基于單片機電梯控制系統設計與實現

王榮娟

(河北地質職工大學，河北 石家莊 050081)

在現代社會和經濟活動中，特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸工具。目前電梯控制主要有繼電器控制、可編程控制器控制、微機控制(單片機控制)這三種控制方式。利用單片機控制電梯具有成本低、高精度的重量檢測和顯示、功能多樣等明顯優點。本文主要任務是完成一個電梯系統的智能控制模塊，即根據每個樓層不同顧客的按鍵要求，讓電梯做出合理的判斷，正確高效的指導電梯完成各項載客任務。本文主要完成了電梯控制系統的整體電路結構圖設計，各部分硬件電路設計和軟件設計，最后進行系統測試，測試結果表明：本次設計的電梯控制系統具有高精度、低成本、功能多樣等優勢。

1 硬件總體結構設計

在本次設計的基于單片機的電梯控制系統，以一片AT89C51單片機為主控制器的控制系統，包括車廂內呼梯輸入模塊、車廂外呼梯輸入模塊、車廂開門、重量檢測模塊、電機控制以及電源模塊等，硬件系統的總體結構框圖如圖1所示。

圖1 硬件電路結構總體設計圖

2 硬件設計

硬件電路部分主要有控制模塊，鍵盤控制，顯示模塊和電源模塊等。下面對各個電路做簡單的介紹。

(1)控制電路模塊。主控制器采用AT89C51。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機帶有4K字節的可反復擦寫的程序存儲器(PENROM)。它具有4K字節閃爍存儲器，128字節隨機存取數據存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計數器，1個5向量兩級中斷結構，1個串行通信口，片內震蕩器和時鐘電路。在本設計中，P1口用于對電梯按鈕的控制，連接輸入設備。P3口用于對LED點陣顯示器的控制。P0口用于連接鎖存器74LS245，以保護單片機的輸出端口。

(2)鍵盤控制電路。乘客可由按鍵控制電梯上升下降，按下對應樓層按鍵，點陣屏數字將從當前位置向下或向上平滑滾動顯示到指定樓層位置。

(3)LED顯示模塊。LED輸出顯示模塊采用LED點陣顯示器，其中點陣列接單片機P3口，行接鎖存器74LS245。在單片機的輸出口接驅動電路74LS245，以保護單片機的輸出端口。

(4)電源電路。整個系統采用的電源電壓只需+5V電壓，將交流電經變壓器變換為12V交流電，再用整流橋得到8.5V左右的直流電，采用不可調的3端穩壓器件LM7805將電源穩定在5V直流輸出。

3 軟件設計

電梯控制系統的整體功能實現主要包括控制模塊軟件實現以及判斷子程序。實現控制系統整體功能實現流程如圖2所示。

圖2 電梯控制系統的整體流程圖

(1)主程序模塊。系統主程序主要用于變量及其他部件的初始化，如定時器T0的初始化，以便能夠準確的進行相應的操作。同時進行相應的功能鍵判斷，從而實現特殊功能。

(2)判斷子程序。系統判斷子程序實現過程：在相應的中斷子程序中，需要進行相應樓層的邏輯判斷，尤其是兩個樓層申請的時候，一般都需要根據現在的樓層狀態以及相應的升降標志位進行相應的處理，例如在上升狀態時，若第二個樓層的申請較第一個申請離現在的樓層狀態更近，則應先響應第二個申請的響應，然后再對第一個申請進行響應;若有樓層申請在當前樓層的下面，也應根據升降的標志位進行判斷，如果是上升狀態，應先響應上面的樓層，然后再響應其他的申請。當然，如果處于下降狀態，則以相反的順序進行響應。這里只是兩個樓層申請時的討論。當有更多樓層響應時，還需進一步進行邏輯的思考與判斷。

4 系統調試

(1)硬件測試。首先進行靜態檢查。根據硬件電路圖核對了元器件的型號、極性，安裝是否正確，檢查硬件電路連線是否與電路原理圖一致，檢查電路元器件是否都已經連接好，用萬用表一一測試。再者進行通電檢查。首先調試電源部分。整個電路只需要+5V的電壓，接上電源，將220V交流電通入，測試變壓器的輸出端，整流橋輸出，LM7805的輸出電壓是否和理論計算值一致，再用示波器檢測單片機的復位和晶振電路是否有復位信號和振蕩信號。

(2)軟件調試及整體調試。對軟件先用仿真器進行了調試。用仿真器運行正常后，再用燒寫器將程序燒到AT89C51單片機中，進行了脫機調試。

5 結語

總之，本文首先給出了電梯控制系統的總體設計結構，并且采用模塊化設計思想對電梯控制系統的各個模塊進行硬件電路設計以及相應的軟件設計。最終給出了電路實物圖，并且對電梯控制系統整體調試，測試結果表明，采用單片機設計的電梯控制系統具有成本低，靈活性強，功能多樣，精度高等優點，為今后電梯控制系統的優化提供一定的理論依據和參考價值。