使用AT89C52微機控制電梯的設計

使用 AT89C52 微機控制電梯的設計 伴隨科學技術的進步 人們的生活水平的提高和節(jié)約用地的倡導 越來越多的高樓聳立 使人們的生活和工作受到很大的影響 垂直運輸?shù)膯栴}也隨之出現(xiàn) 人們迫切需要一套安全 快捷 高效 穩(wěn)定的電梯控制系統(tǒng) 電梯控制模型的設計主要涉及數(shù)電 模電 單片機及接口 技術 C51 的編程等知識 可謂知識面含量非常廣 但因現(xiàn)代的微電子技術 計算機技術和嵌 入式微控制器技術等的飛速發(fā)展 讓我們做出應用型的電梯已成為可能 目前各小區(qū)居民樓都 已經(jīng)安裝上了快捷 方便的電梯系統(tǒng) 但某些方面如安全性和穩(wěn)定性還有待提高 用戶也給出 了更高的要求 目前電梯控制主要有繼電器控制 可編程控制器控制 微機控制 單片機控制 這 3 種控 制方式 利用單片機控制電梯具有成本低 高精度的重量檢測和顯示 功能多樣等明顯優(yōu)點 基于單片機電梯控制系統(tǒng)主要的核心技術在于單片機的應用 明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種 儀器 設備中 實現(xiàn)的是對象的智能化控制 這一點是巨型機和網(wǎng)絡不可能做到的 開發(fā)此系 統(tǒng)可以方便用戶自行輸入所要到達的樓層 顯示電梯當前到達層數(shù)等功能 這樣可以大大提高 其工作效率 徹底的脫離電梯操作工的模式 更主要的是為電子技術融入到計算機專業(yè)領域提 供一種新思路 為單片機技術的應用提供更廣闊的空間 為開發(fā)更科學的電梯控制系統(tǒng)提供參 考 1 系統(tǒng)框圖及功能 1 1 系統(tǒng)框圖 基于單片機的電梯控制模型設計的基本思想是采用 AT89C52 單片機作為核心 利用其豐 富的 I O 接口與外圍電路配合進行控制 采用 8 位 LED 靜態(tài)顯示來實時顯示電梯所在樓層 并 用 4511 來驅動 LED 顯示 采用行列式鍵盤矩陣作為外呼內(nèi)選電路 由于是 5 層樓 故選用 4 4 矩陣鍵盤 鍵盤矩陣共 16 個按鍵 其中 8 個按鍵是各層樓外呼按鍵 5 個表示電梯內(nèi)部 的選擇鍵 另外設有緊急停止按鍵 啟動按鍵和電梯演示按鍵 電梯狀態(tài)是通過兩個發(fā)光二極 管顯示的 左邊燈亮表示電梯在向上運行 右邊燈亮表示電梯在向下運行 另設有一燈燈亮表 示開門狀態(tài) 燈熄表示關門狀態(tài) 電梯間豎并部分由有機玻璃粘成無上蓋板的六面體 ABCDEFGH 高度 AE 為 1 2 m 電梯橋廂模型 J 通過滑輪懸掛并由電動機 M 牽引 可在電梯間豎 井模型的空間內(nèi)上下運動 圖 1 系統(tǒng)方框圖 1 2 系統(tǒng)功能 1 識別樓層的高度和各個平層的位置 及時響應各樓層的請求信號 2 運行速度穩(wěn)定 定位準確 電梯運行時有相應的指示燈亮 以示電梯正在上行或下行 實時 顯示電梯所在樓層位置 3 平層時開門 關門等操作 平層結束時給出提示信號 平層位置誤差 10 mm 要求平均每層 運行時間不超過 5 s 4 及時接受各樓層的呼叫信息 以先方向后距離的優(yōu)先原則判斷并自動響應外招信號 自行選 擇運行路徑 5 具備不可逆響應功能 電梯上升途中只響應上升呼叫 下降途中只響應下降呼叫 任何反方 向呼叫均無效 2 硬件部分的設計 2 1 樓層顯示模塊 數(shù)碼管顯示 電梯的基本功能具備顯示電梯當前的樓層 所以設計中在轎廂和每個樓層中都設 置了一個數(shù)碼顯示管 用來顯示當前電梯所在的層數(shù) 數(shù)碼管顯示電梯所到達的樓層數(shù) 接線 圖如圖 2 所示 圖中共有 1 個數(shù)碼管 通過對 8 根數(shù)據(jù)線進行寫操作進行樓層顯示 圖 2 電梯樓層顯示電路 2 2 按鍵電路模塊 由于本電路所需按鍵較多 為了節(jié)省單片機的 I O 口 故選用行列式鍵盤矩陣 本電路采用的 是 4 鍵盤矩陣 電路如圖所示 P2 0 P2 3 是接單片機的 P2 端口 單片機采用行和列掃描法 來判別這 16 個按鍵中哪個鍵按下 然后可根據(jù)每個按鍵的功能來通過單片機控制電梯的運行 鍵盤電路如圖 3 所示 圖 3 按鍵電路 各按鈕開關說明 按鈕開關 1 轎廂內(nèi)一樓呼叫開關 按鈕開關 2 轎廂內(nèi)二樓呼叫開關 按鈕開關 3 轎廂內(nèi)三樓呼叫開關 按鈕開關 4 轎廂內(nèi)四樓呼叫開關 2 3 電梯門指示模塊 在本次設計中電機正反轉用兩個發(fā)光管來表示 如圖 4 所示 用單片機的 P33 P34 口做輸出 口來驅動發(fā)光管 其中 D11 亮表示開門 D12 亮表示關門 2 4 鈴聲提示模塊 采用蜂鳴提示音提示當轎箱到達所需的樓層時 蜂鳴器響 提示乘客到達了所需的樓層 另外 可以作為緊急停止時的報警提示信號 其軟件驅動 硬件電路調(diào)試非常簡潔方便 而且價格便 宜 能滿足本設計的要求 當?shù)竭_所選樓層后 蜂鳴機會響一聲 表示開門 同時綠燈亮 3 s 后 蜂鳴機響兩聲 表示關門 同時紅燈亮 圖 5 鈴聲電路 2 5 升降指示模塊 當電梯上升時 指示燈一次從下到上亮燈 一直循環(huán) 直到到達所選樓層 當電梯下降時 指示燈一次從上到下亮燈 一直循環(huán) 直到到達所選樓層 圖 6 升降指示電路 3 軟件設計 軟件設計思想 采用模塊化的分層次設計方法 將軟件系統(tǒng)功能由多個實現(xiàn)單一功能的子程序 實現(xiàn) 通過調(diào)用不同的子程序 實現(xiàn)了復雜功能控制 這樣便于調(diào)試 修改 軟件編程是實現(xiàn) 多功能 智能化 操作方便的關鍵 在本設計中 可以把程序的各部分相互結合起來 達到完 成各項設計的功能 根據(jù)系統(tǒng)要求 電梯的程序應滿足以下要求 1 初始化程序使數(shù)碼管顯示 1 表示電梯處在一樓 等待人進入電梯 2 主程序主要包括 判斷乘客進入電梯后選擇去哪一層 根據(jù)判斷情況來控制電梯運行 到達目標樓層后相應的 呼叫指示燈熄滅 電梯在運行過程中要不斷的掃描鍵盤 從而來判斷各樓層有無呼叫請求 并點亮相應的呼叫 指示燈 設置演示功能按鍵 緊急停止按鍵 啟動按鍵 實時顯示電梯所在位置及運行狀態(tài) 上行 下行 開關門有一定的延時來保證乘客走出 進入電梯 圖 7 為主程序工作流程圖 4 系統(tǒng)調(diào)試 連接 5 V 電源后 電梯通電使用 各模塊使用正常 電梯響應上升下降隊列時 相應的指示燈 上下行狀態(tài)均能顯示 通過選取各樓層按鍵 電梯都能完成請求 基本實現(xiàn)了電梯運行的模擬 4 1 方向及距離優(yōu)先測試 電梯按某方向運行時 優(yōu)先響應該運行方向的按鈕 測試初始 轎箱位于一樓 按下二樓 三樓的上下按呼叫 和四樓的向下呼叫 按鍵順序可隨 意 測試結果如表 1 所示 結論 系統(tǒng)在向上運行時候 優(yōu)先相應各樓層的向上呼叫信號 不響應向下的呼叫信號 向下 運行時相反 符合設計要求 同一方向有多個按鈕呼叫時 優(yōu)先響應最近的樓層 測試初始時 電梯位于任一層 如二樓 此時三樓和四樓分別向上呼叫 測試結果 先響應三樓呼叫 再響應四樓呼叫 結論 電梯具有距離優(yōu)先響應的功能 當多層同方向呼叫 首先響應距離當前樓層較近的呼叫 符合系統(tǒng)設計要求 各按鈕呼叫時指示燈顯示正常 電梯響應該按鈕的呼叫后 其指示燈應自動熄滅 4 2 綜合測試 測試條件 電梯位于 1 樓 進入 3 人 其中一人要到 3 樓 另兩人到 4 樓 電梯運行后 3 樓 有人向上呼叫 3 樓有人向下呼叫到 1 樓 測試結果如表 2 所示 測試結論 系統(tǒng)具有方向優(yōu)先 距離優(yōu)先的功能 基本模擬了實際電梯運行 完成設計指標 5 結論 本系統(tǒng)是基于 89C52 單片機設計的電梯