第二章电梯运行状态实时远程监控系统总体方案
第二章
电梯运行状态实时远程监 控系统总体方案
２．１系统的总体设计及功能
电梯监控系统主要由位于控制现场的前端机及电梯 控制柜（下位机）、公共
电话网络和调制解调器（ＭｏＤ跏）和向操作员提供监控界面的服务中心计算机 （上
位机）三部分组成。如图２—１所示。
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｜
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远程监控系统最关键的设备 是前端机。前端机负责完成从电梯控制系统进行
数据采集、控制电话拨号、接通以及与服务器进行通讯等 工作。其具体功能如下：
（１）负责在电梯控制系统中进行数据采集。如图２—２所示，所采集的数据主 要是
四部分：电梯控制器的信号、
控制执行元件的状态、控制柜
输入输出端子信号、电 梯现场
状态信号。当电梯发生故障
时，前端机通过对应不同公司
电梯控制器的信息代码 和故
障代码的通讯协议展开程序，
接收当前的运行状态信号和
图２－２电梯控制柜与前 端机的连接示意图
故障信号，并判断得出故障类型，把故障现象、类型和故障时的运行状态队及故

第二章电梯运行状态实时远程监控系统总体方案
障之前的十组运行状态等信息打包，并 根据自定义的通讯协议，通过公共电话网
传给服务中心计算机：具体过程是前端机控制ＭＯＤＥＭ模块拨 号，通过公共电话网
络与主机的ＭＯＤＥＭ连接，连通后将故障包传给主机。上位机收到信息包后，按照
预先规定好的协议将其展开，同时向故障库添加记录；监控系统保留电梯发生故
障前的十组运行 状态数据，维修人员通过查询故障记录服务中心，对故障原因进
行分析，及时快捷排除故障。
（ ２）
电梯正常运行时，前端机采集的信号不主动上传给服务器。而服务器可主动
拨号接通前端机 ，查询电梯的运行状态，前端机接到服务器的呼叫后，会将电梯
的运行状态实时连续地传送给主机，直到 主机挂机。由前端机进行故障判断的系
统，在软件设计上考虑了充分的冗余，只有当故障现象持续保持一 段时间后，前
端机才会认为是故障，这就防止了Ｆｈ＃ｌ－界干扰引起故障误判断。
２．２系统 组成
本系统设计主要分两部分：前端机和服务器监控软件。如图２—３所示。
图２－３系统组成
前端机采用Ｗ７７Ｅ５８单片机作为前端机微处理器（主控芯片），电路板设计由
６

第三章前端机 的设计
第三章前端机的设计
前端机的设计是电梯远程监控系统功能实现的核心，其设计要求是完 成电梯
控制系统的数据采集、故障检测和判断并与服务器进行通讯等工作。设计过程主
要分为六 个阶段：根据设计要求选取硬件、搭建各模块的硬件电路、设计相应模
块的程序、模块内软硬件调试、前 端机的软件设计、前端机整个系统联调。
３．１硬件的选取
３，１．１前端机主控芯片的选取< br>前端机的设计应满足：服务器计算机在查询前端机时，即主控芯片（微控制
器）与ＭＯＤＥＭ电路 进行通讯过程中，前端机必须能采集电梯控制器中的电梯的实
时运行状态信号，并实时上传。考虑到，主 控芯片与ＭＯＤＥＭ芯片是通过主控芯片
的串行口进行通讯，而主控芯片与电梯控制器的串口进行Ｒｓ一 ２３２通讯，也是通
过主控芯片的串行口，若用普通的单串行口单片机，即使是增加双向三态缓冲器，< br>此功能实现也相当困难。所以本设计采用了带双串行口的Ｗｉｎｂｏｎｄ公司的Ｗ７７Ｅ５８
单片 机作为主控芯片，使ＭＯＤＥＭ芯片和ＲＳ一２３２的通讯在不同的串行口进行，如
主
串行口１
控
卜——Ｊ
ＭＯＤＥＭ芯ｊ牛
ｌ
Ｊｂ
门
串行口０< br>一电梯裂嚣提供
圈３－１主控芯片的串行口通讯
图３－１，保证了功能的实现。
双串行口的常用的单片机还有ＤＡＬＬＡＳ公司的ＤＳ８０Ｃ３２０，但它的缺点是片上
没有ＲＯＭ，需 要片外扩展。
在主控芯片的选取上还有一种方案是：采用两片价格较低的ＡＴ８９Ｃ５１共享一
８

第三章前端机的设计
片ＥＥＰＲＯＭ，表面上看来，好像是价格低了，但是还 需要附加仲裁电路，解决两
片ＡＴ８９Ｃ５１访问存储器冲突问题，价格上并不经济，且软件上还要增加 相应的代
码，同时使电路板的面积增大很多，容易引入外界干扰。
本设计选用的主控芯片Ｗ７７ Ｅ５８是台湾Ｗｉｎｂｏｎｄ公司生产的，是与ＭｃＳ一５１
系列单片机兼容的可多次编程的快速微处理 器，在它内部集成有３２Ｋ的可重复编
程的ｆｌａｓｈ
ＲＯＭ，２５６字节的片内ＲＡＭ、可编 程的看门狗定时器、３个１６位定时
器、２个增强型的全双工串行口等。由于它采用了全新设计的微处理 器内核，去
除多余的时钟和存储周期，因此，在相同的晶振频率下，根据不同的指令类型，
其运 行速度～般比传统８０５１系列快１．５到３倍，一般情况下，平均可达２．５倍
以上。
Ｗ７７ Ｅ５８的指令系统完全兼容于Ｉｎｔｅｌ８０Ｃ５２，所以编程方便。而且Ｗ７７Ｅ５８也
具有８０Ｃ５ ２的全部资源和功能，它与８０Ｃ５２的封装也完全兼容。
因为主控芯片与ＭＯＤＥＭ芯片在通过主控芯 片的串行口进行通讯时，主控芯片
要与电梯控制器的串口进行ＲＳ－－２３２通讯，以获得电梯运行状态 信息，即两个串
行口的中断是嵌套关系，而Ｗ７７Ｅ５８本身的中断源正好满足此要求。Ｗ７７Ｅ５８有 １２
个中断源，具有两个中断优先级，可实现两级中断程序嵌套，每个中断源都有独
立的中断使 能位、中断优先权位、中断标志位和中断向量。为了同８０Ｃ５２兼容，
所有新增加的中断的优先级都在 原有中断的优先级之后，其中断优先级及中断向
量如表３—１［３］所示。Ｗ７７Ｅ５８增加的一个全双 工串口的外部引脚为ＲＸＤｌ、ＴＸＤｌ和
Ｐ１．２、Ｐ１．３复用。
前端机每隔固定时间要对 外部的模拟量和开关量进行采集，所以要用到定时
器。而定时器／计数器０用作软件延时，定时器／计数 器１作为串行口１的波特率
发生器，定时器／计数器２作串行口０的波特率发生器。幸好Ｗ７７Ｅ５８的 可编程看
门狗定时器可实现复位程序和采样定时器双重功能，所以前端机的采样定时器采
用看门 狗定时器。
９

第三章前端机的设计
表３一ｌ中断优先级结构
中 断源
标志寄存器
中断优先级
外部中断０
ＩＥＯ
１（ＨＩＧＨＥＳＴ）
定时器０溢出
ＴＦＯ
２
外部中断１
ＩＥｌ
３
定时器 １溢出
ＴＦＩ
４
串行口０
ＲＩ＋ＴＩ
５
定时器２１溢出ＴＦ２＋ＥＸＦ２
６
串行口１
ＲＩ
ｌ＋ＴＩ１７
外部中断２ＩＥ２
８
外部中断３
ＩＥ３
９
外部中断４
ＩＥ４
１０
外部中断５
ＩＥ５
１ｌ
看门狗定时器
ＷＤＩＦ
１２（ ＬＯＷＥＳＴ）
３．１．２
Ａ／Ｄ转换器的选择
ａ／Ｏ转换器是过程及仪器仪表设备等 检测与控制装置中应用比较广泛的器
件ａ其选择主要考虑两方面：确定Ａ／Ｄ转换器的位数和Ａ／Ｄ转换 器的转换速率。
在前端机的设计中，电梯安装时所采用的传感器不尽相同，所以前端机不包
括对 现场传感器的电路接口部分的设计。由于电路板上的大部分芯片的电源都采
用＋５Ｖ，所以在实际使用时 ，应将传感器的电流或电压输入信号经过相应的电路
转换成０～５Ｖ电压信号。
考虑到本监控系 统的输入模拟量如电梯的轿厢内温度、轿厢的载重量等信号
对精度的要求不是很高所以可采用中低分辨率 的Ａ／Ｄ转换器，即８～１２位之间；
又由于本系统采用单片机控制，所采集的模拟量的变化频率不是很 高，所以采用
中低速的Ａ／Ｄ转换器便可。而中速Ａ／Ｄ的转换器中逐次比较型的Ａ／Ｄ转换器的转ｌＯ

第三章前端机的设计
换时间可从几口Ｓ到１００芦ｓ左右，适用于工业 多通道单片机控制系统。
基于上述两条，加上价格的因素和方便ＰＣＢ制作的连接和走线，本系统Ａ／Ｄ
转换器采用德州仪器公司的１２位开关电容型逐次逼近模数转换器ＴＬＣ２５４３，它
具有三个 控制输入端，采用简单的３线ＳＰＩ串行接口可方便的与单片机进行连接。
ＴＬＣ２５４３的主要特性如 下：１１个模拟输入通道；６６ｋｓｐｓ的采样速率；最大转换
时间为１０Ｆ
ｓ；ＳＰＩ串行接 口：线性度误差最大为±ＩＬＳＢ：低供电电流（ｉｍＡ典
型值）。
３．１．３
ＭＯＤ ＥＭ芯片的选择
目前有多家公司提供各种单片ＭＯＤＥＭ芯片，如ＴＤＫ公司的ＳＳｌ７３Ｋ２２２ＡＬ 芯片、
ＳＴ公司ＳＴ７５３６芯片，ＯＫＩ公司的ＭＳＭ７５１２Ｂ，ＣＭＬ公司的ＣＭＸ６２４。ＳＴ ７５３６是ＳＴ
公司的电力线ＭＯＤＥＭ器件，而且是半双工的；虽然ＭＳＭ７５１２Ｂ可用在远程控制 系
统、家庭安全系统等场合，和单片机构成的接口电路也较简单，但它也是半双工
通讯，且不能 与单片机共用ｉｉ．０５９２ＭＨｚ晶振，只能单独采用３．５７９５４５ＭＨｚ，所
以使用不便；ＣＭ Ｌ公司的ＣＭＸ６２４是可支持Ｖ２３或Ｂｅｌｌ２０２标准的ＭＯＤＥＭ芯片，
它采用低电压、超低功 耗工艺。工作电压可低至２．７Ｖ，工作时的典型电流为
１．９ｍＡ，可适应特殊情况的电源系统，但是 价格较高。ＳＳｌ７３Ｋ２２２ＡＬ是ＴＤＫ公司
的ＭＯＤＥＭ器件，主要特性有：符合ＣＣＩＴＴＶ． ２２，Ｖ．２１，Ｂｅｌｌ２１２Ａ和Ｂｅｌｌｌ０３标准
协议；全双工通讯，速度可达１２００ｂｐｓ （ＤＰＳＫ方式）；具有ＤＴＭＦ拨号功能；具有
应答音、防卫音的发送与检测功能；接口与５ｌ系列微 控制器兼容；可异步、同
步串行通讯；采用单一的５Ｖ电源供电：能与单片机共用１１．０５９２ＭＨｚ 晶振“３。结
合系统的要求，考虑到性价比，本设计选用了ＳＳｌ７３Ｋ２２２ＡＬ芯片。
３． ２
ＴＬＣ２５４３
Ａ／Ｄ转换器的应用
ＴＬＣ２５４３是１２位的串行Ａ／Ｄ采集芯片 ，精度约为ｌｍＶ。单片机的Ｔ／Ｏ口可以
以串行方式通过ＴＬＣ２５４３的ＳＰＩ串行接口对其进行控 制和读写。采样速率较快，
为６６ｋｓｐｓ。Ａ／Ｄ转换时间通常为几微秒。
３．２．１
ＴＬＣ２５４３的特点

第三章前端机的设计
如图３－２所示，ＡＯ～ＡＩＯ： 模拟输入端，由内部多路器选择。前端机需要采
集的模拟量经传感器及信号转换电路最终接到Ａ０～Ａ１ ０。ＲＥＦ０２为参考电压芯片，
图３－２
ＴＬＣ２５４３接口电路
其输入为＋１５Ｖ 电压，输出为ＴＬＣ２５４３提供＋５Ｖ基准电压。
ＣＳ由高到低变化将肩动一个Ｉ／Ｏ周期，复位内部 输入数据寄存器，此时输
出寄存器中的值是随机的，所以第一次转换的结果取出时应被忽略。当ＣＳ为高
时，ｉ／ｏ
ＣＬＯＣＫ和ＤＡＴＡＩＮＰＵＴ被禁止，ＤＡＴＡＯＵＴ为高阻态。
ＤＡ ＴＡ
ＩＮＰＵＴ：串行数据输入端，串行数据以ＭＳＢ为前导并在Ｉ／Ｏ
ＣＬＯＣＫ的前
４个上升沿移入４位地址，用来选择下～个要转换的模拟输入信号或测试电压，
之后Ｉ／Ｏ
Ｃ ＬＯＣＫ将余下的几位依次输入。
ＤＡＴＡ
ＯＵＴ：Ａ／Ｄ转换结果三态输出端，在ＣＳ为高时 ，该引脚处于高阻状态；
当ＣＳ为低时，该引脚由前一次转换结果的ＭＳＢ值置成相应的逻辑电平。Ｉ／Ｏ
ＣＬＯＣＫ：时钟输入／输出端。因为单片机的晶振为１１．０５９２ＭＨｚ，所以此
处ｉ／ｏ
ＣＬＯＣＫ为２ｕｓ。
３．２．２
１Ｌ０２５４３的硬件接口
Ｗ７ ７Ｅ５８
ＴＬＣ２５４３
由于Ｗ７７Ｅ５８系列单片机不具有
Ｐ１．０
ｅＳ< br>ＳＰＩ（串行外设接口）和相同能力的接口，
Ｐ１．１
Ｉ／Ｄ
Ｐ１．２
Ｄ勰ＡＩ咖
ＣＬＯＣＫ
为了便于与ＴＬＣ２５４３接口，采用软件合
Ｐ１．３
ｎ酊Ａ
ＯＩ＿】Ｔ
成ＳＰＩ操作，为减少数据传送速率受微
图３．３ＴＬＣ２５４３与 微控器的接口
１２

第三章前端机的设计
处理器的影响，尽可能选用较高 时钟频率。接口电路如图３—３所示。
ＴＬＣ２５４３的Ｉ／０时钟、数据输入、片选信号由Ｐ１．１、 Ｐ１，２、Ｐ１．０提供，转换
结果由Ｐ１－３串行读出。
３．２．３
接口程序设计< br>ＴＬＣ２５４３的时序为（以８时钟为例）：在ＴＬＣ２５４３的ＣＳ变低时开始传送过
程，Ｉ／ Ｏ
ＣＬＯＣＫ在前８个上升沿将８个输入数据位键入输入数据寄存器，高４位
用于模拟输入通道 选择：同时它将前一次转换的８位数据移出ＤＡＴＡ
ＯＵＴ端，在
Ｉ／Ｏ
ＣＬＯＣＫ下 降沿时数据移出。程序设计思路为：用累加器和带进位的左循环移
位指令来合成ＳＰＩ功能，读入转换结 果的第一个字节的第一位到进位（Ｃ）位。
累加器的内容通过进位位左移，通道选择的方式数据的第一位 通过Ｐ１．２输
Ｉ
｜脚清Ｉ，ｏ伍。瞧端
ＴＩ：．ｃ２５４３持高露
ｌ
微ＴＬ３诶八０通道选择嘉豸露盛銎囊捧
ｌ
徽控器审行诶出嗵遵值
ＴＬｃ２Ｓ４３读 入１通道选择
Ｉ
；ｌ籍艘溅。
錾熊魏道
‘
图３－４模拟量采集子程序 流程图
出到ＴＬＣ２５４３。然后由Ｐ１．１先高后低的翻转来提供串行时钟。这个时序再重复７
次，完成转换数据的第一个字节的传送。第二个字节由重复８次时钟脉冲和数据
传送的整个序列来传送 。即在读出前一次转换结果的同时，将下一次要选择的通

第三章前端机的设计
道 号发送到ＴＬＣ２５４３中去。注意第一次转换的结果取出时应被忽略。如图３－－４。
３．３
单片式调制解调器７３Ｋ２２２ＡＬ的应用
７３Ｋ２２２ＡＬ是ＴＤＫ公司新近推出的Ｋ系列单片式调制 解调器，是专门用于和
微控制器配套以组成远距离数据通信与控制系统的集成电路芯片。７３Ｋ２２２Ａ Ｌ芯
片和微控制器配套以组成远距离数据通信设备时，可作为微控制器的外围设备直
接使用，通 过８位地址／数据复用线或串行总线与微控制器接口直接相连。在异
步通讯或同步通讯中，仅需通过两根 电话线即可完成与远端的数据交换。
７３Ｋ２２２ＡＬ外围电路由四部分组成：－－／四线转换电路、信 号耦合电路、ＭＯＤＥＭ
电路及ＭＣＵ电路。
３．３．１二／四线转换电路
因为在公用 电话线上，发送和接收的载波信号是相互叠加的，要分别获得发
送和接收信号必须将他们通过一定的方式 分开。这就是电信应用中的二线平衡信
号与四线不平衡信号的相互转换。所Ｎ－线平衡信号是指电信应用 中交换机或电
话机采用的在一对线上同时传输的接收和发送信号；而四线不平衡信号则是指通
常 的发送信号和接收信号，每个信号采用一根信号线和一根地线，总共四根线“。
一般的模数转换的芯片都 是采用接收和发送分开的四线不平衡方式，因此，
在单片机应用系统中若需要与电话线二线接口，必须采 用－－／四线转换。－－／四线
转换可以采用集成电路，如与电话机接口时可以采用ＭＣ３３１２０、Ｍ Ｃ３３１２１等接口
芯片。本设计采用一种ｌ：ｌ音频变压器和运算放大器实现的二／四线转换电路，< br>并简要分析其工作原理。
图３—５是－－／四线转换的接口电路，右边是平衡二线，左边则是不平 衡四线。
此电路是将二线中收发混合的信号分开。如图３－－５，ＴＲ信号点既有发送信号巧，，
又有接收信号％，因此‰＝‰＋‰，在‰中将接收信号‰分离出来的原
理就是设法将‰中的发送信号减 去。因为接收点Ｒ的信号咋可以表示为：
％一鲁％，＋（ｔ噜］［熹ｐ
口・，
１４

第三章前端机的设计
＿一鲁％
（３．２）
若卺选为与变压器的损耗 相同，故可以假定巧是‰的２倍。
因为‰＝‰＋‰，巧＝２‰，则：
ｃ，哪
一鲁‰＋［ （１＋鲁］嫱］一矧‰
％一鲁％，＋［・＋鲁］（酉譬］ｚ‰
Ｂ。，
式中等号右边第一 项就是接收信号，为使在Ｒ处消除发送信号，则必须使上
式第二项为０，即：
ｚ（・噜］（击净
ｐｓ，
所以有：Ｒ＿Ｌ＝１＋一２Ｒ１Ｒ
Ｒ
（３．６）
～。”，４
２
设变压器的发送和接收损耗均为６ｄＢ，则：
鲁＝ｚ，惫＝ｚ，鲁＝２
ｃ。忉

整三皇煎堂塑盟垦生——
可见，合理选择图中几个电阻的阻值，就可以 实现二／四线转换。
３．３．２信号耦合电路
如图３－－６所示，信号耦合电路主要由光耦ＴＬ Ｐ５２１、继电器Ｋｌ、可调电阻Ｒ１６、
及滤波电容Ｃ２５等组成。当７３Ｋ２２２ＡＬ为被叫方，主 叫方拨号时，振铃音通过光
耦产生方波以触发微控制器Ｗ７７Ｅ５８，Ｗ７７Ｅ５８响应外部中断，发出 摘机信号，吸
合继电器Ｋ１以形成直流通路：当７３Ｋ２２２ＡＬ为主叫方，先由ＡＴ８９Ｃ５１发出摘 机信
号，吸合继电器Ｋｌ以形成直流通路后，拨号给被口ｑ方，被叫方在接到振铃信号
后，发送 应答音给７３Ｋ２２２ＡＬ，７３Ｋ２２２ＡＬ在确认收到应答音后，开始进行通讯。
￡
鼎良写 赳
Ｌ崦ｖ］
｜
ｌ
Ｉ
Ｔ“”
董ｐ．
ｌ
ｉ图３－６
ＭＯＤＥＭ通讯信号耦合电路
３．３．３
ＭＯＤＥＭ电路及ＭＣＵ电路< br>Ｗ７７Ｅ５８与７３Ｋ２２２ＡＬ芯片的接口电路中主要有三类信号，即地址与数据信号
ＡＤＯ～ ＡＤ７）、控镣４信号（ＣＳ、ＲＤ、曝）、串行通讯信号ＲＸＤ和ＴＸＤ。７３Ｋ２２２ＡＬ能
与单片 机共用１１．０５９２ＭＨｚ晶振，十分方便。由于所有的ＭＯＤＥＭ芯片对电源的要
求都比较高。为减 小噪音，应在７３Ｋ２２２ＡＬ的电源接入端接上０．１，∥和２２，∥的
旁路电容器组，以滤去电源噪 音。此外，在ＰＣＢ电路设计时，还要注意使ＭＯＤＥＭ
电路尽可能的集中，以使其受外界的干扰尽可能 的小。
１６

第三章前端机的设计
３．３．４调制解调器ＤＰＳＫ方式< br>因为在电话线上传送数字数据，需将数字数据转换成模拟信号传输，到接收
端再还原为数字数据。 一般是在音频范围内选择某一频率的正弦波作为载波，利
用数据信号的变化分别对载波的某些特性（振幅 Ａ、频率脚、相位舻）进行控制，
从而达到编码的目的，使数字数据寄载到载波上。将数字数据寄载到载 波上的过
程称为调制。从载波上取出它所携带的数字数据的过程称为解调“１。
在使用７３Ｋ２ ２２ＡＬ芯片时，对数据的调制方式有两种选择：ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
Ｓｈｉｆｔ
Ｋｅ ｙｉｎｇ）方式和ＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ
Ｐｈａｓｅ
ａｎｇｌｅ
Ｓｈｉｆｔ
Ｋｅｙｉｎｇ）方式。ＦＳＫ
为移频键控法，它按数字数据值的变化改变载波信号的频率，即用 两种不同的频
率表示两个二进制值。在音频线路上采用ＦＳＫ方式不易受干扰，通常传输速率可
达１２００ｂｐｓ。７３Ｋ２２２ＡＬ提供的ＦＳＫ方式的通讯速率是３００ｂｐｓ和６００ｂｐｓ两档。ＤＰＳ Ｋ
是差分相移键控法，它是数字相位调制的一种方式。ＤＰＳＫ是利用前后相邻码元
的相对载波 相位值去表示数字信息的一种方式。它有较强的抗干扰能力，较ＦＳＫ
方式更加可靠有效，在音频线路上 传输速率可达９６００ｂｐｓ或更高。
由于７３Ｋ２２２ＡＬ的通讯对象是服务器的ＭＯＤＥＭ，所以采 用两种方式调制都可
以。鉴于以上分析，本设计采用ＤＰＳＫ调制解调方式。根据国际电信标准Ｂｅｌｌ ２１２Ａ
或ＣＣＩＴＴ
Ｖ．２２，在ＤＰＳＫ调制解调方式下，７３Ｋ２２２ＡＬ的调制器在发 送模式的载波
频率为１２００Ｈｚ，在应答模式的载波频率为２４００Ｈｚ；解调器在应答模式的载波频
率为１２００Ｈｚ，在发送模式的载波频率为２４００Ｈｚ。
３．３．５
７３Ｋ２２２ ＡＬ的使用
对７３Ｋ２２２ＡＬ的四个８位内部寄存器进行操作，完成控制和状态监视功能。
单 片机可通过ＡＤＯ－－ＡＤ２的地址访问这四个寄存器。
１．ＣＲＯ：控制寄存器０，地址是０００，控 制数据传输的方式。可设置通讯方式和
通讯速率等。对于Ｄ０位：当ＤＯ＝ｌ时，为主叫方，当ＤＯ＝Ｏ 时．为被叫方，
其实就是规定一下数据传输通道。主叫方数据发送使用的是１２００Ｈｚ通道，而
接收方的数据发送使用的则是２４００Ｈｚ通道。因为只有这样规定，才可进行全
双工通讯。Ｄ１为０ 时，表示不允许ＴＸＡ输出。Ｄ１为１时，表示允许ＴＸＡ
１７

第三章前端机的 设计
输出。Ｄ７、Ｄ５、Ｄ４的组合方式不同而选择不同的数据调制模式和数据传输
速率。本设 计选择波特率为１２００ｂｐｓ，１０位异步串行通讯，则可将寄存器０
设置为：主叫方０００１１０１ １Ｂ；被叫方０００１１０１０Ｂ。
２．ＣＲＩ：控制寄存器ｌ，地址是００１，是控制微处理器和７３ Ｋ２２２ＡＬ内部状态间的
接口。其中ＤＯ、Ｄ１位用于选择工作模式。正常位ｏｏ，其余为测试状态。 Ｄ２
为复位位，０为正常工作模式，１为掉电状态，ＣＲＯ、ＣＲＩ和Ｔｏｎｅ的所有位都
置０ 。Ｄ４为０时选择正常工作方式，此时ＤＰＳＫ数据要通过加扰器。Ｄ４为ｌ
时选择不加扰方式。
３．ＤＲ（Ｄｅｔｅｃｔ
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）：监测寄存器，地址是０１０，该寄存器主要用于通讯过
程中的监测。Ｄ２位用作回铃音检．ｊ受４，Ｄ３位用作载波检测。
４．ＴＲ（Ｔｏｎｅ
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）：应答寄存器，地址是０１１，ＴＲ寄存器用于控制接收和产
生应答音、ＤＴＭＦ 拨号音以及拨号音。回应答音时，设置为１０１００００１Ｂ。其
中Ｄ５＝１，Ｄ４＝０，ＤＯ＝Ｏ，表 示使能应答音发生器，在芯片被设作应答模式
且ＣＲ０的传输位被使能时，连续发出２２２５Ｈｚ的应答 音。发拨号音时，设置
为１００１Ｄ３
Ｄ２Ｄ１
ＤＯ，其中Ｄ３
Ｄ２Ｄ１ＤＯ为拨号的１６个键值。允许接收ＲＸＤ
时，设置为００００００００Ｂ。
３．３．６< br>７３Ｋ２２２ＡＬ控制程序设计
１．拨号子程序
、
主叫方前端机通过拨号与被叫 方服务器计算机的ＭＯＤＥＭ进行连接。具体
过程是：单片机发出控制信号吸合继电器，延时２秒后，设 置ＣＲ０、ＣＲｌ和ＴＲ
满足拨号条件。其中，ＣＲ０为０００１１００１Ｂ表示ｌＯ位异步通讯方式、 主叫方、ＤＰＳＫ
调制方式，传输速率为１２００ｂｉｔ／ｓ。ＣＲＩ设置为００１１００００Ｂ，表示 旁路扰频器。
程序流程图见图３－－７。
１８

第三章前端机的设计开始
屏蔽一切中断
摘机
延时形
设置ＣＲＯ
ＣＲＩ满足拨号条件< br>设Ｔｏｌ！｜Ｅ中ＤＴ肝（号码）
传输一位号码ｌ
｝延时ｏ．５ｓｌ
ｌ停止恃输 ｌ
佥
Ｊ
——１一
等待应答音Ｊ
≤≥＞ｌ
＼望！／
渺
的Ｄ２位是否二＞。旦
是卜——一
＼通讯条件／
ＣＲＩ，ＴＲ｝苘足主叫方< br>串行中断启动
图３－７拨号子程序流程图

第三章前端机的设计
２ ．主叫方正常通讯
在被叫方服务器ＭＯＤＥＭ回应答音后，主叫方单片机可以监测７３Ｋ２２２ＡＬ中的ＤＲ（Ｄｅｔｅｃｔ
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）寄存器的Ｄ２位，如果为１，则可为主叫的ＭＯＤＥＭ
作如下设置：ＣＲ０为１ＢＨ，即选择主叫方，选择ＤＰＳＫ异步１０位传输模式，使
能ＴＸＡ 引脚的输出。ＣＲｌ为００Ｈ，即选择正常通讯模式，并从ＣＬＫ引脚以
１１．０５９～ｌｇｚ输出振荡 脉冲。ＴＲ为０ＩＨ，即主叫方探测载波音的频率为２１００Ｈｚ。
３．
回应答音及被叫方的正 常通讯设置
被叫方７３Ｋ２２ＡＬ在接到振铃信号后，由ＭＯＤＥＭ通讯信号耦合电路产生低
图 ３－８应答中断程序流程图
电平，使单片机产生外部中断以吸合继电器，发送应答音给主叫方服务器，程 序

第三章前端机的设计
流程图如图３—８。
３．４
串口ＲＳ２ ３２与ＴＴＬ电平转换
为了从串口接收来自电梯控制器（微机板或ＰＬＣ）的运行状态信息和故障信号，必须对通讯信号电平进行转换。
３．４．１
ＲＳ－－２３２０标准
ＲＳ－－２ ３２Ｃ是美国电子工业协会（ＥＩＡ）正式公布的。在异步串行通信中应用最
广的标准总线。该标准适用 于ＤＣＥ和ＤＴＥ问的串行二进制通信，最高数据传送速
率可达１９．２ｋｂｐｓ，最长传送电缆可达１ ５米。串行通讯的方式可以分为同步式和
异步式两种。异步通讯只用９个管脚就够了，同步通讯需要２５ 个管脚。对于一
般的双向通信，只需使用串行输入ＲＸＤ，串行输出ＴＸＤ和地线ＧＮＤ。ＲＳ－－２３ ２Ｃ标
准的电平采用负逻辑，规定＋３ｖ～＋１５ｖ之间的任意电平为逻辑“０”电平，一
３ｖ ～一１５ｖ之间的任意电平为逻辑…１’电平，与ＴＴＬ和ＣＭＯＳ电平是不同的。在
接口电路和计算机 接口芯片中大都为ＴＴＬ或ＣＭＯＳ电平，所以在通信时必须进行
电平转换，以便与ＲＳ－－２３２Ｃ标 准的电平匹配。ＭＡＸ２３２芯片就可以完成电平转换
这一工作。
３．４．２
ＭＡＸ２ ３２芯片特点
‘
ＭＡＸ２３２芯片是ＭＡＸＩＭ公司生产的低功耗、单电源双ＲＳ－－２３２发 送／接收器。
适用于各种ＥＩＡ一２３２Ｅ和Ｖ．２８／Ｖ．２４的通信接口。ＭＡＸ２３２芯片内部有 一个电
源电压变换器，可以把输入的＋５ｖ电源变换成ＲＳ－－２３２Ｃ输出电平所需士ｌＯｖ电
压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的＋５ｖ电源就可以。其接口
电路如图３—９所示。 ＭＡＸ２３２外围需要４个电解电容Ｃｌ、Ｃ２、ｃ３、ｃ４，是内部电
源转换所需电容。其取值均为ｌ ｕＦ／２５Ｖ。宣选用钽电容并且应尽量靠近芯片。
ｃ５为０．１ｕＦ的去耦电容。
ＭＡＸ２３ ２的引脚ＴＩＩＮ、Ｔ２ＩＮ、ＲＩＯＵＴ、Ｒ２０ＵＴ为接ＴＴＬ／ｃＭｏＳ电平的引脚。
引脚ＴＩＯ ＵＴ、Ｔ２０ＵＴ、ＲＩＩＮ，Ｒ２ＩＮ为接ＲＳ－－２３２Ｃ电平的引脚。因此ＴＴＬ／ＣＭＯＳ电
平 的ＴＩＩＮ、Ｔ２ＩＮ引脚应接ＭＣＳ－－５１的串行发送引脚ＴＸＤ：ＲＩＯＵＴ、Ｒ２０ＵＴ应接微
２ｌ

第三章前端机的设计
控制器的串行接收引脚ＲＸＤ。与之对应的ＲＳ－－２ ３２Ｃ电平的ＴＩＯＵＴ、Ｔ２０ＵＴ应接ＰＬＣ
图３－９
ＭＡＸ２３２接口电路
串口 的接收端ＲＸＤ；ＲＩＩＮ、Ｒ２ＩＮ应接Ｐｃ机的发送端ＴＸＤ。
３．５
前端机与不同公司电 梯控制器通讯的标准统一
前端机与不同公司电梯控制器通讯必须要解决的问题是通讯协议不统一。所以应先了解各个标准的具体协议，以及在监控时不同厂家的电梯控制器中所需要
数据对应的绝对地址 。所以，最好是用户根据我们的建议向厂家索要必要的电梯
控制器串口输出的数据绝对地址清单和通讯协 议。我们再根据不同公司的具体协
议，在前端机的主控芯片上，写入不同协议对应的协议展开程序，从而 获得数据。
这样不同的公司的控制器就对应着不同的通讯协议展开程序，从而实现了不同厂
家标 准的统一。
以ＬＧ公司的ＭＡＳＴＥＲ－Ｋ系列ＰＬＣ为例，前端机与电梯控制器之间的数据
（ 读取）通讯协议格式定义如下，如图３—１０所示：
图３．１０微控制器读取ＰＬＣ中的数据
其 中，

第三章前端机的设计
・ＥＮＱ（Ｅｎｑｕｉｒｙ）：查询，通讯控制字符。 用于查询通信接收站的情况。它可用
来查询设备的名称或判断发送的状态。收到ＥＮＱ字符后要作出回应 ，接收
设备可以用成功收到区块的编号作为应答。
・ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）：认可 ，通讯控制字符。用来告诉发送端接收端接收的
数据正确与否，作为错误帧和流量控制。当接收端接收到 正确的数据后，便
向发送端送出ＡＣＫ字符，以表示收到数据，而发送端在收到ＡＣＫ字符后便
接着发送下一次的数据。
・ＳＴＸ（Ｓｔａｒｔ
ｏｆＴｅｘｔ）：本文开始，通讯控制字符。它 表示表头结束，信息数据
开始。
・ＥＯＴ（Ｅｎｄ
ｏｆＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）： 发送结束，通讯控制字符。用于通知接收设备，
数据正文已全部发送完毕。
具体过程是：微控制 器向ＰＬＣ发握手信号ＥＮＱ的ＡＳＣＩＩ码，微控制器等待
接收ＡＣＫ应答，微控制器当接收到ＰＬＣ 发回的ＡＣＫ后，向ＰＬＣ发送ＳＴＸ、校
验码，接着发送欲读取数据在ＰＬＣ中的绝对地址及欲读取数 据的个数的ＡＳＣＩＩ
码，最后发送ＥＯＴ表示结束。ＰＬＣ收到ＥＯＴ后若数据正确，则向微控制器发 送
ＡＣＫ，并以ＳＴＸ通知微控制器数据正文开始，微控制器接收到ＳＴＸ后，接ＰＬＣ
的数据 并将ＡＳＣＩＩ码数据转换为二进制数据存储。
不同厂家的电梯控寺４器定义的通讯协议不同，所以上述 仅是以ＬＧ公司的
ＭＡＳＴＥＲ．Ｋ系列ＰＬＣ举例说明通讯协议。ＥＮＱ、ＡＣＫ、ＳＴＸ、ＥＯＴ等 对应的具
体ＡＳＣＩＩ字符，应查询相应的ＰＬＣ通讯手册。若电梯控制器为微控制器则编程
者 可自定义通讯协议。
３．６程序设计
前端机的程序由五部分组成：主程序、拨号子程序（在主程 序中）、应答中
断程序、采样中断程序、通讯中断程序。主程序流程图和通讯中断程序流程图分
别如图３—１１和图３—１２所示。
因为前端机为被叫方，服务器为主叫方时，前端机ＭＯＤＥＭ产生应 答信号不能
被其它中断所干扰；而在前端机采样的过程中或前端机正与电梯控制器通讯时，

第三章前端机的设计
为了保证所采集数据的完整性，同样不能被其他中断干扰；在前端机与服 务器通
讯过程中，显然不能拨号和应答，但应能够采集电梯控制器、其它模拟量和开关
图３－１ １主程序流程图
图３一１２通讯中断程序流程图
量数据。
根据上述分析，软件中断间的 具体关系是：应答、采样、与ＰＬＣ通讯三个中
断在执行时都禁止其它中断：与ＭＯＤＥＭ通讯中断时禁 止拨号和应答中断，允许采
样和与ＰＬＣ通讯中断嵌套；拨号子程序在运行时，禁止所有中断。
所以，程序设计中断优先级设定如下；外部中断１、看门狗定时器中断和串
行口０中断为高优先级。串行 口１中断为低优先级。

第三章前端机的设计
中断源代表的意义分别是：外部中断 １为应答中断，看门狗定时器为采样中
断，串行口０为与ＰＬＣ通讯中断程序，串行口Ｉ为与ＭＯＤＥＭ 通讯中断程序。

第四章服务器监控软件的设计
４．１软件的结构和功能
服务器监控软件提供了一个全中文的电梯远程监控人机交互界面。软件的设
计主要分三部分：电梯实时动 态模拟运行、电梯运行状态显示和数据记录、电梯
故障监视。并设计了后台Ａｃｃｅｓｓ数据库，将电梯 运行状态、数据记录和故障信
息记录并保存到数据库。
监控软件实现的功能具体如下：
１．提供实时的图形界面监控窗口
服务器可同时提供显示１台电梯图形化、动态实时的监控界面，操作员 可直
观观察到该电梯处于井道的位置、各种电梯的实时运行状态以及呼梯状态等。操
作员通过该 监控窗口，可进行远程的故障诊断。如图４—１所示。
２．可对前端机进行远程拨号设置
服务器 可以远程设置前端机拨号的号码，即如果服务中心的电话号码发生变
更，操作员无须到现场，在服务中心 就可以远程设置前端机的拨号号码。更为方
便的是，服务中心可将前端机的拨号号码直接设定为某个维修 人员的移动电话，
维修人员收到前端机打来的电话后，根据电话号码就可知道是哪台电梯出了故
障，以便及时进行处理。
３．提供故障信息记录库
服务器将前端机发来的故障信息包展开后，存 储在故障信息数据库中，供操
作员随时查看。该数据库包括故障类型及现象、故障时间、故障楼层、故障 前的
十组运行数据等内容。即使计算机关机，故障记录保存在前端机上的ＲＯＭ中不会
丢失，操 作员还可以删除任何过时的故障记录。
４．提供用户历史信息库
服务器中设置了一个电梯用户历 史信息数据库，操作员可随时更新数据库内
２６

第四章服务器监控软件的设计< br>容、并可根据前端机发来的信息．从该数据库中查找出有关这台电梯的详细历史
资料。
４ ．提供电梯实时运行的速度曲线。
６．电梯运行模拟画面还可以模拟电梯的检修、消防等运行状态。提供 较完全的
运行过程中的触点信息。
７．电梯出故障或是在消防状态，服务器界面会同时以画面闪 动报警和声音报警
两种方式进行。
８．监控软件在没有前端机信号时，可以模拟电梯的所有运行 动作（包括检修和
消防等），可作楼宇自动化教学使用。
９．可以按照用户的意愿设最数据刷新 周期，即前端机向服务器传送数据包的频
率的倒数。
１０．由前端机向服务器传送的故障信息是 自动保存到数据库的，而服务中心的操
图４０１电梯实时动态模拟运行界面
２７

第四章服务器监控软件的设计
作员可以根据自己的意愿将任何时刻的电梯的运行状态添加到电梯 运行历史数
据中去。
４．２
电梯监控实时动态画面的实现
开始
楼层的 选择并登记
到开门到位
根据规则确定下一停站
楼层，进而当前的速度
和方向， 启动电梯
梦
有
—］下
关门信号、＞二
Ｎ／旌本层响应区内有将要经＼
—＜过的下一层的当前方向的＞
到延时时间
＼
登记信号
／
型 亘＞
＞
！Ｅ三兰一
＜三釜）一
重新开门
广———————————— ——］
，—二上＝＿
着虿前层当前方向，而ｉ＞』
Ｌ寄＿
Ｙ
ｌ
＜ｊ亟二≯
．
』：
蛋
电梯继续行驶．重复上
ｌ轿厢停．消除相应的 Ｉ
述流程，直到所有登记
ｌ
登记信号，开门
Ｉ
信号都被消除
结束
图４－２
电梯模拟运行状态的程序流程图
画面的设计分两部分：信号输入部分，包 括内选、外呼及功能选择（正常、
检修、自动、司机、慢上、慢下、急停、直驶、消防、满载、超载）； 动态显示
部分，包括轿厢位置、对重位置、厅门状态、触点状态、运行状态、运行曲线、
运行参 数等的显示。
画面的信号输入部分在电梯处于监控状态时，可由程序内部变量接收前端机
的上传 数据给定。这些数据大致包括：电梯的基本信息、电梯的总楼层数、轿厢
的位置、电梯运行的方向、电梯 的运行状态、梯速的快慢、厅门及其触点的状态、
各个触点的状态、曳弓ｌ机的部分运行参数、安全钳的 状态、轿厢的载重、轿厢内

第四章服务器监控软件的设计
的温度等。在监控状态 下，画面的动作完全由现场电梯从前端机传上来的数据决
定，通讯的方法和程序的设计在４．４节中将详 细说明。画面的信号输入在演示状
态可由鼠标点击输入，此时动态画面的动作由程序本身的设计决定。电 梯模拟运
行状态的程序流程图如下：（随时可以电梯层选登记）
４．３调制解调器的控制
调制解调器的工作分两种模式：命令模式与连线模式。前者为针对调制解调
器的功能设置模式，后者为 数据传输模式。当调制解调器未与其它设备连接时，
其处于命令模式，这时候下达给调制解调器的指令是 做调制解调器的本身的设置
或操作用。当调制解调器已经和其它的调制解调器或是设备连接时，此调制解 调
器就是处于连线模式，所有在此时由计算机送至调制解调器的信息都将经由电话
线传送到另一 设备上。
专门使用于调制解调器的指令集被称为“ＡＴ指令集”，此指令集是由美国
Ｈａｙｅｓ 公司所发展的数据传输通讯接口，目前已成为全球通用的标准，任何与
Ｈａｙｅｓ公司兼容的调制解调器 都可接受这些指令；通过ＡＴ指令集，从最基本的
音量控制到内置参数的改变，都可由ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ经过串行端口而对调制解调
器下达控制指令。
传送ＡＴ指令给调制解调器时，以 下几点必须注意：
（１）每个ＡＴ指令字符串的最后面必须加上Ｃｈｒ（１３）（也就是键盘上的Ｅｎｔ ｅｒ）
字元，否则调制解调器将不认识此指令。
（２）除了“Ａ／”及“＋＋＋”两个指令外， 其它的指令都必须加上ＡＴ两个字。
（３）指令字符串可以合成一个字符串后再一次送给调制解调器，但 总和的字符串
的长度不得超过４０个字符，而且所有的字符不许一律是大写和小写。
（４）指令 集分成ＡＴ标准指令集（Ｂａｓｉｃ
ＡＴ
Ｃｏｎｍｍａｎｄ
Ｓｅｔ）、ＡＴ进阶指令集 、ｓ
寄存器指令集、ＡＴ＋Ｆ传真指令集及ＡＴ＋ｖ语言指令集等几种。不同的厂商
还会依据本 身的产品设计特殊的指令供设置使用。

第四章服务器监控软件的设计
４．４ＭＳＣｏｍｍ控件及其与ＭＯＤＥＭ通讯
４．４．１
ＭＳＣｏｍｍ控件的使用
使用 ＭＳＣｏｍｍ控件的目的是为了让用户设计一个系统可以和串行端口进行沟
通及传送数据，因此信息会在 硬件线路上流动，此控件提供了下列两种方式来处
理信息的流动：
１．事件驱动（Ｅｖｅｎｔ－ －ｄｒｉｖｅｎ）是处理连接端口通讯的一种有效的办法。在许多
情况下，在事件发生时，程序会希望被 告知。例如，在有一个字符到达或一
个变化发生时，不管是发生通讯事件或错误，程序都可以利用ＭＳＣ ｏｍｍ控件来
侦测并处理这些通讯事件及通讯错误。我们预先将程序写入控件的事件程序
区块中 ，一旦事件发生即可自动执行该段程序。
２．程序通过检查ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ属性的值来轮询（Ｐｏｌ ｌｉｎｇ）事件和错误。如果应用
程序不大，这种方法可能比较好。例如，对一个简单的电话拨号程序来 说，
并没有必要每接收一个字符时都产生事件，因为唯一须接收的字符就是调制
解调器的“ＯＫ ”回应。固定的向设备查询状态时（例如向噪音计读取噪音数
值），也以这个方式较佳。轮询方式的进行 可以使用定时器或ＤＯ…Ｌｏｏｐ程序
达成。
结合本设计对ＭＳＣｏｍｍ控件的属性作简要介绍 ：
（１）ＣｏｍｍＰｏｒｔ：设置或返回通信连接端口代号。此属性的最大值为１６。
本设计Ｍ ＳＣｏｍｍｌ．ＣｏｍｍＰｏｒｔ＝１，即指定ＣＯＭｌ作通信传输
（２）Ｓｅｔｔｉｎｇｓ：设置初始 化参数。以字符串的形式设置或返回连线速度、校验码、
数据位、停止位四个参数。本设计ＭＳＣｏｍｍ ｌ．Ｓｅｔｔｉｎｇｓ＝”１２００，Ｎ，８，１”。
（３）Ｐｏｒｔｏｐｅｎ：值Ｔｒｕｅ为打开串口 ，值Ｆａｌｓｅ为关闭串口。本设计欲通讯时
ＭＳＣｏｍｍｌ．Ｐｏｒｔｏｐｅｎ－－－－Ｔｒｕｅ，通 讯完毕ＭＳＣｏｍｍｌ．ＰｏｒｔＯｐｅｎ＝Ｆａｌｓｅ。
（４）ＨａｎｄＳｈａｋｉｎｇ：指定双方的 交握协议。即流量控制方法。本设计用ＲＴＳ／ＣＴＳ
硬件交握协议，它使用硬件的交握协议作为与计算 机之间的流量控制；如果
控制调制解调器时未指定交握协议，虽然也可以进行控制或拨号的操作，可是一连上线后，在传送数据时会出现问题。本设计ＭＳＣｏｍｍｌ．ＨａｎｄＳｈａｋｉｎｇ
３０< /p>

塑凹主壁堑登些丝墼生塑堡生——
２ｃｏｍＲＴＳ。
（５）ＲＴｈｒｅｓ ｈｏｌｄ：设置或返回引发接收事件的字节数。当接收缓冲器达到所设置
的字节数时，将会引发ＯｎＣｏ ｍｍ事件中的接收事件。本设计中
ＭＳＣｏｍｍｌ．ＲＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＝６０。
（６）ＳＴ ｈｒｅｓｈｏｌｄ：如果在发送缓冲器中的字符数少于所设的数值，则ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ
的属性会被设 置为ｃｏｍＥｖＳｅｎｄ，并产生ＯｎＣｏｍｍ事件。本设计中
ＭＳＣｏｍｍｌ．ＳＴｈｒｅｓｈｏｌ< br>ｄ＝６０。
（７）ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ：只要有通信错误或事件发生都会产生ＯｎＣｏｍｍ事件， ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ
属性存有该错误或事件的数值码。
表４－Ｉ通信事件常数定义值
常 数
值
说明
ＣｏｍＥｖＳｅｎｄ
ｌ
发送缓冲器中的字符数比Ｓｔｈｒｅ ｓｈｏｌｄ还少
ＣｏｍＥｖＲｅｅｅｉｖｅ
２
收到Ｋｔｈｒｅｓｈｏｌｄ个字符。该事 件将持续产生直到用Ｉｎｐｕｔ
属性从接收缓冲器中删除数据
ＣｏｍＥｖＣＴＳ
３Ｃｌｅａｒ
Ｔｏ
Ｓｅｎｄ线的状态发生变化
ＣｏｍＥｖＤＳＲ
４Ｄａｔａ Ｓｅｔ
Ｒｅａｄｙ线的状态发生变化。该事件只在ＤＳＲ从１
变到０时才发生
ＣｏｍＥ ＶＣＤ
５Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｄｅｔｅｃｔ线的状态发生变化
ＣｏｍＥｖＲｉｎｇ
６
检测到振铃信号。一些ＵＡＲＴ可能不支持此事件
ＣｏｍＥｖＥＯＦ
７
收到 文件结尾（ＡＳＣＩＩ字符为２６）字符
（８）ＩｎＢｕｆｆｅｒＣｏｕｎｔ：指己接收并在接收缓冲器 等待读取的字符数。该属性在设
计阶段无法使用。可以把ＩｎＢｕｆｆｅｒＣｏｕｎｔ的属性设置为０， 以用来清除接收
缓冲器。
（ｇ）ＩｎｐｕｔＭｏｄｅ：设置或返回Ｉｎｐｕｔ属性取回的数据的 类型。ｃｏｍＩｎｐｕｔＭｏｄｅＴｅｘｔ（０）
数据通过Ｉｎｐｕｔ属性以文字形式取回；ＣｏｍＩｎ ｐｕｔＭｏｄｅＢｉｎａｒｙ（１）数据通过
Ｉｎｐｕｔ属性以二进制形式取回。本设计ＭＳＣｏｍｍｌ ．ＩｎｐｕｔＭｏｄｅ＝ｌ。
００）ＣＤＨｏｌｄｉｎｇ：用于侦测ＤＣＤ管脚的电位。
ＯＤ< br>ＣＴＳＨｏｌｄｉｎｇ：用于侦测ＣＴＳ管脚的电位。
３ｌ

第四章服务器 监控软件的设计
∞ＤＳＲＨｏｌｄｉｎｇ：用于侦测ＤＳＲ管脚的电位。
⑩对ＲＩ管脚信号的侦 测：ＭＳＣｏｍｍ中不包括此属性，要想知道电话铃响必须从
ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ的属性得到。当电话铃 响时，ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ属性值为ＣｏｍＥｖＲｉｎｇ，
通过此属性值的侦测，可知ＲＩ管脚的变化。
Ｖｉｓｕａｌ
Ｂａｓｉｃ中ＭＳＣｏｍｍ控件只有一个事件就是ＯｎＣｏｍｍ，所有可能发生的 状
况全部集中在此事件予以处理；而且只要ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ属性的值一产生变化，就会
产生 ＯｎＣｏｍｍ事件，表示发生了一个事件或错误。
４．４．２计算机与ＭＯＤＥＭ通讯过程的建立
ＲＳ２３２的每支管脚都有特定的用途，也有信号流动的方向，结合与ＭＯＤＥＭ的
通讯，ＲＳ２３２ 部分管脚的用途如下：
（１）ＣＤ：此管脚由ＭＯＤＥＭ控制，当电话接通之后，传送的信号是放在载波 信号上
面，调制解调器利用此管脚通知计算机有载波被侦测到（即表示现在在线，
ｏＮ—Ｌｉｎ ｅ）；而当载波被侦测到时才可保证此时是处于连线状态。一般若计
算机未收到此信号，均会回应信息， 并将ＭＯＤＥＭ挂线（Ｈａｎｇ
Ｕｐ）。
（２）ＤＴＲ：此管脚由计算机控制，用以通知ＭＯＤ ＥＭ可以进行传输。高电位表示计
算机已经准备就绪，随时可接收数据。
（３）ＤＳＲ：此管脚 由ＭＯＤＥＭ控制，ＭＯＤＥＭ用这支管脚的高电位通知计算机一切准
备就绪，可以传数据过来。
（４）ＲＴＳ：此管脚由计算机控制，用以通知ＭＯＤＥＭ马上传送数据至计算机。而当
ＭＯＤＥＭ收 到此信号后，便将它由电话线收到的数据传送给计算机：在此之前
若有数据传给ＭＯＤＥＭ，会暂存在Ｂ ｕｆｆｅｒ中。
（５）ＣＴＳ：此管脚由ＭＯＤＥＭ控制，用以通知计算机将欲传送的数据送至ＭＯＤＥ Ｍ。
当计算机收到此管脚的信号，即将准备送出的数据送至ＭＯＤＥＭ，而ＭＯＤＥＭ则
将计算 机送过来的数据由电话线路送出。
（６）ＲＩ：ＭＯＤＥＭ通知计算机有电话进来，是否接听电话由计算 机决定。若计算机
设置ＭＯＤＥＭ为自动应答模式，则ＭＯＤＥＭ在听到一定的铃响后即会自动接听电< br>话。

第四章服务器监控软件的设计
计算机要传数据给ＭＯＤＥＭ的具体过 程：
（１）
ＭＯＤＥＭ将计算机串口上的ＤＳＲ管脚电位升高。
（２）
计算机 将ＤＴＲ电位升高。
（３）
计算机将ＲＴＳ电位升高。
（４）
ＭＯＤＥＭ将Ｃ ＴＳ管脚升高。
（５）
接着计算机就开始将数据传送到ＭＯＤＥＭ，ＭＯＤＥＭ收到后，便将数 据由电话线
传送出去。
数据由远端来，计算机欲经ＭＯＤＥＭ接收的具体过程：
（１）
ＭＯＤＥＭ将计算机串口上的ＤＳＲ管脚电位升高。
（２）
ＭＯＤＥＭ端有振铃音（有 电话来）。ＲＩ管脚变化。
（３）
计算机将ＤＴＲ电位升高，此信号保持高电平到远方挂机。< br>（４）
计算机将ＲＴＳ电位升高。
（５）
ＭＯＤＥＭ与远端交握完成后，ＭＯＤ ＥＭ会侦测到载波信号利用ＣＤ管脚通知计算机
有载波被侦测到。
（６）ＭＯＤＥＭ开始将由线 上收到的数据传送至计算机。
４．４．３通讯协议的规定
通讯协议直接关系到数据传送的可靠性 、准确性和效率，要实现服务器与前
端机、前端机与电梯控制器之间的通讯，必须制定相应的通讯协议。
服务器与前端机的数据通讯协议格式定义如下：
Ｉ
７７Ｈ
ｌ
ＡＢＨ< br>ｌ数据个数ｌ数据块Ｉ校验和｛３７Ｈｌ
其中：７７Ｈ和ＡＢＨ为帧头：数据个数表示要发送数据 块中共有多少个数据：数
据块就是所要发送的数据内容；校验和是数据个数、数据块的累加和；３７Ｈ为 结
束码。
４．４．４利用ＭＳＯｏｍｍ控件收发及处理数据
１．数据接收
本设 计中ＭＳＣｏｍｍｌ．ＩｎｐｕｔＭｏｄｅ＝ｌ，数据以二进制的形式传送与接收。
Ｄｉｍ
ｓｔ ｏｒｅ
０
Ａｓ
Ｂｙｔｅ
‘把变量ｓｔｏｒｅ赋成动态字节数组

第四章服务器监控软件的设计
‘把输入缓冲器中的数据经去掉
帧头后赋给ｒｖ变量Ｓｅｌｅｃｔ
Ｃａｓｅ
ＭＳＣｏｍｍｌ．ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ
ＣａｓｅｃｏｍＥｖ Ｒｅｃｅｉｖｅ
ｒｖ＝ＭＳＣｏｍｍｌ．Ｉｎｐｕｔ
Ｓｔｏｒｅ＝ｒｖ
ＥｎｄＳｅｌｅ ｃｔ
２．数据处理
由于前端机上传的数据的前３１个字节中（３０个运行状态信息和１个故障信
息一）每一位代表一个电梯运行状态的布尔变量；而最后的１１个字节中的数值
表示的是模拟量 的Ａ／Ｄ采样值，所以应采取不同的方法予以处理。
对上位机接收到的前３１个字节，因为在ｖＢ中对字 节型的变量是以十进制表
示的，即前端机传上来的二进制数，被接收到Ｂｙｔｅ型变量中，ＶＢ自动转换 为十
进制数。所以我们要把十进制的数据再还原成二进制数。以变量ｓｔｏｒｅ（０）为例，
具 体做法是：对ｓｔｏｒｅ（Ｏ）连续除以２取余８次（格式：余数＝ｓｔｏｒｅ（０）Ｍｏｄ
２），每次余数的结果若为１即为Ｔｒｕｅ，０即为Ｆａｌｓｅ，由先到后的取余顺序就是所传
二进制字节 由低位到高位的顺序。
对于Ａ／Ｄ转换的数值，由于前端机设置的为８位．所以Ａ／Ｄ转换所得数值除< br>以２５５再乘以该数的实际量程即可。
３．数据发送
本设计仅是拨号和定时发送标志字节 。
拨号：Ｎｕｍ＝”８７４０１７４０＃”
ＭＳＣｏｍｍｌ．Ｏｕｔｐｕｔ＝”ＡＴＤＴ”＆Ｎ ｕｍ＆ｖｂＣｒＬｆ
定时发送标志字节：使前端机按照上位机设置的时间向ＭＳＣｏｍｍ传送数据。设前
端机接收到数据内容是ＢＢＨ后，向上位机传数据。

第四章服务器监控软件的设 计
４．５
界面与数据库的连接
使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的数据访问对象ＤＡＯ，在进行 数据处理时，它用的是
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ
Ａｃｃｅｓｓ的Ｊｅｔ数据库引擎，这样可以很方便 的利用数据库字段中的
所有数据格式：文本、数字、整型、长整型、单精度、双精度、日期、二进制数< br>值、ＯＬＥ对象、货币数值、布尔型数值和备忘录（最大可以是１．２Ｇ的文本）。Ｊｅｔ
引擎也 可以支持对数据库编程很方便的且功能强大的ＳＱＬ语言。
为了支持Ｊｅｔ数据库引擎，Ｍｉｃｒｏｓｏ ｆｔ在ＶＢ中增加了数据控件，可以使用
这一控件打开Ｊｅｔ数据库文件（．ｍｄｂ）。通过设置数据控 件的属性，可以将数据
控件与一个特定的数据库及其中的表联系起来，并可进入到数据库中的任一记录，同时还可通过加入窗体中的文本框等绑定控件来显示该记录。数据控件只是
负责数据库和工程之 间的数据交换，本身并不显示数据，必须使用ＶＢ控件中的
绑定控件，与数据控件一起完成访问数据库的 任务。在ｖＢ标准控件中，对数据
敏感的绑定控件有文本框（ＴｅｘｔＢｏｘ），标签（Ｌａｂｅｌ）， 复选框（ＣｈｅｃｋＢｏｘ），图
像框（Ｉｍａｇｅ），列表框（ＬｉｓｔＢｏｘ），组合框（Ｃｏｍｂ ｏＢｏｘ），ＯＬＥ客户和图片框
（Ｐｉｃｔｕｒｅ）。在客户控件中，对数据敏感的绑定控件有ＤＢＬ ｉｓｔ，ＤＢＣｏｍｂｏ，
ＤａｔａＧｒｉｄ，ＭＳＦｌｅｘＧｒｉｄ，ＭａｓｋｇｄＢｏｘ及Ｒｉｃｈ ＴｅｘｔＢｏｘ等。需要注意的是：绑定控
件必须要与数据控件在同一窗体中。
数据控件使用户 可不编写任何代码就能对数据库进行大部分操作。与数据库
控件相关联的绑定控件自动显示当前的记录和 特定字段。如果数据控件的记录指
针移动，相关联的绑定控件会自动改为显示当前的记录：如果数据被改 变或从绑
定控件向数据控件输入新值，这些变化会自动存入数据库。
数据控件与数据库中表的连 接，要靠设置数据控件的属性来实现，主要如下：
１．Ｃｏｎｎｅｃｔ属性：设置或返回数据库类型。本 设计选择Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ
Ａｃｃｅｓｓ。
２．ＤａｔａｂａｓｅＮａｍｅ属性：设置或返回 被访问数据库的名称和路径。
本设计Ｄａｔａｌ．ＤａｔａｂａｓｅＮａｍｅ＝Ａｐｐ．Ｐａｔｈ＆”＼ 状态显示．ｍｄｂ”
Ｄａｔａ２．ＤａｔａｂａｓｅＮａｍｅ＝Ａｐｐ．Ｐａｔｈ＆”＼故障判别．ｍｄ ｂ”
３．ＲｅｃｏｒｄＳｏｕｒｃｅ属性：设置或返回数据库中表或查询项的名称。

第四章服务器监控软件的设计
本设计采用ＭＳＦｌｅｄＧｒｉｄ控件与数据控件Ｄａｔａ捆绑，对Ｍ ＳＦｌｅｄＧｒｉｄ控件的
属性ＤａｔａＳｏｕｒｃｅ设置即可完成数据库文件与ＭＳＦｌｅｄＧｒｉｄ 控件的连接。如图４—
３所示，在ＭＳＦｌｅｄＧｒｉｄ控件中显示出储存于故障库中的故障前十组运行 状态和
故障判别的记录。
图４＿３
电梯故障监视界面

兰至兰墨 竺塑蔓
一一一——
第五章系统调试
５．１软硬件调试
５．１．１硬件调试单片机硬件调试和软件调试是分不开的，许多硬件故障是调试软件时才发现
的。通常是先排除系统中 明显的硬件故障后才和软件结合起来调试。
１．硬件调试中常遇到三类故障：
（１）逻辑错误： 样机硬件的逻辑错误一般由设计错误和加工过程中的工艺性错误
造成的。有可能错线、开路、短路等。所 以在ＰＣＢ布线的时候，尽量使线路
分布合理，既不能过分密集，这样容易因工艺原因造成短路，又不要 过分稀
疏，增大电路板的面积，使抗干扰性变差。
（２）元器件失效：元器件失效的原因可能是 两个方面：一是器件本身已损坏或性
能不符合要求：二是由于组装错误造成的元器件失效，如电解电容、 二极管
极性错误，集成块安装方向错误等。
（３）可靠性差：引起系统不可靠的因素很多，如金 属孔、接插件接触不良会造成
系统时好时坏，经不起振动；内部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件
负载过大等造成逻辑电平不稳定；另外，走线和布局不合理也会引起可靠性
差。为防止干扰，可 加粗电源线和地线，尽量使其成网状。
２．硬件调试方法：
（１）脱机调试：脱机调试在电路板 加电之前，先用万角表等工具，根据硬件电器
原理图和装配图仔细检查线路的正确性，并核对元器件的型 号、规格和安装
是否符合要求。应特别注意电源的走线、防止电源之间的短路和极性错误，
并重 点检查扩展总线是否存在相互间的短路或其它信号线的短路。对于调试
电路板所用的电源事先必须单独调 试，调试好后，检查电压值、负载能力、
极性等均符合要求，才能加到系统的各个部件上。在不插芯片的 情况下，加

第五章系统调试
电检查各插件上引脚的电位，仔细测量各点的电位是 否正常，尤其应注意单
片机插座上的各点电位是否正常。若有高压，联机时会损坏开发机或仿真器。（２）联机调试：通过脱机调试可排除一些明显的硬件故障。有些硬件故障还是要
通过联机调试才能 发现和排除。联机前先断电，把仿真插头插到调试电路板
上，检查一下开发机与调试电路板之间的电源、 接地是否良好。一切正常，
即可打开电源。调试过程中，若有故障可用示波器观察有关波形（如选中的< br>译码输出波形和读写控制信号、地址数据波形以及有关控制电平）。通过对波
形的观察分析寻找故 障原因，并进一步排除故障。按由小到大、由简到繁、
由易到难的顺序调试各模块，未调试模块的芯片暂 时不插，缩小查错范围。
在调试过程中若发现系统工作不稳定，则可能是如下情况：电源系统供电电流不足：联机时公共地线接触不良：系统各级电源滤波不完善。
５．１．２软件调试
这里说 的软件调试，是指对硬件电路板进行软件调试。本设计采用模块程序
设计，对模块逐个进行调试，完成后 再进行系统程序总调试。调试模块时，一定
要符合现场环境，即符合入口条件和出口条件。调试的手段可 采用单步运行方式
和断点运行方式，通过检查用户系统ＣＰＵ现场、ＲＡＭ的内容和Ｉ／ｏ口的状态，检
查程序执行结果是否符合设计要求。通过检查，可以发现程序中的死循环错误、
转移地址错误等 ，同时也可以发现系统中的硬件故障、软件算法及硬件设计的错
误。在调试过程中不断调整用户系统的软 件和硬件，逐步通过一个个程序模块。
各程序模块通过后，把有关的功能块联合一起进行整体程序综合调 试。若在
此阶段发生故障，可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场、缓冲单元是否方式
冲突、 标志位的建立和清除在设计上是否有失误、堆栈区域是否有溢出、输入设
备的状态是否正常等等。
单步和断点调试后，还应进行连续调试。这是因为单步运行只能检验程序的
正确与否，而不能确定定时 精度、ＣＰＵ的实时响应等问题。待全部调试完成后，
应反复运行多次，除观察系统的稳定性外，还要看 系统的操作是否符合设计要求。

第五章系统调试
５．２
调试中的问题和 解决方法
５．２．１前端机的调试
本人在调试前端机时，遇到的最大困难是ＭＯＤＥＭ芯片及其 外围电路的调
试。在前端机制作初期，所有的电路都是在面包板上连接的，ＭＣＵ电路、Ａ／Ｄ
采集转换电路、ＲＳ－－２３２与ＴＴＬ电平转换电路、开关量采集电路调试都较顺利，
但调试调制解调 电路却遇到了困难。主要是：所传的数据经常出错，后来分析应
该是使用面包板容易引进干扰，于是就将 ＭＯＤＥＭ芯片电路、－－／四线转换电路、
通讯信号耦合电路尽可能的集中，制作了一块ＰＣＢ板，效 果有所改善，但仍不能
令人满意。
经过多次实验和仔细分析本人认为：在理想的－／四线转换电 路中，ＭＯＤＥＭ
芯片的接收端是不存在受其自身的发送信号的影响的。但在实际应用中，由于音
频变压器的接收和发送损耗及放大器外围各个电阻的匹配之间存在误差，ＭＯＤＥＭ
芯片的发送信号对 其自身的接收端存在着一定的影响，干扰着ＭＯＤＥＭ芯片正常的
接收数据，从而导致微控器的误操作。 于是，如图３－－６ＭＯＤＥＭ通讯信号耦合电路，
本人将电话线接口端并入的一个可调电阻，并将如图 ３－－５－／四线转换电路中的
Ｒ２，Ｒ４的阻值在调试过程中较精确的调整，才基本消除发送信号对Ｍ ＯＤＥＭ芯片
接收端干扰，实现单片机与服务器的正常通讯。
５．２．２监控软件的设计
在设计监控软件的电梯模拟运行界面过程中，由于电梯运行的逻辑关系较为
复杂，所以在编写程序代码 时，基本上就是程序设计、作程序注释、运行已写好
的代码、程序调试不断的交替循环进行。因为涉及的 变量很多，而ｖＢ的程序设
计是面向对象的，一个变量往往在很多过程中都出现，如果因为在某个过程中 某
个对象的某个属性发生变化，而使变量的值在相应的过程中发生改变，则此变量
在其它过程中 的值也随之改变了，如果没有对变量所在的所有过程进行逐一细致
的分析，很容易出错。程序的测试和调 试过程与整个软件开发过程基本上是平行
进行的，当程序的设计的一个任务基本完成时，还应对程序进行 阶段性的测试。
尽量减少程序错误和缺陷。
３９

第六章结束语
第六章
结束语
本课题运用通讯网络技术和数据库技术，开发出一套电梯运行状态的计算机
远程实时运行监控系统，为电梯在运行过程中故障的发现、分析、排除提供了适
时、方便、形象的解决 方案。
该系统设计由前端机和监控服务器监控软件两部分组成。前端机负责在电梯
控制系统中对 电梯运行状态信号、故障信号和现场接入设备的状态信号等数据进
行采集，若电梯发生故障，则及时通知 服务器。本系统可在同一硬件设计基础上，
利用相应的通讯协议展开程序对不同公司的电梯进行监控。服 务器端的监控软件
中的电梯运行状态监控界面以动态画面实时反映电梯运行状态，并显示其的运行
状态参数信息。故障判断及显示界面，可进行故障前十组运行状态信息查询和故
障判别，同时向自带的 故障库添加记录。通过查询故障记录，对故障原因进行分
析，可及时排除故障。前端机和服务器监控软件 程序通过公用电话网络进行通讯，
完成对电梯运行状态的实时监控。
尽管本系统能很好的完成对 电梯的远程实时监控，但还是存在一些可以改进
的地方。比如，对于不同公司的电梯控制系统在前端机上 可设雹键盘输入和ＬＥＤ
显示电路，这样可以通过外部选择的方式确定与相应电梯控制系统接口的通讯协
议展开和信息标准统一子程序，从而实现同一系统对不同公司的电梯进行远程监
控。
此 电梯监控系统已完成设计要求，在此平台上可进行电梯远程监控系统的故
障检测与诊断的研究。考虑到， 系统的故障检测与诊断技术是一门综合性技术，
涉及现代控制理论、信号处理、模式识别、人工智能、小 波变换、数理统计、神
经网络、模糊逻辑等多学科理论。对电梯及电梯群此种内部结构复杂、规模较大、
相互协调较困难的应用系统发生故障时，会在短时间内产生大量多类型的故障信
息，尤其是多台 电梯群控故障检测和诊断时，系统结构复杂，难以建立其精确数

第六章结束语
学 模型，而各环节变量间的耦合关系错综复杂，某一变量出现故障会导致与之有
关联的众多可测变量出现异 常。若要利用基于数学模型的诊断技术在全系统内集
中所有故障信息来进行快速准确地判断与处理，这是 极其困难的，甚至不可能完
成。针对这种情况可采用智能故障诊断技术，但是用专家系统进行诊断时，维 护
知识库的工作量相当大；若单纯用一种神经网络诊断方法对全系统进行故障诊
断，要采用足够 多的训练样本对神经网络进行训练，也是十分困难的，势必会增
大误报率和漏报率，诊断时间也会较长， 因此对系统的深入改进可放在采用神经
网络与其它理论方法相结合的综合智能故障诊断技术上。
４ｌ

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ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ
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