单片机芯片AT89C52在电梯控制中的应用

刘广辉?周艳丽

摘 要：采用单片AT89C52芯片进行电梯控制使电梯控制系统体积更小功能更强大。单片机进行编程来实现电子设计，单片机输出电压通过驱动电路来控制电梯拖动，主要实现的基本功能有楼层呼叫、响应呼叫、电梯内部命令响应等。

关键词：主控芯片；显示模块；电动机模块

1 单片机芯片AT89C52的主要功能

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可反复擦写Flash ROM。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。单片机芯片AT89C52主要功能如下表所示：

单片机芯片AT89C52主要功能

兼容MCS51指令系统 8K可反复擦写Flash ROM

32个双向I/O口 256x8bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz

2个串行中断 可编程UART串行通道

2个外部中断源 共6个中断源

2个读写中断口线 3级加密位

低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能

2 基于AT89C52的电梯控制的设计过程

电梯应该具备基本的按键、显示二极管、数码管等。结合具体的轿厢，选择恰当的芯片，并分成四个模块，分配四个模块的任务。由于电梯有很多显示和按键，可以扩展单片机的I/O口控制二极管，同时也可以设专门的按键控制芯片进行按键控制。最后设计电路图，焊接相关器件后进行硬件调试。

3 电梯控制功能框架图

基于单片机芯片AT89C52的电梯控制主要由键盘控制电路、电梯复位电路、楼层显示模块、电动机模块、目的楼层显示电路、声音提示模块6大部分构成。电梯控制功能框架图如下图所示：

4 电梯控制四个模块

基于单片机芯片AT89C52的电梯控制系统主要由单片机主控芯片、楼层显示模块、声音提示模块、电动机模块等四个模块组成。这四个模块的选择直接决定了电梯功能的实现，同时在选择时还要考虑经济性、稳定性、人性化等因素。

4.1 单片机主控芯片

单片机的主要控制芯片是整个基于单片机芯片AT89C52的电梯控制的核心，是构成电梯控制系统关键性的软件设计。常见的设计方式主要是一片设计和多片设计。

一片单片机为主控制器。采用一个单片机控制所有的按键、数码管显示、电动机的转动、传感器的输出信号等，并对以上所有信号进行处理。这种设计一片单片机的控制任务较多，就造成控制系统相对复杂，只能适用于较简单的电梯控制系统。

多片单片机控制。使用多片单片机，其中一片是作为主控制器，另外设置了轿厢控制系统，每层的控制系统分别由一个单片机控制，然后通过主控制器和副控制器之间的通讯，实现电梯系统的控制。多片单片机将控制任务分解，控制系统的结构简单明了，各个系统之间相互独立便于维护和修检。例如5层楼就可以选用5片AT89C52单片机就可以实现该电梯的功能，不过单片机之间的通讯较多，设计不当可能导致电梯运行过程不够稳定。

目前单片机技术较为成熟，自身资源丰富，硬件设计简单，成本低，可靠性高，结合软件完全可以实现电梯运行状况的简单模拟，因此选择多片设计能更好地实现电梯控制。

4.2 楼层显示模块的选择

显示模块是电梯控制中的不可缺少的一部分，它主要是显示电梯的运行状态。这个模块常用的主要有两种显示的方式。

第一种是采用点阵式液晶显示器（LCD）显示各种相关数据以及信息，点阵式液晶显示器属于低功耗器件，但是其价格较贵。

第二种是采用传统的7段数码管（LED）显示电梯实时所到的楼层，但是7段数码管功耗比较大。

虽然7段数码管功耗大，但其软件驱动简单，硬件电路调试方便，价格便宜，亮度大，能满足电梯控制的要求。在实际的电梯控制运用中多采用传统的7段数码管（LED）显示。

4.3 声音提示模块的选择

声音提示模块是人性化设计的主要体现，它可以提供正常运行信号和紧急停止时的报警信号。声音提示模块可以从以下两种方式进行选择。

采用美国ISD公司的2590语音芯片。该语音芯片录放时间为90 秒，ISD2590系列具有抗断电能力强、音质好，使用方便等优点。它的最大的优点是芯片内E2PROM容量为480K，录放时间长。

采用蜂鸣器作为提示模块。蜂鸣提示音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，能满足电梯控制的要求。

综合经济、方便方面的考虑，在电梯控制中多采用蜂鸣器作为提示模块。

4.4 电动机模块的选择

电动机模块是电梯运行的动力机构，直接决定电梯的运行质量。这个模块的选择是整个控制系统能否正常运转的关键，可以采用步进电机和直流电机作为执行元件。

采用步进电机作为电梯控制的执行元件。步进电机和普通电机的主要区别是其脉冲驱动的形式，步进电机不需要A/D 转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，定位性能十分有优势。常用的步进电机每转一步，角度转1.8°，在应用中，步进电机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息，升降精度很高。

采用直流电机作为电梯控制的执行元件。直流电机工作原理是线圈始终交替地处于稳定平衡状态和非稳定平衡状态，通过电流的方向变化实现电机的正反转。直流电机主要用于高起动转矩、大转矩、低惯量的系统中。

电梯控制中电动机的负载比较大，频繁的升降，但对升降精度的要求不是太高。因此直流电动机就完全可以满足电梯控制的要求。

5 总结

基于单片机芯片AT89C52的电梯控制通过单片机的主要控制芯片实现了电梯的基本功能；楼层显示模块实现了实时显示电梯所在楼层位置；用声音提示模块实现了电梯紧急停止的报警；采用一台直流电动机的正反转实现了电梯的升降。另外还可以对按键的实时响应和识别，并根据按键情况和电梯的运行情况对按键的参数进行实时更新，这些实时参数对电动机的运行状态进行控制。

基于单片机芯片AT89C52的电梯控制除满足基本电梯运行功能外还具备可扩展功能，可添加人性化的按键语音服务功能，可添加感应操作功能，可通过通讯完成多台电梯联动运行控制。

6 结束语

基于单片机芯片AT89C52的电梯控制切实证明使用单片机控制电梯具有可行性。单片机价格便宜，电梯的需求量日益增加，使用单片机控制电梯使电梯的生产运行成本大大降低。同时单片机易于更新，也会减短电梯的技术更新周期。由此可见单片机控制方法在将来会成为电梯控制的发展方向。

参考文献

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[3]张娅莉.曲国峰.单片机在电梯自动控制中的应用[J].《工业控制计算机》，2003，（02）：59-60

[4]张娅莉.曲国峰.单片机在电梯自动控制中的应用[J].《工业控制计算机》，2003，（02）：59-60

作者简介

刘广辉（1982-），男，汉，河南省漯河市人，助教，大学本科，主要研究方向为电气自动化