基于嵌入式电梯控制系统的设计探究

余芳纯

摘 要：电梯在市场上已经有了广泛的应用，针对市面一些电梯控制体统中不完备的地方，本文经过多重可行性的分析，采用使用广泛的C语言进行编程，完成一套高效低成本的电梯控制系统设计。

关键词：嵌入式电梯；控制系统；系统设计

电梯是较高层建筑的必备设施，极大的帮助了人们的生活，然而，电梯装置也带给人烦恼，首要，的就是电梯安全问题，近年来的电梯“吃人”事件，让电梯安全问题几度成为热门话题；但在多数情况，人们反应的问题为反应速度慢，利用率低上；最后是以PLC作为电梯控制系统成本高昂，不易维护以及新功能的开发。本文提出的基于嵌入式电梯控制系统的设计可以有效的解决这一系列问题。

一、系统概述

本文的研究对象为单片机，使用C语言编程灵活控制电梯系统。主控制系统负责接收到信号，进行处理，然后再将处理结果传输到各部分，实现电梯的流畅运转。

本次研究模拟出一个八层楼，电梯可达每个楼层，每层电梯入口安装一个呼梯装置，电梯内安装有到访楼层的数字及开关按钮。电梯处于一楼时，红色指示灯亮起，当有人按下相应楼层的按钮，电梯会以每3秒一层的速度到达该楼层，并且自动打开电梯门，绿色指示灯亮起，这时电梯会自动处于等待状态，电梯门三秒之后自动闭合，再进行下一步的运作，如无新的指令，电梯停运止运行，并保持梯门关闭。

二、可行性分析

（1）技术可行性。

本研究所研发的系统采用的控制芯片为89c51型号芯片，智能化水平高，控制效果好，对于数码管显示问题，将整体系统划分为三个部分。首先是电梯状态的显示，其次是电梯门外侧按键的显示，以及电梯内控制的显示。清晰的思路下，单片机接口更简单，减少了外围原件的接入，提高了电梯的利用率。[1]

（2）经济可行性。

本系统成本低廉，要实现整个系统稳定安装与运行，只需要安装51单片机即可，在经济方面有较强的可实施性。

（3）操作可行性。

本系统运行高效，可扩展性兼容性优越，对于使用者仅需理解其工作原理就可以操作维护，不需要经过复杂的技术培训各个不同厂商的控制器，在操作上本系统具有较强的可行性。[2]

三、系统设计

（1）系统流程。

系统的操作指令主要来自乘客招梯，本系统针对楼层选择顺序会进行记录，可以依据接受到的按键指令以及实际情况进行智能优化分析，选取最优线路，以达到节约使用者时间的目的。

a.用户在所在楼层梯外按键，电梯收到信息后抵达楼层，亮起红色指示灯，开门时绿色指示灯亮起，三秒后电梯门关闭指示灯熄灭，在电梯内无操作的情况下，电梯会静止于该楼层。

b.电梯运行过程中，梯内人员按键要求电梯去往指定楼层，在电梯尚未到达指定楼层前，如有人按下电梯控制按钮，电梯会依据运行方向参考是否开门，比如，当7楼有用户叫梯，要去往8楼，停在一楼的电梯会开始上行，当电梯尚未到达3楼时，三楼有用户叫梯，如三楼用户要去4楼以上楼层，包含4楼，则电梯在三楼停下，接三楼用户上楼，而如三楼用户想要去1楼或是2楼，电梯则路过3楼而不停，返程时再接3楼用户下楼。

c.当电梯内的人员离开电梯后，电梯要经过3秒后才会自动关上梯门，此时，电梯处于静止状态，等待新指令的输入。

（2）硬件设计。

本嵌入式电梯控制系统的硬件设计如下：

四、软件设计

主程序设计。主程序首要完成的工作就是等待信息输入，作出相应的处理，另外，主程序需要检测运行的时间，运行速度，以及监控系统运行状态，是否超速或久不开门，确保安全。

为了促进程序的维护与升级，本程序选择采用C语言编写。C语言使用历史长和广泛，在结构上、可读性上、维护性上都有着较大的优势。

五、调试部分

此次调试主要经过了电源调试、显示调试以及单片机控制调试几个步骤。

（1）电源调试部分。

系统研发之初，没有添加前端滤波电容，这造成了输出波纹过大的问题，经过研究，决定为其添加50V，100微法的滤波电容。经过调试后，纹波的问题得到缓解，最终输出的纹波控制在了合理的范围内。

（2）显示调试部分。

由于没有完善的考虑到环境问题等干扰因素，就直接在印刷板上焊接在面包板上连好的线路，造成了数码显像管闪烁。发现这一问题后，经调试，图像稳定，效果良好。

（3）单片机控制部分。

单片机在系统中起着较重的作用，承担了接收信息和传递处理信息的作用，为了整体系统运行的顺畅，必需要对单片机进行调试，单片机的调试是整个调试过程中最为复杂的一个步骤，这主要受制于其时序上的复杂性。[3]

在此次的调试过程中，出现了几个控制开关失灵的现象，造成这个结果的主要原因是按键抖动严重，由于按键抖动严重，造成了多次控制不穩定的情况。然而，更换按键相对较为复杂，也会提高系统应用的成本，所以，改从软件的角度解决这一问题，增长软件中等待的时间，以适应按键抖动。

六、结语

本文研讨的电梯控制系统建立在嵌入式的基础上，笔者作出了许多有关具体的可操作性的调研，参考了电梯在实际应用中的需求，以及电梯操作系统的升级与维护问题，采用C语言进行编写，对编写的程序几经修改，最终确定方案，在设计方案投入到使用中前，对于设计方案进行了实验与调试，实验证明，本系统可以促使电梯流畅运转，并且对管理人员的要求不高，此电梯控制系统高效经济，有着广泛的推广价值。

参考文献：

[1]姚鹏.基于嵌入式技术的电梯轿厢操纵盘一体化控制器的研究与设计[D].天津城建大学， 2014.

[2]刘利.基于嵌入式系统的电梯核心控制器的设计与实现[D].天津大学， 2007.

[3]李明迪.基于嵌入式电梯控制系统的设计与实现[J].计算机光盘软件与应用， 2010（16）：106-107.