王榮娟

(河北地質(zhì)職工大學，河北 石家莊 050081)

在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸工具。目前電梯控制主要有繼電器控制、可編程控制器控制、微機控制(單片機控制)這三種控制方式。利用單片機控制電梯具有成本低、高精度的重量檢測和顯示、功能多樣等明顯優(yōu)點。本文主要任務(wù)是完成一個電梯系統(tǒng)的智能控制模塊，即根據(jù)每個樓層不同顧客的按鍵要求，讓電梯做出合理的判斷，正確高效的指導電梯完成各項載客任務(wù)。本文主要完成了電梯控制系統(tǒng)的整體電路結(jié)構(gòu)圖設(shè)計，各部分硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計，最后進行系統(tǒng)測試，測試結(jié)果表明：本次設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)具有高精度、低成本、功能多樣等優(yōu)勢。

1 硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

在本次設(shè)計的基于單片機的電梯控制系統(tǒng)，以一片AT89C51單片機為主控制器的控制系統(tǒng)，包括車廂內(nèi)呼梯輸入模塊、車廂外呼梯輸入模塊、車廂開門、重量檢測模塊、電機控制以及電源模塊等，硬件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 硬件電路結(jié)構(gòu)總體設(shè)計圖

2 硬件設(shè)計

硬件電路部分主要有控制模塊，鍵盤控制，顯示模塊和電源模塊等。下面對各個電路做簡單的介紹。

(1)控制電路模塊。主控制器采用AT89C51。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機帶有4K字節(jié)的可反復擦寫的程序存儲器(PENROM)。它具有4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計數(shù)器，1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。在本設(shè)計中，P1口用于對電梯按鈕的控制，連接輸入設(shè)備。P3口用于對LED點陣顯示器的控制。P0口用于連接鎖存器74LS245，以保護單片機的輸出端口。

(2)鍵盤控制電路。乘客可由按鍵控制電梯上升下降，按下對應(yīng)樓層按鍵，點陣屏數(shù)字將從當前位置向下或向上平滑滾動顯示到指定樓層位置。

(3)LED顯示模塊。LED輸出顯示模塊采用LED點陣顯示器，其中點陣列接單片機P3口，行接鎖存器74LS245。在單片機的輸出口接驅(qū)動電路74LS245，以保護單片機的輸出端口。

(4)電源電路。整個系統(tǒng)采用的電源電壓只需+5V電壓，將交流電經(jīng)變壓器變換為12V交流電，再用整流橋得到8.5V左右的直流電，采用不可調(diào)的3端穩(wěn)壓器件LM7805將電源穩(wěn)定在5V直流輸出。

3 軟件設(shè)計

電梯控制系統(tǒng)的整體功能實現(xiàn)主要包括控制模塊軟件實現(xiàn)以及判斷子程序。實現(xiàn)控制系統(tǒng)整體功能實現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 電梯控制系統(tǒng)的整體流程圖

(1)主程序模塊。系統(tǒng)主程序主要用于變量及其他部件的初始化，如定時器T0的初始化，以便能夠準確的進行相應(yīng)的操作。同時進行相應(yīng)的功能鍵判斷，從而實現(xiàn)特殊功能。

(2)判斷子程序。系統(tǒng)判斷子程序?qū)崿F(xiàn)過程：在相應(yīng)的中斷子程序中，需要進行相應(yīng)樓層的邏輯判斷，尤其是兩個樓層申請的時候，一般都需要根據(jù)現(xiàn)在的樓層狀態(tài)以及相應(yīng)的升降標志位進行相應(yīng)的處理，例如在上升狀態(tài)時，若第二個樓層的申請較第一個申請離現(xiàn)在的樓層狀態(tài)更近，則應(yīng)先響應(yīng)第二個申請的響應(yīng)，然后再對第一個申請進行響應(yīng);若有樓層申請在當前樓層的下面，也應(yīng)根據(jù)升降的標志位進行判斷，如果是上升狀態(tài)，應(yīng)先響應(yīng)上面的樓層，然后再響應(yīng)其他的申請。當然，如果處于下降狀態(tài)，則以相反的順序進行響應(yīng)。這里只是兩個樓層申請時的討論。當有更多樓層響應(yīng)時，還需進一步進行邏輯的思考與判斷。

4 系統(tǒng)調(diào)試

(1)硬件測試。首先進行靜態(tài)檢查。根據(jù)硬件電路圖核對了元器件的型號、極性，安裝是否正確，檢查硬件電路連線是否與電路原理圖一致，檢查電路元器件是否都已經(jīng)連接好，用萬用表一一測試。再者進行通電檢查。首先調(diào)試電源部分。整個電路只需要+5V的電壓，接上電源，將220V交流電通入，測試變壓器的輸出端，整流橋輸出，LM7805的輸出電壓是否和理論計算值一致，再用示波器檢測單片機的復位和晶振電路是否有復位信號和振蕩信號。

(2)軟件調(diào)試及整體調(diào)試。對軟件先用仿真器進行了調(diào)試。用仿真器運行正常后，再用燒寫器將程序燒到AT89C51單片機中，進行了脫機調(diào)試。

5 結(jié)語

總之，本文首先給出了電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)，并且采用模塊化設(shè)計思想對電梯控制系統(tǒng)的各個模塊進行硬件電路設(shè)計以及相應(yīng)的軟件設(shè)計。最終給出了電路實物圖，并且對電梯控制系統(tǒng)整體調(diào)試，測試結(jié)果表明，采用單片機設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)具有成本低，靈活性強，功能多樣，精度高等優(yōu)點，為今后電梯控制系統(tǒng)的優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)和參考價值。