電梯自動控制系統的分析及其設計

劉素瓊

廣東廣立電梯有限公司

電梯自動控制系統的分析及其設計

劉素瓊

廣東廣立電梯有限公司

近年來，由于我國經濟的不斷發展，城市建設這在以前所未有的速度發展，為節省建筑用地，越來越多的土地規劃都轉向了高層建筑。建筑物高度的增加，給人們帶來了很多不便。電梯的出現在很大程度上解決了這一難題。本文就電梯的自動控制系統出發，探討新型的電梯自動控制系統的研制，并對其進行必要的技術分析，以其對以后的電梯設計提供有效的幫助。

電梯；自動控制；設計

1 、硬件總體設計

電梯控制系統的硬件設計部分由STC89C52單片機控制模塊、步進電動機驅動模塊、樓層顯示模塊、鍵盤控制模塊、報警模塊、復位模塊組成，其系統組成如圖1所示。

圖1 硬件設計示意圖

1.1 STC89C52單片機控制模塊

STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微處理器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了許多的改進使芯片具有傳統51單片機不具備的功能。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。

1.2 步進電動機驅動模塊

1.2.1 28BYJ48型步進電機參數

步進電機是一種將電信號轉化為機械位移的機電執行元件。具體的可以理解為：當步進電機的驅動芯片接收到一個脈沖信號時，它就驅動步進電機按照事先設定好的方向轉動一個固定的角度(及步進角)，因此非常適用于單片機控制系統。可以通過控制脈沖來控制旋轉角度的大小，從而達到準確定位的目的；同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動速度的快慢和加速度，從而起到調速的目的。因此本次設計采用28BYJ48型四相八拍步進電機。

1.2.2 28BYJ48型步進電機工作方式

28BYJ48型四相八拍步進電機，其電壓為5V～12V。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，常見的通電方式有單相繞組通電：四拍(A-B-C-D-A…)，雙相繞組通電：四拍(AB-BC-CD-DAAB…)，八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)。本設計用到第二種驅動方式，只要按照分配的順序，依次給相應的相高電平，電機就可以按照設定好的的方式進行轉動。

1.2.3 步進電機驅動電路

由于步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須通過使用專用的步進電動機驅動器，因此采用ULN2003作為步進電動機的驅動器。ULN2003電路是美國TexasInstruments公司和Sprague公司開發的高壓大電流達林頓晶體管陣列電路。其由七個硅NPN復合晶體管組成，輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。

1.3 顯示模塊

本次設計采取共陽極接法，即把陽極接入+5V電源，在相應段的陰極上輸入相應的低電平，該段發光二極管就會導通發亮。因為LED數碼管的電流通常比較小，因此我們一般需要在回路中接上限流電阻。假如我們將“b”和“c”段輸入相應的低電平，那么“b”和“c”段發光，此時，數碼管將顯示數字“1”。而將“a”、“b”、“d”、“e”和“g”段都輸入相應的低電平，則此時LED數碼管將顯示數字“2”。

1.4 鍵盤控制模塊

1.4.1 電梯外鍵盤控制模塊

此部分電路是提供給處于各個樓層電梯外的用戶發出上下樓請求。按鍵與單片機的P3.2～P3.7分別相連，其對應的LED指示燈也是通過P3.2～P3.7來控制。當按鍵按下時，端口P3.2～P3.7通過按鍵接地，使得P3.2～P3.7變為低電平。每個上升、下降按鍵均有一只發光二極管作為指示燈與之配合，發光二極管與P3口的P3.2～P3.7連接。每個發光二極管通過一只阻值為560Ω的限流電阻與電源(VCC)相連，這樣流經發光二極管的電流大約為9mA，有適當的亮度，同時單片機的端口在不加驅動的情況下可以承受。

1.4.2 電梯內鍵盤控制模塊

電梯內電路提供給電梯內的乘客用戶使用，四個目標樓層選擇按鍵S1、S2、S3、S5和4個與之配合的發光二極管作為指示燈，即D1、D2、D3和D4。按鍵與P2口的P2.4～P2.7連接，其指示燈也與P2口的P2.4～P2.7相連。1.5報警電路模塊。當電梯運行過程中，到達所需樓層后，蜂鳴器會發出提示音告知用戶，另外用戶在電梯中如果遇到緊急情況也可按下“報警”直接進行報警求救。報警電路模塊采用1個S8500三極管驅動蜂鳴器來完成報警，其工作原理就是當P1.4輸出高電平時，三極管處于截至狀態，三極管的Vce電壓約等于VCC，蜂鳴器只有極小的電流通過，無法驅動其發出警報聲音。當P1.4輸出低電平時，三極管處于飽和導通狀態，三極管Vce約為0.3V，蜂鳴器有較大電流通過，能夠驅動其發出警報聲音。

2 、主程序工作流程圖

主程序工作流程圖如圖2所示。

圖2 主程序工作流程圖

電梯通電后，程序開始執行，此時數碼管顯示為1樓，同時開始掃描按鍵盤，判斷是否有按鍵按下。當有按鍵按下后，根據按鍵修改變量，然后電梯運行，同時數碼管顯示相應的樓層，當到達所需樓層后，電梯開門，同時蜂鳴器發出聲音，然后循環以上過程。

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