
一、项目简介
本项目以STM32F103C8T6单片机作为主控核心,在 Proteus 仿真平台完成电梯运行状态监控系统设计。系统实现电梯载重采集、电梯门控制、状态本地显示、RS485 通信上传、超重声光报警等功能,可模拟电梯运行过程中的载重监测与超限告警,适合嵌入式毕设、课程设计学习。
整体功能概述:
- 压力传感器模拟采集电梯轿厢载重量,通过 STM32 ADC 模数转换读取模拟量;
- OLED 屏实时本地显示当前载重数值与电梯状态;
- 超重触发 LED 指示灯 + 蜂鸣器声光报警;
- 预留控制开关、电机模块模拟电梯门开关动作;
- RS485 通信模块将电梯运行数据向外传输;
- 虚拟串口终端打印电梯运行日志,方便调试查看。
二、硬件电路设计(Proteus 原理图解析)
1. 主控单元
采用 STM32F103C8T6 最小系统,作为整个系统的控制核心,负责 ADC 采集、外设驱动、逻辑判断、串口数据收发。
2. 载重检测模块
电位器模拟压力传感器输出模拟电压信号,接入 STM32 ADC 通道,完成模数转换,换算为轿厢载重量。图中 PCF8591 作为 AD/DA 转换芯片,读取压力模拟量,送给主控。
3. 显示模块
- OLED12864:I2C 接口屏幕,实时显示载重量、电梯运行状态、报警状态;
- Virtual Terminal 虚拟终端:串口打印电梯运行信息,在调试时实时输出载重日志。
4. 报警与指示电路
- D1:检测指示灯,系统正常工作常亮;
- D2:报警指示灯;
- BUZ1 蜂鸣器,搭配三极管 Q1 驱动;当采集到载重超过阈值,触发声光报警。
5. 电梯门模拟单元
直流电机模拟电梯门机构,由 IO 口输出电平控制电机启停,模拟电梯门开 / 关动作;搭配按键开关作为数字量输入,模拟楼层 / 门控触发信号。
6. RS485 通信模块
RS485 总线接口,STM32 串口外接 485 芯片,把电梯载重、运行状态上传至上位机,实现远距离数据传输,适合工业电梯监控场景。
三、系统工作原理
系统上电后,STM32 初始化 ADC、I2C、串口、GPIO 等外设。
- ADC 持续采集压力模块模拟信号,换算得到当前轿厢载重量;
- 将载重数据刷新到 OLED 屏幕,同时串口打印到虚拟终端;
- 程序判断载重是否大于设定阈值:
- 未超重:报警灯熄灭、蜂鸣器关闭,系统正常监测;
- 超重:触发声光报警,提示电梯超载;
- 电梯门按键信号输入,控制电机启停,模拟电梯门开关;
- 电梯运行状态、载重信息通过 RS485 向外发送,实现远程监控。
四、仿真演示效果
在 Proteus 运行仿真后:
- 虚拟终端持续循环打印
载重量:xx、电梯运行状态信息; - OLED 屏幕同步刷新载重数值与报警状态;
- 调节电位器改变模拟压力值,载重数值随之变化;
- 当载重超过阈值,报警 LED 点亮,蜂鸣器响起;
- RS485 模块输出电梯状态数据,可对接上位机;
- 按键可以控制电梯门电机,模拟开关门动作。
五、项目拓展方向
- 增加楼层检测模块,实现电梯上下楼层调度;
- 增加掉电存储,记录电梯超载次数、故障记录;
- 把 RS485 数据上传到 PC 上位机,编写上位机 GUI 界面;
- 增加故障检测:电梯门卡滞、速度异常等故障判断;
- 更换真实压力传感器,脱离 Proteus 仿真,做成实物硬件。
六、总结
本设计基于 STM32 完成电梯运行状态监控,使用 ADC 采集载重、I2C OLED 显示、声光告警、RS485 通信,在 Proteus 中完成完整仿真验证。项目覆盖嵌入式常用外设:ADC、I2C、串口通信、GPIO 驱动,非常适合单片机课程设计、毕业设计学习,能够很好的锻炼模拟量采集、工业总线通信、状态机逻辑开发能力。
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