單片機在電梯自動控制中的實踐應用分析

羅誠

（沈陽藍光新一代技術有限公司，遼寧 沈陽 110003）

單片機本身體積相對較小、處理速度較快、且它的價格低廉、功能表現強大，是目前最為重要的工業生產控制系統。在電梯自動控制技術體系中，主要結合啟動、選層、平層、換速、停車等諸多控制環節進行分析，確保單片機系統檢修運行與維護工作到位。就整體而言，要結合單片機控制機制，避免因外圍設備故障導致芯片損壞，增強單片機及相關設備的可靠性。

一、單片機在電梯控制中的應用概述

電梯自動控制技術對于電梯的安全屬性升級是具有重要促進作用的，目前比較常用的電梯自動控制設備不但造價較高，且其檢修、維護相對困難。為此，單片機若有效應用于電梯自動控制過程中，能有效改善上述問題，不斷提高電梯自動控制技術的安全可靠性。單片機內配有能夠高速處理數據的CPU 內核，同時集成有I/O 口、中斷系統、定時器、A/D 某塊等外設，配合外圍電路可以建立一個小而完善的微型計算機系統。實際上，單片機是非常適合于當前電梯自動控制系統的，它在系統中可替代PLC、時間繼電器等多種器件，實現對系統設備種類與數量的有效精簡。結合電梯自動控制原理，優化單片機外圍設備接口芯片，充分發揮單片機的技術應用優勢[1]。

二、電梯自動控制運行原理闡述

在電梯自動控制運行過程中，需要利用外呼按鈕向電梯傳遞呼梯信號，使電梯能夠前往產生外呼信號的樓層，電梯運行的另一信號來源為轎廂內選信號，電梯將前往內選信號樓層，電梯自動控制系統將通過以上兩種指令信號建立加速與減速控制機制。當電梯處在運行狀態時，需要通過特殊邏輯處理外呼信號：當前運行方向下，電梯順向截梯，此時需要結合運行方向、運行速度、所處樓層等信息顯示分析電梯緊急停車過程，并執行停車命令，系統進入語音播放邏輯，播放當前樓層等信息。單片機控制新型智能電梯語音原理圖，如圖1[2]。

圖1 單片機控制新型智能電梯原理示意圖

三、單片機在電梯自動控制系統中的硬件電路與系統軟件設計要點

（一）單片機在電梯自動控制系統中的硬件電路設計要點

單片機在電梯自動控制中的硬件電路設計，主要結合電梯內選信號電路與電梯樓層信息顯示電路兩點來看[3]。

電梯內選信號硬件電路，是圍繞單片機輸入口設計，采用輸入端口外接下拉電阻建立并行輸入的技術方式實現。一般來說，其電路中可以采用4x4 矩陣鍵盤，通過8 個IO 口，實現16 路按鍵輸入。通過掃描技術獲取按鍵鍵值，為確保獲取鍵值準確，要做好以下兩點設計：

其一，要判斷鍵盤按鍵按下時的電平狀況，電路中的全部行線通過下拉電阻置于低電平狀態，并接入單片機輸入口，縱線接入單片機輸出口，在縱線的輸出口上按固定時序循環產生高電平。鍵盤中按鍵按下時，需要確保行線與縱線相互交叉，此時按下按鍵的行線輸入口上可以識別到，其所在縱線循環產生的高電平，從而確定按下的按鍵所在行。進而通過當前縱線產生高電平的線號確定縱線，通過行線和縱線就能定位按下的按鍵。根據掃描按鍵的工作原理可知，為了獲取準確鍵值縱線高電平的循環時間要足夠快，且行線掃描到高電平時要及時確定縱線位置；其二，按鍵按下的過程中存在抖動的情況，為保證按鍵鍵值準確輸入信號要進行去抖動和抗干擾處理，防止錯誤信號被單片機識別。

電梯樓層信息顯示電路，通過全雙工串行通信，配合外圍芯片組合成串并口輸入與輸出電路。采用發光二極管直接驅動方式，實現低電平點亮二極管，作為電梯運行方向指示燈[4]。通過IIC通訊配合LED專用驅動芯片，驅動七段碼數碼塊顯示當前樓層。

（二）單片機在電梯自動控制中應用的軟件設計要點

對單片機在電梯自動控制中軟件設計要點進行分析，有效提高電梯整體運行效率。在軟件設計中，需要反復調用電梯參數，為避免多次調用地址難以判斷問題，可將參數發送至外部數據存儲器，保存于固定地址內。在電梯開關門條件判斷過程中，需要分析當前電梯狀態數據，同時結合電梯開關門邏輯，將電梯停靠在指定樓層后，并確保轎廂平層完成后，方可執行開關門操作。在轎廂實際運行過程中，要結合當前梯速，轎廂當前所在樓層，轎廂目標樓層，分析電梯加速與減速曲線，確保單片機輸出相應加速與減速信號。與此同時，要對電梯內外部請求數據進行分析，處理電梯運行相關控制數據，確保電梯控制系統優化流程順利推進[5]。

四、單片機在電梯自動控制中的設計方案應用

對單片機在電控自動控制中的設計方案進行分析，要優化程序設計原理，優化硬件電路，下文具體來談：

（一）設計原理的優化

利用單片機的電梯自動控制設計方案中，為保證電梯高效運行，需要反復調用電梯位置ASK1 以及呼梯請求ASK2，以了解電梯狀況與外呼請求。通過采用DPTR 指針自加功能，結合外部存儲器變址尋址方式建立多次調用機制。結合判斷使用地址，保證單片機在電梯自動控制過程中參數獲取正確。在關門條件判斷過程中，則需要確保程序運行邏輯正確，條件達標，保證電梯開關門執行到位。在結合樓層信息分析加速與減速位置時，同時處理高速與低速信息，并做好轉換低速后停車準備。在設計原理優化過程中，還需要結合電梯自動控制技術體系中的其他模塊分析單片機應用效果，確保單片機應用到位，體現一定技術優勢[6]。

（二）優化硬件電路

針對直流調速控制系統中額定電壓進行硬件設計，確保電路設計留有足夠余量，電梯直流調速系統額定電壓大約為230V。為了保證供電質量，通常需要結合三相降壓變壓器實現對電源電壓的有效降低，同時能夠規避網側3 次諧波所帶來的諸多不良影響。在這里，大多采用△/Y 聯結提高變壓器轉換效率[7]。

另一方面，需要判斷鍵盤中閉合鍵位置內容，對鍵盤中的按鍵狀況進行確認分析，了解確定鍵盤中形成閉合鍵內容，明確鍵位位置。結合某根行線調整低電平，確保行線始終保持低電平位置。在對各個列線的電平狀況狀態進行檢測過程中，需要對某一列電平建立有效高電平輸出。在與低電平行線交叉位置按鍵按下時所在行線電平由低電平變為高電平。

在針對電梯樓層信息顯示電路進行分析過程中，需要保證其數碼管顯示信息完全一致，例如要設計一個LED 數碼管顯示器用來顯示電梯樓層等信息，配合串行口TXD以及RXD進行全雙工串行通信，結合同步移位寄存器，通過解析RXD 數據串行數據，同時配置TXD 端的串行輸出同步移位，有效調整串行口配合外圍芯片建立一套完整的多個串行并口輸入與輸出電路。這一輸入與輸出電路可以用來顯示電梯運行方向與電梯門開關電路。采用發光二極管配合上拉電阻，對電源直接驅動方式進行設計，確保低電平應用有效到位。通過配置DK 開門燈配合DG 關門燈，設置Dcup 電梯上行燈以及Ddown 電梯下行燈。同時設置上行燈與下行燈過程中，要建立多路并聯聯動機制，確保電梯樓層信息顯示電路信號內容明顯顯示，整個過程中必須確保高低電平設計到位防止二極管虛亮情況，提高電路并聯聯動機制運行效率。在優化硬件電路過程中，也希望為接下來優化軟件打好基礎。

（三）優化軟件電路

在優化軟件電路過程中，需要結合電梯運行效率進行分析，在設計過程中要做到對ASK1 電梯位置狀況與ASK2 電梯請求的反復調用，確保在程序中采用外部存儲器變址尋址方式，有效規避程序中多次調用所產生的地址難以判斷現象狀況，它可能會導致軟件程序無法有效執行。在針對電梯關門條件進行判斷過程中，需要首先減去狀態數據內容，分析其邏輯運算內容，確保電梯開門樓層與開門請求優化到位，有效執行開門程序。例如在電梯所處樓層狀況進行分析，可以將這一狀況設置為0，配合請求0 設置PT1、PT2、PT3 等相關內容，做到對樓層中間控制點的有效安排設計，結合設計需要進行分析，確保電梯在經過過程中控制點時控制到位。具體來說，主要是對轎廂進行控制，確保臨近樓層停留判斷到位。在電梯轎廂加速與減速過程中，則要保證程序設置到位，結合單片機輸出加速與減速信號進行針對性操作，優化軟件系統設計全過程。最后要對程序內容進行說明，選擇在電梯內外部同時請求控制數據內容，并在外部RAM 位置選擇相關數據內容，建立內部RAM 電梯運行控制數據，其具體程序流程應該參考如下：

首先啟動程序，初始化使用到的相關外設，此時電梯在一層位置，查詢信號到上層呼梯信號，輸出關門信號，待電梯門完全關閉后，向上啟動電梯運行。快要達到目標時，設置減速點，并在目標層內繼續選擇向上呼叫，輸出減速控制信號。最后達到目標層停車，并進行目標層信號處理。在整個過程中，要合理充分利用單片機的集成電路芯片，借助單片機電梯自動控制應用功能，基于不同模式對電梯所在建筑的不同樓層發出不同請求，如此就能提高電梯運行進程中的整體效率。再者，利用單片機對電梯進行自動控制，確保電梯自動控制中不同功能的有效切換，確保單片機精確測量電機工作狀態，對電梯安全穩定運行也是相當有利的。

總結

就目前看來，通過單片機建立的自動控制系統，在電梯控制應用中，能夠保證在不同呼梯或內選方式下，能夠獲取正確的運行信號，有效提高電梯運行進程效率。在分析單片機對電梯的控制過程時，了解不同模式之間的切換方式，結合不同模式下電梯在不同樓層接收請求時的處理機制，確保單片機在電梯自動控制技術體系中得到有效深入應用，并提高應用水平。