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      一款基于單片機(jī)的電梯控制器的設(shè)計(jì)

      2013-12-31 00:00:00祝建科
      電子世界 2013年24期

      【摘要】本文介紹了基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng),該系統(tǒng)采用單片機(jī)(89C52)作為控制核心,使用按鍵控制電平的改變,作為用戶請(qǐng)求信息發(fā)送到單片機(jī),單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),單片機(jī)根據(jù)樓層檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)停在目標(biāo)層。軟件部分使用C語(yǔ)言,利用中斷方式來(lái)檢測(cè)用戶請(qǐng)求的按鍵信息,根據(jù)電梯運(yùn)行到相應(yīng)樓層時(shí),光電傳感器產(chǎn)生電平變化,送到單片機(jī)計(jì)數(shù)來(lái)確定樓層數(shù),并送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,軟件采用C語(yǔ)言,程序短小運(yùn)行速度快。

      【關(guān)鍵詞】按鍵控制;電梯控制系統(tǒng);傳感器

      1.緒論

      20世紀(jì)90年代,國(guó)際上電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家,一直在積極探索新的電子電路設(shè)計(jì)方法,并在設(shè)計(jì)方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革,取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,可編程邏輯器件(如CPLD、FPGA)的應(yīng)用,已得到廣泛的普及,這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的靈活性。這些器件可以通過(guò)軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu),從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)觀念,促進(jìn)了EDA技術(shù)的迅速發(fā)展。

      電梯是標(biāo)志現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運(yùn)輸工具、是機(jī)電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。它涉及電子技術(shù)、機(jī)械工程、電力電子技術(shù)、微電腦技術(shù)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)和土建工程等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。作為高層建筑物上下交通運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備,越來(lái)越多的機(jī)電專業(yè)將參與電梯技術(shù)方面的工作,為了掌握電梯的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)就有必要把這龐大的集機(jī)械、電氣、傳感器于一體的產(chǎn)品模擬化,用PLC、單片機(jī)、微機(jī)、變頻器等控制手段去開(kāi)發(fā)多功能應(yīng)用軟件。

      該系統(tǒng)的核心控制芯片選用的是51系列單片機(jī)AT89C52,單片機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展,與單片機(jī)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)有關(guān):

      單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。

      系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)潔、易行,能方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

      由于構(gòu)成的系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),相當(dāng)多的功能由軟件實(shí)現(xiàn),故具有柔性特點(diǎn)。

      本文設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的單片機(jī)電梯控制器,根據(jù)實(shí)際的需求使用了高性能的AT89C52單片機(jī)和專用的顯示、鍵盤(pán)控制芯片,配合相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的實(shí)時(shí)控制。其主要特點(diǎn)有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高等。

      2.硬件電路設(shè)計(jì)

      隨著社會(huì)的發(fā)展,電梯的使用越來(lái)越普遍,已從原來(lái)只在商業(yè)大廈、賓館使用,過(guò)渡到在辦公樓、居民樓等場(chǎng)所使用,并且對(duì)電梯功能的要求也不斷提高,相應(yīng)地其控制方式也在不停地發(fā)生變化。對(duì)于電梯的控制,傳統(tǒng)的方法是使用繼電器—接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)在電梯控制上的應(yīng)用日益廣泛,現(xiàn)在己進(jìn)入全微機(jī)化控制的時(shí)代。電梯的微機(jī)化控制主要有以下幾種形式:①PLC控制;②單板機(jī)控制;③單片機(jī)控制;④單微機(jī)控制;⑤多微機(jī)控制;⑥人工智能控制。隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展,單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)與控制的各個(gè)方面。

      本設(shè)計(jì)就是使用一片AT89S52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制的;用數(shù)碼管顯示當(dāng)前電梯所在樓層。

      具體要求有:

      1)用數(shù)碼管顯示當(dāng)前電梯所在樓層;

      2)先響應(yīng)早的請(qǐng)求,如有同時(shí)發(fā)出的請(qǐng)求,則先響應(yīng)近處請(qǐng)求。

      主要任務(wù)與要求:

      設(shè)計(jì)一個(gè)8層自動(dòng)電梯控制器,每層設(shè)請(qǐng)求按鈕開(kāi)關(guān),電梯到達(dá)有請(qǐng)求的樓層,則相應(yīng)指示燈滅,電梯門(mén)開(kāi),開(kāi)門(mén)指示燈亮,5秒后自動(dòng)關(guān)閉,繼續(xù)運(yùn)行。

      本設(shè)計(jì)電路框圖如圖1所示,具體電路原理圖如圖2所示。

      本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心控制,數(shù)層請(qǐng)求用按鍵實(shí)現(xiàn),因?yàn)橹挥?層,按鍵較少,因此采用非編碼鍵,電梯樓層用一位7段數(shù)碼管顯示,電梯樓層請(qǐng)求顯示使用8個(gè)LED指示燈。電梯驅(qū)動(dòng)采用雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片L298驅(qū)動(dòng)器。

      3.軟件設(shè)計(jì)

      軟件是為硬件服務(wù)的,只有硬件在軟件的指揮下,按預(yù)定的目的工作,整體才會(huì)發(fā)揮其作用,軟件設(shè)計(jì)要依據(jù)硬件實(shí)現(xiàn)的功能而定。

      該軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程,程序短小,運(yùn)行速度快。其程序流程如圖3所示。

      4.系統(tǒng)仿真與調(diào)試

      1)系統(tǒng)仿真的平臺(tái)及功能

      單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真平臺(tái)有兩個(gè)常用的工具軟件:KeilC51和ProteusISIS。前者主要用于單片機(jī)C語(yǔ)言原程序的編輯、編譯、鏈接以及調(diào)試;后者主要用于單片機(jī)硬件電路原理的設(shè)計(jì)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試。

      2)仿真結(jié)論

      在PROFEUS環(huán)境,運(yùn)行電梯控制器系統(tǒng),我們發(fā)現(xiàn),每層設(shè)請(qǐng)求按鈕開(kāi)關(guān),電梯到達(dá)有請(qǐng)求的樓層,則相應(yīng)指示燈滅,電梯門(mén)開(kāi),開(kāi)門(mén)指示燈亮,5秒后自動(dòng)關(guān)閉,繼續(xù)運(yùn)行。

      電梯的初始狀態(tài)時(shí),電梯停在一樓,如圖4所示:

      當(dāng)六樓有人按鍵請(qǐng)求上樓時(shí),電梯運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)六樓;電路仿真圖如圖5所示:

      電梯在一樓時(shí),如果有“2”“7”樓層同時(shí)請(qǐng)求,則電梯先到達(dá)二樓再到達(dá)七樓,其電路仿真如圖6和圖7所示。

      通過(guò)電路仿真,本設(shè)計(jì)完成了要求實(shí)現(xiàn)的功能。

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