基于單片機的電梯控制系統的應用設計

1.緒論

20世紀90年代，國際上電子和計算機技術(shù)較先進(jìn)的國家，一直在積極探索新的電子電路設計方法，并在設計方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設計領(lǐng)域，可編程邏輯器件(如CPLD、FPGA)的應用，已得到廣泛的普及，這些器件為數字系統的設計帶來(lái)了極大的靈活性。這些器件可以通過(guò)軟件編程而對其硬件結構和工作方式進(jìn)行重構，從而使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統的數字系統設計方法、設計過(guò)程和設計觀(guān)念，促進(jìn)了EDA技術(shù)的迅速發(fā)展。

電梯是標志現代物質(zhì)文明的垂直運輸工具、是機電一體化的復雜運輸設備。它涉及電子技術(shù)、機械工程、電力電子技術(shù)、微電腦技術(shù)、電力拖動(dòng)系統和土建工程等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。作為高層建筑物上下交通運輸的重要設備，越來(lái)越多的機電專(zhuān)業(yè)將參與電梯技術(shù)方面的工作，為了掌握電梯的結構和控制技術(shù)就有必要把這龐大的集機械、電氣、傳感器于一體的產(chǎn)品模擬化，用PLC、單片機、微機、變頻器等控制手段去開(kāi)發(fā)多功能應用軟件。

該系統的核心控制芯片選用的是51系列單片機AT89C52,單片機在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展，與單片機所構成的計算機應用系統的特點(diǎn)有關(guān)：

單片機構成的應用系統有較大的可靠性。

系統構建簡(jiǎn)潔、易行，能方便的實(shí)現系統功能。

由于構成的系統是一個(gè)計算機系統，相當多的功能由軟件實(shí)現，故具有柔性特點(diǎn)。

本文設計了一種實(shí)用的單片機電梯控制器，根據實(shí)際的需求使用了高性能的AT89C52單片機和專(zhuān)用的顯示、鍵盤(pán)控制芯片，配合相應的軟件實(shí)現了對電梯的實(shí)時(shí)控制。其主要特點(diǎn)有電路結構簡(jiǎn)單、控制功能強、可靠性高等。

2.硬件電路設計

隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，電梯的使用越來(lái)越普遍，已從原來(lái)只在商業(yè)大廈、賓館使用，過(guò)渡到在辦公樓、居民樓等場(chǎng)所使用，并且對電梯功能的要求也不斷提高，相應地其控制方式也在不停地發(fā)生變化。對于電梯的控制，傳統的方法是使用繼電器-接觸器控制系統進(jìn)行控制，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，微型計算機在電梯控制上的應用日益廣泛，現在己進(jìn)入全微機化控制的時(shí)代。電梯的微機化控制主要有以下幾種形式：①PLC控制;②單板機控制;③單片機控制;④單微機控制;⑤多微機控制;⑥人工智能控制。隨著(zhù)EDA技術(shù)的快速發(fā)展，單片機已廣泛應用于電子設計與控制的各個(gè)方面。

本設計就是使用一片AT89S52單片機來(lái)實(shí)現對電梯的控制的;用數碼管顯示當前電梯所在樓層。

具體要求有：

1)用數碼管顯示當前電梯所在樓層;

2)先響應早的請求，如有同時(shí)發(fā)出的請求，則先響應近處請求。

主要任務(wù)與要求：

設計一個(gè)8層自動(dòng)電梯控制器，每層設請求按鈕開(kāi)關(guān)，電梯到達有請求的樓層，則相應指示燈滅，電梯門(mén)開(kāi)，開(kāi)門(mén)指示燈亮，5秒后自動(dòng)關(guān)閉，繼續運行。

本設計電路框圖如圖1所示，具體電路原理圖如圖2所示。

本設計以單片機為核心控制，數層請求用按鍵實(shí)現，因為只有8層，按鍵較少，因此采用非編碼鍵，電梯樓層用一位7段數碼管顯示，電梯樓層請求顯示使用8個(gè)LED指示燈。電梯驅動(dòng)采用雙全橋步進(jìn)電機專(zhuān)用驅動(dòng)芯片L298驅動(dòng)器。

3.軟件設計

軟件是為硬件服務(wù)的，只有硬件在軟件的指揮下，按預定的目的工作，整體才會(huì )發(fā)揮其作用，軟件設計要依據硬件實(shí)現的功能而定。

該軟件的結構設計比較簡(jiǎn)單，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，程序短小，運行速度快。其程序流程如圖3所示。

4.系統仿真與調試

1)系統仿真的平臺及功能

單片機應用系統仿真平臺有兩個(gè)常用的工具軟件：KeilC51和ProteusISIS.前者主要用于單片機C語(yǔ)言原程序的編輯、編譯、鏈接以及調試;后者主要用于單片機硬件電路原理的設計以及單片機應用系統的硬、軟件聯(lián)合仿真調試。

2)仿真結論

在PROFEUS環(huán)境，運行電梯控制器系統，我們發(fā)現，每層設請求按鈕開(kāi)關(guān)，電梯到達有請求的樓層，則相應指示燈滅，電梯門(mén)開(kāi)，開(kāi)門(mén)指示燈亮，5秒后自動(dòng)關(guān)閉，繼續運行。

電梯的初始狀態(tài)時(shí)，電梯停在一樓，如圖4所示：

當六樓有人按鍵請求上樓時(shí)，電梯運轉到達六樓;電路仿真圖如圖5所示：

電梯在一樓時(shí)，如果有“2”“7”樓層同時(shí)請求，則電梯先到達二樓再到達七樓，其電路仿真如圖6和圖7所示。

通過(guò)電路仿真，本設計完成了要求實(shí)現的功能。