基于嵌入式電梯控制系統的設計探究

余芳純

摘 要：電梯在市場上已經有了廣泛的應用，針對市面一些電梯控制體統中不完備的地方，本文經過多重可行性的分析，采用使用廣泛的C語言進行編程，完成一套高效低成本的電梯控制系統設計。

關鍵詞：嵌入式電梯；控制系統；系統設計

電梯是較高層建筑的必備設施，極大的幫助了人們的生活，然而，電梯裝置也帶給人煩惱，首要，的就是電梯安全問題，近年來的電梯“吃人”事件，讓電梯安全問題幾度成為熱門話題；但在多數情況，人們反應的問題為反應速度慢，利用率低上；最后是以PLC作為電梯控制系統成本高昂，不易維護以及新功能的開發。本文提出的基于嵌入式電梯控制系統的設計可以有效的解決這一系列問題。

一、系統概述

本文的研究對象為單片機，使用C語言編程靈活控制電梯系統。主控制系統負責接收到信號，進行處理，然后再將處理結果傳輸到各部分，實現電梯的流暢運轉。

本次研究模擬出一個八層樓，電梯可達每個樓層，每層電梯入口安裝一個呼梯裝置，電梯內安裝有到訪樓層的數字及開關按鈕。電梯處于一樓時，紅色指示燈亮起，當有人按下相應樓層的按鈕，電梯會以每3秒一層的速度到達該樓層，并且自動打開電梯門，綠色指示燈亮起，這時電梯會自動處于等待狀態，電梯門三秒之后自動閉合，再進行下一步的運作，如無新的指令，電梯停運止運行，并保持梯門關閉。

二、可行性分析

（1）技術可行性。

本研究所研發的系統采用的控制芯片為89c51型號芯片，智能化水平高，控制效果好，對于數碼管顯示問題，將整體系統劃分為三個部分。首先是電梯狀態的顯示，其次是電梯門外側按鍵的顯示，以及電梯內控制的顯示。清晰的思路下，單片機接口更簡單，減少了外圍原件的接入，提高了電梯的利用率。[1]

（2）經濟可行性。

本系統成本低廉，要實現整個系統穩定安裝與運行，只需要安裝51單片機即可，在經濟方面有較強的可實施性。

（3）操作可行性。

本系統運行高效，可擴展性兼容性優越，對于使用者僅需理解其工作原理就可以操作維護，不需要經過復雜的技術培訓各個不同廠商的控制器，在操作上本系統具有較強的可行性。[2]

三、系統設計

（1）系統流程。

系統的操作指令主要來自乘客招梯，本系統針對樓層選擇順序會進行記錄，可以依據接受到的按鍵指令以及實際情況進行智能優化分析，選取最優線路，以達到節約使用者時間的目的。

a.用戶在所在樓層梯外按鍵，電梯收到信息后抵達樓層，亮起紅色指示燈，開門時綠色指示燈亮起，三秒后電梯門關閉指示燈熄滅，在電梯內無操作的情況下，電梯會靜止于該樓層。

b.電梯運行過程中，梯內人員按鍵要求電梯去往指定樓層，在電梯尚未到達指定樓層前，如有人按下電梯控制按鈕，電梯會依據運行方向參考是否開門，比如，當7樓有用戶叫梯，要去往8樓，停在一樓的電梯會開始上行，當電梯尚未到達3樓時，三樓有用戶叫梯，如三樓用戶要去4樓以上樓層，包含4樓，則電梯在三樓停下，接三樓用戶上樓，而如三樓用戶想要去1樓或是2樓，電梯則路過3樓而不停，返程時再接3樓用戶下樓。

c.當電梯內的人員離開電梯后，電梯要經過3秒后才會自動關上梯門，此時，電梯處于靜止狀態，等待新指令的輸入。

（2）硬件設計。

本嵌入式電梯控制系統的硬件設計如下：

四、軟件設計

主程序設計。主程序首要完成的工作就是等待信息輸入，作出相應的處理，另外，主程序需要檢測運行的時間，運行速度，以及監控系統運行狀態，是否超速或久不開門，確保安全。

為了促進程序的維護與升級，本程序選擇采用C語言編寫。C語言使用歷史長和廣泛，在結構上、可讀性上、維護性上都有著較大的優勢。

五、調試部分

此次調試主要經過了電源調試、顯示調試以及單片機控制調試幾個步驟。

（1）電源調試部分。

系統研發之初，沒有添加前端濾波電容，這造成了輸出波紋過大的問題，經過研究，決定為其添加50V，100微法的濾波電容。經過調試后，紋波的問題得到緩解，最終輸出的紋波控制在了合理的范圍內。

（2）顯示調試部分。

由于沒有完善的考慮到環境問題等干擾因素，就直接在印刷板上焊接在面包板上連好的線路，造成了數碼顯像管閃爍。發現這一問題后，經調試，圖像穩定，效果良好。

（3）單片機控制部分。

單片機在系統中起著較重的作用，承擔了接收信息和傳遞處理信息的作用，為了整體系統運行的順暢，必需要對單片機進行調試，單片機的調試是整個調試過程中最為復雜的一個步驟，這主要受制于其時序上的復雜性。[3]

在此次的調試過程中，出現了幾個控制開關失靈的現象，造成這個結果的主要原因是按鍵抖動嚴重，由于按鍵抖動嚴重，造成了多次控制不穩定的情況。然而，更換按鍵相對較為復雜，也會提高系統應用的成本，所以，改從軟件的角度解決這一問題，增長軟件中等待的時間，以適應按鍵抖動。

六、結語

本文研討的電梯控制系統建立在嵌入式的基礎上，筆者作出了許多有關具體的可操作性的調研，參考了電梯在實際應用中的需求，以及電梯操作系統的升級與維護問題，采用C語言進行編寫，對編寫的程序幾經修改，最終確定方案，在設計方案投入到使用中前，對于設計方案進行了實驗與調試，實驗證明，本系統可以促使電梯流暢運轉，并且對管理人員的要求不高，此電梯控制系統高效經濟，有著廣泛的推廣價值。

參考文獻：

[1]姚鵬.基于嵌入式技術的電梯轎廂操縱盤一體化控制器的研究與設計[D].天津城建大學， 2014.

[2]劉利.基于嵌入式系統的電梯核心控制器的設計與實現[D].天津大學， 2007.

[3]李明迪.基于嵌入式電梯控制系統的設計與實現[J].計算機光盤軟件與應用， 2010（16）：106-107.