基于单片机的电梯控制系统的应用设计

1.绪论

20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件(如CPLD、FPGA)的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。

电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微电脑技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。作为高层建筑物上下交通运输的重要设备，越来越多的机电专业将参与电梯技术方面的工作，为了掌握电梯的结构和控制技术就有必要把这庞大的集机械、电气、传感器于一体的产品模拟化，用PLC、单片机、微机、变频器等控制手段去开发多功能应用软件。

该系统的核心控制芯片选用的是51系列单片机AT89C52,单片机在各个技术领域中的迅猛发展，与单片机所构成的计算机应用系统的特点有关：

单片机构成的应用系统有较大的可靠性。

系统构建简洁、易行，能方便的实现系统功能。

由于构成的系统是一个计算机系统，相当多的功能由软件实现，故具有柔性特点。

本文设计了一种实用的单片机电梯控制器，根据实际的需求使用了高性能的AT89C52单片机和专用的显示、键盘控制芯片，配合相应的软件实现了对电梯的实时控制。其主要特点有电路结构简单、控制功能强、可靠性高等。

2.硬件电路设计

随着社会的发展，电梯的使用越来越普遍，已从原来只在商业大厦、宾馆使用，过渡到在办公楼、居民楼等场所使用，并且对电梯功能的要求也不断提高，相应地其控制方式也在不停地发生变化。对于电梯的控制，传统的方法是使用继电器-接触器控制系统进行控制，随着技术的不断发展，微型计算机在电梯控制上的应用日益广泛，现在己进入全微机化控制的时代。电梯的微机化控制主要有以下几种形式：①PLC控制;②单板机控制;③单片机控制;④单微机控制;⑤多微机控制;⑥人工智能控制。随着EDA技术的快速发展，单片机已广泛应用于电子设计与控制的各个方面。

本设计就是使用一片AT89S52单片机来实现对电梯的控制的;用数码管显示当前电梯所在楼层。

具体要求有：

1)用数码管显示当前电梯所在楼层;

2)先响应早的请求，如有同时发出的请求，则先响应近处请求。

主要任务与要求：

设计一个8层自动电梯控制器，每层设请求按钮开关，电梯到达有请求的楼层，则相应指示灯灭，电梯门开，开门指示灯亮，5秒后自动关闭，继续运行。

本设计电路框图如图1所示，具体电路原理图如图2所示。

本设计以单片机为核心控制，数层请求用按键实现，因为只有8层，按键较少，因此采用非编码键，电梯楼层用一位7段数码管显示，电梯楼层请求显示使用8个LED指示灯。电梯驱动采用双全桥步进电机专用驱动芯片L298驱动器。

3.软件设计

软件是为硬件服务的，只有硬件在软件的指挥下，按预定的目的工作，整体才会发挥其作用，软件设计要依据硬件实现的功能而定。

该软件的结构设计比较简单，采用C语言进行编程，程序短小，运行速度快。其程序流程如图3所示。

4.系统仿真与调试

1)系统仿真的平台及功能

单片机应用系统仿真平台有两个常用的工具软件：KeilC51和ProteusISIS.前者主要用于单片机C语言原程序的编辑、编译、链接以及调试;后者主要用于单片机硬件电路原理的设计以及单片机应用系统的硬、软件联合仿真调试。

2)仿真结论

在PROFEUS环境，运行电梯控制器系统，我们发现，每层设请求按钮开关，电梯到达有请求的楼层，则相应指示灯灭，电梯门开，开门指示灯亮，5秒后自动关闭，继续运行。

电梯的初始状态时，电梯停在一楼，如图4所示：

当六楼有人按键请求上楼时，电梯运转到达六楼;电路仿真图如图5所示：

电梯在一楼时，如果有“2”“7”楼层同时请求，则电梯先到达二楼再到达七楼，其电路仿真如图6和图7所示。

通过电路仿真，本设计完成了要求实现的功能。