電梯點陣模擬系統設計

高星全 范 翀 霍 峰

（黑龍江八一農墾大學 電氣與信息學院，黑龍江 大慶163319）

1 概述

電梯現如今已經成為我們生活中必不可缺的一樣生活工具，無論是公共建筑還是居民住戶，電梯的作用顯得尤為突出，已經成為建筑中不可或缺的設施工具。從過去的蒸汽機驅動的升降機到現如今越來越人性化的職能電梯，市場大眾對全新

的綠色環保電梯、節能電梯和人工智能電梯的強烈需求也越發凸顯出來。無論是國內還是國外制造生產電梯的廠商都為了滿足市場需要，爭相投入大量的人力物力，希望能夠在未來新型電梯產業發展中占得拔得頭籌。

目前市面上廣泛使用的大部分電梯點陣系統都具有性能穩定、質量可靠等優點。大部分的電梯已經能夠做到能在遠端電梯監控視頻上疊加并顯示時間、日期、電梯名稱、所在樓層、運行方向和狀態、卡層故障等信息。并且隨著科技的不斷進步，有不少先進的電梯顯示屏系統已經開始使用獨立的紅外對射調制信號，和電梯之間能夠無需通過任何線路的連接，就能進行匹配，因此可以適合于任何型號的電梯，而且不受到電梯運行的電磁干擾。

2 方案設計

本設計以單片機STC89C51 為主控原件，結合了8*8 點陣模塊、獨立按鍵模塊和聲光指示電路等其他模塊構建的8 層樓的電梯模擬系統，通過軟件仿真和實物制作相結合的方式完成本次制作，采用8*8 點陣模塊顯示電梯運行實時所到的樓層數。本設計軟件驅動靈活可變，硬件電路仿真調試簡便清晰，兩者共同協作。采用蜂鳴器作為聲音指示，發光二極管進行燈光提醒，當電梯到達所需的樓層時，蜂鳴器與發光二極管共同配合，提示乘客到達的樓層。本系統電路結構清晰，硬件成本低，功能豐富，能夠很好的模擬實際電梯的運行功能。

由主控系統STC89C51 單片機系統、集成8 路獨立按鍵電路、8*8 點陣模塊和聲光指示電路等模塊之間構成的一個8 層樓的點陣電梯模擬系統。

3 系統硬件設計

主控芯片選擇STC89C52,單片機的供電電壓和USB 接口提供的電壓都是5V。在本系統中單片機系統是由國產宏晶科技生產的STC89C51 單片機為中心，輔以基準時鐘電路和復位電路組成單片機最小應用系統；其原理如圖1 所示。

3.1 電梯控制電路

本系統對電梯樓層的控制是通過8 個獨立按鍵來進行控制的，按鍵與所代表的樓層相對應，當有按鍵按下時，電梯就會從當前樓層運行至被按下的按鍵所對應的樓層，這一系統的8路獨立按鍵的原理圖如圖2 所示。

圖1 單片機工作電路

圖2 按鍵控制電路

鍵盤是向單片機進行數據和命令輸入的外接設備，單片機常用的鍵盤大致有兩種：一種是全編碼鍵盤，這種鍵盤的鍵碼由全硬件組成，然而全編碼鍵盤的結構太復雜，成本高；另一種是非編碼鍵盤這種鍵盤包括獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種，這兩種鍵盤均可利用軟件識別鍵碼及完成各種鍵功能，這類鍵盤成本較低，且使用方法簡便。編碼鍵盤通過硬件電路產生被按下的按鍵的鍵碼和一個選通脈沖。選通脈沖可作為CPU 的中斷請求信號。編碼鍵盤自帶接口電路，在檢測按鍵的按下的同時進行抖動防串鍵的動作，這一功能使被按下按鍵與之相對對的鍵碼（如ASCⅡ碼）送往CPU，而非編碼鍵盤中有關鍵的識別等功能都是通過軟件實現。編碼鍵盤所需的程序簡單，但硬件電路復雜，應用的靈活性較差，常不被單片機使用，因此現在單片機多使用非編碼鍵盤。

3.2 電梯指示電路

在本系統中是通過蜂鳴器和LED 指示燈組成電梯運行到達時的指示，當電梯運行到達時，單片機驅動蜂鳴器進行“嘀”一聲的聲音提醒，LED 指示燈點亮一秒后熄滅，點陣屏實時顯示當前樓層。

電梯的指示電路也就是由兩部分組成，即“聲”和“光”。“聲”就是指蜂鳴器，“光”就是LED 燈了。

蜂鳴器以結構來進行區分則大致上可以被分為兩種：壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器。壓電式是通過壓電陶瓷片發聲，內部電流較弱；電磁式則是線圈通電發出震動發聲，形狀小巧。如果依照驅動方式進行劃分則為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。這里的有源和無源不是指電源，而是振蕩源。有源蜂鳴器內部帶了振蕩源。蜂鳴器的發聲原理由振動裝置和諧振裝置組成的，無源蜂鳴器的工作原理是方波信號輸入諧振裝置轉換為聲音信號輸出；有源蜂鳴器的發聲原理相對就簡單很多，在直流電源輸入經過振蕩系統的放大取樣電路在諧振裝置作用下產生聲音信號。

圖3 主程序流程圖

4 系統軟件設計

在編寫程序前需要構思整個系統的工作流程，有一個完善的流程，才能更好的規劃下一步變成所需的步驟。本次設計的具體流程如圖3。

5 結論

本系統設計的一個電梯運行的模擬控制系統，以8*8 點陣作為電梯運行的樓層指示，以LED 燈和蜂鳴器組成的聲光指示電路作為電梯運行到達時的指示電路；系統設計簡便、實用性強、操作簡單，完成了模擬電梯的基本功能，很好的實現了預期的效果。