單片機芯片AT89C52在電梯控制中的應用

劉廣輝?周艷麗

摘 要：采用單片AT89C52芯片進行電梯控制使電梯控制系統體積更小功能更強大。單片機進行編程來實現電子設計，單片機輸出電壓通過驅動電路來控制電梯拖動，主要實現的基本功能有樓層呼叫、響應呼叫、電梯內部命令響應等。

關鍵詞：主控芯片；顯示模塊；電動機模塊

1 單片機芯片AT89C52的主要功能

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可反復擦寫Flash ROM。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。單片機芯片AT89C52主要功能如下表所示：

單片機芯片AT89C52主要功能

兼容MCS51指令系統 8K可反復擦寫Flash ROM

32個雙向I/O口 256x8bit內部RAM

3個16位可編程定時/計數器中斷 時鐘頻率0-24MHz

2個串行中斷 可編程UART串行通道

2個外部中斷源 共6個中斷源

2個讀寫中斷口線 3級加密位

低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能

2 基于AT89C52的電梯控制的設計過程

電梯應該具備基本的按鍵、顯示二極管、數碼管等。結合具體的轎廂，選擇恰當的芯片，并分成四個模塊，分配四個模塊的任務。由于電梯有很多顯示和按鍵，可以擴展單片機的I/O口控制二極管，同時也可以設專門的按鍵控制芯片進行按鍵控制。最后設計電路圖，焊接相關器件后進行硬件調試。

3 電梯控制功能框架圖

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制主要由鍵盤控制電路、電梯復位電路、樓層顯示模塊、電動機模塊、目的樓層顯示電路、聲音提示模塊6大部分構成。電梯控制功能框架圖如下圖所示：

4 電梯控制四個模塊

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制系統主要由單片機主控芯片、樓層顯示模塊、聲音提示模塊、電動機模塊等四個模塊組成。這四個模塊的選擇直接決定了電梯功能的實現，同時在選擇時還要考慮經濟性、穩定性、人性化等因素。

4.1 單片機主控芯片

單片機的主要控制芯片是整個基于單片機芯片AT89C52的電梯控制的核心，是構成電梯控制系統關鍵性的軟件設計。常見的設計方式主要是一片設計和多片設計。

一片單片機為主控制器。采用一個單片機控制所有的按鍵、數碼管顯示、電動機的轉動、傳感器的輸出信號等，并對以上所有信號進行處理。這種設計一片單片機的控制任務較多，就造成控制系統相對復雜，只能適用于較簡單的電梯控制系統。

多片單片機控制。使用多片單片機，其中一片是作為主控制器，另外設置了轎廂控制系統，每層的控制系統分別由一個單片機控制，然后通過主控制器和副控制器之間的通訊，實現電梯系統的控制。多片單片機將控制任務分解，控制系統的結構簡單明了，各個系統之間相互獨立便于維護和修檢。例如5層樓就可以選用5片AT89C52單片機就可以實現該電梯的功能，不過單片機之間的通訊較多，設計不當可能導致電梯運行過程不夠穩定。

目前單片機技術較為成熟，自身資源豐富，硬件設計簡單，成本低，可靠性高，結合軟件完全可以實現電梯運行狀況的簡單模擬，因此選擇多片設計能更好地實現電梯控制。

4.2 樓層顯示模塊的選擇

顯示模塊是電梯控制中的不可缺少的一部分，它主要是顯示電梯的運行狀態。這個模塊常用的主要有兩種顯示的方式。

第一種是采用點陣式液晶顯示器（LCD）顯示各種相關數據以及信息，點陣式液晶顯示器屬于低功耗器件，但是其價格較貴。

第二種是采用傳統的7段數碼管（LED）顯示電梯實時所到的樓層，但是7段數碼管功耗比較大。

雖然7段數碼管功耗大，但其軟件驅動簡單，硬件電路調試方便，價格便宜，亮度大，能滿足電梯控制的要求。在實際的電梯控制運用中多采用傳統的7段數碼管（LED）顯示。

4.3 聲音提示模塊的選擇

聲音提示模塊是人性化設計的主要體現，它可以提供正常運行信號和緊急停止時的報警信號。聲音提示模塊可以從以下兩種方式進行選擇。

采用美國ISD公司的2590語音芯片。該語音芯片錄放時間為90 秒，ISD2590系列具有抗斷電能力強、音質好，使用方便等優點。它的最大的優點是芯片內E2PROM容量為480K，錄放時間長。

采用蜂鳴器作為提示模塊。蜂鳴提示音作為緊急停止時的報警提示信號，其軟件驅動、硬件電路調試非常簡潔方便，而且價格便宜，能滿足電梯控制的要求。

綜合經濟、方便方面的考慮，在電梯控制中多采用蜂鳴器作為提示模塊。

4.4 電動機模塊的選擇

電動機模塊是電梯運行的動力機構，直接決定電梯的運行質量。這個模塊的選擇是整個控制系統能否正常運轉的關鍵，可以采用步進電機和直流電機作為執行元件。

采用步進電機作為電梯控制的執行元件。步進電機和普通電機的主要區別是其脈沖驅動的形式，步進電機不需要A/D 轉換，能夠直接將數字脈沖信號轉化成為角位移，定位性能十分有優勢。常用的步進電機每轉一步，角度轉1.8°，在應用中，步進電機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉矩，其二是傳遞信息，升降精度很高。

采用直流電機作為電梯控制的執行元件。直流電機工作原理是線圈始終交替地處于穩定平衡狀態和非穩定平衡狀態，通過電流的方向變化實現電機的正反轉。直流電機主要用于高起動轉矩、大轉矩、低慣量的系統中。

電梯控制中電動機的負載比較大，頻繁的升降，但對升降精度的要求不是太高。因此直流電動機就完全可以滿足電梯控制的要求。

5 總結

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制通過單片機的主要控制芯片實現了電梯的基本功能；樓層顯示模塊實現了實時顯示電梯所在樓層位置；用聲音提示模塊實現了電梯緊急停止的報警；采用一臺直流電動機的正反轉實現了電梯的升降。另外還可以對按鍵的實時響應和識別，并根據按鍵情況和電梯的運行情況對按鍵的參數進行實時更新，這些實時參數對電動機的運行狀態進行控制。

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制除滿足基本電梯運行功能外還具備可擴展功能，可添加人性化的按鍵語音服務功能，可添加感應操作功能，可通過通訊完成多臺電梯聯動運行控制。

6 結束語

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制切實證明使用單片機控制電梯具有可行性。單片機價格便宜，電梯的需求量日益增加，使用單片機控制電梯使電梯的生產運行成本大大降低。同時單片機易于更新，也會減短電梯的技術更新周期。由此可見單片機控制方法在將來會成為電梯控制的發展方向。

參考文獻

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作者簡介

劉廣輝（1982-），男，漢，河南省漯河市人，助教，大學本科，主要研究方向為電氣自動化