基于单片机的电梯控制系统设计

伊桂芬 YI Gui-fen

（山东省济宁市技师学院，济宁 272000）

（Jining Technician College of Shandong Province，Jining 272000，China）

0 引言

随着社会经济建设的发展，人们生活水平的提高，电梯产品需求的数量化、个性化和多样化也提到议事日程上来了。电梯是现代建筑物的组成部分，在现代化的生活和工作当中人们已经离不开电梯了，而且对电梯的需求量也在不断的增长，我国已经成为全球最大的电梯市场。为了掌握好现在电梯的发展方向，了解电梯技术的发展，也为了让所学专业知识得到综合应用，笔者经过多方查阅资料，制定了一套自己的电梯控制模型系统设计方案。

1 系统方案设计

根据设计的要求，系统可以划分为系统控制部分和显示部分。其中系统控制部分包括单片机控制模块、电机驱动模块、传感器信号处理模块、报警模块以及键盘控制模块；显示部分包括检测模块、选层电路模块、显示模块，系统基本框图如图1所示。

2 系统的硬件设计与实现

2.1 主要单元电路的设计

2.1.1 控制电路的设计 单片机接收从各部分电路输入的逻辑信号和脉冲信号，并将输入的信号进行处理运算，以控制电流或电压的形式输出给被控制的单元电路，完成各项任务要求。单片机AT89S52外接传感器信号处理电路、键盘输入电路以及显示电路、直流电机驱动电路。直流电机驱动电路由P0.0-P0.5控制，显示电路由单片机的P0.6、RXD和TXD控制，键盘输入信号由P1.0、P1.1和P1.2控制，传感器信号由INT0和P2.0-P2.7控制。

2.1.2 传感器信号处理电路的设计 采用74LS14施密特触发器，即信号整形为信号处理电路，可以通过施密特触发器的13脚输入高低电平信号，而12脚输出的信号来控制LED的亮灭，同时把输出的信号送给单片机处理。

在电梯模型的各个楼层分别安装开关式传感器，当轿厢碰触到开关式传感器时，施密特出发器接收到信号作出相应反应，再把信号送给单片机处理。在轿厢门的两侧分别安装两个红外线发射-接收对管，通过一个小的直流电机来对轿厢门的开和关进行控制。

2.2 其他部分的单元电路设计

2.2.1 显示电路的设计 显示电路里采用74595来驱动8位的数码管，74595是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。

2.2.2 键盘控制电路的设计 74LS165这个芯片是八位并行输入/串行输出移位寄存器，因为可以级联，控制n个键盘按钮最少只需要2根口线，对于单片机用74LS165来控制这么多按键来说非常的简单，而且节约单片机的资源。

2.2.3 电源电路的设计 系统中电机驱动采用+5V、+12V供电，其他电路模块一般采用5V供电。变压器的输出功率为20W，而电梯整机在工作时的消耗功率约为16W左右，此功率主要以电机消耗功率为主，电机的负荷功率为15W，所以变压器足以为电梯控制系统供电。

2.2.4 控制面板的设计 按设计要求，电梯模型有两种类型的按钮：第一种为各楼层上的“向上”，“向下”按钮；第二种电梯轿厢内表示要达到楼层编号的数字按钮和开关电梯轿厢们的开关按钮。

①电梯外的装置：呼叫请求按钮及其对应指示灯个6个，由相应按键和发光二极管组成。底层和顶层分别为一个呼叫请求按钮（底层只有上升的按钮，顶层只有下降的按钮），各对应一只发光二极管，其他楼层各设有两个呼叫请求按钮（上、下）分别对应两个发光二极管，当乘客按下某按钮时与其相应的指示灯被点亮，电梯在响应乘客呼叫请求后，该指示灯灭。电梯运行指示灯2个，分别表示电梯的上升、下降的状态，以及电梯当前所在楼层指示灯一个（有8位LED数码管表示）。

②电梯内的装置：控制按钮与其对应指示灯4个，当乘客按下其按钮时与其相应的指示灯被点亮，电梯在响应乘客呼叫请求后指示灯灭。电梯运行状态指示灯2个，分别表示电梯的上升、下降状态，以及电梯当前所在楼层指示灯1个（由8位LED数码管表示）。

2.2.5 声光报警电路的设计 声光报警电路由一个蜂鸣器和一个发光二极管构成，可以实现如下功能：平层时蜂鸣器长响，同时LED灯长亮；超重时蜂鸣器持续响，同时LED灯持续亮。

3 系统的软件设计流程图

3.1 选层控制程序 选层控制部分主要用来控制电梯的外部请求按键、内部请求按键、外部指示灯、内部指示灯，以及电梯位置检测、电机运行。程序流程图，如图2所示。

图2 选层控制程序流程图

3.2 显示程序 显示部分主要用来显示电梯运行层数，当电梯到达某一层时，系统检测到平层信号后开始显示楼层数，该楼层数一直保持显示状态，直到电梯运行到下一个楼层后才开始显示下一个楼层的数值。程序流程图如图3所示。

图3 显示程序流程图

3.3 显示子程序 显示子程序是电梯运行到某层时，楼层数的显示原理。程序流程图，如图4所示。

图4 显示子程序流程图

4 总结

系统是以单片机为核心的自动控制系统，它包括单片机系统、用呼叫信号输入（键盘控制电路）、显示模块（数码管显示电路）、电动机控制模块、传感器信号处理模块以及报警电路等。系统通过外围电路采集与检测各楼层用户呼叫信号，经过的单片机按预定规则处理后，发出控制信号对步进电动机进行调节，控制其运行方向、速度和运行时间。同时，通过在各楼层设立5个开关传感器，监控电梯的位置和保证准确平层；当电梯载重超过预置重量时，单片机发出警报信号，并禁止电梯启动运行，整个系统实现了电梯控制的基本功能。

[1]宋德杰.用单片机实现电梯控制系统[J].电子制作，2004，10：216-218.

[2]何希才.常用传感器应用电路的设计与实践[J].科学出版社，2007，35(2):129-141.

[3]孟少凯.电梯技术与工程实务[M].北京：宇航出版社，2002：193-200.