基于單片機(jī)的電梯控制器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

祁連梅 徐偉

摘 要：提出了一種基于單片機(jī)的電梯控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。實(shí)現(xiàn)了對(duì)8層載人電梯的運(yùn)動(dòng)控制、所在樓層顯示和緊急呼叫等功能。文中介紹了電梯控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。硬件利用STC89C52單片機(jī)、按鍵、繼電器、蜂鳴器、數(shù)碼管等搭建了硬件電路運(yùn)行平臺(tái)，并在此硬件上，利用C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)控制程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制。該系統(tǒng)具有控制簡(jiǎn)單，智能化程度高，安全性好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于需要進(jìn)行電梯的高層建筑中使用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；控制器；載人電梯

隨著城市化步伐的加快，高層建筑的數(shù)量也不斷增加，為了便于高層建筑內(nèi)的人員出行，電梯的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。為了確保電梯能夠安全平穩(wěn)工作，配置一套安全可靠、控制靈活，具備實(shí)時(shí)顯示的功能的電梯控制器是非常必要的，它在確保電梯高效工作的同時(shí)，還能保障乘客的人身安全。因此，對(duì)電梯控制器的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

一、電梯控制器需求

設(shè)計(jì)一個(gè)8層電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)，使用STC89C52單片機(jī)作為核心控制，通過(guò)對(duì)輸入按鍵的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出液晶顯示、開關(guān)門指示燈和報(bào)警輸出的控制。具體實(shí)現(xiàn)功能如下：1）模擬實(shí)現(xiàn)8層電梯的上下運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2）實(shí)現(xiàn)運(yùn)行顯示、危險(xiǎn)報(bào)警；3）通過(guò)對(duì)輸入按鍵判斷，完成電梯的最優(yōu)路線選擇；4）通過(guò)按下按鍵實(shí)現(xiàn)開關(guān)門、呼叫和復(fù)位的動(dòng)作控制。

二、系統(tǒng)框架

（一）設(shè)計(jì)思路

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，本次設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)輸入按鍵的檢測(cè)，獲取所到樓層信息、求救信息和開關(guān)門控制命令信息，控制器采集到控制信息后，進(jìn)行處理，控制繼電器模塊工作，對(duì)電梯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制，并利用顯示部分顯示當(dāng)前所到的樓層信息，到達(dá)目標(biāo)樓層后，發(fā)出提示音，并根據(jù)開關(guān)按鍵的觸發(fā)狀態(tài)，對(duì)開關(guān)門指示燈的指示、電梯上下行的指示進(jìn)行控制。

（二）框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)分析本設(shè)計(jì)由STC89C52主控模塊、按鍵模塊、電源模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器控制模塊六個(gè)部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

①主控模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入模塊的采集，經(jīng)過(guò)處理后，控制輸出模塊工作；②電源模塊：為系統(tǒng)各模塊供電；③報(bào)警模塊：接收到報(bào)警命令后，發(fā)出報(bào)警提示音；④按鍵模塊：完成對(duì)目標(biāo)樓層輸入信息、開關(guān)門信息和緊急呼救信息的采集；⑤顯示模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)樓層的顯示，同時(shí)能夠進(jìn)行開關(guān)指示；⑥繼電器控制模塊：接到命令后，控制電梯的電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)電梯的上下行控制。

三、硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵電路、報(bào)警電路、繼電器控制電路和電源電路組成。

（一）單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，C1和C2電容、12MHz構(gòu)成系統(tǒng)的晶振電路，C3和R2構(gòu)成系統(tǒng)的復(fù)位電路；

（二）顯示電路

P0口外接RK1上拉電阻，驅(qū)動(dòng)LED共陽(yáng)數(shù)碼管的段選，數(shù)碼管的公共端接電源。利用P1.2～P1.3兩個(gè)引腳控制2個(gè)LED指示燈，對(duì)開門和關(guān)門操作進(jìn)行顯示；

（三）按鍵電路

電梯外按鍵電路由8個(gè)按鍵組成，分別代表8個(gè)樓層的呼叫，按鍵為低電平有效8個(gè)按鍵分別接在單片機(jī)的P3口上，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的引腳將檢測(cè)到低電平，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫樓層的判斷。電梯內(nèi)控制需要12按鍵完成，其中包括1-8樓層的內(nèi)部按鍵，開門按鍵、關(guān)門按鍵、呼叫按鍵和復(fù)位按鍵。設(shè)計(jì)中P2.1～P2.3控制行掃描、P2.4～P2.7控制列掃描，通過(guò)對(duì)矩陣按鍵的行列掃描可以確定梯內(nèi)按下的按鍵。

（四）報(bào)警電路

控制信號(hào)通過(guò)單片機(jī)的P1.5引腳發(fā)出，當(dāng)P1.5引腳輸出低電平時(shí)，和SS8550相連的蜂鳴器供電回路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示音；

（五）繼電器控制電路

利用單片機(jī)的P2.0引腳控制繼電器，繼電器的觸點(diǎn)接在交流接觸的的供電電源上，通過(guò)控制接觸器的線圈實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯電機(jī)的控制。硬件原理圖2所示：

系統(tǒng)過(guò)程的綜述：按鍵為輸入信號(hào)，STC89C52單片機(jī)收到信號(hào)后進(jìn)行處理，將目標(biāo)樓層顯示在數(shù)碼管上，控制下發(fā)命令給繼電器電路，控制電梯開始運(yùn)動(dòng)，隨著電梯的動(dòng)作更新顯示樓層信息。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)樓層后，按下開門按鍵，開門指示燈開啟，蜂鳴器發(fā)出提示音，當(dāng)乘客離開電梯后，按下關(guān)門按鍵，關(guān)門指示燈被點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)出提示音。如果呼叫按下，蜂鳴器一直出報(bào)警提示音，直到復(fù)位按鍵按下為止。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的程序思路具體如下：系統(tǒng)供電，單片機(jī)中斷初始化操作，初始化中完成對(duì)單片機(jī)輸入/輸出引腳的初始化，同時(shí)數(shù)碼管初始顯示為“1”，代表電梯停在1層。顯示完成后程序進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)中，在循環(huán)中順序執(zhí)行如下操作：判斷是否有鍵按下，若無(wú)鍵按下，則返回按鍵按鍵判斷處繼續(xù)執(zhí)行。若有鍵按下，執(zhí)行按鍵處理函數(shù)，確定需要所到達(dá)的目標(biāo)樓層，如果當(dāng)前樓層是小于目標(biāo)樓層執(zhí)上行處理函數(shù)，如果當(dāng)前樓層大于目標(biāo)樓層執(zhí)行下行處理函數(shù)，如果當(dāng)前樓層等于目標(biāo)樓層，更新顯示后返回按鍵檢測(cè)處，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行，直到系統(tǒng)掉電為止。主函數(shù)流程見(jiàn)圖3所示：

5 總結(jié)

本文主要介紹了以STC89C52單片機(jī)為主控芯片的8層電梯控制電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并給出系統(tǒng)硬件工作的原理圖和軟件工作流程圖，通過(guò)軟件和硬件協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)了對(duì)8層電梯的運(yùn)行控制。在控制電梯正常上下運(yùn)行的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)中加入呼叫按鍵和報(bào)警電路，使系統(tǒng)具備了呼救功能，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。

本設(shè)計(jì)具有控制靈活、實(shí)用性強(qiáng)、顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足不同高層建筑內(nèi)對(duì)電梯控制的需求因此，本案具有較好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣前景。

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