基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

伊桂芬 YI Gui-fen

（山東省濟(jì)寧市技師學(xué)院，濟(jì)寧 272000）

（Jining Technician College of Shandong Province，Jining 272000，China）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人們生活水平的提高，電梯產(chǎn)品需求的數(shù)量化、個性化和多樣化也提到議事日程上來了。電梯是現(xiàn)代建筑物的組成部分，在現(xiàn)代化的生活和工作當(dāng)中人們已經(jīng)離不開電梯了，而且對電梯的需求量也在不斷的增長，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。為了掌握好現(xiàn)在電梯的發(fā)展方向，了解電梯技術(shù)的發(fā)展，也為了讓所學(xué)專業(yè)知識得到綜合應(yīng)用，筆者經(jīng)過多方查閱資料，制定了一套自己的電梯控制模型系統(tǒng)設(shè)計方案。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)設(shè)計的要求，系統(tǒng)可以劃分為系統(tǒng)控制部分和顯示部分。其中系統(tǒng)控制部分包括單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、傳感器信號處理模塊、報警模塊以及鍵盤控制模塊；顯示部分包括檢測模塊、選層電路模塊、顯示模塊，系統(tǒng)基本框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 主要單元電路的設(shè)計

2.1.1 控制電路的設(shè)計 單片機(jī)接收從各部分電路輸入的邏輯信號和脈沖信號，并將輸入的信號進(jìn)行處理運(yùn)算，以控制電流或電壓的形式輸出給被控制的單元電路，完成各項任務(wù)要求。單片機(jī)AT89S52外接傳感器信號處理電路、鍵盤輸入電路以及顯示電路、直流電機(jī)驅(qū)動電路。直流電機(jī)驅(qū)動電路由P0.0-P0.5控制，顯示電路由單片機(jī)的P0.6、RXD和TXD控制，鍵盤輸入信號由P1.0、P1.1和P1.2控制，傳感器信號由INT0和P2.0-P2.7控制。

2.1.2 傳感器信號處理電路的設(shè)計 采用74LS14施密特觸發(fā)器，即信號整形為信號處理電路，可以通過施密特觸發(fā)器的13腳輸入高低電平信號，而12腳輸出的信號來控制LED的亮滅，同時把輸出的信號送給單片機(jī)處理。

在電梯模型的各個樓層分別安裝開關(guān)式傳感器，當(dāng)轎廂碰觸到開關(guān)式傳感器時，施密特出發(fā)器接收到信號作出相應(yīng)反應(yīng)，再把信號送給單片機(jī)處理。在轎廂門的兩側(cè)分別安裝兩個紅外線發(fā)射-接收對管，通過一個小的直流電機(jī)來對轎廂門的開和關(guān)進(jìn)行控制。

2.2 其他部分的單元電路設(shè)計

2.2.1 顯示電路的設(shè)計 顯示電路里采用74595來驅(qū)動8位的數(shù)碼管，74595是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。

2.2.2 鍵盤控制電路的設(shè)計 74LS165這個芯片是八位并行輸入/串行輸出移位寄存器，因為可以級聯(lián)，控制n個鍵盤按鈕最少只需要2根口線，對于單片機(jī)用74LS165來控制這么多按鍵來說非常的簡單，而且節(jié)約單片機(jī)的資源。

2.2.3 電源電路的設(shè)計 系統(tǒng)中電機(jī)驅(qū)動采用+5V、+12V供電，其他電路模塊一般采用5V供電。變壓器的輸出功率為20W，而電梯整機(jī)在工作時的消耗功率約為16W左右，此功率主要以電機(jī)消耗功率為主，電機(jī)的負(fù)荷功率為15W，所以變壓器足以為電梯控制系統(tǒng)供電。

2.2.4 控制面板的設(shè)計 按設(shè)計要求，電梯模型有兩種類型的按鈕：第一種為各樓層上的“向上”，“向下”按鈕；第二種電梯轎廂內(nèi)表示要達(dá)到樓層編號的數(shù)字按鈕和開關(guān)電梯轎廂們的開關(guān)按鈕。

①電梯外的裝置：呼叫請求按鈕及其對應(yīng)指示燈個6個，由相應(yīng)按鍵和發(fā)光二極管組成。底層和頂層分別為一個呼叫請求按鈕（底層只有上升的按鈕，頂層只有下降的按鈕），各對應(yīng)一只發(fā)光二極管，其他樓層各設(shè)有兩個呼叫請求按鈕（上、下）分別對應(yīng)兩個發(fā)光二極管，當(dāng)乘客按下某按鈕時與其相應(yīng)的指示燈被點亮，電梯在響應(yīng)乘客呼叫請求后，該指示燈滅。電梯運(yùn)行指示燈2個，分別表示電梯的上升、下降的狀態(tài)，以及電梯當(dāng)前所在樓層指示燈一個（有8位LED數(shù)碼管表示）。

②電梯內(nèi)的裝置：控制按鈕與其對應(yīng)指示燈4個，當(dāng)乘客按下其按鈕時與其相應(yīng)的指示燈被點亮，電梯在響應(yīng)乘客呼叫請求后指示燈滅。電梯運(yùn)行狀態(tài)指示燈2個，分別表示電梯的上升、下降狀態(tài)，以及電梯當(dāng)前所在樓層指示燈1個（由8位LED數(shù)碼管表示）。

2.2.5 聲光報警電路的設(shè)計 聲光報警電路由一個蜂鳴器和一個發(fā)光二極管構(gòu)成，可以實現(xiàn)如下功能：平層時蜂鳴器長響，同時LED燈長亮；超重時蜂鳴器持續(xù)響，同時LED燈持續(xù)亮。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖

3.1 選層控制程序 選層控制部分主要用來控制電梯的外部請求按鍵、內(nèi)部請求按鍵、外部指示燈、內(nèi)部指示燈，以及電梯位置檢測、電機(jī)運(yùn)行。程序流程圖，如圖2所示。

圖2 選層控制程序流程圖

3.2 顯示程序 顯示部分主要用來顯示電梯運(yùn)行層數(shù)，當(dāng)電梯到達(dá)某一層時，系統(tǒng)檢測到平層信號后開始顯示樓層數(shù)，該樓層數(shù)一直保持顯示狀態(tài)，直到電梯運(yùn)行到下一個樓層后才開始顯示下一個樓層的數(shù)值。程序流程圖如圖3所示。

圖3 顯示程序流程圖

3.3 顯示子程序 顯示子程序是電梯運(yùn)行到某層時，樓層數(shù)的顯示原理。程序流程圖，如圖4所示。

圖4 顯示子程序流程圖

4 總結(jié)

系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心的自動控制系統(tǒng)，它包括單片機(jī)系統(tǒng)、用呼叫信號輸入（鍵盤控制電路）、顯示模塊（數(shù)碼管顯示電路）、電動機(jī)控制模塊、傳感器信號處理模塊以及報警電路等。系統(tǒng)通過外圍電路采集與檢測各樓層用戶呼叫信號，經(jīng)過的單片機(jī)按預(yù)定規(guī)則處理后，發(fā)出控制信號對步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制其運(yùn)行方向、速度和運(yùn)行時間。同時，通過在各樓層設(shè)立5個開關(guān)傳感器，監(jiān)控電梯的位置和保證準(zhǔn)確平層；當(dāng)電梯載重超過預(yù)置重量時，單片機(jī)發(fā)出警報信號，并禁止電梯啟動運(yùn)行，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了電梯控制的基本功能。

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