基于AVR的自动扶梯

器、ATMEGA128开发板、ATmega128以及其他必要的辅助元件，进行变频运行及安全监控。

ATmega128开发板是控制系统的核心，它的作用是对各种输入信号如乘客光电检测，控制扶梯节能运行，并对扶梯运行情况进行检测与显示。EVK1100进行安全监测并对信号进行处理，控制危险情况下时扶梯的停止并发出警报等。变频器的作用是根据ATmega128的输入控制信号改变扶梯驱动电机的电源频率，使扶梯能够以一定的加速度进行软启动或进入低速节能状态运行。故障显示装置的作用是对各种故障现象进行显示。

图1-6 系统框图

该控制系统主要由红外探测传感器、变频器、ATmega128开发板、EVK1100开发板和其他必要辅助元件等组成。安装在入梯口的光电探测传感器，随时监测自动扶梯的载客情况；ATmega128开发板是控制系统的核心，它接收光电探测传感器、温度传感器、速度传感器等装置送来的各种输入信号，并对接收的输入信号进行处理，实现运行、停止、故障判断及记录、状态显示等功能；变频器主要是根据ATmega128开发板的输出控制信号改变电源频率，自动调节扶梯的运行速度，保证启动运行平稳。

1.6.2 系统主电路分析

由于自动扶梯使用场合的特殊性，相当一部分扶梯的空载时间往往大于载客时间，为了提高整个系统的安全可靠性，降低成本，本设计采用旁路变频控制。即在原来工频空载系统的基础上（即保留主电机原工频空载系统）加装光电感应开关、变频器和ATmega128芯片等装置。其主电路图如图1-7所示。

图1-7 旁路变频控制系统主电路

变频器的R、S、T端子与市网的三相电源通过保护开关相连，U、V、W与扶梯的电机电源端通过交流接触器KM1相连接，扶梯的上行和下行方向通过切换KM3与KM4主触点分别导通来控制。为了严格防止扶梯由于程序故障导致逆行，KM3（上行）和KM4（下行）导通与否不通过程序控制，而是由工作人员手动控制，同时为了防止工作人员误操作，可设置二次确认的方式以保证绝对安全，即必须依次按下两个按钮才可确保扶梯改变运行方向。检修模式下，扶梯由变频器供电，以设定的低速运行。FR为市网供电工作时扶梯电机过载保护装置热继电器，M为扶梯三相驱动电机。

旁路变频控制的优点是实现了无人乘梯时低速运行或停止，达到节能、降低噪声、减少机械磨损的目的。由于采用了变频控制，使系统的启动平稳，降低了对电网和机械设备的冲击。

第二部分 硬件部分

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。

图2-1 ATmega128单片机系统控制流程图

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。

ATMEGA128扩展电路

图2-2 ATMEGA128开发板输入输出接线图

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