基于STC89C52单片机的电梯设计

马小萍+张国恒

摘 要：随着人们生活水平的不断提高和现代科技的猛速发展，高层建筑已成为一种用于居住、办公的主流建筑设计。为了更好地提高人们生活和工作的效率，电梯成为生活中不可或缺的垂直代步工具。为了让电梯在运行过程中实时、有效地实现方向优先、距离优先选择，本文提出了基于STC89C52单片机的电梯设计。

本文以STC89C52单片机作为背景机通过驱动外围电路实现电梯垂直运行，该系统主要由硬件和軟件两大部分组成。其中，硬件部分主要由主控芯片、显示模块、按键模块、铃声提示模块4大部分组成。主控模块由STC89C52作为背景机完成驱动外围电路进行信息处理和控制的功能，显示模块负责实时的显示电梯的升降状态以及电梯所到楼层数，按键电路主要负责完成电梯的外呼内选将楼层到达信号传输给单片机，铃声提示模块一方面报警提示乘客到达了所需的楼层，另一方面完成出现紧急停止时的报警提示。

关键词：STC89C52背景机 高层建筑垂直运行

0引言

随着现代科技的快速发展，高层建筑已成为一种用于居住、办公的主流建筑设计，以垂直输送为主的电梯技术得到了广泛应用。根据直线传输省时省力的机理，集机电一体化的电梯设备成为了高层建筑不可缺少的垂直代步运输工具，如何设计电梯的运行控制方式使其费用最低并且使得程序设计更为优化成熟，能够进一步提高电梯运行控制系统的稳定性和安全性，本文提出了基于STC89C52单片机的电梯控制系统的设计。

基于STC89C52单片机的电梯运行控制设计主要选用STC89C52单片机作为背景机以软硬件结合为平台，实现电梯外呼内选的功能，对于电梯的正常运行、制动减速、启动加速有着重要的控制作用。其中，硬件系统包括主控芯片、相关按键、显示单元等，主控芯片主要完成对外围电路的驱动实现电梯垂直方向运行、不同站层间自动起停、垂直厢体命令响应等功能以及各程序软件的烧写，电梯的外呼内选是通过相关按键传输楼层到达信号给单片机来完成，显示单元主要通过串口驱动数码管静态显示所选楼层。软件设计方面采用延时和中断的方式来检测用户的请求信息，延时主要完成电梯运行楼层数选择，当电梯运行到所选层时电通过开门延时等待乘客进入并完成选层，随后经延时关门执行请求，若无请求则电梯处于待命状态。软件部分主要采用模块化设计方法，使用处理能力强、运行速度快、兼容性强的C语言编写。整个系统的硬件电路搭建以及软件设计过程简单方便而且价格便宜能满足本设计的要求。

1系统设计组成及实现功能

1.1系统组成

基于单片机的电梯设计要求，电梯控制系统主要包括控制部分和显示部分，控制部分其基本思想是以STC89C52单片机为背景机，连接其丰富的接口配置和外围电路完成控制。显示电路采用LCD静态显示来实时显示电梯所在楼层，电梯的开门和关门状态通过另设显示灯，采用两个发光二极管显示电梯状态，其中上边二极管亮表示电梯向上运行，下边二极管亮表示电梯在向下运行。

1.2系统功能

（1）在垂直运行过程中通过软件设计能够识别显示楼层高度、目前所处位置以及对请求信号做出响应；

（2）通过软件与硬件的结合能够实时有效的显示电梯的运行状态，包括电梯升降状态，楼层位置显示以及相应指示灯的亮灭显示；

（3）有效、可靠地实现距离优先，方向优先选择控制，及时发出报警提示信号。

2硬件设计与调试

2.1硬件设计

采用双列直插式主控芯片STC89C52作为最小系统板，通过外围电路与主控电路结合完成电梯垂直运行各项功能。硬件电路主要由主控电路、按键电路、显示电路以及电源电路和报警提示电路组成。主控制器采用STC89C52单片机通过驱动I/O口实现集成控制。其中，P1口与电梯垂直运行的按钮连接完成控制，P3口与按键相连完成对显示器的控制。显示电路包括所选要到达楼层数显示和目的楼层显示，系统设计中所选要到达楼层数是通过数码管与P2口采用共阴极接法相连来进行显示控制，对于目的楼层用发光二极管显示通过单片机的P0口控制。按键电路采用点阵式按键接单片机P3口，乘客可通过电梯的垂直升降显示采用点阵式按键来选择楼层位置。

2.2按键键位识别

为了提高按键识别效率减少对背景机接口占用，本文采用键盘矩阵开关电路作为外呼内选的控制器。矩阵式键盘位于行线和列列交叉点上，交叉点两线分别连接到开关的两端，电源与行线通过上拉电阻连接。[1]在系统调试过程中为了正确判断闭合按键所在位置，通过识别某根行线位置为低电平时采取逐行检测各对应列线的电平状态，其中某根行线先被设置为低电平，其它线为高电平。闭合按键所在位置就是当某列为低电平时，该列线与原本置位低电平的行线所在的交叉点。

2.3硬件调试

通过将各子模块组合搭建形成功能完备的硬件平台，按照硬件电路图首先进行静态检查即在系统硬件上电之前先核对各模块的极性、接线以及安装是否正确然后检查各芯片之间接线是否连接正确，地线是否连接，完成对硬件电源的初查确保连线与原理图接线要求一致，然后借助万用表测试各芯片，如果芯片出现异常发热应及时切断电源，重新检查电路，直至输出正常电源电压。最后进行硬件整体通电检查，即检查背景机的晶振电路和复位电路是否有复位信号和振荡信号出现。

3软件设计与调试

系统通过延时程序来保证乘客走出或进入电梯的状态，通过中断来响应楼层间的选择并且设计报警提示信息方便乘客做选择。体现在当电梯处于底层、中间任意层和顶层时，通过软件设计选择调用距阵键盘扫描子程序，循环扫描确定按键是否按下，当显示有按键按下时输出键值，当按下键后子程序会自动结合电梯请求来驱动电梯到请求层工作。程序中用二进制表示电梯升降状态，用按键决定电梯的运行方向，以方向优先和距离优先的为原则进行楼层间的逻辑判断，在系统设计中0表示下降状态，1表示上升状态。在软件测试中完成当电梯处于上升状态时出现楼层请求，若第一个申请较第二个楼层的申请离现在的楼层状态更远，则程序先响应第二个请求，然后再对第一个求请进行判断，若出现楼层申请在当前楼层的下面，通过程序设计主要依据标志位进行判断电梯升降，若电梯处于下降状态，则先响应向下的楼层选择，然后再响应其他的请求。[4]反之响应的顺序相反。

4结论

以STC89C52作为背景机充分利用其软硬件资源和开发环境，通过按按键发出请求并送至单片机，单片机借助控制电路驱动外围电路实现楼层之间的选择和垂直运行。各模块软件设计采用模块化设计思想，使得整个电梯系统软硬件设计方法灵活、结构简单、实现功能强大、使用成本低并且可靠性高，为电梯控制系统的优化搭建提供了理论依据和实际参考价值。

参考文献：

[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天出版社，2006.

[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，2006.

[3]阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.

[4]王荣娟.基于单片机电梯控制系统设计与实现[J].机械与自动化，2013（7）：93.

通讯作者：

张国恒，男，汉族，西北民族大学教授，硕士生导师.

作者简介：

马小萍（1995—），女，回族，宁夏人，大学本科，现就读于西北民族大学.