电梯点阵模拟系统设计

2020-05-12高星全

科学技术创新 2020年10期

关键词：蜂鸣器楼层按键

高星全范翀霍峰

（黑龙江八一农垦大学电气与信息学院，黑龙江大庆163319）

1 概述

电梯现如今已经成为我们生活中必不可缺的一样生活工具，无论是公共建筑还是居民住户，电梯的作用显得尤为突出，已经成为建筑中不可或缺的设施工具。从过去的蒸汽机驱动的升降机到现如今越来越人性化的职能电梯，市场大众对全新

的绿色环保电梯、节能电梯和人工智能电梯的强烈需求也越发凸显出来。无论是国内还是国外制造生产电梯的厂商都为了满足市场需要，争相投入大量的人力物力，希望能够在未来新型电梯产业发展中占得拔得头筹。

目前市面上广泛使用的大部分电梯点阵系统都具有性能稳定、质量可靠等优点。大部分的电梯已经能够做到能在远端电梯监控视频上叠加并显示时间、日期、电梯名称、所在楼层、运行方向和状态、卡层故障等信息。并且随着科技的不断进步，有不少先进的电梯显示屏系统已经开始使用独立的红外对射调制信号，和电梯之间能够无需通过任何线路的连接，就能进行匹配，因此可以适合于任何型号的电梯，而且不受到电梯运行的电磁干扰。

2 方案设计

本设计以单片机STC89C51 为主控原件，结合了8*8 点阵模块、独立按键模块和声光指示电路等其他模块构建的8 层楼的电梯模拟系统，通过软件仿真和实物制作相结合的方式完成本次制作，采用8*8 点阵模块显示电梯运行实时所到的楼层数。本设计软件驱动灵活可变，硬件电路仿真调试简便清晰，两者共同协作。采用蜂鸣器作为声音指示，发光二极管进行灯光提醒，当电梯到达所需的楼层时，蜂鸣器与发光二极管共同配合，提示乘客到达的楼层。本系统电路结构清晰，硬件成本低，功能丰富，能够很好的模拟实际电梯的运行功能。

由主控系统STC89C51 单片机系统、集成8 路独立按键电路、8*8 点阵模块和声光指示电路等模块之间构成的一个8 层楼的点阵电梯模拟系统。

3 系统硬件设计

主控芯片选择STC89C52,单片机的供电电压和USB 接口提供的电压都是5V。在本系统中单片机系统是由国产宏晶科技生产的STC89C51 单片机为中心，辅以基准时钟电路和复位电路组成单片机最小应用系统；其原理如图1 所示。

3.1 电梯控制电路

本系统对电梯楼层的控制是通过8 个独立按键来进行控制的，按键与所代表的楼层相对应，当有按键按下时，电梯就会从当前楼层运行至被按下的按键所对应的楼层，这一系统的8路独立按键的原理图如图2 所示。

图1 单片机工作电路

图2 按键控制电路

键盘是向单片机进行数据和命令输入的外接设备，单片机常用的键盘大致有两种：一种是全编码键盘，这种键盘的键码由全硬件组成，然而全编码键盘的结构太复杂，成本高；另一种是非编码键盘这种键盘包括独立按键和矩阵键盘两种，这两种键盘均可利用软件识别键码及完成各种键功能，这类键盘成本较低，且使用方法简便。编码键盘通过硬件电路产生被按下的按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU 的中断请求信号。编码键盘自带接口电路，在检测按键的按下的同时进行抖动防串键的动作，这一功能使被按下按键与之相对对的键码（如ASCⅡ码）送往CPU，而非编码键盘中有关键的识别等功能都是通过软件实现。编码键盘所需的程序简单，但硬件电路复杂，应用的灵活性较差，常不被单片机使用，因此现在单片机多使用非编码键盘。

3.2 电梯指示电路

在本系统中是通过蜂鸣器和LED 指示灯组成电梯运行到达时的指示，当电梯运行到达时，单片机驱动蜂鸣器进行“嘀”一声的声音提醒，LED 指示灯点亮一秒后熄灭，点阵屏实时显示当前楼层。

电梯的指示电路也就是由两部分组成，即“声”和“光”。“声”就是指蜂鸣器，“光”就是LED 灯了。

蜂鸣器以结构来进行区分则大致上可以被分为两种：压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。压电式是通过压电陶瓷片发声，内部电流较弱；电磁式则是线圈通电发出震动发声，形状小巧。如果依照驱动方式进行划分则为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。这里的有源和无源不是指电源，而是振荡源。有源蜂鸣器内部带了振荡源。蜂鸣器的发声原理由振动装置和谐振装置组成的，无源蜂鸣器的工作原理是方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出；有源蜂鸣器的发声原理相对就简单很多，在直流电源输入经过振荡系统的放大取样电路在谐振装置作用下产生声音信号。