基于單片機的電梯控制系統設計

孫曉琳 羅丹 沈陽工學院

在電梯橋廂內外，模擬乘客按下按鍵后，會引起按鍵連接在單片機端口上的電平變化，以作為用戶的電梯按鍵反饋信息發送到主控制器中。之后，步進電機會根據單片機作出的判斷結果，模擬進行相應的上行或下行運動。整個電路系統中，利用LED燈的亮閃情況，來分別模擬顯示出電梯上升，下降與到達的情況。控制數字管的引腳，配合軟件編譯來模擬出實時顯示樓層數的功能。

1 總體方案設計

在設計中，進行硬件設計的大體思想是：采納一片AT89C51單片機芯片，作為整個電梯系統的控制核心。因為51系列的單片機配備了豐富的I/O接口，可以很方便的與外圍電路進行交互呼叫響應，所以利用這二者之間的配合可以更好地對整個系統進行控制。采納傳統的7段數碼管（8位LED），來實時顯示電梯當前所在的樓層數，并用單片機來驅動顯示屏進行顯示。本設計采用了按鍵用來模擬電梯的外呼內選電路信號，方便快捷。由于本設計是4層樓，所以在橋廂外設置了6個樓層按鍵，用于模擬廂外乘客的指令；在橋廂內設置了4個樓層按鍵，用于模擬廂內乘客的指令；另外設有緊急報警按鍵，發生意外情況可以按下。用來模擬顯示電梯當前運行狀態的，是上下兩個發光二極管。當電梯正在模擬做上行運動時，上行指示燈會亮起；當電梯正在模擬做下行運動時，下行指示燈會亮起；另外，各樓層都設置一個樓層指示燈，以便于模擬電梯到達指定樓層的情況。當電梯模擬抵達了指定樓層時，該樓層的指示燈會亮起，表示到達狀態，并伴有蜂鳴器提示音，之后會有開門狀態指示燈亮起表示開門狀態。本來，電梯在各樓層間的運動需要經過檢測才能應用到實驗結果中去，或者利用傳感器進行檢測反饋信息給主控制器，但由于條件限制，所以本設計中采用了延時控制，使相鄰樓層之間升降時間設為4秒

2 總體框架

首先，位于中心的是整個系統最核心的模塊，單片機控制模塊。在這個模塊中，主要是完成軟件方面的相關工作，并為一些外設電路進行供電。左上角的是電機模塊，是用來模擬電梯拽動運動的，分為上行正轉狀態，下行反轉狀態和停止不轉狀態。右上方為樓層模擬模塊，用來實時模擬顯示電梯當前所在樓層的。左方的是亮燈模塊，也就是電梯抵達，開關門等相關動作發生時進行亮燈提示作用。右方是報警模塊，這個模塊是利用蜂鳴器對電梯各到達狀態進行提示。左下方的為廂內模塊，也就是模擬乘客進入電梯后，可以進行的模擬操作。右下方的為廂外模塊，是為了模擬乘客未進入電梯前，進行對電梯的呼叫等模擬操作的。三、電梯主程序要求

電梯程序應滿足以下要求：

（1） 初始化，數碼管顯示為“1”。

（2）各指示燈均為熄滅狀態，表示當前電梯無人呼叫。

（3） 主程序主要包括：

○1能夠判斷出，橋廂內模擬乘客的樓層選擇。可以根據乘客選擇控制電梯的運動。抵達目標樓層后，開門狀態指示燈閃爍，蜂鳴器響起。

○2在電梯運行過程中，系統需不斷進行按鍵掃描，以此來實時捕獲各樓層的呼叫請求信號。

○3在系統中設置上行按鍵、下行按鍵、緊急報警按鍵等其他功能按鍵。

○4顯示電梯樓層。

○5抵達目標樓層后，若無模擬乘客操作則停留于該樓層。

○6顯示電梯方向。

3 電梯運行的相關子程序

在設計整個電梯的運行過程中，首先需要考慮的就是廂內和廂外呼叫的區別。真正的電梯系統的呼叫程序肯定是十分復雜且功能強大的，在此設計中，本人只完成了一部分相對基本的功能。呼叫信號的請求與響應，直接影響著電梯的運行動作：當前樓層小于呼叫信號時，電梯作上行運動；當前樓層大于呼叫信號時，電梯作下行運動。其廂內廂外呼叫的區別，是以不同位置的按鍵響應分開的。按鍵按下的呼叫請求在廂內模塊電路的話，就為內部呼叫信號；按鍵按下的呼叫請求在廂外模塊電路的話，就為外部呼叫信號。

圖1 電梯運行時的子程序框圖

4 總結

現代文明的飛速發展，使對樓層的要求也越來越高了。而其中，電梯則是不可缺少的一種便捷式交通運輸工具。自1889年的美國奧梯斯升降機公司正式推出人類歷史上第一部真正意義上的電梯以來，電梯的發展可謂是日新月異[1]。現代建筑物的規模已經不似往昔一樣了，人們的安逸享受感也今非昔比，所以，人們也有了諸多要求。例如要求電梯具有更精確的調速精度，更大的調速范圍，各種意外情況處理能力等。相較于如今的主流新型電梯，傳統繼電器電梯控制系統，存在著故障出錯率高、電梯系統維護不便、橋廂運行壽命短等缺點，必然會被時代潮流所掩埋。