毕业设计（论文）-基于单片机控制的模拟电梯系统.doc

本 科 毕 业 设 计（论文） 题目 基于单片机控制的模拟电梯系统 院（系部） 电气与信息工程系 专业名称 电气工程及其自动化 年级班级 学生姓名 指导教师 2012 年 5 月 18 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）任务书专业班级 学生姓名 一、题目 基于单片机控制的模拟电梯系统 二、主要任务与要求任务：（1）要了解电梯及单片机的结构、功能、用途以发展状况；（2）复习大学四年所学习的专业知识；（3）学会如何设计、制作单片机控制的的系统。要求：（1）独立认真的完成毕业设计；（2）作出的系统要完好，能正常运行不出错，并具有实际应用价值。三、起止日期 年 月 日至 年 月 日指导教师 签字（盖章）系 主 任 签字（盖章） 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）评阅人评语专业班级 电气087班 学生姓名 孙超锋 题目 基于单片机控制的模拟电梯系统 评阅人 签字（盖章）职 称 工作单位 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）评定书专业班级 电气087班 学生姓名 孙超锋 题目 基于单片机控制的模拟电梯系统 指导教师 签字（盖章）职称 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）答辩许可证经审查， 电气工程及其自动化 专业 7 班 孙超锋 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。指导教师 签字（盖章） 年 月 日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（组长） 签字（盖章） 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议 电气与信息工程 院（系）电气工程及其自动化 专业 7 班 孙超锋 同学的毕业设计（论文）于 年 月 日进行了答辩。题目 基于单片机控制的模拟电梯系统 答辩委员会成员主 席（组长）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料： 、设计（论文）说明 共 页 、图纸 共 张 、评阅人意见 共 页 、指导教师意见 共 页根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、评阅人和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩毕业设计答辩委员会主席（组长） 签名 委员（组员）签名 年 月 日7河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯作为现在高层建筑的垂直交通工具，成为人们日常生活必不可少的代步工具。随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到迅捷的发展，人们的生活水平也显著提高，对电梯的安装也有了更高的要求。因此，必须努力提高电梯的性能，保证电梯的运行几搞笑又节能安全可靠。传统电梯控制系统采取的时继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐渐被淘汰。 单片机即微型计算机Single-Chip Microcomputer）,是集CPU，RAM，ROM定时，计数的多种接口与一体的微控制器，其中51单片机是各种单片机中最为典型和最具有代表性的一种，广泛应用于各个领域，电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中的永久垂直交通工具。关键词：单片机 电梯 控制AbstractWith the development of modern cities, growing number of high-rise buildings, vertical transport of the elevator as tall building, becoming the indispensable means of daily life. With the rapid economic development, micro-electronics technology, computer technology and automation technology has been rapid development, peoples standard of living is significantly higher, Elevator installation also has a higher demand. Therefore, efforts must be made to improve elevator performance, guarantee the safety of elevator running a few funny and energy-saving and reliable. Traditional relay logic when controlled by the elevator control system circuit, the control failure, maintenance inconvenient, short operating life, occupies a large space, are gradually being phased out.Single tablets machine is microcomputers Single-Chip Microcomputer), is set CPU,RAM,ROM scheduled, count of multiple interface and one of micro-controller, which 51 single tablets machine is various single tablets machine in the most typical and most has representative of a, widely application Yu all area, elevator is set machinery principle application, and electric control technology, and microprocessor technology, and systems engineering learn, more subject and Technology Branch Yu one of electromechanical device, It is the building of a permanent vertical transport.Key words: MUC Elevator Control SystemII目 录 前 言11 电梯的概述21.1电梯的定义21.2电梯的发展历史21.3电梯行业近年来的发展现状31.4世界电梯行业的发展趋势41.5中国电梯行业的发展势.61.6 产品技术的发展趋势7 2电梯设备、工作状态与安全运行92.1 电梯的分类92.2电梯的工作原理92.3电梯的常用术语112.4电梯的制系统的组成132.4.1 电梯的机械系统132.4.2 电梯的电气系统142.5 电梯的三个工作状态153.5.1 电梯的自检状态152.5.2 电梯的正常工作状态152.5.3 电梯的强制工作状态162.6 电梯的安全运行162.6.1 防超越行程的保护162.6.2 防电梯超速和断绳的保护162.6.3 防人员剪切和坠落的保护172.6.4 缓冲装置172.6.5 报警和救援装置172.6.6 停止开关和检修运行装置182.6.7 消防功能182.6.8 电气安全保护182.7 电梯的主要性能指193 单片机的概述203.1 单片机简介213.2 单片机的特点223.3单片机的应用领域233.4单片机的发展趋势243.5单片机的主要生产厂家263.6 单片机的选型273.7 MAX232串口下载模块274 硬件系统的实现294.1 功能模块图294.2 各功能模块的介绍324.2.1 STC89C52芯片324.2.2 显示模块354.2.3 复位开关模块364.2.4 时钟电路404.3 设计电路及其连接线415软件的设计435.1 汇编语言的简介435.2 流程图设计445.3 程序设计465.3.1 程序的初始化465.3.2 主程序及其说明475.3.3 中断程序的调用496系统调试526.1 硬件调试526.2 软件调试53致谢54参考文献55附录：56ii前 言电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。单片机汇编语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层，并且显示电梯的楼层和上下行论文选择stc89c52为核心控制元件，设计一个七层电梯系统，使用。利用单片机控制电梯有低成本，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。 1 电梯的概述1.1电梯的定义 电梯是制动力驱动，利用沿刚导轨运行的箱体或者固定线路运行的梯级（踏步）进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。1.2电梯的发展历史很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。公元前236年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界第1台安全升降机诞生。1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。19世纪末,采用沃德-伦纳德系统驱动控制的直流电梯出现，使电梯的运行性能明显改善。20世纪初，开始出现交流感应电动机驱动的电梯，后来槽轮式（即曳引式）驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。20世纪上半叶，直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现。1983年，变压变频控制的电梯出现，由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品。1996年，交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯出现，电梯技术又一次革新。由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、免维护和安全性高等特点。电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制等过程，对于多台电梯出现了并联控制、智能群控。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养服务系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。1.3电梯行业近年来的发展现状2000年5月，迅达电梯公司发布Eurolift无机房电梯。它采用高强度无钢丝绳芯的合成纤维曳引绳“SchindlerAramid”牵引轿厢。永磁电机无齿轮曳引机驱动。每根曳引绳大约由30万股细纤维组成，其曳引绳比传统的钢丝绳轻4倍，绳中嵌入了石墨纤维导体，使得能够监控曳引绳的轻微磨损等变化。2000年5月，据ElevatorWorld报道，意大利Maspero电梯公司在意大利伯尔尼亚冬季滑雪地安装了一台斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿导轨运行，斜行电梯是一种坡道交通工具。2000年，奥的斯公司发布Gen2无机房电梯。它采用扁平的钢丝绳加固胶带牵引轿厢，钢丝绳加固胶带（外面包裹着聚氨酯材料）柔性好。无齿轮曳引机呈细长形，体积小，很容易安装在井道顶部侧面的钢梁上。2002年4月1720日，三菱电机公司在第5届中国国际电梯展览会上展出了倾斜段高速运行的自动扶梯模型。可铰接伸缩的驱动齿条结构在运行时可使梯级的间隔发生变化，从而使速度也产生变化。其倾斜段的速度是出入口水平段的速度的1.5倍，这样既缩短了乘客的乘梯时间，也提高了乘客上下扶梯的安全性与平稳性。2002年，正在建设中预计2004年竣工的台北国际金融中心大厦将安装日本东芝电梯公司速度为1010m/min（16.8m/s）的超高速电梯。该电梯连接地下1层和第89层观光层，提升高度为388m。2003年2月，奥的斯公司发布新型的NextStep自动扶梯，它采用Guarded踏板设计，梯级踏板和围裙板成为协调运行的单一模块；它还采用了其它一些提高自动扶梯安全性的新技术，自动扶梯技术又一次更新。1.4世界电梯行业的发展趋势一、未来无机房电梯的需求将成为电梯发展亮点，将有更多的开发商选择无机房电梯，而无机房电梯价格稳中有升，特别是安全可靠的第四代无机房电梯，将成为购买热点。同时电梯企业之间的合作将有更好的趋势。二、观光电梯的式样将一改过去半园及菱形的局面，象WALESS平面观光电梯只在原来价格上增加8000元的产品更受用户欢迎，还有WALESS的1/4园无机房观光电梯可以让建筑设计与施工更简单，成本更低，成为未来观光电梯的抢手货。为此在未来观光电梯的式样将从原来2种增加到5-6种，让用户可以选择更多的观光式样，并满足低价用户选择观光电梯以及别墅观光电梯的需求。三、住宅电梯的多样性及综合成本选择为未来的发展趋势。在未来住宅电梯的多样性表现在有机房与无机房电梯并存；住宅廉价电梯与高档电梯并存；普通住宅电梯与住宅观光电梯并存的局面。同时开发商为了开发利益，在电梯井道土建设计、施工及电梯设备采购安装上将多方面考虑，为此不再只比较电梯设备的价格，而综合考虑成本将逐步成为选择住宅电梯的基本要求之一。四、未来电梯企业的广告费用将比以前增多，而且将更多地考虑广告的实用性和有效性。五、电梯标准化生产将在一些企业实施，通过标准化生产来降低生产成本服务用户、提高产品质量是电梯产品发展的另外一个趋势，而这个趋势可能将从中国开始走向全球。六、安装和售后服务质量将成为未来的另外一个重要提高的趋势，而且重视培养安装队伍也将成为今后几年重要的教学重点之一。七、同时本人认为在未来一些原来的知名品牌将受到新崛起的有新技术品牌的威胁，中国电梯行业将更多地参与国际竞争，而更多的投资商将分享电梯这份蛋糕。八、节能电梯是未来几年发展的主要趋势。电梯行业发展趋势也迫使采购趋势的改变，采购趋势的更新也将迫使电梯行业发展趋势符合采购需要，在今后几年无论是行业发展和采购趋势，节能电梯将成为主流趋势。1.5 中国电梯行业的发展趋势1979年以前，建国以来30年间，全国生产安装电梯约1万台。这些电梯主要是直流电梯和交流双速电梯。国内电梯生产企业约10家。1980年7月4日，中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建中国迅达电梯有限公司。这是我国自改革开放以来机械行业第1家合资企业。该合资企业包括上海电梯厂和北京电梯厂。中国电梯行业从此相继掀起了引进外资的热潮中国电梯产业在引入外资后才进入了真正的大发展阶段，中国电梯产业的80年代以后发展史可以说就是一部外资引进的发展史，从外资进入中国电梯行业的进程来看，中外电梯合资企业大体经历了如下四次发展阶段：中外合资中方控股、外方逐渐开始控股、基本由外方控股、全部为外方控股或独资。具体时间和标志如下表1-1和表1-2所示：表1-1我国电梯年产量增长里程碑我国电梯年产量增长里程碑年份里程碑实际年产量/万台1983突破5千台0.511986突破1万台1.131993突破2万台2.411998突破3万台3.022001突破4万台4.672002突破6万台6.202003突破8万台8.202004突破11万台11.102005突破13万台13.50表1-2中国电梯行业外资引进发展历程时间标志事件第一次发展（上世纪80年代）世界电梯行业中四大家族进入中国，电梯企业以中外合资为主兼有合作企业，基本为中方控股1980：中国迅达成立1981：广日电梯与日立成立中外合作企业1984：天津OTIS成立1987：上海三菱成立1988：苏州迅达成立第二次发展（19901995年）世界主要电梯企业加快进入中国的速度，合资企业大幅增加，但已有外方控股的趋势1993年：广州OTIS成立（OTIS控股），迅达控股苏迅，上海永大成立（台湾永大控股）1994年：OTIS控股天津OTIS1995年：沈阳东芝（东芝控股），上海崇友东芝成立（东芝、崇友各50），中山蒂森成立（蒂森控股）第三次发展（19961997年）世界上几乎所有大型电梯企业完全进入中国，成立合资企业，基本由外方控股为主1996年：迅达控股中国迅达，广州日立合资1997年：西子OTIS成立，华升富士达成立（富士达控股），大连星玛（LG）成立（LG控股）第四次发展（1998年至今）世界主要电梯企业在中国开始增资、重组。除上海三菱外，所有引进品牌电梯企业都为外方控股或独资1998年：昆山通力成立（独资）2000年：上海东芝变为独资企业2001年：OTIS控股西奥，中国迅达变为迅达独资企业、富士达并购上海扶梯厂2002年：OTIS并购江南电梯、西安电梯1.6 产品技术的发展趋势真正含义上的电梯（用电力驱动）是20世纪初的事情，经过一百年来的发展，其主要结构和核心技术主要体现在以下几个方面：1.电力拖动系统拖动技术拖动技术从直流拖动到交流变极调速（交流双速），到交流变压调速、到目前应用最为广泛的变频变压（VVVF）调速技术。2.电气控制系统信号控制通讯技术由最早的继电器逻辑控制的并行通讯，发展到目前的模糊逻辑串行通讯。随着摩天大楼的增多，控制大楼内多部电梯的协调运作的系统显得尤其重要，由此产生了群控电梯的派梯技术（呼梯指令响应技术），其最具代表性的技术有奥的斯的RSR（RelativeSystemResponse）派梯系统、迅达的厅外的楼层呼叫系统(Miconic10)等。随着生活质量的提高，客户不再仅仅满足于有电梯可乘坐，对电梯使用的安全性、发现故障的及时性、解决故障的迅速程度提出了更高的要求，因此电梯远程监控技术应运而生，在这方面奥的斯的EMS和REM具有一定的代表性。3.曳引导向系统曳引机制造技术曳引机从直流电机到交流电机，到无齿永磁马达技术。有齿曳引机从涡轮蜗杆减速到斜齿轮减速，到行星齿轮减速技术。目前由于对环保要求的提高，出现了复合钢带曳引技术、直线电机技术、磁悬浮应用技术等；为节省空间而引发的无机房电梯技术，包括通力的碟式马达、奥的斯的Gen2电机等。4.门系统门机制造技术由最初的手动拉闸门到电阻箱多段调速门机到目前的变频门机技术。近年来由于对安全要求的提高衍生出来的屏蔽门技术在地铁站得到应用。除了以上四类以外还有安全保护系统安全钳、限速器、缓冲器、上行超速装置等安全部件制造技术、轿厢系统隔音减震悬挂技术、重量平衡系统高层高速电梯的重量补偿技术等。2电梯设备、工作状态与安全运行2.1 电梯的分类电梯的分类多种多样：（1)按用途分类： 客梯、货梯、医用梯等（2）按速度分类： 低速电梯、中速电梯、高速电梯、超高速电梯（3）按驱动电源分类： 交流电梯、直流电梯(4)按控制方式分类： 有/无司机控制、群控等；有层间控制；简易集选控制；集选控制2.2电梯的工作原理 电梯的结构包括四大空间和八大系统，其中四大空间由机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分及层站部分组成。八大系统由拽引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统以及安全保护系统构成。 电梯的运行方式是通过拽引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在拽引绳和导向轮上，拽引电动机通过减速器变速后带动拽引轮转动，靠拽引绳与拽引轮摩檫产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿拽引绳运动中的张力和重量变化，使拽引电动机负载啊稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。只是呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在的楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。电梯单片机控制系统的基本结构图如图2-1所示，系统结构图如图2-2图所示。轿厢操作盘厅外呼叫梯安全装置井道装置输入接口输出接口指挥层调整器拖动控制门控制器主 机CPU存储器图2-1 电梯单片机控制系统的基本结构图拽引机变频器门机 显示现场信号PG单片机电源图2-2 系统结构框图2.3电梯的常用术语1供电系统：为电梯提供电源的装置。2曳引电动机：即电梯的动力源。交流电梯用交流电动机，直流电梯用直流电动机。3操纵装置：对电梯的运行实行操纵的装置，轿厢内的按钮操纵盘或手柄开关箱及厅外的呼叫按钮。4位置显示装置：即轿厢内和厅门指示灯，以灯光数字显示电梯所在的楼层，以箭头显示电梯的运行方向。5机械选层器：设在机房内。通常用钢带与电梯轿厢连接，模拟电梯运行状态的机械-电气装置，能指示轿厢运行位置、选层、消号确定运行方向、发出换速信号等作用。6限速器：装在机房内。当电梯的运行速度超过允许值时，能产生机械动作，切断控制电路，并迫使安全钳动作。7安全钳：当电梯的运行速度超过允许值时，限速器动作后，安全钳受限速器的操纵，将轿厢强行制停在导轨上。安全钳装在轿厢下边的两侧。8缓冲器：当轿厢或对重蹾底时，能吸收级量，安全制停。它有弹簧式和液压式之分。9对重：由对重架和对重块组成，其重量与轿厢载重量成一定比例，装井道内通过曳引钢丝绳与轿厢做相反方向运动。10层站：在楼的各层中，电梯停靠的地点。每一楼岐最多只有一个停靠站，另外可根据需要在层楼下设站。11基站：桥厢在无指令运行时停靠的层站。一般情况下，此层站出入桥厢人数最多。对于具有自动返回基站功能的集选控制电梯及并联控制电梯，合理选定基站，可提高使用效率。12顶层端站：电梯的最高停靠站。13底层端站：电梯的最低停靠站。当大楼有地下楼层时，底层端站往往不是大楼的首层。14门地坎：门地坎和门滑块是门的辅助导向组件，安装在厅门口的牛腿上，轿门地坎安装在轿门口，与门导轨和门滑轮配合，门的上、下两端均受导向和限位。门在运行时，滑块顺着地坎槽滑动。15平层：指轿厢接近停靠站时，使轿厢地坎与层门地坎达到同一平面的动作，也可理解为电梯在层站正常停靠时的慢速度动作过程。16平层准确度：指轿厢到站停靠后，轿门地坎平面对层门地坎平面垂直方向的误差值。17额定载重量：指设计规定的电梯载重量，是制造厂保证电梯正常运行的允许载重量，是用户选用电梯的主要依据，它是电梯的主要参数。18额定速度：是指设计规定的电梯运行速度，也是制造厂家保证电梯正常运行的速度，单位符号是m/s，它和额定载重量一样是用户选用的主要依据，也是电梯的主要参数之一。、2.4电梯的制系统的组成 现代电梯由机械系统和电气系统两部分组成。它是机电一体化的产物。其机械部分就好比人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，是电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多说为电力拖推动，钢丝绳引式结构，其机械部分有拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分有电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。2.4.1 电梯的机械系统电梯的机械系统部分有拽引系统、轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成。拽引系统： 电梯拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机、拽引钢丝绳、导向轮组成。轿厢和门系统： 轿厢主要由轿厢体和轿厢架构成。高级电梯的轿厢底装有机械和电气的检测装置，可以检测电梯的载荷情况。载荷情况转化为电信号送到电气控制系统，可以避免电梯在超载的情况下运行，减少事故的发生。门机分为轿门和厅门。轿门由装在轿顶部的自动开关机来开门和关门，也称为自动门，以调速直流电动机或交流电动机为动力。厅门只能由轿门通过系合装置带动开门或关门，时被动门。平衡系统： 由对重和补偿装置组成。对重时平衡轿厢重量的平衡重，与轿厢分别悬挂在拽引钢丝绳的两端。导向系统： 由导轨、导靴和导轨架组成。在井道中确定轿厢与对重的相互位置，并对他们的运动起导向作用。机械安全保护系统： 电梯的运行必须保证安全，为此设置了机械安全保护装置。机械安全保护系统包括制动器、限速器、安全钳、缓冲器等。限速器和安全钳是防止轿厢或对重装置意外坠落的安全设置之一。缓冲器设在井道坑底的地面上，若由于某种原因，当轿厢或对重装置超越极限位置发生墩底时，用来吸收轿厢或对重装置动能的制动装置。2.4.2 电梯的电气系统（1） 电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行控制。（2）电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是有轿箱内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指交响在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。（3）安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：极速期和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源额极限保护装置。电气方面的安全保护在各个运行环节中都有体现。2.5 电梯的三个工作状态3.5.1 电梯的自检状态电梯的自检过程额目标是：先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，首先电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。2.5.2 电梯的正常工作状态 电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：电梯在检测到门厅或轿厢的呼叫信号后将此楼层信号与轿厢所在的楼层信号相比较，通过选向模块进行运行选向。电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿厢运动。轿厢运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。当电梯检测到目标层楼检测点产生的减速信号时，电梯进入减速状态，有中速转变为低速，并以低速运行至平层点停止。平层后，经过一定的延时后开门，直至碰到开关到位行程开关；在经过一定的延时后关闭门，直到碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿厢所在的楼层。2.5.3 电梯的强制工作状态 当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上的消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行（下行）按钮，电梯上行（下行）：一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳出强制工作状态。2.6 电梯的安全运行电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性、电气控制和拖动的可靠性方面充分考虑外，还针对各种可能发生的危险，设置专门的安全装置。2.6.1 防超越行程的保护 为防止电梯由于控制方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫缓速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程，若是由于拽引打滑、制动失效或制动力不足造成的轿厢越程，该保护装置无能为力。2.6.2 防电梯超速和断绳的保护电梯由于控制失灵、拽引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因都会造成轿厢超速和坠落，因此，必须有可靠的保护措施。防超速和断绳的保护装置是全钳限速器系统。安全钳是一种使轿厢（或对重）停止向下运动的机械装置，凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时，对重也可以设置安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上，成对地同时作用在导轨上。 限速器是限制电梯运行速度的装置，一般安装在机房。当轿厢上行或下行超速时，通过电气触点使电梯停止运行，当下行超速电气触点动作仍不能使电梯停止，速度达到一定值后，限速器机械动作，拉动安全钳夹住导轨将轿厢制动；当断绳造成轿厢（或对重）坠落时，也由限速器的机械动作拉动安全钳，使轿厢制停在导轨上。安全钳和限速器动作后，必须将轿厢（或对重）提起，并经专业人员调整后方可恢复使用。2.6.3 防人员剪切和坠落的保护在电梯事故中人员被运动的轿厢剪切或坠入井道的事故所占的比例较大，而且这些事故后果都十分严重，所以防止人员剪切和坠落的保护就十分重要。防人员坠落和剪切的保护主要由门、门锁和门的电气安全触点联合承担。2.6.4 缓冲装置 电梯由于控制失灵、拽引力不足或制动失灵等发生轿厢或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿厢或对重的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全。2.6.5 报警和救援装置 电梯发生人员被困在轿箱内时，通过报警或通信装置应能将情况及时的通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿厢。报警装置 电梯必须安装应急照明和报警装置，并由应急电源供电。救援装置 电梯困人的救援以往主要采用自救的方法，即轿厢内的操纵人员从上部安全窗爬上轿顶将层门打开。随着电梯的发展，无人员操作的电梯广泛使用，再采用自救的方法不但十分危险而且几乎不可能。因此现在电梯从设计上就确定了救援必须从外部进行。救援装置包括拽引机的手动操作装置和层门人工开锁装置。2.6.6 停止开关和检修运行装置停止开关一般称急停开关，按要求在轿顶、底坑和滑轮间必须装设停止开关。检修运行是便于检修和维护而设置的运行状态，由安装轿顶或其他地方的检修运行装置进行控制。2.6.7 消防功能发生火灾时井道往往是烟气和火焰蔓延的通道，而且一般层门在70以上时也不能正常工作。为了乘客的安全，在火灾发生时必须使所有电梯停止应答召唤信号，直接返回撤离层站，即具有火灾自动返回基站功能。消防员在用电梯或有消防员操作功能的电梯（一般称消防电梯），除具备火灾自动返回基站功能外，还要供消防员灭火和抢救人员使用。消防电梯的布置应能在火灾时避免暴露于高温的火焰下，还能避免消防水流入井道。一般电梯层站宜与楼梯平台相邻并包含楼梯平台，层站外有防火门将层站隔离，层站内有防火门将楼梯平台隔离，这样在电梯不能使用时，消防员可以利用楼梯通道返回。2.6.8 电气安全保护 对电梯的电气装置和线路必须采取安全保护措施，以防发生人员触电和设备损毁事故。 直接触电保护 绝缘是防止发生直接触电和电气短路的基本措施。 间接触电的防护 间接触电是指人接触正常时不带而故障时带电的电气设备外露可导电部分，如金属外壳、金属线管、线槽等发生的触电。在电源中性点直接接地的供电系统中，防止间接触电最常用的防护措施是将故障时可能带电的电气设备外露可导电部分与供电变压器的中性点进行电气连接。电气故障防护 按规定交流电梯应有电源相序保护，直接与电源相连的电动机和照明电路应有短路保护，与电源直接相连的电动机还应有过载保护。电气安全装置 电气安全装置包括：直接切断驱动主机电源接触器或中间继电器的安全触点；不直接切断上述接触器或中间继电器的安全触点和不满足安全触电要求的触点。但当电梯电气设备出现故障，如无电压或低电压；导线中断、绝缘损坏、元件短路或断路、继电器和接触器不释放或不吸和；触头不断开或不闭合；断相错相等时，电气安全装置应能防止出现电梯危险状态。2.7 电梯的主要性能指（1）安全可靠。（2）噪声小，起、制动平稳，乘坐舒适。（3）能自动平层，且平层准确。（4）有完善的闭锁和保护系统。（5）自动化程度高，便于操作。（6）控制线路简单，维修方便，经济实用。3 单片机的概述单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）,又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。（如图1-1所示）。随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SOC（System on Chip）方向发展。MCS-51的结构如图3-1图所示。图3-1 MCS-51单片机的结构图单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。 3.1 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小,然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别，单片机的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。3.2 单片机的特点单片机与通用微机相比较,在结构,指令设置上均有其独特之处,其主要特点如下:单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的.ROM称为程序存储器,只存放程序,固定常数及数据表格.RAM则为数据存储器,用作工作区及存放用户数据.这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中,有较大的程序存储空间,把开发成功的程序固化在ROM中,而把少量的随机数据存放在RAM中.这样,小容量的数据存储器能以高速RAM形式集成在单片机内,以加速单片机的执行速度.但单片机内的RAM是作为数据存储器用,而不是当作高速缓冲存储器(CACHE)使用.采用面向控制的指令系统.为满足控制的需要,单片机有更强的逻辑控制能力,特别是具有很强的位处理能力.单片机的I/O引脚通常是多功能的.由于单片机芯片上引脚数目有限,为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法.引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分.单片机的外部扩展能力强.在内部的各种功能部分不能满足应用需求时,均可在外部进行扩