使用AT89C52微機(jī)控制電梯的設(shè)計(jì)

使用 AT89C52 微機(jī)控制電梯的設(shè)計(jì) 伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 人們的生活水平的提高和節(jié)約用地的倡導(dǎo) 越來越多的高樓聳立 使人們的生活和工作受到很大的影響 垂直運(yùn)輸?shù)膯栴}也隨之出現(xiàn) 人們迫切需要一套安全 快捷 高效 穩(wěn)定的電梯控制系統(tǒng) 電梯控制模型的設(shè)計(jì)主要涉及數(shù)電 模電 單片機(jī)及接口 技術(shù) C51 的編程等知識(shí) 可謂知識(shí)面含量非常廣 但因現(xiàn)代的微電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)和嵌 入式微控制器技術(shù)等的飛速發(fā)展 讓我們做出應(yīng)用型的電梯已成為可能 目前各小區(qū)居民樓都 已經(jīng)安裝上了快捷 方便的電梯系統(tǒng) 但某些方面如安全性和穩(wěn)定性還有待提高 用戶也給出 了更高的要求 目前電梯控制主要有繼電器控制 可編程控制器控制 微機(jī)控制 單片機(jī)控制 這 3 種控 制方式 利用單片機(jī)控制電梯具有成本低 高精度的重量檢測和顯示 功能多樣等明顯優(yōu)點(diǎn) 基于單片機(jī)電梯控制系統(tǒng)主要的核心技術(shù)在于單片機(jī)的應(yīng)用 明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種 儀器 設(shè)備中 實(shí)現(xiàn)的是對象的智能化控制 這一點(diǎn)是巨型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的 開發(fā)此系 統(tǒng)可以方便用戶自行輸入所要到達(dá)的樓層 顯示電梯當(dāng)前到達(dá)層數(shù)等功能 這樣可以大大提高 其工作效率 徹底的脫離電梯操作工的模式 更主要的是為電子技術(shù)融入到計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域提 供一種新思路 為單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提供更廣闊的空間 為開發(fā)更科學(xué)的電梯控制系統(tǒng)提供參 考 1 系統(tǒng)框圖及功能 1 1 系統(tǒng)框圖 基于單片機(jī)的電梯控制模型設(shè)計(jì)的基本思想是采用 AT89C52 單片機(jī)作為核心 利用其豐 富的 I O 接口與外圍電路配合進(jìn)行控制 采用 8 位 LED 靜態(tài)顯示來實(shí)時(shí)顯示電梯所在樓層 并 用 4511 來驅(qū)動(dòng) LED 顯示 采用行列式鍵盤矩陣作為外呼內(nèi)選電路 由于是 5 層樓 故選用 4 4 矩陣鍵盤 鍵盤矩陣共 16 個(gè)按鍵 其中 8 個(gè)按鍵是各層樓外呼按鍵 5 個(gè)表示電梯內(nèi)部 的選擇鍵 另外設(shè)有緊急停止按鍵 啟動(dòng)按鍵和電梯演示按鍵 電梯狀態(tài)是通過兩個(gè)發(fā)光二極 管顯示的 左邊燈亮表示電梯在向上運(yùn)行 右邊燈亮表示電梯在向下運(yùn)行 另設(shè)有一燈燈亮表 示開門狀態(tài) 燈熄表示關(guān)門狀態(tài) 電梯間豎并部分由有機(jī)玻璃粘成無上蓋板的六面體 ABCDEFGH 高度 AE 為 1 2 m 電梯橋廂模型 J 通過滑輪懸掛并由電動(dòng)機(jī) M 牽引 可在電梯間豎 井模型的空間內(nèi)上下運(yùn)動(dòng) 圖 1 系統(tǒng)方框圖 1 2 系統(tǒng)功能 1 識(shí)別樓層的高度和各個(gè)平層的位置 及時(shí)響應(yīng)各樓層的請求信號(hào) 2 運(yùn)行速度穩(wěn)定 定位準(zhǔn)確 電梯運(yùn)行時(shí)有相應(yīng)的指示燈亮 以示電梯正在上行或下行 實(shí)時(shí) 顯示電梯所在樓層位置 3 平層時(shí)開門 關(guān)門等操作 平層結(jié)束時(shí)給出提示信號(hào) 平層位置誤差 10 mm 要求平均每層 運(yùn)行時(shí)間不超過 5 s 4 及時(shí)接受各樓層的呼叫信息 以先方向后距離的優(yōu)先原則判斷并自動(dòng)響應(yīng)外招信號(hào) 自行選 擇運(yùn)行路徑 5 具備不可逆響應(yīng)功能 電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫 下降途中只響應(yīng)下降呼叫 任何反方 向呼叫均無效 2 硬件部分的設(shè)計(jì) 2 1 樓層顯示模塊 數(shù)碼管顯示 電梯的基本功能具備顯示電梯當(dāng)前的樓層 所以設(shè)計(jì)中在轎廂和每個(gè)樓層中都設(shè) 置了一個(gè)數(shù)碼顯示管 用來顯示當(dāng)前電梯所在的層數(shù) 數(shù)碼管顯示電梯所到達(dá)的樓層數(shù) 接線 圖如圖 2 所示 圖中共有 1 個(gè)數(shù)碼管 通過對 8 根數(shù)據(jù)線進(jìn)行寫操作進(jìn)行樓層顯示 圖 2 電梯樓層顯示電路 2 2 按鍵電路模塊 由于本電路所需按鍵較多 為了節(jié)省單片機(jī)的 I O 口 故選用行列式鍵盤矩陣 本電路采用的 是 4 鍵盤矩陣 電路如圖所示 P2 0 P2 3 是接單片機(jī)的 P2 端口 單片機(jī)采用行和列掃描法 來判別這 16 個(gè)按鍵中哪個(gè)鍵按下 然后可根據(jù)每個(gè)按鍵的功能來通過單片機(jī)控制電梯的運(yùn)行 鍵盤電路如圖 3 所示 圖 3 按鍵電路 各按鈕開關(guān)說明 按鈕開關(guān) 1 轎廂內(nèi)一樓呼叫開關(guān) 按鈕開關(guān) 2 轎廂內(nèi)二樓呼叫開關(guān) 按鈕開關(guān) 3 轎廂內(nèi)三樓呼叫開關(guān) 按鈕開關(guān) 4 轎廂內(nèi)四樓呼叫開關(guān) 2 3 電梯門指示模塊 在本次設(shè)計(jì)中電機(jī)正反轉(zhuǎn)用兩個(gè)發(fā)光管來表示 如圖 4 所示 用單片機(jī)的 P33 P34 口做輸出 口來驅(qū)動(dòng)發(fā)光管 其中 D11 亮表示開門 D12 亮表示關(guān)門 2 4 鈴聲提示模塊 采用蜂鳴提示音提示當(dāng)轎箱到達(dá)所需的樓層時(shí) 蜂鳴器響 提示乘客到達(dá)了所需的樓層 另外 可以作為緊急停止時(shí)的報(bào)警提示信號(hào) 其軟件驅(qū)動(dòng) 硬件電路調(diào)試非常簡潔方便 而且價(jià)格便 宜 能滿足本設(shè)計(jì)的要求 當(dāng)?shù)竭_(dá)所選樓層后 蜂鳴機(jī)會(huì)響一聲 表示開門 同時(shí)綠燈亮 3 s 后 蜂鳴機(jī)響兩聲 表示關(guān)門 同時(shí)紅燈亮 圖 5 鈴聲電路 2 5 升降指示模塊 當(dāng)電梯上升時(shí) 指示燈一次從下到上亮燈 一直循環(huán) 直到到達(dá)所選樓層 當(dāng)電梯下降時(shí) 指示燈一次從上到下亮燈 一直循環(huán) 直到到達(dá)所選樓層 圖 6 升降指示電路 3 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思想 采用模塊化的分層次設(shè)計(jì)方法 將軟件系統(tǒng)功能由多個(gè)實(shí)現(xiàn)單一功能的子程序 實(shí)現(xiàn) 通過調(diào)用不同的子程序 實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜功能控制 這樣便于調(diào)試 修改 軟件編程是實(shí)現(xiàn) 多功能 智能化 操作方便的關(guān)鍵 在本設(shè)計(jì)中 可以把程序的各部分相互結(jié)合起來 達(dá)到完 成各項(xiàng)設(shè)計(jì)的功能 根據(jù)系統(tǒng)要求 電梯的程序應(yīng)滿足以下要求 1 初始化程序使數(shù)碼管顯示 1 表示電梯處在一樓 等待人進(jìn)入電梯 2 主程序主要包括 判斷乘客進(jìn)入電梯后選擇去哪一層 根據(jù)判斷情況來控制電梯運(yùn)行 到達(dá)目標(biāo)樓層后相應(yīng)的 呼叫指示燈熄滅 電梯在運(yùn)行過程中要不斷的掃描鍵盤 從而來判斷各樓層有無呼叫請求 并點(diǎn)亮相應(yīng)的呼叫 指示燈 設(shè)置演示功能按鍵 緊急停止按鍵 啟動(dòng)按鍵 實(shí)時(shí)顯示電梯所在位置及運(yùn)行狀態(tài) 上行 下行 開關(guān)門有一定的延時(shí)來保證乘客走出 進(jìn)入電梯 圖 7 為主程序工作流程圖 4 系統(tǒng)調(diào)試 連接 5 V 電源后 電梯通電使用 各模塊使用正常 電梯響應(yīng)上升下降隊(duì)列時(shí) 相應(yīng)的指示燈 上下行狀態(tài)均能顯示 通過選取各樓層按鍵 電梯都能完成請求 基本實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)行的模擬 4 1 方向及距離優(yōu)先測試 電梯按某方向運(yùn)行時(shí) 優(yōu)先響應(yīng)該運(yùn)行方向的按鈕 測試初始 轎箱位于一樓 按下二樓 三樓的上下按呼叫 和四樓的向下呼叫 按鍵順序可隨 意 測試結(jié)果如表 1 所示 結(jié)論 系統(tǒng)在向上運(yùn)行時(shí)候 優(yōu)先相應(yīng)各樓層的向上呼叫信號(hào) 不響應(yīng)向下的呼叫信號(hào) 向下 運(yùn)行時(shí)相反 符合設(shè)計(jì)要求 同一方向有多個(gè)按鈕呼叫時(shí) 優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層 測試初始時(shí) 電梯位于任一層 如二樓 此時(shí)三樓和四樓分別向上呼叫 測試結(jié)果 先響應(yīng)三樓呼叫 再響應(yīng)四樓呼叫 結(jié)論 電梯具有距離優(yōu)先響應(yīng)的功能 當(dāng)多層同方向呼叫 首先響應(yīng)距離當(dāng)前樓層較近的呼叫 符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 各按鈕呼叫時(shí)指示燈顯示正常 電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后 其指示燈應(yīng)自動(dòng)熄滅 4 2 綜合測試 測試條件 電梯位于 1 樓 進(jìn)入 3 人 其中一人要到 3 樓 另兩人到 4 樓 電梯運(yùn)行后 3 樓 有人向上呼叫 3 樓有人向下呼叫到 1 樓 測試結(jié)果如表 2 所示 測試結(jié)論 系統(tǒng)具有方向優(yōu)先 距離優(yōu)先的功能 基本模擬了實(shí)際電梯運(yùn)行 完成設(shè)計(jì)指標(biāo) 5 結(jié)論 本系統(tǒng)是基于 89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)的電梯