電梯點陣模擬系統(tǒng)設(shè)計

高星全 范 翀 霍 峰

（黑龍江八一農(nóng)墾大學 電氣與信息學院，黑龍江 大慶163319）

1 概述

電梯現(xiàn)如今已經(jīng)成為我們生活中必不可缺的一樣生活工具，無論是公共建筑還是居民住戶，電梯的作用顯得尤為突出，已經(jīng)成為建筑中不可或缺的設(shè)施工具。從過去的蒸汽機驅(qū)動的升降機到現(xiàn)如今越來越人性化的職能電梯，市場大眾對全新

的綠色環(huán)保電梯、節(jié)能電梯和人工智能電梯的強烈需求也越發(fā)凸顯出來。無論是國內(nèi)還是國外制造生產(chǎn)電梯的廠商都為了滿足市場需要，爭相投入大量的人力物力，希望能夠在未來新型電梯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得拔得頭籌。

目前市面上廣泛使用的大部分電梯點陣系統(tǒng)都具有性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠等優(yōu)點。大部分的電梯已經(jīng)能夠做到能在遠端電梯監(jiān)控視頻上疊加并顯示時間、日期、電梯名稱、所在樓層、運行方向和狀態(tài)、卡層故障等信息。并且隨著科技的不斷進步，有不少先進的電梯顯示屏系統(tǒng)已經(jīng)開始使用獨立的紅外對射調(diào)制信號，和電梯之間能夠無需通過任何線路的連接，就能進行匹配，因此可以適合于任何型號的電梯，而且不受到電梯運行的電磁干擾。

2 方案設(shè)計

本設(shè)計以單片機STC89C51 為主控原件，結(jié)合了8*8 點陣模塊、獨立按鍵模塊和聲光指示電路等其他模塊構(gòu)建的8 層樓的電梯模擬系統(tǒng)，通過軟件仿真和實物制作相結(jié)合的方式完成本次制作，采用8*8 點陣模塊顯示電梯運行實時所到的樓層數(shù)。本設(shè)計軟件驅(qū)動靈活可變，硬件電路仿真調(diào)試簡便清晰，兩者共同協(xié)作。采用蜂鳴器作為聲音指示，發(fā)光二極管進行燈光提醒，當電梯到達所需的樓層時，蜂鳴器與發(fā)光二極管共同配合，提示乘客到達的樓層。本系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)清晰，硬件成本低，功能豐富，能夠很好的模擬實際電梯的運行功能。

由主控系統(tǒng)STC89C51 單片機系統(tǒng)、集成8 路獨立按鍵電路、8*8 點陣模塊和聲光指示電路等模塊之間構(gòu)成的一個8 層樓的點陣電梯模擬系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

主控芯片選擇STC89C52,單片機的供電電壓和USB 接口提供的電壓都是5V。在本系統(tǒng)中單片機系統(tǒng)是由國產(chǎn)宏晶科技生產(chǎn)的STC89C51 單片機為中心，輔以基準時鐘電路和復位電路組成單片機最小應用系統(tǒng)；其原理如圖1 所示。

3.1 電梯控制電路

本系統(tǒng)對電梯樓層的控制是通過8 個獨立按鍵來進行控制的，按鍵與所代表的樓層相對應，當有按鍵按下時，電梯就會從當前樓層運行至被按下的按鍵所對應的樓層，這一系統(tǒng)的8路獨立按鍵的原理圖如圖2 所示。

圖1 單片機工作電路

圖2 按鍵控制電路

鍵盤是向單片機進行數(shù)據(jù)和命令輸入的外接設(shè)備，單片機常用的鍵盤大致有兩種：一種是全編碼鍵盤，這種鍵盤的鍵碼由全硬件組成，然而全編碼鍵盤的結(jié)構(gòu)太復雜，成本高；另一種是非編碼鍵盤這種鍵盤包括獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種，這兩種鍵盤均可利用軟件識別鍵碼及完成各種鍵功能，這類鍵盤成本較低，且使用方法簡便。編碼鍵盤通過硬件電路產(chǎn)生被按下的按鍵的鍵碼和一個選通脈沖。選通脈沖可作為CPU 的中斷請求信號。編碼鍵盤自帶接口電路，在檢測按鍵的按下的同時進行抖動防串鍵的動作，這一功能使被按下按鍵與之相對對的鍵碼（如ASCⅡ碼）送往CPU，而非編碼鍵盤中有關(guān)鍵的識別等功能都是通過軟件實現(xiàn)。編碼鍵盤所需的程序簡單，但硬件電路復雜，應用的靈活性較差，常不被單片機使用，因此現(xiàn)在單片機多使用非編碼鍵盤。

3.2 電梯指示電路

在本系統(tǒng)中是通過蜂鳴器和LED 指示燈組成電梯運行到達時的指示，當電梯運行到達時，單片機驅(qū)動蜂鳴器進行“嘀”一聲的聲音提醒，LED 指示燈點亮一秒后熄滅，點陣屏實時顯示當前樓層。

電梯的指示電路也就是由兩部分組成，即“聲”和“光”。“聲”就是指蜂鳴器，“光”就是LED 燈了。

蜂鳴器以結(jié)構(gòu)來進行區(qū)分則大致上可以被分為兩種：壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器。壓電式是通過壓電陶瓷片發(fā)聲，內(nèi)部電流較弱；電磁式則是線圈通電發(fā)出震動發(fā)聲，形狀小巧。如果依照驅(qū)動方式進行劃分則為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。這里的有源和無源不是指電源，而是振蕩源。有源蜂鳴器內(nèi)部帶了振蕩源。蜂鳴器的發(fā)聲原理由振動裝置和諧振裝置組成的，無源蜂鳴器的工作原理是方波信號輸入諧振裝置轉(zhuǎn)換為聲音信號輸出；有源蜂鳴器的發(fā)聲原理相對就簡單很多，在直流電源輸入經(jīng)過振蕩系統(tǒng)的放大取樣電路在諧振裝置作用下產(chǎn)生聲音信號。

圖3 主程序流程圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在編寫程序前需要構(gòu)思整個系統(tǒng)的工作流程，有一個完善的流程，才能更好的規(guī)劃下一步變成所需的步驟。本次設(shè)計的具體流程如圖3。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計的一個電梯運行的模擬控制系統(tǒng)，以8*8 點陣作為電梯運行的樓層指示，以LED 燈和蜂鳴器組成的聲光指示電路作為電梯運行到達時的指示電路；系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強、操作簡單，完成了模擬電梯的基本功能，很好的實現(xiàn)了預期的效果。