的ATmega128芯片，监控扶梯安全使用的是ATEML的EVK1100开发板。这样当控制运行的部分突然出现故障时，监控中心可以通过安全监控电路使扶梯停止运行。EVK1100开发板使用的是UC3A0512芯片。UC3A 系列拥有512K 字节的闪存，并拥有一个内置10/100以太网媒体接入控制器 (MAC)、10/100-Mbps IEEE(R) 802.3 标准以太网 MAC 可实现设计能通过互联网协议堆栈进行通讯的联网的植入式系统。

2.3 变频器(FR-A700)

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。变频器主要由五部分组成:整流回路、逆变器、控制电路、制动组件和保护回路.变频调速控制方式一般大体可分为两种，开环控制和闭环控制，后者需要电动机轴转速反馈。普通的电压/频率(V/F)控制属于开环方式，闭环控制方式包括转差频率控制、矢量控制等方式。

根据系统需要，本系统选用三菱公司生产的FR-740变频器，该变频器可方便设定启动额度频率、运行频率、加速时间、驱动转矩等参数，可满足系统所需的各种功能要求。其实物如图2-3。

2.3.1 ATMEGA128开发板与变频器的连接图

变频器与ATMEGA128开发板的输出端口连接如图所示，当光电检测装置检测到乘客信号时，Y0输出，变频器的RH端子有输入信号，变频器根据预先设置的频率和加速时间控制扶梯电机缓慢加速启动，当在设置的时间段T2内检测不到新的乘客时。Y1输出，变频器的RM端子有输入信号，变频器按照预先设置的较低的频率输出，控制扶梯以节能方式运作。通过给变频器的RH，RM，RL的三个端子进行不同输入组合，可设置不同的运行频率输出。当在设置的时间T3段内检测不到新的乘客时，Y2输出，变频器的停止信号控制端子MRS有输入信号，变频器停止输出，扶梯停止运作。变频器的SD端与ATMEGA128开发板的COM端相连接。连接如图2-4所示。

2.3.2 ATMEGA128开发板与变频器连接应注意的问题

数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证ATMEGA128开发板不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，将变频器与ATMEGA128开发板相连接时应该注意以下几点：

1)对ATMEGA128开发板本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。

2)当电源条件不太好时，应在ATMEGA128开发板的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等，另外，若有必要，在变频器的接线端也应采取相应的措施。

3)当把变频器和ATMEGA128开发板安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与ATMEGA128开发