单片机在电梯控制系统中的应用与分析

刘灿灿

辽宁轨道交通职业学院



单片机在电梯控制系统中的应用与分析

刘灿灿

辽宁轨道交通职业学院

本文根据单片机在电梯控制系统中的应用，从电梯的基本结构，控制系统的原理、硬件模块、软件模块及单片机在电梯控制系统中实现的功能几方面进行了论述与分析，希望能够为我国以后电梯控制系统的发展提供参考。

电梯 单片机 控制系统

1　电梯基本结构与控制系统的工作原理

1.1电梯基本结构

电梯是一种由机械部分和电气部分协同工作的特种设备。机械部分就如同人的躯体，而电气部分则类似于人的神经，控制部分则起着协同、调度机械和电气部分的作用，如同人的大脑。尽管现在存在的电梯种类繁多，但绝大部分电梯采用的仍旧是电力拖动、钢丝绳曳引式的结构。曳引系统、平衡系统、轿厢和门系统、导向系统以及机械安全保护装置组成了电梯的机械部分。而电力拖动系统，电气安全保护和运行逻辑功能控制系统组成了电梯的电气控制部分。

1.2电梯控制系统的工作原理

当乘客呼梯时，信号锁存系统将呼梯信号锁存，单片机查询到呼梯信号后，根据电梯所处的位置及呼梯信号的位置，决定电梯运行方向，并启动电梯到呼梯层停梯、开门，待乘客进入电梯后自动关门，然后按乘客要求将乘客运送至目标层。

2　单片机在电梯控制系统中实现的功能

单片机具有高集成度、高可靠性、体积小、控制功能强、低功耗、低电压、易扩展等特点，能有效简便地控制电梯的下列基本功能。

（1）楼层选择功能：利用按键开关可简洁明了地选择要电梯运行到的层数。（2）楼层显示功能：能直观的通过七段数码管显示电梯所在的层数。（3）键状态显示功能：当呼叫电梯的按键按下时，相应的发光二极管点亮，直到电梯运行到相应的楼层后，该发光二极管熄灭。（4）电梯状态指示功能：在电梯运行的过程中，能通过发光二管组合显示电梯上行下行的状态。

3　硬件模块

硬件部分主要由电源电路、控制电路模块、LED显示模块及键盘控制电路等构成。下面对主要部分进行简单介绍。

3.1电源电路

整个系统采用的电源电压只需+5V电压，将交流电经变压器变换为12V交流电，再用整流桥得到8.5V左右的直流电，采用不可调的3端稳压器件LM7805将电源稳定在5V直流输出。

3.2控制电路模块

主控制器采用AT89C51。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。它具有4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，2个16位定时/计数器，32个I/O口，1个串行通信口，1个5向量两级中断结构，片内震荡器及时钟电路。在本电梯控制系统中，P0口用于连接锁存器74LS245，以保护单片机的输出端口。P1口用于对电梯按钮的控制，连接输入设备。P3口用于对LED点阵显示器的控制。

3.3LED显示模块

LED输出显示模块采用LED点阵显示器，其中点阵列接单片机P3口，行接锁存器74LS245。在单片机的输出口接驱动电路74LS245，以保护单片机的输出端口。

3.4键盘控制电路

乘客可由按键控制电梯上升下降，按下对应楼层按键，点阵屏数字将从当前位置向下或向上平滑滚动显示到指定楼层位置。

4　软件模块

4.1主程序循环模块

该模块主要用于变量及其他部件的系统初始化，根据当前电梯的工作状态来判断是否可以进行电梯有关工作参数的设置，在电梯处于运行工作状态时判断是否已到达目标楼层，对某些功能键进行判断，从而实现特殊功能。

4.2判断子程序模块

判断子程序的实现过程：当有两个呼梯信号时，需要根据电梯当时所在楼层及运行状态进行逻辑判断。根据运行方向优先响应离电梯所在楼层近的呼梯信号，之后再处理第二的呼梯信号。这只是两个呼梯信号的逻辑判断，当有更多的呼梯信号时，则还需要进一步的逻辑判断。

4.3定时器中断模块

当行程开关发生故障时，该模块能够使控制系统根据电梯的运行时间来判断电梯所在的楼层是否已经发生变化。

5　结语

虽然目前绝大部分电梯控制系统采用的是PLC，但是单片机在电梯控制系统中的应用具有低成本，功能多样性，灵活度强，精度高等优点。期望本文能够利于提高单片机在电梯控制系统中的应用。

［1］王荣娟.基于单片机电梯控制系统设计与实现［J］.河南科技，2013（14）

［2］孙晓倩.基于单片机的电梯模拟系统［J］.时代教育，2015（21）

［3］张华熊，汪亚明，张聿，章晨衍.基于单片机的货运电梯控制器设计［J］.测试技术学报，2008（3）