基于單片機的電梯控制系統設計

伊桂芬 YI Gui-fen

（山東省濟寧市技師學院，濟寧 272000）

（Jining Technician College of Shandong Province，Jining 272000，China）

0 引言

隨著社會經濟建設的發展，人們生活水平的提高，電梯產品需求的數量化、個性化和多樣化也提到議事日程上來了。電梯是現代建筑物的組成部分，在現代化的生活和工作當中人們已經離不開電梯了，而且對電梯的需求量也在不斷的增長，我國已經成為全球最大的電梯市場。為了掌握好現在電梯的發展方向，了解電梯技術的發展，也為了讓所學專業知識得到綜合應用，筆者經過多方查閱資料，制定了一套自己的電梯控制模型系統設計方案。

1 系統方案設計

根據設計的要求，系統可以劃分為系統控制部分和顯示部分。其中系統控制部分包括單片機控制模塊、電機驅動模塊、傳感器信號處理模塊、報警模塊以及鍵盤控制模塊；顯示部分包括檢測模塊、選層電路模塊、顯示模塊，系統基本框圖如圖1所示。

2 系統的硬件設計與實現

2.1 主要單元電路的設計

2.1.1 控制電路的設計 單片機接收從各部分電路輸入的邏輯信號和脈沖信號，并將輸入的信號進行處理運算，以控制電流或電壓的形式輸出給被控制的單元電路，完成各項任務要求。單片機AT89S52外接傳感器信號處理電路、鍵盤輸入電路以及顯示電路、直流電機驅動電路。直流電機驅動電路由P0.0-P0.5控制，顯示電路由單片機的P0.6、RXD和TXD控制，鍵盤輸入信號由P1.0、P1.1和P1.2控制，傳感器信號由INT0和P2.0-P2.7控制。

2.1.2 傳感器信號處理電路的設計 采用74LS14施密特觸發器，即信號整形為信號處理電路，可以通過施密特觸發器的13腳輸入高低電平信號，而12腳輸出的信號來控制LED的亮滅，同時把輸出的信號送給單片機處理。

在電梯模型的各個樓層分別安裝開關式傳感器，當轎廂碰觸到開關式傳感器時，施密特出發器接收到信號作出相應反應，再把信號送給單片機處理。在轎廂門的兩側分別安裝兩個紅外線發射-接收對管，通過一個小的直流電機來對轎廂門的開和關進行控制。

2.2 其他部分的單元電路設計

2.2.1 顯示電路的設計 顯示電路里采用74595來驅動8位的數碼管，74595是8位串行輸入轉并行輸出移位寄存器。74595的主要優點是具有數據存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數據可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數碼管沒有閃爍感。

2.2.2 鍵盤控制電路的設計 74LS165這個芯片是八位并行輸入/串行輸出移位寄存器，因為可以級聯，控制n個鍵盤按鈕最少只需要2根口線，對于單片機用74LS165來控制這么多按鍵來說非常的簡單，而且節約單片機的資源。

2.2.3 電源電路的設計 系統中電機驅動采用+5V、+12V供電，其他電路模塊一般采用5V供電。變壓器的輸出功率為20W，而電梯整機在工作時的消耗功率約為16W左右，此功率主要以電機消耗功率為主，電機的負荷功率為15W，所以變壓器足以為電梯控制系統供電。

2.2.4 控制面板的設計 按設計要求，電梯模型有兩種類型的按鈕：第一種為各樓層上的“向上”，“向下”按鈕；第二種電梯轎廂內表示要達到樓層編號的數字按鈕和開關電梯轎廂們的開關按鈕。

①電梯外的裝置：呼叫請求按鈕及其對應指示燈個6個，由相應按鍵和發光二極管組成。底層和頂層分別為一個呼叫請求按鈕（底層只有上升的按鈕，頂層只有下降的按鈕），各對應一只發光二極管，其他樓層各設有兩個呼叫請求按鈕（上、下）分別對應兩個發光二極管，當乘客按下某按鈕時與其相應的指示燈被點亮，電梯在響應乘客呼叫請求后，該指示燈滅。電梯運行指示燈2個，分別表示電梯的上升、下降的狀態，以及電梯當前所在樓層指示燈一個（有8位LED數碼管表示）。

②電梯內的裝置：控制按鈕與其對應指示燈4個，當乘客按下其按鈕時與其相應的指示燈被點亮，電梯在響應乘客呼叫請求后指示燈滅。電梯運行狀態指示燈2個，分別表示電梯的上升、下降狀態，以及電梯當前所在樓層指示燈1個（由8位LED數碼管表示）。

2.2.5 聲光報警電路的設計 聲光報警電路由一個蜂鳴器和一個發光二極管構成，可以實現如下功能：平層時蜂鳴器長響，同時LED燈長亮；超重時蜂鳴器持續響，同時LED燈持續亮。

3 系統的軟件設計流程圖

3.1 選層控制程序 選層控制部分主要用來控制電梯的外部請求按鍵、內部請求按鍵、外部指示燈、內部指示燈，以及電梯位置檢測、電機運行。程序流程圖，如圖2所示。

圖2 選層控制程序流程圖

3.2 顯示程序 顯示部分主要用來顯示電梯運行層數，當電梯到達某一層時，系統檢測到平層信號后開始顯示樓層數，該樓層數一直保持顯示狀態，直到電梯運行到下一個樓層后才開始顯示下一個樓層的數值。程序流程圖如圖3所示。

圖3 顯示程序流程圖

3.3 顯示子程序 顯示子程序是電梯運行到某層時，樓層數的顯示原理。程序流程圖，如圖4所示。

圖4 顯示子程序流程圖

4 總結

系統是以單片機為核心的自動控制系統，它包括單片機系統、用呼叫信號輸入（鍵盤控制電路）、顯示模塊（數碼管顯示電路）、電動機控制模塊、傳感器信號處理模塊以及報警電路等。系統通過外圍電路采集與檢測各樓層用戶呼叫信號，經過的單片機按預定規則處理后，發出控制信號對步進電動機進行調節，控制其運行方向、速度和運行時間。同時，通過在各樓層設立5個開關傳感器，監控電梯的位置和保證準確平層；當電梯載重超過預置重量時，單片機發出警報信號，并禁止電梯啟動運行，整個系統實現了電梯控制的基本功能。

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[3]孟少凱.電梯技術與工程實務[M].北京：宇航出版社，2002：193-200.