使用AT89C52微机控制电梯的设计

使用 AT89C52 微机控制电梯的设计 伴随科学技术的进步 人们的生活水平的提高和节约用地的倡导 越来越多的高楼耸立 使人们的生活和工作受到很大的影响 垂直运输的问题也随之出现 人们迫切需要一套安全 快捷 高效 稳定的电梯控制系统 电梯控制模型的设计主要涉及数电 模电 单片机及接口 技术 C51 的编程等知识 可谓知识面含量非常广 但因现代的微电子技术 计算机技术和嵌 入式微控制器技术等的飞速发展 让我们做出应用型的电梯已成为可能 目前各小区居民楼都 已经安装上了快捷 方便的电梯系统 但某些方面如安全性和稳定性还有待提高 用户也给出 了更高的要求 目前电梯控制主要有继电器控制 可编程控制器控制 微机控制 单片机控制 这 3 种控 制方式 利用单片机控制电梯具有成本低 高精度的重量检测和显示 功能多样等明显优点 基于单片机电梯控制系统主要的核心技术在于单片机的应用 明显的优势就是可以嵌入到各种 仪器 设备中 实现的是对象的智能化控制 这一点是巨型机和网络不可能做到的 开发此系 统可以方便用户自行输入所要到达的楼层 显示电梯当前到达层数等功能 这样可以大大提高 其工作效率 彻底的脱离电梯操作工的模式 更主要的是为电子技术融入到计算机专业领域提 供一种新思路 为单片机技术的应用提供更广阔的空间 为开发更科学的电梯控制系统提供参 考 1 系统框图及功能 1 1 系统框图 基于单片机的电梯控制模型设计的基本思想是采用 AT89C52 单片机作为核心 利用其丰 富的 I O 接口与外围电路配合进行控制 采用 8 位 LED 静态显示来实时显示电梯所在楼层 并 用 4511 来驱动 LED 显示 采用行列式键盘矩阵作为外呼内选电路 由于是 5 层楼 故选用 4 4 矩阵键盘 键盘矩阵共 16 个按键 其中 8 个按键是各层楼外呼按键 5 个表示电梯内部 的选择键 另外设有紧急停止按键 启动按键和电梯演示按键 电梯状态是通过两个发光二极 管显示的 左边灯亮表示电梯在向上运行 右边灯亮表示电梯在向下运行 另设有一灯灯亮表 示开门状态 灯熄表示关门状态 电梯间竖并部分由有机玻璃粘成无上盖板的六面体 ABCDEFGH 高度 AE 为 1 2 m 电梯桥厢模型 J 通过滑轮悬挂并由电动机 M 牵引 可在电梯间竖 井模型的空间内上下运动 图 1 系统方框图 1 2 系统功能 1 识别楼层的高度和各个平层的位置 及时响应各楼层的请求信号 2 运行速度稳定 定位准确 电梯运行时有相应的指示灯亮 以示电梯正在上行或下行 实时 显示电梯所在楼层位置 3 平层时开门 关门等操作 平层结束时给出提示信号 平层位置误差 10 mm 要求平均每层 运行时间不超过 5 s 4 及时接受各楼层的呼叫信息 以先方向后距离的优先原则判断并自动响应外招信号 自行选 择运行路径 5 具备不可逆响应功能 电梯上升途中只响应上升呼叫 下降途中只响应下降呼叫 任何反方 向呼叫均无效 2 硬件部分的设计 2 1 楼层显示模块 数码管显示 电梯的基本功能具备显示电梯当前的楼层 所以设计中在轿厢和每个楼层中都设 置了一个数码显示管 用来显示当前电梯所在的层数 数码管显示电梯所到达的楼层数 接线 图如图 2 所示 图中共有 1 个数码管 通过对 8 根数据线进行写操作进行楼层显示 图 2 电梯楼层显示电路 2 2 按键电路模块 由于本电路所需按键较多 为了节省单片机的 I O 口 故选用行列式键盘矩阵 本电路采用的 是 4 键盘矩阵 电路如图所示 P2 0 P2 3 是接单片机的 P2 端口 单片机采用行和列扫描法 来判别这 16 个按键中哪个键按下 然后可根据每个按键的功能来通过单片机控制电梯的运行 键盘电路如图 3 所示 图 3 按键电路 各按钮开关说明 按钮开关 1 轿厢内一楼呼叫开关 按钮开关 2 轿厢内二楼呼叫开关 按钮开关 3 轿厢内三楼呼叫开关 按钮开关 4 轿厢内四楼呼叫开关 2 3 电梯门指示模块 在本次设计中电机正反转用两个发光管来表示 如图 4 所示 用单片机的 P33 P34 口做输出 口来驱动发光管 其中 D11 亮表示开门 D12 亮表示关门 2 4 铃声提示模块 采用蜂鸣提示音提示当轿箱到达所需的楼层时 蜂鸣器响 提示乘客到达了所需的楼层 另外 可以作为紧急停止时的报警提示信号 其软件驱动 硬件电路调试非常简洁方便 而且价格便 宜 能满足本设计的要求 当到达所选楼层后 蜂鸣机会响一声 表示开门 同时绿灯亮 3 s 后 蜂鸣机响两声 表示关门 同时红灯亮 图 5 铃声电路 2 5 升降指示模块 当电梯上升时 指示灯一次从下到上亮灯 一直循环 直到到达所选楼层 当电梯下降时 指示灯一次从上到下亮灯 一直循环 直到到达所选楼层 图 6 升降指示电路 3 软件设计 软件设计思想 采用模块化的分层次设计方法 将软件系统功能由多个实现单一功能的子程序 实现 通过调用不同的子程序 实现了复杂功能控制 这样便于调试 修改 软件编程是实现 多功能 智能化 操作方便的关键 在本设计中 可以把程序的各部分相互结合起来 达到完 成各项设计的功能 根据系统要求 电梯的程序应满足以下要求 1 初始化程序使数码管显示 1 表示电梯处在一楼 等待人进入电梯 2 主程序主要包括 判断乘客进入电梯后选择去哪一层 根据判断情况来控制电梯运行 到达目标楼层后相应的 呼叫指示灯熄灭 电梯在运行过程中要不断的扫描键盘 从而来判断各楼层有无呼叫请求 并点亮相应的呼叫 指示灯 设置演示功能按键 紧急停止按键 启动按键 实时显示电梯所在位置及运行状态 上行 下行 开关门有一定的延时来保证乘客走出 进入电梯 图 7 为主程序工作流程图 4 系统调试 连接 5 V 电源后 电梯通电使用 各模块使用正常 电梯响应上升下降队列时 相应的指示灯 上下行状态均能显示 通过选取各楼层按键 电梯都能完成请求 基本实现了电梯运行的模拟 4 1 方向及距离优先测试 电梯按某方向运行时 优先响应该运行方向的按钮 测试初始 轿箱位于一楼 按下二楼 三楼的上下按呼叫 和四楼的向下呼叫 按键顺序可随 意 测试结果如表 1 所示 结论 系统在向上运行时候 优先相应各楼层的向上呼叫信号 不响应向下的呼叫信号 向下 运行时相反 符合设计要求 同一方向有多个按钮呼叫时 优先响应最近的楼层 测试初始时 电梯位于任一层 如二楼 此时三楼和四楼分别向上呼叫 测试结果 先响应三楼呼叫 再响应四楼呼叫 结论 电梯具有距离优先响应的功能 当多层同方向呼叫 首先响应距离当前楼层较近的呼叫 符合系统设计要求 各按钮呼叫时指示灯显示正常 电梯响应该按钮的呼叫后 其指示灯应自动熄灭 4 2 综合测试 测试条件 电梯位于 1 楼 进入 3 人 其中一人要到 3 楼 另两人到 4 楼 电梯运行后 3 楼 有人向上呼叫 3 楼有人向下呼叫到 1 楼 测试结果如表 2 所示 测试结论 系统具有方向优先 距离优先的功能 基本模拟了实际电梯运行 完成设计指标 5 结论 本系统是基于 89C52 单片机设计的电梯