基于單片機(jī)的電梯模擬系統(tǒng)研究

裴洪文 張婉柳

摘? 要：隨著社會(huì)的日益發(fā)展，住房問(wèn)題日益緊張，各種高層建筑越來(lái)越多，為了方便人們的日常工作和出行，電梯成了大多數(shù)建筑的必須設(shè)備。

本文研究了一種采用STC89C52芯片為核心控制芯片的電梯模擬控制系統(tǒng)，使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子控制，能夠讓電梯控制系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，體積更小，不僅保證了系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性和信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠便于維護(hù)升級(jí)。

關(guān)鍵詞：電梯;單片機(jī);STC89C52

1? 引言

電梯是建筑中安全、可靠、垂直的運(yùn)載工具，方便人們的日常出行和貨物運(yùn)載，極大的減輕了高層出行的負(fù)擔(dān)。

中國(guó)作為一個(gè)人口大國(guó)，已然成為了全球最大的電梯市場(chǎng)。為了抓住市場(chǎng)需求，就必須不斷提高電梯產(chǎn)品性能，提高電梯的運(yùn)行效率和舒適度。電梯研發(fā)的運(yùn)作核心是電梯自控系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電梯自控系統(tǒng)的漏洞較多，導(dǎo)致電梯在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中容易出現(xiàn)故障，造成事故的發(fā)生，后期的維護(hù)和修理也是相對(duì)困難。放棄使用以往的交流接觸器作為控制元件，選擇單片機(jī)作為控制核心來(lái)控制電梯運(yùn)作，不僅體積小、成本低，而且易于升級(jí)維護(hù)，具有良好的推廣價(jià)值。

通過(guò)對(duì)電梯控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)制定計(jì)劃，將其功能分為4大模塊并設(shè)計(jì)硬件電路：

（1）電梯呼叫按鍵模塊：使用8個(gè)按鍵分別模擬8層電梯呼叫按鍵，并對(duì)每個(gè)按鍵綁定一個(gè)發(fā)光二極管，用于提示按鍵被按下。

（2）數(shù)碼管顯示模塊：通過(guò)數(shù)碼管顯示代表電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)。

（3）上下指示燈提示模塊：電梯開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，通過(guò)發(fā)光二極管展示上箭頭或下箭頭代表電梯運(yùn)行方向。

（4）語(yǔ)音播報(bào)模塊：當(dāng)電梯運(yùn)行停止后，語(yǔ)音提示已到達(dá)目標(biāo)樓層。

根據(jù)電梯控制系統(tǒng)的需求分析，編寫(xiě)軟件功能實(shí)現(xiàn)：

（1）通過(guò)監(jiān)控按鍵，獲取被按下的按鍵所代表的樓層數(shù)。

（2）通過(guò)獲取按鍵樓層數(shù)和當(dāng)前樓層數(shù)，判斷出電梯的運(yùn)行方向，并控制提示燈展示對(duì)應(yīng)的上箭頭或下箭頭。

（3）電梯運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)碼管通過(guò)延時(shí)函數(shù)不停變化，每間隔一次代表上升或下降一層。電梯停止時(shí)，數(shù)碼管不再變化。

（4）電梯運(yùn)行停止后，通過(guò)數(shù)碼管參數(shù)，獲取電梯當(dāng)前位置，并控制語(yǔ)音芯片進(jìn)行播報(bào)提示當(dāng)前電梯位置。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：

（1）設(shè)計(jì)電路模擬8層電梯運(yùn)行。

（2）模擬電梯的各層呼叫按鍵，按下樓層按鍵就會(huì)有相應(yīng)的二極管指示。

（3）電梯具有向上還是向下指示，同時(shí)能顯示到了哪一層。

（4）電梯到達(dá)指定樓層時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)。

（5）設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)。

3? 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

給出了一種基于STC89C52單片機(jī)的電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以單片機(jī)為核心，由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電梯呼叫按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、上下指示燈提示模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊組成的硬件部分。利用中斷方式檢測(cè)用戶(hù)按下的呼叫按鍵，獲取目標(biāo)樓層，并控制電梯到達(dá)指定樓層，通過(guò)數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所在樓層，達(dá)到指定樓層時(shí)，數(shù)碼管顯示樓層不變，語(yǔ)音提示到達(dá)指定樓層。本系統(tǒng)不僅成本小、通用性強(qiáng)、靈活性高、擴(kuò)展性強(qiáng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜控制。

電梯的任務(wù)是將不同樓層的客人送到目的樓層去，需要設(shè)計(jì)每一樓層的呼叫按鍵。為了提示人們已經(jīng)按下呼叫按鍵，當(dāng)呼叫按鍵被按下時(shí)就點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)樓層按鍵的二極管;為了方便人們知曉電梯當(dāng)前位置，將電梯當(dāng)前所在樓層用一個(gè)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示;電梯運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)亮由發(fā)光二極管組成的上行箭頭或下行箭頭來(lái)提示電梯當(dāng)前運(yùn)行方向;電梯到達(dá)目的樓層時(shí)，提供語(yǔ)音提示功能。最后，由一個(gè)高性能的芯片將各個(gè)元件組合在一起，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分。

4? 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件模塊包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤(pán)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊、電源模塊。系統(tǒng)復(fù)位通過(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，復(fù)位后樓層顯示默認(rèn)在為1，即當(dāng)前電梯在1樓。而電梯的模擬運(yùn)行是由延時(shí)電路控制的，電梯運(yùn)行時(shí)，每延時(shí)1秒表示電梯走了一層，同時(shí)顯示模塊數(shù)碼管對(duì)應(yīng)變化，同時(shí)顯示相應(yīng)的上下箭頭指示。本設(shè)計(jì)的延時(shí)部分主要是軟件控制的。通過(guò)點(diǎn)陣組成的上下箭頭和數(shù)字顯示電梯的狀態(tài)。

將各個(gè)模塊進(jìn)行連接，得到系統(tǒng)總原理圖設(shè)計(jì)如圖1所示。

電梯所處的狀態(tài)是整個(gè)程序成功運(yùn)行的核心保證，在電梯每經(jīng)過(guò)一個(gè)樓層時(shí)，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用該函數(shù)，它的作用是基于高效率、短時(shí)間、人性化的基礎(chǔ)上，合理智能的對(duì)電梯的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，結(jié)合實(shí)際情況，最終得出電梯下一個(gè)目標(biāo)停留樓層。其軟件流程如圖2所示。

5? 系統(tǒng)的調(diào)試

上電后，電梯默認(rèn)位于1樓，數(shù)碼顯示為1，按下呼叫按鍵，例如按下三樓呼叫按鍵，電梯到達(dá)三樓時(shí)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層數(shù)并語(yǔ)音播報(bào)提示。

當(dāng)高層呼叫按鈕按下時(shí)，該按鈕對(duì)應(yīng)的指示燈常亮，上行指示燈亮，樓層顯示數(shù)碼管延時(shí)1s變換樓層，到達(dá)指定樓層后，數(shù)碼管顯示停止不變，關(guān)閉呼叫按鈕指示燈，上行指示燈閃爍1下后關(guān)閉，同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)到達(dá)指定樓層提示。當(dāng)電梯正在上行過(guò)程中，低層和高層呼叫按鈕同時(shí)按下，那么電梯會(huì)先到達(dá)高層，然后去往低層。反之，當(dāng)電梯正在下行過(guò)程中，低層和高層呼叫按鈕同時(shí)按下，那么電梯會(huì)先到達(dá)低層，然后去往低層。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：裴洪文，男，1966.5--，升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院副教授，研究方向，信號(hào)處理。