基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

1.緒論

20世紀(jì)90年代，國際上電子和計算機(jī)技術(shù)較先進(jìn)的國家，一直在積極探索新的電子電路設(shè)計方法，并在設(shè)計方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，可編程邏輯器件(如CPLD、FPGA)的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計可以如同軟件設(shè)計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法、設(shè)計過程和設(shè)計觀念，促進(jìn)了EDA技術(shù)的迅速發(fā)展。

電梯是標(biāo)志現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運輸工具、是機(jī)電一體化的復(fù)雜運輸設(shè)備。它涉及電子技術(shù)、機(jī)械工程、電力電子技術(shù)、微電腦技術(shù)、電力拖動系統(tǒng)和土建工程等多個科學(xué)領(lǐng)域。作為高層建筑物上下交通運輸?shù)闹匾O(shè)備，越來越多的機(jī)電專業(yè)將參與電梯技術(shù)方面的工作，為了掌握電梯的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)就有必要把這龐大的集機(jī)械、電氣、傳感器于一體的產(chǎn)品模擬化，用PLC、單片機(jī)、微機(jī)、變頻器等控制手段去開發(fā)多功能應(yīng)用軟件。

該系統(tǒng)的核心控制芯片選用的是51系列單片機(jī)AT89C52,單片機(jī)在各個技術(shù)領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展，與單片機(jī)所構(gòu)成的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特點有關(guān)：

單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。

系統(tǒng)構(gòu)建簡潔、易行，能方便的實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

由于構(gòu)成的系統(tǒng)是一個計算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的功能由軟件實現(xiàn)，故具有柔性特點。

本文設(shè)計了一種實用的單片機(jī)電梯控制器，根據(jù)實際的需求使用了高性能的AT89C52單片機(jī)和專用的顯示、鍵盤控制芯片，配合相應(yīng)的軟件實現(xiàn)了對電梯的實時控制。其主要特點有電路結(jié)構(gòu)簡單、控制功能強(qiáng)、可靠性高等。

2.硬件電路設(shè)計

隨著社會的發(fā)展，電梯的使用越來越普遍，已從原來只在商業(yè)大廈、賓館使用，過渡到在辦公樓、居民樓等場所使用，并且對電梯功能的要求也不斷提高，相應(yīng)地其控制方式也在不停地發(fā)生變化。對于電梯的控制，傳統(tǒng)的方法是使用繼電器-接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微型計算機(jī)在電梯控制上的應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)在己進(jìn)入全微機(jī)化控制的時代。電梯的微機(jī)化控制主要有以下幾種形式：①PLC控制;②單板機(jī)控制;③單片機(jī)控制;④單微機(jī)控制;⑤多微機(jī)控制;⑥人工智能控制。隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計與控制的各個方面。

本設(shè)計就是使用一片AT89S52單片機(jī)來實現(xiàn)對電梯的控制的;用數(shù)碼管顯示當(dāng)前電梯所在樓層。

具體要求有：

1)用數(shù)碼管顯示當(dāng)前電梯所在樓層;

2)先響應(yīng)早的請求，如有同時發(fā)出的請求，則先響應(yīng)近處請求。

主要任務(wù)與要求：

設(shè)計一個8層自動電梯控制器，每層設(shè)請求按鈕開關(guān)，電梯到達(dá)有請求的樓層，則相應(yīng)指示燈滅，電梯門開，開門指示燈亮，5秒后自動關(guān)閉，繼續(xù)運行。

本設(shè)計電路框圖如圖1所示，具體電路原理圖如圖2所示。

本設(shè)計以單片機(jī)為核心控制，數(shù)層請求用按鍵實現(xiàn)，因為只有8層，按鍵較少，因此采用非編碼鍵，電梯樓層用一位7段數(shù)碼管顯示，電梯樓層請求顯示使用8個LED指示燈。電梯驅(qū)動采用雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片L298驅(qū)動器。

3.軟件設(shè)計

軟件是為硬件服務(wù)的，只有硬件在軟件的指揮下，按預(yù)定的目的工作，整體才會發(fā)揮其作用，軟件設(shè)計要依據(jù)硬件實現(xiàn)的功能而定。

該軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較簡單，采用C語言進(jìn)行編程，程序短小，運行速度快。其程序流程如圖3所示。

4.系統(tǒng)仿真與調(diào)試

1)系統(tǒng)仿真的平臺及功能

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真平臺有兩個常用的工具軟件：KeilC51和ProteusISIS.前者主要用于單片機(jī)C語言原程序的編輯、編譯、鏈接以及調(diào)試;后者主要用于單片機(jī)硬件電路原理的設(shè)計以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試。

2)仿真結(jié)論

在PROFEUS環(huán)境，運行電梯控制器系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)，每層設(shè)請求按鈕開關(guān)，電梯到達(dá)有請求的樓層，則相應(yīng)指示燈滅，電梯門開，開門指示燈亮，5秒后自動關(guān)閉，繼續(xù)運行。

電梯的初始狀態(tài)時，電梯停在一樓，如圖4所示：

當(dāng)六樓有人按鍵請求上樓時，電梯運轉(zhuǎn)到達(dá)六樓;電路仿真圖如圖5所示：

電梯在一樓時，如果有“2”“7”樓層同時請求，則電梯先到達(dá)二樓再到達(dá)七樓，其電路仿真如圖6和圖7所示。

通過電路仿真，本設(shè)計完成了要求實現(xiàn)的功能。