劉燦燦

遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院

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單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析

劉燦燦

遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院

本文根據(jù)單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，從電梯的基本結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)的原理、硬件模塊、軟件模塊及單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能幾方面進(jìn)行了論述與分析，希望能夠?yàn)槲覈院箅娞菘刂葡到y(tǒng)的發(fā)展提供參考。

電梯 單片機(jī) 控制系統(tǒng)

1　電梯基本結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的工作原理

1.1電梯基本結(jié)構(gòu)

電梯是一種由機(jī)械部分和電氣部分協(xié)同工作的特種設(shè)備。機(jī)械部分就如同人的軀體，而電氣部分則類似于人的神經(jīng)，控制部分則起著協(xié)同、調(diào)度機(jī)械和電氣部分的作用，如同人的大腦。盡管現(xiàn)在存在的電梯種類繁多，但絕大部分電梯采用的仍舊是電力拖動(dòng)、鋼絲繩曳引式的結(jié)構(gòu)。曳引系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、轎廂和門系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成了電梯的機(jī)械部分。而電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電氣安全保護(hù)和運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)組成了電梯的電氣控制部分。

1.2電梯控制系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)乘客呼梯時(shí)，信號(hào)鎖存系統(tǒng)將呼梯信號(hào)鎖存，單片機(jī)查詢到呼梯信號(hào)后，根據(jù)電梯所處的位置及呼梯信號(hào)的位置，決定電梯運(yùn)行方向，并啟動(dòng)電梯到呼梯層停梯、開門，待乘客進(jìn)入電梯后自動(dòng)關(guān)門，然后按乘客要求將乘客運(yùn)送至目標(biāo)層。

2　單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能

單片機(jī)具有高集成度、高可靠性、體積小、控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，能有效簡(jiǎn)便地控制電梯的下列基本功能。

（1）樓層選擇功能：利用按鍵開關(guān)可簡(jiǎn)潔明了地選擇要電梯運(yùn)行到的層數(shù)。（2）樓層顯示功能：能直觀的通過七段數(shù)碼管顯示電梯所在的層數(shù)。（3）鍵狀態(tài)顯示功能：當(dāng)呼叫電梯的按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，直到電梯運(yùn)行到相應(yīng)的樓層后，該發(fā)光二極管熄滅。（4）電梯狀態(tài)指示功能：在電梯運(yùn)行的過程中，能通過發(fā)光二管組合顯示電梯上行下行的狀態(tài)。

3　硬件模塊

硬件部分主要由電源電路、控制電路模塊、LED顯示模塊及鍵盤控制電路等構(gòu)成。下面對(duì)主要部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

3.1電源電路

整個(gè)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。

3.2控制電路模塊

主控制器采用AT89C51。AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器（PENROM）。它具有4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，32個(gè)I/O口，1個(gè)串行通信口，1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。在本電梯控制系統(tǒng)中，P0口用于連接鎖存器74LS245，以保護(hù)單片機(jī)的輸出端口。P1口用于對(duì)電梯按鈕的控制，連接輸入設(shè)備。P3口用于對(duì)LED點(diǎn)陣顯示器的控制。

3.3LED顯示模塊

LED輸出顯示模塊采用LED點(diǎn)陣顯示器，其中點(diǎn)陣列接單片機(jī)P3口，行接鎖存器74LS245。在單片機(jī)的輸出口接驅(qū)動(dòng)電路74LS245，以保護(hù)單片機(jī)的輸出端口。

3.4鍵盤控制電路

乘客可由按鍵控制電梯上升下降，按下對(duì)應(yīng)樓層按鍵，點(diǎn)陣屏數(shù)字將從當(dāng)前位置向下或向上平滑滾動(dòng)顯示到指定樓層位置。

4　軟件模塊

4.1主程序循環(huán)模塊

該模塊主要用于變量及其他部件的系統(tǒng)初始化，根據(jù)當(dāng)前電梯的工作狀態(tài)來判斷是否可以進(jìn)行電梯有關(guān)工作參數(shù)的設(shè)置，在電梯處于運(yùn)行工作狀態(tài)時(shí)判斷是否已到達(dá)目標(biāo)樓層，對(duì)某些功能鍵進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)特殊功能。

4.2判斷子程序模塊

判斷子程序的實(shí)現(xiàn)過程：當(dāng)有兩個(gè)呼梯信號(hào)時(shí)，需要根據(jù)電梯當(dāng)時(shí)所在樓層及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷。根據(jù)運(yùn)行方向優(yōu)先響應(yīng)離電梯所在樓層近的呼梯信號(hào)，之后再處理第二的呼梯信號(hào)。這只是兩個(gè)呼梯信號(hào)的邏輯判斷，當(dāng)有更多的呼梯信號(hào)時(shí)，則還需要進(jìn)一步的邏輯判斷。

4.3定時(shí)器中斷模塊

當(dāng)行程開關(guān)發(fā)生故障時(shí)，該模塊能夠使控制系統(tǒng)根據(jù)電梯的運(yùn)行時(shí)間來判斷電梯所在的樓層是否已經(jīng)發(fā)生變化。

5　結(jié)語

雖然目前絕大部分電梯控制系統(tǒng)采用的是PLC，但是單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有低成本，功能多樣性，靈活度強(qiáng)，精度高等優(yōu)點(diǎn)。期望本文能夠利于提高單片機(jī)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

［1］王榮娟.基于單片機(jī)電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.河南科技，2013（14）

［2］孫曉倩.基于單片機(jī)的電梯模擬系統(tǒng)［J］.時(shí)代教育，2015（21）

［3］張華熊，汪亞明，張聿，章晨衍.基于單片機(jī)的貨運(yùn)電梯控制器設(shè)計(jì)［J］.測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2008（3）