單片機(jī)芯片AT89C52在電梯控制中的應(yīng)用

劉廣輝?周艷麗

摘 要：采用單片AT89C52芯片進(jìn)行電梯控制使電梯控制系統(tǒng)體積更小功能更強(qiáng)大。單片機(jī)進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計，單片機(jī)輸出電壓通過驅(qū)動電路來控制電梯拖動，主要實(shí)現(xiàn)的基本功能有樓層呼叫、響應(yīng)呼叫、電梯內(nèi)部命令響應(yīng)等。

關(guān)鍵詞：主控芯片；顯示模塊；電動機(jī)模塊

1 單片機(jī)芯片AT89C52的主要功能

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可反復(fù)擦寫Flash ROM。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。單片機(jī)芯片AT89C52主要功能如下表所示：

單片機(jī)芯片AT89C52主要功能

兼容MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫Flash ROM

32個雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM

3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 時鐘頻率0-24MHz

2個串行中斷 可編程UART串行通道

2個外部中斷源 共6個中斷源

2個讀寫中斷口線 3級加密位

低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能

2 基于AT89C52的電梯控制的設(shè)計過程

電梯應(yīng)該具備基本的按鍵、顯示二極管、數(shù)碼管等。結(jié)合具體的轎廂，選擇恰當(dāng)?shù)男酒?，并分成四個模塊，分配四個模塊的任務(wù)。由于電梯有很多顯示和按鍵，可以擴(kuò)展單片機(jī)的I/O口控制二極管，同時也可以設(shè)專門的按鍵控制芯片進(jìn)行按鍵控制。最后設(shè)計電路圖，焊接相關(guān)器件后進(jìn)行硬件調(diào)試。

3 電梯控制功能框架圖

基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制主要由鍵盤控制電路、電梯復(fù)位電路、樓層顯示模塊、電動機(jī)模塊、目的樓層顯示電路、聲音提示模塊6大部分構(gòu)成。電梯控制功能框架圖如下圖所示：

4 電梯控制四個模塊

基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)主控芯片、樓層顯示模塊、聲音提示模塊、電動機(jī)模塊等四個模塊組成。這四個模塊的選擇直接決定了電梯功能的實(shí)現(xiàn)，同時在選擇時還要考慮經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、人性化等因素。

4.1 單片機(jī)主控芯片

單片機(jī)的主要控制芯片是整個基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制的核心，是構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)關(guān)鍵性的軟件設(shè)計。常見的設(shè)計方式主要是一片設(shè)計和多片設(shè)計。

一片單片機(jī)為主控制器。采用一個單片機(jī)控制所有的按鍵、數(shù)碼管顯示、電動機(jī)的轉(zhuǎn)動、傳感器的輸出信號等，并對以上所有信號進(jìn)行處理。這種設(shè)計一片單片機(jī)的控制任務(wù)較多，就造成控制系統(tǒng)相對復(fù)雜，只能適用于較簡單的電梯控制系統(tǒng)。

多片單片機(jī)控制。使用多片單片機(jī)，其中一片是作為主控制器，另外設(shè)置了轎廂控制系統(tǒng)，每層的控制系統(tǒng)分別由一個單片機(jī)控制，然后通過主控制器和副控制器之間的通訊，實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)的控制。多片單片機(jī)將控制任務(wù)分解，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單明了，各個系統(tǒng)之間相互獨(dú)立便于維護(hù)和修檢。例如5層樓就可以選用5片AT89C52單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)該電梯的功能，不過單片機(jī)之間的通訊較多，設(shè)計不當(dāng)可能導(dǎo)致電梯運(yùn)行過程不夠穩(wěn)定。

目前單片機(jī)技術(shù)較為成熟，自身資源豐富，硬件設(shè)計簡單，成本低，可靠性高，結(jié)合軟件完全可以實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀況的簡單模擬，因此選擇多片設(shè)計能更好地實(shí)現(xiàn)電梯控制。

4.2 樓層顯示模塊的選擇

顯示模塊是電梯控制中的不可缺少的一部分，它主要是顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)。這個模塊常用的主要有兩種顯示的方式。

第一種是采用點(diǎn)陣式液晶顯示器（LCD）顯示各種相關(guān)數(shù)據(jù)以及信息，點(diǎn)陣式液晶顯示器屬于低功耗器件，但是其價格較貴。

第二種是采用傳統(tǒng)的7段數(shù)碼管（LED）顯示電梯實(shí)時所到的樓層，但是7段數(shù)碼管功耗比較大。

雖然7段數(shù)碼管功耗大，但其軟件驅(qū)動簡單，硬件電路調(diào)試方便，價格便宜，亮度大，能滿足電梯控制的要求。在實(shí)際的電梯控制運(yùn)用中多采用傳統(tǒng)的7段數(shù)碼管（LED）顯示。

4.3 聲音提示模塊的選擇

聲音提示模塊是人性化設(shè)計的主要體現(xiàn)，它可以提供正常運(yùn)行信號和緊急停止時的報警信號。聲音提示模塊可以從以下兩種方式進(jìn)行選擇。

采用美國ISD公司的2590語音芯片。該語音芯片錄放時間為90 秒，ISD2590系列具有抗斷電能力強(qiáng)、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的最大的優(yōu)點(diǎn)是芯片內(nèi)E2PROM容量為480K，錄放時間長。

采用蜂鳴器作為提示模塊。蜂鳴提示音作為緊急停止時的報警提示信號，其軟件驅(qū)動、硬件電路調(diào)試非常簡潔方便，而且價格便宜，能滿足電梯控制的要求。

綜合經(jīng)濟(jì)、方便方面的考慮，在電梯控制中多采用蜂鳴器作為提示模塊。

4.4 電動機(jī)模塊的選擇

電動機(jī)模塊是電梯運(yùn)行的動力機(jī)構(gòu)，直接決定電梯的運(yùn)行質(zhì)量。這個模塊的選擇是整個控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，可以采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)作為執(zhí)行元件。

采用步進(jìn)電機(jī)作為電梯控制的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的主要區(qū)別是其脈沖驅(qū)動的形式，步進(jìn)電機(jī)不需要A/D 轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，定位性能十分有優(yōu)勢。常用的步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一步，角度轉(zhuǎn)1.8°，在應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息，升降精度很高。

采用直流電機(jī)作為電梯控制的執(zhí)行元件。直流電機(jī)工作原理是線圈始終交替地處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)和非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，通過電流的方向變化實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)主要用于高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的系統(tǒng)中。

電梯控制中電動機(jī)的負(fù)載比較大，頻繁的升降，但對升降精度的要求不是太高。因此直流電動機(jī)就完全可以滿足電梯控制的要求。

5 總結(jié)

基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制通過單片機(jī)的主要控制芯片實(shí)現(xiàn)了電梯的基本功能；樓層顯示模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時顯示電梯所在樓層位置；用聲音提示模塊實(shí)現(xiàn)了電梯緊急停止的報警；采用一臺直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了電梯的升降。另外還可以對按鍵的實(shí)時響應(yīng)和識別，并根據(jù)按鍵情況和電梯的運(yùn)行情況對按鍵的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時更新，這些實(shí)時參數(shù)對電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。

基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制除滿足基本電梯運(yùn)行功能外還具備可擴(kuò)展功能，可添加人性化的按鍵語音服務(wù)功能，可添加感應(yīng)操作功能，可通過通訊完成多臺電梯聯(lián)動運(yùn)行控制。

6 結(jié)束語

基于單片機(jī)芯片AT89C52的電梯控制切實(shí)證明使用單片機(jī)控制電梯具有可行性。單片機(jī)價格便宜，電梯的需求量日益增加，使用單片機(jī)控制電梯使電梯的生產(chǎn)運(yùn)行成本大大降低。同時單片機(jī)易于更新，也會減短電梯的技術(shù)更新周期。由此可見單片機(jī)控制方法在將來會成為電梯控制的發(fā)展方向。

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作者簡介

劉廣輝（1982-），男，漢，河南省漯河市人，助教，大學(xué)本科，主要研究方向?yàn)殡姎庾詣踊?/p>