基于單片機(jī)的升降機(jī)控制模型研究

安徽省巢湖市第一人民醫(yī)院 趙向東

基于單片機(jī)的升降機(jī)控制模型研究

安徽省巢湖市第一人民醫(yī)院 趙向東

施工升降機(jī)是高層建筑施工中不可缺少的垂直運(yùn)輸工具，它主要擔(dān)負(fù)著運(yùn)送施工人員和施工設(shè)備及施工物料的任務(wù)。本文對(duì)施工升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理及模塊進(jìn)行介紹，并對(duì)控制系統(tǒng)的特色硬軟件部分作了進(jìn)一步的分析。

施工升降機(jī)；單片機(jī)；編碼器；平層

升降機(jī)是高層建筑和煤礦立井中不可缺少的垂直運(yùn)輸工具。它主要擔(dān)負(fù)著運(yùn)送人員、設(shè)備及物料的任務(wù)。目前施工升降機(jī)自動(dòng)化控制水平較低，多數(shù)仍采用手工操作。因此，我國現(xiàn)有建筑運(yùn)輸控制系統(tǒng)急需更新、改造。本文采用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種新型的建筑升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)模型，是想把升降機(jī)技術(shù)朝著快、穩(wěn)、安全、人性化的方向發(fā)展。

1 組成及工作原理

(1)控制器模塊

控制器是中央調(diào)控器，它負(fù)責(zé)調(diào)控鍵盤模塊，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊，樓層顯示模塊，語音播放模塊，液晶顯示模塊，并要解決模塊之間的協(xié)同工作，信息傳遞的問題。因此，針對(duì)于此種情況，控制器的選擇采用AT89C51作為系統(tǒng)的控制器，AT89C51單片機(jī)運(yùn)行速度中等，有4KB的程序存儲(chǔ)區(qū)，5個(gè)中斷源。

(2)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路L298內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，一般為15引腳。其中，1、15腳是輸出電流反饋引腳，在通常使用中這2個(gè)引腳也可以直接接地；4、9是電源接入端，為L298提供工作電源；6、11是控制引腳，高通低止；5、7、10、12是單片機(jī)控制信號(hào)的輸入端；2、3、13、14是L298的輸出端，為下級(jí)的電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。L298作為驅(qū)動(dòng)電路，一方面它要接受來自單片機(jī)的輸出信號(hào)(P0.4口—P0.7口)。另外， L298使能控制端ENA、ENB直接連接到高電平。單片機(jī)與L298之間應(yīng)加光耦，用于隔離；另一方面它要給步進(jìn)電機(jī)以輸入信號(hào)(OUT1口~OUT4口)，使單片機(jī)受控運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，L298成為連接步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)的橋梁。

(3)控制鍵盤模塊

控制鍵盤模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)升降機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的手動(dòng)控制，此模塊將乘客當(dāng)前的位置及要求及時(shí)準(zhǔn)確地傳送給主單片機(jī)，是單片機(jī)進(jìn)一步的控制指令產(chǎn)生的重要依據(jù)之一。

(4)紅外檢測模

紅外線遙控信號(hào)無線延伸器由”接收器”和”發(fā)射器”兩部分組成，這里所說的接收和發(fā)射，是相對(duì)于無線電波而言的。其主體由6個(gè)紅外對(duì)管及2個(gè)四輸入的與門組成，與門連接主單片機(jī)的外部中斷INT0。紅外對(duì)管檢測到樓層經(jīng)過時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)下降沿;與門主要是完成對(duì)6個(gè)紅外對(duì)管發(fā)送信息的綜合，即只要有一個(gè)紅外對(duì)管被觸發(fā)，與門即會(huì)輸出一個(gè)下降沿觸發(fā)主單片機(jī)的外部中斷0，進(jìn)而進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，具體查詢出當(dāng)前出發(fā)的紅外對(duì)管，亦即當(dāng)前樓層數(shù)。

(5)樓層及鍵盤顯示模塊

樓層及鍵盤顯示模塊將當(dāng)前樓層數(shù)及乘客最后一次的操作顯示在各自的LED上。其中當(dāng)前樓層顯示LED連接在P3.5，P3.6，P3.7上;鍵盤顯示則由2個(gè)LED組成，分別顯示乘客的等梯位置和目的地(均已最后一個(gè)操作為顯示對(duì)象)，采用動(dòng)態(tài)顯示。

(6)語音播放模塊

語音播放模塊主要由ISD1420語音錄放芯片組成，主要對(duì)升降機(jī)到位情況起到播報(bào)作用，主要采用單段錄放音模式。

(7)液晶顯示模塊

液晶顯示模塊主要用于以提醒乘客升降機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的功能部件，由液晶顯示器件與專用的集成電路組裝成，液晶模塊液晶模快以SED1520為主體。

(8)失控保護(hù)模塊

在升降機(jī)頂層上部按裝有電路開關(guān)，控制驅(qū)動(dòng)電路通斷，當(dāng)升降機(jī)的箱體超過最高層后，就撞動(dòng)控制開關(guān)，升降機(jī)的電源被撞開而停止，保證乘客的安全。

2 硬件和軟件組成

本設(shè)計(jì)硬件部分采用偉福公司單片機(jī)E51/u芯片為主控芯片實(shí)現(xiàn)了本升降機(jī)模型所具有的功能。系統(tǒng)還配置可編程看門狗監(jiān)控E~2PROM-X25045，將預(yù)置值裝入EPROM中，確保系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)能夠再次重新工作。LED顯示電路在降機(jī)上升、或下降時(shí)利用紅外檢測判斷當(dāng)前計(jì)數(shù)值(樓層)，顯示當(dāng)前樓層數(shù)與乘客的當(dāng)前位置。升降機(jī)的上升和下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)，上升、下降、調(diào)速、停車等都由控制信號(hào)操縱電機(jī)執(zhí)行。其他主要硬件部分包括：L298組成的驅(qū)動(dòng)電路，ISD1420組成的語音電路，SED1520組成的液晶顯示電路，紅外對(duì)管組成的樓層檢測電路，LED組成的樓層顯示電路，緊急情況處理電路以及升降機(jī)超層保護(hù)電路等。

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C51語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。

3 結(jié)束語

本文從提高系統(tǒng)的綜合性能入手，在保持原有保護(hù)裝置和器件的基礎(chǔ)上，充分考慮了單片機(jī)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有可靠性高、自動(dòng)化水平強(qiáng)、控制準(zhǔn)確、功能齊全、保護(hù)功能完善、操作簡單等特點(diǎn)。