基于单片机电梯控制系统设计与实现

王荣娟

(河北地质职工大学，河北 石家庄 050081)

在现代社会和经济活动中，特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输工具。目前电梯控制主要有继电器控制、可编程控制器控制、微机控制(单片机控制)这三种控制方式。利用单片机控制电梯具有成本低、高精度的重量检测和显示、功能多样等明显优点。本文主要任务是完成一个电梯系统的智能控制模块，即根据每个楼层不同顾客的按键要求，让电梯做出合理的判断，正确高效的指导电梯完成各项载客任务。本文主要完成了电梯控制系统的整体电路结构图设计，各部分硬件电路设计和软件设计，最后进行系统测试，测试结果表明：本次设计的电梯控制系统具有高精度、低成本、功能多样等优势。

1 硬件总体结构设计

在本次设计的基于单片机的电梯控制系统，以一片AT89C51单片机为主控制器的控制系统，包括车厢内呼梯输入模块、车厢外呼梯输入模块、车厢开门、重量检测模块、电机控制以及电源模块等，硬件系统的总体结构框图如图1所示。

图1 硬件电路结构总体设计图

2 硬件设计

硬件电路部分主要有控制模块，键盘控制，显示模块和电源模块等。下面对各个电路做简单的介绍。

(1)控制电路模块。主控制器采用AT89C51。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器(PENROM)。它具有4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。在本设计中，P1口用于对电梯按钮的控制，连接输入设备。P3口用于对LED点阵显示器的控制。P0口用于连接锁存器74LS245，以保护单片机的输出端口。

(2)键盘控制电路。乘客可由按键控制电梯上升下降，按下对应楼层按键，点阵屏数字将从当前位置向下或向上平滑滚动显示到指定楼层位置。

(3)LED显示模块。LED输出显示模块采用LED点阵显示器，其中点阵列接单片机P3口，行接锁存器74LS245。在单片机的输出口接驱动电路74LS245，以保护单片机的输出端口。

(4)电源电路。整个系统采用的电源电压只需+5V电压，将交流电经变压器变换为12V交流电，再用整流桥得到8.5V左右的直流电，采用不可调的3端稳压器件LM7805将电源稳定在5V直流输出。

3 软件设计

电梯控制系统的整体功能实现主要包括控制模块软件实现以及判断子程序。实现控制系统整体功能实现流程如图2所示。

图2 电梯控制系统的整体流程图

(1)主程序模块。系统主程序主要用于变量及其他部件的初始化，如定时器T0的初始化，以便能够准确的进行相应的操作。同时进行相应的功能键判断，从而实现特殊功能。

(2)判断子程序。系统判断子程序实现过程：在相应的中断子程序中，需要进行相应楼层的逻辑判断，尤其是两个楼层申请的时候，一般都需要根据现在的楼层状态以及相应的升降标志位进行相应的处理，例如在上升状态时，若第二个楼层的申请较第一个申请离现在的楼层状态更近，则应先响应第二个申请的响应，然后再对第一个申请进行响应;若有楼层申请在当前楼层的下面，也应根据升降的标志位进行判断，如果是上升状态，应先响应上面的楼层，然后再响应其他的申请。当然，如果处于下降状态，则以相反的顺序进行响应。这里只是两个楼层申请时的讨论。当有更多楼层响应时，还需进一步进行逻辑的思考与判断。

4 系统调试

(1)硬件测试。首先进行静态检查。根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好，用万用表一一测试。再者进行通电检查。首先调试电源部分。整个电路只需要+5V的电压，接上电源，将220V交流电通入，测试变压器的输出端，整流桥输出，LM7805的输出电压是否和理论计算值一致，再用示波器检测单片机的复位和晶振电路是否有复位信号和振荡信号。

(2)软件调试及整体调试。对软件先用仿真器进行了调试。用仿真器运行正常后，再用烧写器将程序烧到AT89C51单片机中，进行了脱机调试。

5 结语

总之，本文首先给出了电梯控制系统的总体设计结构，并且采用模块化设计思想对电梯控制系统的各个模块进行硬件电路设计以及相应的软件设计。最终给出了电路实物图，并且对电梯控制系统整体调试，测试结果表明，采用单片机设计的电梯控制系统具有成本低，灵活性强，功能多样，精度高等优点，为今后电梯控制系统的优化提供一定的理论依据和参考价值。