浅谈单片机在电梯控制系统的应用

【摘 要】在新时代，随着人们生活水平的不断提高，电梯已渗透到人们的生活之中。近年来，中国的高层建筑行业发展飞速，使电梯行业的发展速度不断提高，为人们的生活提供了舒适。但是，由于在制动或起动过程中电梯伴随着某些危险，因此合理控制电梯的方法是一个必须解决的紧急问题。本文在此基础上，分析了单片机电梯控制系统的设计问题。

【关键词】单片机;理论方案;电梯系统;应用

由于电梯的运行结构和内部结构相对复杂，为进一步促进我国电梯使用的安全性和稳定性，本文阐述了目前电梯运行的障碍，重点研究了基于单片机的电梯控制系统的几个相关问题，优化其结构，提高电梯控制系统的安全性。

一、单片机简介

单片机也称为单片微控制器，不是执行特定逻辑功能的芯片，而是将计算机系统集成到芯片中^[1]。与计算机相比，微控制器只相当于一台小型计算机，只缺少I/O设备，简而言之：芯片变成了计算机。它体积小，重量轻且经济，为学习，应用和开发提供舒适感。同时，学习使用微控制器是理解计算机原理和结构的最佳选择。单片机的使用已广泛，例如智能电表，实时工业控制，通信设备，导航系统和设备。自九十年代以来，已经开发出单片机技术。随着时间的推移和科学技术的发展，该技术的实际应用变得越来越成熟，单片机已广泛应用于各个领域。如今，人们越来越关注单片机在智能电子技术中的开发和应用。单片机的发展进入了一个新时代。无论是在自动测量还是在智能电表的实践中，都可以看到单片机技术。在当前的工业发展过程中，电子工业是一个新兴产业，在工业生产中，电子信息技术得到成功应用，电子信息技术与单片机技术相结合，有效提高了单片机的应用效果^[2]。单片机技术作为计算机技术的一个分支，在电子产品领域的应用丰富了电子产品的功能，为智能电子设备的开发和应用提供了新的途径，并实现了智能电子设备的创新与发展。

二、单片机系统与PLC系统对比

基于单片机的电梯控制系统设计与PLC电梯设计系统有很大的不同。为了分析和更好地理解基于单片机原理的电梯控制系统的设计问题，有必要在不同点之间以及它们各自的优缺点之间做出特定的区别，以便可以进行更好选择。关键是改善现有电梯控制系统在运行过程中的缺陷，以保证中国电梯的运行更安全可靠。

一般而言，PLC电梯控制系统的设计要高于基于单片机原理的电梯控制系统的设计成本。由于在电源控制系统设计过程中将单片机用作主芯片，使用PWM型驱动直流电动机，这会极大地影响电梯控制系统的成本，也就是说，电梯控制系统的成本可以保持在较低水平。如果使用变频器，将影响整个电梯控制系统的设计成本，即成本将增加^[3]。同时，基于单片机原理的电梯控制系统在设计过程中可以使用高精度的测量电路，有利于与相对稳定的数字软件相结合，从而确保了整个电梯控制系统的信号处理更加准确，高效^[4]。因此，在中国目前的电梯控制系统设计中，相关设计者经常选择基于单片机技术的电梯控制系统进行设计。

三、单片机在电梯控制系统的应用

1.检测重量

在电梯控制系统的设计中，重量检测是重要且关键的内容。重量检测主要通过使用相关的高精度仪器和设备来检测电梯的重量。基于单片机的电梯控制系统主要是通过使用重量传感器来完成的。这种类型的传感器不仅具有精度高的优点，而且价格相对便宜，可以有效地控制成本，同时可以在20mV的电压范围内保证20mV的电压信号^[5]。因此，為了有效地测量电压信号，可以将仪表放大器连接到重量传感器的一端，从而可以显示所测量的电压信号以供观察和研究。在此基础上，数字信号显示在单片机上。

2.电源控制

基于单片机的基于电梯的控制系统的电源可以有多种方式，但由于系统的不同模块发出的电压值之间存在很大差异，为避免严重干扰，必须采取适当的绝缘措施^[6]。根据控制系统的实际操作，可以将电源大致分为以下三种类型：当电源为+/- 15V时，可以选择放大电路来供电;为+/- 5V时，可以选择单片机逻辑供电电路，+ 3.3V必须为微控制器供电。并注意电源必须一起供电，并且+ 15V和-5V的电压应隔离，而传感器开关和信号开关的电源可以分别执行。

3.运行管理

电梯设备的运行方向和运行方式主要由系统管理模块控制，因此，控制系统和计算机系统之间的数据信息可以通过控制来有效执行操作信号和呼叫信号来进行数据交换。

4.调整显示位置

基于单片机的电梯控制系统设计中的关键要素之一就是显示电梯轿厢的位置，有两种主要方法可以显示位置，一个是非接触式的，另一个是接触式的，为了安全和精确起见，通常选择非接触方法^[7]。这样，主要使用宽带反射传感器，不仅可以有效抵抗干扰，而且具有精度更高，易于远程操作到特点^[8]。这种类型的传感器通常安装在电梯的极端位置以及每个楼层上，传感器信号由电梯控制系统电路处理，并在转换后输入微控制器。

5.电机控制

电梯控制系统对发动机的控制效果可归纳为以下几个方面^[9]：首先，控制电动机速度，电梯控制系统设置单个电动机的微机速度值芯片，使PWM输出可以满足现实，实现对发动机转速的有效控制。其次，发动机的运转方向得到有效控制。电梯控制系统为单片机提供相应的输入信号，并根据相应的逻辑分析控制电动机的上下运行状态。同样，电梯轿厢的惯性也得到有效控制，当升降机升降时，如果突然切断电源，由于惯性升降机将出现不准确到现象。因此，为避免这种现象，必须在系统中增加一个反向电压制动系统，可以在一定程度上提高电梯水平的稳定性和准确性。

四、结论

综上所述，本文主要分析和探讨基于单片机的电梯控制系统与PLC电梯设计系统之间的区别，以及提出了一些个人想法和建议，进一步突出了中国电梯运行过程中对完善的电梯控制系统的需求。相关电梯控制系统的设计人员及相关公司必须重视这一问题，并对电梯控制系统的设计工作进行科学合理的分析，并开展具体的问题讨论，不断完善单片机的各种功能，使其在电梯控制系统设计过程中发挥自己的良性作用，使整个电梯运行过程更加安全可靠。

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作者简介：

黄家澍（1997—），男，湖北黄石，本科，武汉纺织大学，单片机。

（作者单位：武汉纺织大学）