基于單片機的電梯控制器設計實現

祁連梅 徐偉

摘 要：提出了一種基于單片機的電梯控制器的系統設計方案。實現了對8層載人電梯的運動控制、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設計過程，闡述了系統的設計原理。硬件利用STC89C52單片機、按鍵、繼電器、蜂鳴器、數碼管等搭建了硬件電路運行平臺，并在此硬件上，利用C語言對單片機控制程序進行了設計，實現對硬件的控制。該系統具有控制簡單，智能化程度高，安全性好等優點，可廣泛用于需要進行電梯的高層建筑中使用。

關鍵詞：單片機；控制器；載人電梯

隨著城市化步伐的加快，高層建筑的數量也不斷增加，為了便于高層建筑內的人員出行，電梯的應用也越來越廣泛。為了確保電梯能夠安全平穩工作，配置一套安全可靠、控制靈活，具備實時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，還能保障乘客的人身安全。因此，對電梯控制器的研究具有重要現實意義。

一、電梯控制器需求

設計一個8層電梯運行控制系統，使用STC89C52單片機作為核心控制，通過對輸入按鍵的采集，實現對輸出液晶顯示、開關門指示燈和報警輸出的控制。具體實現功能如下：1）模擬實現8層電梯的上下運行控制系統設計；2）實現運行顯示、危險報警；3）通過對輸入按鍵判斷，完成電梯的最優路線選擇；4）通過按下按鍵實現開關門、呼叫和復位的動作控制。

二、系統框架

（一）設計思路

通過對系統實現的功能進行分析，本次設計中通過對輸入按鍵的檢測，獲取所到樓層信息、求救信息和開關門控制命令信息，控制器采集到控制信息后，進行處理，控制繼電器模塊工作，對電梯的運動過程進行控制，并利用顯示部分顯示當前所到的樓層信息，到達目標樓層后，發出提示音，并根據開關按鍵的觸發狀態，對開關門指示燈的指示、電梯上下行的指示進行控制。

（二）框架結構

根據分析本設計由STC89C52主控模塊、按鍵模塊、電源模塊、顯示模塊、報警模塊、繼電器控制模塊六個部分組成，系統結構如圖1所示。

①主控模塊：實現對輸入模塊的采集，經過處理后，控制輸出模塊工作；②電源模塊：為系統各模塊供電；③報警模塊：接收到報警命令后，發出報警提示音；④按鍵模塊：完成對目標樓層輸入信息、開關門信息和緊急呼救信息的采集；⑤顯示模塊：實現對目標樓層的顯示，同時能夠進行開關指示；⑥繼電器控制模塊：接到命令后，控制電梯的電機工作，實現電梯的上下行控制。

三、硬件設計

系統的硬件由單片機最小系統、顯示電路、按鍵電路、報警電路、繼電器控制電路和電源電路組成。

（一）單片機最小系統

單片機最小系統由STC89C52單片機作為系統的控制核心，C1和C2電容、12MHz構成系統的晶振電路，C3和R2構成系統的復位電路；

（二）顯示電路

P0口外接RK1上拉電阻，驅動LED共陽數碼管的段選，數碼管的公共端接電源。利用P1.2～P1.3兩個引腳控制2個LED指示燈，對開門和關門操作進行顯示；

（三）按鍵電路

電梯外按鍵電路由8個按鍵組成，分別代表8個樓層的呼叫，按鍵為低電平有效8個按鍵分別接在單片機的P3口上，當有按鍵按下時，對應的引腳將檢測到低電平，用來實現對呼叫樓層的判斷。電梯內控制需要12按鍵完成，其中包括1-8樓層的內部按鍵，開門按鍵、關門按鍵、呼叫按鍵和復位按鍵。設計中P2.1～P2.3控制行掃描、P2.4～P2.7控制列掃描，通過對矩陣按鍵的行列掃描可以確定梯內按下的按鍵。

（四）報警電路

控制信號通過單片機的P1.5引腳發出，當P1.5引腳輸出低電平時，和SS8550相連的蜂鳴器供電回路導通，蜂鳴器發出報警提示音；

（五）繼電器控制電路

利用單片機的P2.0引腳控制繼電器，繼電器的觸點接在交流接觸的的供電電源上，通過控制接觸器的線圈實現對電梯電機的控制。硬件原理圖2所示：

系統過程的綜述：按鍵為輸入信號，STC89C52單片機收到信號后進行處理，將目標樓層顯示在數碼管上，控制下發命令給繼電器電路，控制電梯開始運動，隨著電梯的動作更新顯示樓層信息。當到達目標樓層后，按下開門按鍵，開門指示燈開啟，蜂鳴器發出提示音，當乘客離開電梯后，按下關門按鍵，關門指示燈被點亮，蜂鳴器發出提示音。如果呼叫按下，蜂鳴器一直出報警提示音，直到復位按鍵按下為止。

4 系統軟件設計

本設計的程序思路具體如下：系統供電，單片機中斷初始化操作，初始化中完成對單片機輸入/輸出引腳的初始化，同時數碼管初始顯示為“1”，代表電梯停在1層。顯示完成后程序進入一個無限循環中，在循環中順序執行如下操作：判斷是否有鍵按下，若無鍵按下，則返回按鍵按鍵判斷處繼續執行。若有鍵按下，執行按鍵處理函數，確定需要所到達的目標樓層，如果當前樓層是小于目標樓層執上行處理函數，如果當前樓層大于目標樓層執行下行處理函數，如果當前樓層等于目標樓層，更新顯示后返回按鍵檢測處，繼續循環執行，直到系統掉電為止。主函數流程見圖3所示：

5 總結

本文主要介紹了以STC89C52單片機為主控芯片的8層電梯控制電路的系統設計方案，并給出系統硬件工作的原理圖和軟件工作流程圖，通過軟件和硬件協調工作實現了對8層電梯的運行控制。在控制電梯正常上下運行的基礎上，設計中加入呼叫按鍵和報警電路，使系統具備了呼救功能，大大增強了系統應用的靈活性。

本設計具有控制靈活、實用性強、顯示直觀等優點，能夠滿足不同高層建筑內對電梯控制的需求因此，本案具有較好的應用價值和市場推廣前景。

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