基于嵌入式電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探究

余芳純

摘 要：電梯在市場(chǎng)上已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，針對(duì)市面一些電梯控制體統(tǒng)中不完備的地方，本文經(jīng)過多重可行性的分析，采用使用廣泛的C語言進(jìn)行編程，完成一套高效低成本的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式電梯；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電梯是較高層建筑的必備設(shè)施，極大的幫助了人們的生活，然而，電梯裝置也帶給人煩惱，首要，的就是電梯安全問題，近年來的電梯“吃人”事件，讓電梯安全問題幾度成為熱門話題；但在多數(shù)情況，人們反應(yīng)的問題為反應(yīng)速度慢，利用率低上；最后是以PLC作為電梯控制系統(tǒng)成本高昂，不易維護(hù)以及新功能的開發(fā)。本文提出的基于嵌入式電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以有效的解決這一系列問題。

一、系統(tǒng)概述

本文的研究對(duì)象為單片機(jī)，使用C語言編程靈活控制電梯系統(tǒng)。主控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收到信號(hào)，進(jìn)行處理，然后再將處理結(jié)果傳輸?shù)礁鞑糠郑瑢?shí)現(xiàn)電梯的流暢運(yùn)轉(zhuǎn)。

本次研究模擬出一個(gè)八層樓，電梯可達(dá)每個(gè)樓層，每層電梯入口安裝一個(gè)呼梯裝置，電梯內(nèi)安裝有到訪樓層的數(shù)字及開關(guān)按鈕。電梯處于一樓時(shí)，紅色指示燈亮起，當(dāng)有人按下相應(yīng)樓層的按鈕，電梯會(huì)以每3秒一層的速度到達(dá)該樓層，并且自動(dòng)打開電梯門，綠色指示燈亮起，這時(shí)電梯會(huì)自動(dòng)處于等待狀態(tài)，電梯門三秒之后自動(dòng)閉合，再進(jìn)行下一步的運(yùn)作，如無新的指令，電梯停運(yùn)止運(yùn)行，并保持梯門關(guān)閉。

二、可行性分析

（1）技術(shù)可行性。

本研究所研發(fā)的系統(tǒng)采用的控制芯片為89c51型號(hào)芯片，智能化水平高，控制效果好，對(duì)于數(shù)碼管顯示問題，將整體系統(tǒng)劃分為三個(gè)部分。首先是電梯狀態(tài)的顯示，其次是電梯門外側(cè)按鍵的顯示，以及電梯內(nèi)控制的顯示。清晰的思路下，單片機(jī)接口更簡(jiǎn)單，減少了外圍原件的接入，提高了電梯的利用率。[1]

（2）經(jīng)濟(jì)可行性。

本系統(tǒng)成本低廉，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定安裝與運(yùn)行，只需要安裝51單片機(jī)即可，在經(jīng)濟(jì)方面有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

（3）操作可行性。

本系統(tǒng)運(yùn)行高效，可擴(kuò)展性兼容性優(yōu)越，對(duì)于使用者僅需理解其工作原理就可以操作維護(hù)，不需要經(jīng)過復(fù)雜的技術(shù)培訓(xùn)各個(gè)不同廠商的控制器，在操作上本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可行性。[2]

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)流程。

系統(tǒng)的操作指令主要來自乘客招梯，本系統(tǒng)針對(duì)樓層選擇順序會(huì)進(jìn)行記錄，可以依據(jù)接受到的按鍵指令以及實(shí)際情況進(jìn)行智能優(yōu)化分析，選取最優(yōu)線路，以達(dá)到節(jié)約使用者時(shí)間的目的。

a.用戶在所在樓層梯外按鍵，電梯收到信息后抵達(dá)樓層，亮起紅色指示燈，開門時(shí)綠色指示燈亮起，三秒后電梯門關(guān)閉指示燈熄滅，在電梯內(nèi)無操作的情況下，電梯會(huì)靜止于該樓層。

b.電梯運(yùn)行過程中，梯內(nèi)人員按鍵要求電梯去往指定樓層，在電梯尚未到達(dá)指定樓層前，如有人按下電梯控制按鈕，電梯會(huì)依據(jù)運(yùn)行方向參考是否開門，比如，當(dāng)7樓有用戶叫梯，要去往8樓，停在一樓的電梯會(huì)開始上行，當(dāng)電梯尚未到達(dá)3樓時(shí)，三樓有用戶叫梯，如三樓用戶要去4樓以上樓層，包含4樓，則電梯在三樓停下，接三樓用戶上樓，而如三樓用戶想要去1樓或是2樓，電梯則路過3樓而不停，返程時(shí)再接3樓用戶下樓。

c.當(dāng)電梯內(nèi)的人員離開電梯后，電梯要經(jīng)過3秒后才會(huì)自動(dòng)關(guān)上梯門，此時(shí)，電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，等待新指令的輸入。

（2）硬件設(shè)計(jì)。

本嵌入式電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如下：

四、軟件設(shè)計(jì)

主程序設(shè)計(jì)。主程序首要完成的工作就是等待信息輸入，作出相應(yīng)的處理，另外，主程序需要檢測(cè)運(yùn)行的時(shí)間，運(yùn)行速度，以及監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，是否超速或久不開門，確保安全。

為了促進(jìn)程序的維護(hù)與升級(jí)，本程序選擇采用C語言編寫。C語言使用歷史長(zhǎng)和廣泛，在結(jié)構(gòu)上、可讀性上、維護(hù)性上都有著較大的優(yōu)勢(shì)。

五、調(diào)試部分

此次調(diào)試主要經(jīng)過了電源調(diào)試、顯示調(diào)試以及單片機(jī)控制調(diào)試幾個(gè)步驟。

（1）電源調(diào)試部分。

系統(tǒng)研發(fā)之初，沒有添加前端濾波電容，這造成了輸出波紋過大的問題，經(jīng)過研究，決定為其添加50V，100微法的濾波電容。經(jīng)過調(diào)試后，紋波的問題得到緩解，最終輸出的紋波控制在了合理的范圍內(nèi)。

（2）顯示調(diào)試部分。

由于沒有完善的考慮到環(huán)境問題等干擾因素，就直接在印刷板上焊接在面包板上連好的線路，造成了數(shù)碼顯像管閃爍。發(fā)現(xiàn)這一問題后，經(jīng)調(diào)試，圖像穩(wěn)定，效果良好。

（3）單片機(jī)控制部分。

單片機(jī)在系統(tǒng)中起著較重的作用，承擔(dān)了接收信息和傳遞處理信息的作用，為了整體系統(tǒng)運(yùn)行的順暢，必需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試，單片機(jī)的調(diào)試是整個(gè)調(diào)試過程中最為復(fù)雜的一個(gè)步驟，這主要受制于其時(shí)序上的復(fù)雜性。[3]

在此次的調(diào)試過程中，出現(xiàn)了幾個(gè)控制開關(guān)失靈的現(xiàn)象，造成這個(gè)結(jié)果的主要原因是按鍵抖動(dòng)嚴(yán)重，由于按鍵抖動(dòng)嚴(yán)重，造成了多次控制不穩(wěn)定的情況。然而，更換按鍵相對(duì)較為復(fù)雜，也會(huì)提高系統(tǒng)應(yīng)用的成本，所以，改從軟件的角度解決這一問題，增長(zhǎng)軟件中等待的時(shí)間，以適應(yīng)按鍵抖動(dòng)。

六、結(jié)語

本文研討的電梯控制系統(tǒng)建立在嵌入式的基礎(chǔ)上，筆者作出了許多有關(guān)具體的可操作性的調(diào)研，參考了電梯在實(shí)際應(yīng)用中的需求，以及電梯操作系統(tǒng)的升級(jí)與維護(hù)問題，采用C語言進(jìn)行編寫，對(duì)編寫的程序幾經(jīng)修改，最終確定方案，在設(shè)計(jì)方案投入到使用中前，對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與調(diào)試，實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)可以促使電梯流暢運(yùn)轉(zhuǎn)，并且對(duì)管理人員的要求不高，此電梯控制系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)，有著廣泛的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚鵬.基于嵌入式技術(shù)的電梯轎廂操縱盤一體化控制器的研究與設(shè)計(jì)[D].天津城建大學(xué)， 2014.

[2]劉利.基于嵌入式系統(tǒng)的電梯核心控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].天津大學(xué)， 2007.

[3]李明迪.基于嵌入式電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用， 2010（16）：106-107.