单片机在电梯自动控制中的实践应用分析

罗诚

（沈阳蓝光新一代技术有限公司，辽宁 沈阳 110003）

单片机本身体积相对较小、处理速度较快、且它的价格低廉、功能表现强大，是目前最为重要的工业生产控制系统。在电梯自动控制技术体系中，主要结合启动、选层、平层、换速、停车等诸多控制环节进行分析，确保单片机系统检修运行与维护工作到位。就整体而言，要结合单片机控制机制，避免因外围设备故障导致芯片损坏，增强单片机及相关设备的可靠性。

一、单片机在电梯控制中的应用概述

电梯自动控制技术对于电梯的安全属性升级是具有重要促进作用的，目前比较常用的电梯自动控制设备不但造价较高，且其检修、维护相对困难。为此，单片机若有效应用于电梯自动控制过程中，能有效改善上述问题，不断提高电梯自动控制技术的安全可靠性。单片机内配有能够高速处理数据的CPU 内核，同时集成有I/O 口、中断系统、定时器、A/D 某块等外设，配合外围电路可以建立一个小而完善的微型计算机系统。实际上，单片机是非常适合于当前电梯自动控制系统的，它在系统中可替代PLC、时间继电器等多种器件，实现对系统设备种类与数量的有效精简。结合电梯自动控制原理，优化单片机外围设备接口芯片，充分发挥单片机的技术应用优势[1]。

二、电梯自动控制运行原理阐述

在电梯自动控制运行过程中，需要利用外呼按钮向电梯传递呼梯信号，使电梯能够前往产生外呼信号的楼层，电梯运行的另一信号来源为轿厢内选信号，电梯将前往内选信号楼层，电梯自动控制系统将通过以上两种指令信号建立加速与减速控制机制。当电梯处在运行状态时，需要通过特殊逻辑处理外呼信号：当前运行方向下，电梯顺向截梯，此时需要结合运行方向、运行速度、所处楼层等信息显示分析电梯紧急停车过程，并执行停车命令，系统进入语音播放逻辑，播放当前楼层等信息。单片机控制新型智能电梯语音原理图，如图1[2]。

图1 单片机控制新型智能电梯原理示意图

三、单片机在电梯自动控制系统中的硬件电路与系统软件设计要点

（一）单片机在电梯自动控制系统中的硬件电路设计要点

单片机在电梯自动控制中的硬件电路设计，主要结合电梯內选信号电路与电梯楼层信息显示电路两点来看[3]。

电梯内选信号硬件电路，是围绕单片机输入口设计，采用输入端口外接下拉电阻建立并行输入的技术方式实现。一般来说，其电路中可以采用4x4 矩阵键盘，通过8 个IO 口，实现16 路按键输入。通过扫描技术获取按键键值，为确保获取键值准确，要做好以下两点设计：

其一，要判断键盘按键按下时的电平状况，电路中的全部行线通过下拉电阻置于低电平状态，并接入单片机输入口，纵线接入单片机输出口，在纵线的输出口上按固定时序循环产生高电平。键盘中按键按下时，需要确保行线与纵线相互交叉，此时按下按键的行线输入口上可以识别到，其所在纵线循环产生的高电平，从而确定按下的按键所在行。进而通过当前纵线产生高电平的线号确定纵线，通过行线和纵线就能定位按下的按键。根据扫描按键的工作原理可知，为了获取准确键值纵线高电平的循环时间要足够快，且行线扫描到高电平时要及时确定纵线位置；其二，按键按下的过程中存在抖动的情况，为保证按键键值准确输入信号要进行去抖动和抗干扰处理，防止错误信号被单片机识别。

电梯楼层信息显示电路，通过全双工串行通信，配合外围芯片组合成串并口输入与输出电路。采用发光二极管直接驱动方式，实现低电平点亮二极管，作为电梯运行方向指示灯[4]。通过IIC通讯配合LED专用驱动芯片，驱动七段码数码块显示当前楼层。

（二）单片机在电梯自动控制中应用的软件设计要点

对单片机在电梯自动控制中软件设计要点进行分析，有效提高电梯整体运行效率。在软件设计中，需要反复调用电梯参数，为避免多次调用地址难以判断问题，可将参数发送至外部数据存储器，保存于固定地址内。在电梯开关门条件判断过程中，需要分析当前电梯状态数据，同时结合电梯开关门逻辑，将电梯停靠在指定楼层后，并确保轿厢平层完成后，方可执行开关门操作。在轿厢实际运行过程中，要结合当前梯速，轿厢当前所在楼层，轿厢目标楼层，分析电梯加速与减速曲线，确保单片机输出相应加速与减速信号。与此同时，要对电梯内外部请求数据进行分析，处理电梯运行相关控制数据，确保电梯控制系统优化流程顺利推进[5]。

四、单片机在电梯自动控制中的设计方案应用

对单片机在电控自动控制中的设计方案进行分析，要优化程序设计原理，优化硬件电路，下文具体来谈：

（一）设计原理的优化

利用单片机的电梯自动控制设计方案中，为保证电梯高效运行，需要反复调用电梯位置ASK1 以及呼梯请求ASK2，以了解电梯状况与外呼请求。通过采用DPTR 指针自加功能，结合外部存储器变址寻址方式建立多次调用机制。结合判断使用地址，保证单片机在电梯自动控制过程中参数获取正确。在关门条件判断过程中，则需要确保程序运行逻辑正确，条件达标，保证电梯开关门执行到位。在结合楼层信息分析加速与减速位置时，同时处理高速与低速信息，并做好转换低速后停车准备。在设计原理优化过程中，还需要结合电梯自动控制技术体系中的其他模块分析单片机应用效果，确保单片机应用到位，体现一定技术优势[6]。

（二）优化硬件电路

针对直流调速控制系统中额定电压进行硬件设计，确保电路设计留有足够余量，电梯直流调速系统额定电压大约为230V。为了保证供电质量，通常需要结合三相降压变压器实现对电源电压的有效降低，同时能够规避网侧3 次谐波所带来的诸多不良影响。在这里，大多采用△/Y 联结提高变压器转换效率[7]。

另一方面，需要判断键盘中闭合键位置内容，对键盘中的按键状况进行确认分析，了解确定键盘中形成闭合键内容，明确键位位置。结合某根行线调整低电平，确保行线始终保持低电平位置。在对各个列线的电平状况状态进行检测过程中，需要对某一列电平建立有效高电平输出。在与低电平行线交叉位置按键按下时所在行线电平由低电平变为高电平。

在针对电梯楼层信息显示电路进行分析过程中，需要保证其数码管显示信息完全一致，例如要设计一个LED 数码管显示器用来显示电梯楼层等信息，配合串行口TXD以及RXD进行全双工串行通信，结合同步移位寄存器，通过解析RXD 数据串行数据，同时配置TXD 端的串行输出同步移位，有效调整串行口配合外围芯片建立一套完整的多个串行并口输入与输出电路。这一输入与输出电路可以用来显示电梯运行方向与电梯门开关电路。采用发光二极管配合上拉电阻，对电源直接驱动方式进行设计，确保低电平应用有效到位。通过配置DK 开门灯配合DG 关门灯，设置Dcup 电梯上行灯以及Ddown 电梯下行灯。同时设置上行灯与下行灯过程中，要建立多路并联联动机制，确保电梯楼层信息显示电路信号内容明显显示，整个过程中必须确保高低电平设计到位防止二极管虚亮情况，提高电路并联联动机制运行效率。在优化硬件电路过程中，也希望为接下来优化软件打好基础。

（三）优化软件电路

在优化软件电路过程中，需要结合电梯运行效率进行分析，在设计过程中要做到对ASK1 电梯位置状况与ASK2 电梯请求的反复调用，确保在程序中采用外部存储器变址寻址方式，有效规避程序中多次调用所产生的地址难以判断现象状况，它可能会导致软件程序无法有效执行。在针对电梯关门条件进行判断过程中，需要首先减去状态数据内容，分析其逻辑运算内容，确保电梯开门楼层与开门请求优化到位，有效执行开门程序。例如在电梯所处楼层状况进行分析，可以将这一状况设置为0，配合请求0 设置PT1、PT2、PT3 等相关内容，做到对楼层中间控制点的有效安排设计，结合设计需要进行分析，确保电梯在经过过程中控制点时控制到位。具体来说，主要是对轿厢进行控制，确保临近楼层停留判断到位。在电梯轿厢加速与减速过程中，则要保证程序设置到位，结合单片机输出加速与减速信号进行针对性操作，优化软件系统设计全过程。最后要对程序内容进行说明，选择在电梯内外部同时请求控制数据内容，并在外部RAM 位置选择相关数据内容，建立内部RAM 电梯运行控制数据，其具体程序流程应该参考如下：

首先启动程序，初始化使用到的相关外设，此时电梯在一层位置，查询信号到上层呼梯信号，输出关门信号，待电梯门完全关闭后，向上启动电梯运行。快要达到目标时，设置减速点，并在目标层内继续选择向上呼叫，输出减速控制信号。最后达到目标层停车，并进行目标层信号处理。在整个过程中，要合理充分利用单片机的集成电路芯片，借助单片机电梯自动控制应用功能，基于不同模式对电梯所在建筑的不同楼层发出不同请求，如此就能提高电梯运行进程中的整体效率。再者，利用单片机对电梯进行自动控制，确保电梯自动控制中不同功能的有效切换，确保单片机精确测量电机工作状态，对电梯安全稳定运行也是相当有利的。

总结

就目前看来，通过单片机建立的自动控制系统，在电梯控制应用中，能够保证在不同呼梯或内选方式下，能够获取正确的运行信号，有效提高电梯运行进程效率。在分析单片机对电梯的控制过程时，了解不同模式之间的切换方式，结合不同模式下电梯在不同楼层接收请求时的处理机制，确保单片机在电梯自动控制技术体系中得到有效深入应用，并提高应用水平。