基于STC89C52單片機的電梯設計

馬小萍+張國恒

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提高和現代科技的猛速發展，高層建筑已成為一種用于居住、辦公的主流建筑設計。為了更好地提高人們生活和工作的效率，電梯成為生活中不可或缺的垂直代步工具。為了讓電梯在運行過程中實時、有效地實現方向優先、距離優先選擇，本文提出了基于STC89C52單片機的電梯設計。

本文以STC89C52單片機作為背景機通過驅動外圍電路實現電梯垂直運行，該系統主要由硬件和軟件兩大部分組成。其中，硬件部分主要由主控芯片、顯示模塊、按鍵模塊、鈴聲提示模塊4大部分組成。主控模塊由STC89C52作為背景機完成驅動外圍電路進行信息處理和控制的功能，顯示模塊負責實時的顯示電梯的升降狀態以及電梯所到樓層數，按鍵電路主要負責完成電梯的外呼內選將樓層到達信號傳輸給單片機，鈴聲提示模塊一方面報警提示乘客到達了所需的樓層，另一方面完成出現緊急停止時的報警提示。

關鍵詞：STC89C52背景機 高層建筑垂直運行

0引言

隨著現代科技的快速發展，高層建筑已成為一種用于居住、辦公的主流建筑設計，以垂直輸送為主的電梯技術得到了廣泛應用。根據直線傳輸省時省力的機理，集機電一體化的電梯設備成為了高層建筑不可缺少的垂直代步運輸工具，如何設計電梯的運行控制方式使其費用最低并且使得程序設計更為優化成熟，能夠進一步提高電梯運行控制系統的穩定性和安全性，本文提出了基于STC89C52單片機的電梯控制系統的設計。

基于STC89C52單片機的電梯運行控制設計主要選用STC89C52單片機作為背景機以軟硬件結合為平臺，實現電梯外呼內選的功能，對于電梯的正常運行、制動減速、啟動加速有著重要的控制作用。其中，硬件系統包括主控芯片、相關按鍵、顯示單元等，主控芯片主要完成對外圍電路的驅動實現電梯垂直方向運行、不同站層間自動起停、垂直廂體命令響應等功能以及各程序軟件的燒寫，電梯的外呼內選是通過相關按鍵傳輸樓層到達信號給單片機來完成，顯示單元主要通過串口驅動數碼管靜態顯示所選樓層。軟件設計方面采用延時和中斷的方式來檢測用戶的請求信息，延時主要完成電梯運行樓層數選擇，當電梯運行到所選層時電通過開門延時等待乘客進入并完成選層，隨后經延時關門執行請求，若無請求則電梯處于待命狀態。軟件部分主要采用模塊化設計方法，使用處理能力強、運行速度快、兼容性強的C語言編寫。整個系統的硬件電路搭建以及軟件設計過程簡單方便而且價格便宜能滿足本設計的要求。

1系統設計組成及實現功能

1.1系統組成

基于單片機的電梯設計要求，電梯控制系統主要包括控制部分和顯示部分，控制部分其基本思想是以STC89C52單片機為背景機，連接其豐富的接口配置和外圍電路完成控制。顯示電路采用LCD靜態顯示來實時顯示電梯所在樓層，電梯的開門和關門狀態通過另設顯示燈，采用兩個發光二極管顯示電梯狀態，其中上邊二極管亮表示電梯向上運行，下邊二極管亮表示電梯在向下運行。

1.2系統功能

（1）在垂直運行過程中通過軟件設計能夠識別顯示樓層高度、目前所處位置以及對請求信號做出響應；

（2）通過軟件與硬件的結合能夠實時有效的顯示電梯的運行狀態，包括電梯升降狀態，樓層位置顯示以及相應指示燈的亮滅顯示；

（3）有效、可靠地實現距離優先，方向優先選擇控制，及時發出報警提示信號。

2硬件設計與調試

2.1硬件設計

采用雙列直插式主控芯片STC89C52作為最小系統板，通過外圍電路與主控電路結合完成電梯垂直運行各項功能。硬件電路主要由主控電路、按鍵電路、顯示電路以及電源電路和報警提示電路組成。主控制器采用STC89C52單片機通過驅動I/O口實現集成控制。其中，P1口與電梯垂直運行的按鈕連接完成控制，P3口與按鍵相連完成對顯示器的控制。顯示電路包括所選要到達樓層數顯示和目的樓層顯示，系統設計中所選要到達樓層數是通過數碼管與P2口采用共陰極接法相連來進行顯示控制，對于目的樓層用發光二極管顯示通過單片機的P0口控制。按鍵電路采用點陣式按鍵接單片機P3口，乘客可通過電梯的垂直升降顯示采用點陣式按鍵來選擇樓層位置。

2.2按鍵鍵位識別

為了提高按鍵識別效率減少對背景機接口占用，本文采用鍵盤矩陣開關電路作為外呼內選的控制器。矩陣式鍵盤位于行線和列列交叉點上，交叉點兩線分別連接到開關的兩端，電源與行線通過上拉電阻連接。[1]在系統調試過程中為了正確判斷閉合按鍵所在位置，通過識別某根行線位置為低電平時采取逐行檢測各對應列線的電平狀態，其中某根行線先被設置為低電平，其它線為高電平。閉合按鍵所在位置就是當某列為低電平時，該列線與原本置位低電平的行線所在的交叉點。

2.3硬件調試

通過將各子模塊組合搭建形成功能完備的硬件平臺，按照硬件電路圖首先進行靜態檢查即在系統硬件上電之前先核對各模塊的極性、接線以及安裝是否正確然后檢查各芯片之間接線是否連接正確，地線是否連接，完成對硬件電源的初查確保連線與原理圖接線要求一致，然后借助萬用表測試各芯片，如果芯片出現異常發熱應及時切斷電源，重新檢查電路，直至輸出正常電源電壓。最后進行硬件整體通電檢查，即檢查背景機的晶振電路和復位電路是否有復位信號和振蕩信號出現。

3軟件設計與調試

系統通過延時程序來保證乘客走出或進入電梯的狀態，通過中斷來響應樓層間的選擇并且設計報警提示信息方便乘客做選擇。體現在當電梯處于底層、中間任意層和頂層時，通過軟件設計選擇調用距陣鍵盤掃描子程序，循環掃描確定按鍵是否按下，當顯示有按鍵按下時輸出鍵值，當按下鍵后子程序會自動結合電梯請求來驅動電梯到請求層工作。程序中用二進制表示電梯升降狀態，用按鍵決定電梯的運行方向，以方向優先和距離優先的為原則進行樓層間的邏輯判斷，在系統設計中0表示下降狀態，1表示上升狀態。在軟件測試中完成當電梯處于上升狀態時出現樓層請求，若第一個申請較第二個樓層的申請離現在的樓層狀態更遠，則程序先響應第二個請求，然后再對第一個求請進行判斷，若出現樓層申請在當前樓層的下面，通過程序設計主要依據標志位進行判斷電梯升降，若電梯處于下降狀態，則先響應向下的樓層選擇，然后再響應其他的請求。[4]反之響應的順序相反。

4結論

以STC89C52作為背景機充分利用其軟硬件資源和開發環境，通過按按鍵發出請求并送至單片機，單片機借助控制電路驅動外圍電路實現樓層之間的選擇和垂直運行。各模塊軟件設計采用模塊化設計思想，使得整個電梯系統軟硬件設計方法靈活、結構簡單、實現功能強大、使用成本低并且可靠性高，為電梯控制系統的優化搭建提供了理論依據和實際參考價值。

參考文獻：

[1]李朝青.單片機原理及接口技術[M].北京：北京航空航天出版社，2006.

[2]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第四版）.北京：高等教育出版社，2006.

[3]閻石.數字電子技術基礎（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.

[4]王榮娟.基于單片機電梯控制系統設計與實現[J].機械與自動化，2013（7）：93.

通訊作者：

張國恒，男，漢族，西北民族大學教授，碩士生導師.

作者簡介：

馬小萍（1995—），女，回族，寧夏人，大學本科，現就讀于西北民族大學.