基于GPS定位報(bào)警的電梯控制器研究

龍梁君等

摘要：該文介紹了以PIC單片機(jī)作為核心部分的電梯控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過識(shí)別按鍵按下與否引發(fā)的電平變化來發(fā)出指令信號(hào)，系統(tǒng)對(duì)指令信號(hào)進(jìn)行處理，控制電梯進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)控制電機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)。通過GPS輔助報(bào)警機(jī)制針對(duì)故障電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程定位和報(bào)警，并將故障信息發(fā)送至控制中心進(jìn)行處理。該控制器能夠滿足電梯控制中對(duì)于穩(wěn)定性和安全性的設(shè)計(jì)要求。該文采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，利于維護(hù)和功能擴(kuò)展，給出了系統(tǒng)硬件框圖和程序流程圖及運(yùn)行結(jié)果。

關(guān)鍵詞： PIC單片機(jī)；電梯控制； GPS；定位報(bào)警

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）14-0227-02

Abstract： The paper has introduced the PIC microcontroller as the core part of the elevator control system. The control system by identifying the key press of level change to send the command signal system of command signal. The elevator control corresponding to the operation. When the elevator malfunction， emergency braking and motor control system. Through assisted GPS alarm mechanism for elevator fault remote location and alarm， and will send the fault information to the control center for processing. The controller can meet the design requirements for the elevator control stability and safety. The modular design method that is easy to maintenance and function expansion. It gives the system hardware diagram and the program flow chart and operation results.

Key words： PIC microcontroller；elevator control；GPS；positioning alarm

目前電梯的控制主要采用繼電器、PLC和單片機(jī)控制等方式，繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，PLC可編程控制器使用可編程指令和梯形圖控制方式，使用方便，性能穩(wěn)定，易于掌握，在電梯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)目。其缺陷是升級(jí)擴(kuò)展不易，成本相對(duì)較高，難以滿足網(wǎng)絡(luò)控制環(huán)境下的實(shí)時(shí)升級(jí)控制要求，故需要開發(fā)一種基于安全、高效、易擴(kuò)展、成本低的控制方式；采用單片機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，成本大大降低，升級(jí)擴(kuò)展方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制環(huán)境下的多機(jī)和分布式控制[1-2]。

1 系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示 。電梯的整個(gè)系統(tǒng)主要由GPS故障定位報(bào)警、位置檢測(cè)、鍵盤輸入、電機(jī)控制、LED顯示、蜂鳴提醒與報(bào)警、電源等單元模塊構(gòu)成；各單元由PIC單片機(jī)控制工作，主要單元的功能如下：

3）電機(jī)控制模塊：

采用的是用L298N來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，如圖4所示，步進(jìn)電機(jī)是電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置僅取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響；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)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[4-5]，達(dá)到調(diào)速的目的。在程序的設(shè)計(jì)過程中把電機(jī)的運(yùn)行過程分為加速、勻速和減速三個(gè)階段，如圖5所示。根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)定PWM信號(hào)，根據(jù)不同按鍵按下產(chǎn)生不同信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，從而控制電梯的升降及電梯門的開閉。

4）GPS故障定位報(bào)警模塊：

橋廂內(nèi)設(shè)異常報(bào)警按鈕，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，乘客按下緊急報(bào)警按鈕，系統(tǒng)控制電機(jī)制動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警，GPS模塊開始工作，GPS定位模塊電路如圖6，將定位信息通過處理后發(fā)送給控制中心，報(bào)警電路見圖7。在橋廂底部安置壓力傳感器，將采集到的重力數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送給單片機(jī)處理[6-8]，若出現(xiàn)超重，蜂鳴器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)每隔3秒采集一次數(shù)據(jù)，當(dāng)載重在安全范圍之內(nèi)，蜂鳴器停止報(bào)警，電梯開始運(yùn)行。

5）鍵盤輸入模塊

如圖8所示，此部分電路給處于電梯內(nèi)的用戶發(fā)出請(qǐng)求。R1—R7為上拉電阻，未按下時(shí)，RB0—RB6口都為高電平，當(dāng)按下按鍵，端口變?yōu)榈碗娖健1—S3分別代表去往1，2，3，4樓，當(dāng)按下S4時(shí)電梯門打開，按下S5時(shí)電梯門關(guān)上，S7為報(bào)警按鈕，當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，按下該按鈕，將觸發(fā)電梯報(bào)警。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)以PIC16F877微處理器為核心，程序編寫采用的是C語言[9]，通過主程序完成系統(tǒng)的初始化，其他部分主要由子程序來控制完成，設(shè)計(jì)流程圖如圖9所示。

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

以PIC16F877芯片為核心的硬件系統(tǒng)，通過按鍵控制電梯運(yùn)行。當(dāng)無按鍵按下時(shí)，每隔3秒對(duì)按鍵進(jìn)行一次掃描，來檢測(cè)是否有請(qǐng)求。當(dāng)有請(qǐng)求時(shí)將相應(yīng)的低電平送給單片機(jī)處理，單片機(jī)根據(jù)故障的有無、當(dāng)前電梯的位置、目標(biāo)樓層與當(dāng)前樓層相距的樓層數(shù)等進(jìn)行邏輯判斷，決定電梯的運(yùn)行與否以及運(yùn)行方向；通過PWM占空比輸出調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行速度，圖10為電梯從2樓上行至4樓時(shí)的信息顯示；圖11為四樓下行至三樓時(shí)的信息顯示；當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，控制器控制電梯制動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)GPS模塊，GPS開始定位，報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，故障信息如圖12所示，GSM將定位信息和故障電梯編碼通過無線端發(fā)送至控制中心。

4 小結(jié)

經(jīng)過測(cè)試該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，響應(yīng)及時(shí)，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，市場(chǎng)前景好，應(yīng)用價(jià)值高。

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