基于單片機控制的電梯控制器

1、:基于單片機控制的電梯控制器電梯控制器課程設(shè)計任務(wù)書一 設(shè)計要求（一）基本功能1. 顯示： 本設(shè)計要求實現(xiàn)6層控制，實時顯示電梯所在樓層號位置2. 升降控制：采用一臺電動機，利用電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)電梯的升降。3. 具備不可逆響應(yīng)的功能： 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。 （二）擴展功能1可增加人性化的按鍵語音服務(wù)功能2可增加遙控或感應(yīng)操作功能二計劃完成時間 三周1第一周完成軟件和硬件的整體設(shè)計，同時按要求上交設(shè)計報告一份。2第二周完成軟件的具體設(shè)計和硬件的制作。3第三周完成軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試。目錄1引言12.總體設(shè)計方案12.1設(shè)計思路12.2 系統(tǒng)

2、總體設(shè)計方框圖13.電路設(shè)計原理分析13.1樓層到位校驗電路23.2電梯正反轉(zhuǎn)控制電路23.3 內(nèi)外呼叫按鍵電路和顯示電路33.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計44.結(jié)束語5參考文獻(xiàn)7附錄一 8附錄二 9基于單片機控制的電梯控制器電氣072 肖振國摘要：本設(shè)計基于單片機來控制電器中各部分的使用，采用led來實時顯示樓層的位置及方向，采用固態(tài)繼電器控制接觸器線圈以控制三相電機的正反轉(zhuǎn)，采用精確的紅外對管來準(zhǔn)確校驗電梯的位置。關(guān)鍵詞： 單片機at89s51 紅外發(fā)射-接收對管 led顯示 電機正反轉(zhuǎn)控制 樓層校驗 固態(tài)繼電器1 引言 隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展及人口向都市集中,使都市的建筑物普遍朝高層化發(fā)展。電梯在我們的

3、生活中起著舉足輕重的作用。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備,更是一種人們頻繁乘用的交通運輸設(shè)備。交流電梯是采用交流繼電接觸器控制的最普通.最大量的一種電梯控制類型，這種控制使用繼電器數(shù)量大, 保護(hù)連鎖觸點多。電氣線路復(fù)雜.維護(hù)工作量大,可靠性稍差。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,采用無觸點控制來代替有觸點控制已勢在必行。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。采用單片機構(gòu)成控制系統(tǒng),不但可以大大降低成本,而且做成專用控制系統(tǒng),程序被固化,加強了保密性,提高了可靠性。2 總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路本次設(shè)計的基本

4、思想是采用at89s51單片機作為核心，配以適當(dāng)接口作為輸入輸出通道。采用精密紅外發(fā)光對管作為檢測電路對電梯的橋廂位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位校驗，以保證能夠精確的平層定位。采用獨立式鍵盤電路作為外呼內(nèi)選呼叫控制。利用交流接觸器控制電動機正反轉(zhuǎn)從而控制電梯的上升與下降，為了實現(xiàn)無觸點控制和實現(xiàn)光電隔離，采用固態(tài)繼電器對交流電機進(jìn)行控制。采用8位led靜態(tài)顯示電路用來實時顯示轎廂所在的位置，并用74ls164作為顯示電路的驅(qū)動部分。當(dāng)電梯到達(dá)要求的樓層時，電機停止運行并進(jìn)行服務(wù)。由于設(shè)計中要求有不可逆控制，當(dāng)電梯上升或下降過程中，只響應(yīng)同方向的呼喚響應(yīng)。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖本控制系統(tǒng)由六個部分組成，其中以

5、at89s51單片機作為核心，配以適當(dāng)接口作為輸入輸出通道。采用獨立鍵盤作為外呼內(nèi)選呼叫控制。利用電動機的正反轉(zhuǎn)控制電梯的升降，led顯示電路顯示轎廂所在的位置，用74ls164作為驅(qū)動部分，其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。復(fù)位電路樓層位置校驗電路at89c51樓層led顯示電路內(nèi)、外呼叫按鍵電路電梯正反轉(zhuǎn)控制電路時鐘電路拖動系統(tǒng)圖1 總結(jié)構(gòu)框圖3.設(shè)計原理分析3.1樓層到位校驗電路設(shè)計該電路是由六個紅外發(fā)光對管組成的，電路有較好的抗干擾能力，但反應(yīng)速度較慢，電路較復(fù)雜。把它們的六個接口接在單片機的p2口，由單片機的輸出信號來控制光電傳感器，傳感器來辨別樓層顯示電路顯示是不是正確。實際應(yīng)用中把紅外發(fā)射

6、管安裝在廂體內(nèi)。在每層放置一個紅外接收頭，在廂體上下運動過程中，紅外發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)廂體運行到特定位置時，紅外接收頭接收到紅外線，使其輸出發(fā)生變化，通過單片機過程控制，使電梯做出相應(yīng)響應(yīng)，停止或響應(yīng)顯示樓層。其原理圖如圖2所示：圖2 紅外發(fā)光對管原理圖3.2 電梯正反轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計電梯的升降運行采用固態(tài)繼電器對交流電機的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，它可實現(xiàn)無觸點控制和實現(xiàn)光電隔離，以避免電機與控制電路之間的相互干擾，具有開關(guān)速度快，工作頻率高，無機械噪聲等優(yōu)點。此外其原理簡單，易控制，帶負(fù)載能力強。當(dāng)單片機的p2.7口送出高電平時，三極管v1導(dǎo)通，固態(tài)繼電器ssr1輸出相當(dāng)于通路，電源給負(fù)載供電，

7、此時km1線圈通電，則使交流接觸器主觸點km1閉合，電動機正轉(zhuǎn)。電梯上升。當(dāng)單片機p2.6口送出高電平時，三極管v2導(dǎo)通，固態(tài)繼電器ssr2輸出相當(dāng)于通路，電源給負(fù)載供電，此時km2線圈通電，則使交流接觸器主觸點km2閉合，電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，使電梯下降。原理圖如圖3：圖3 電機的正反轉(zhuǎn)控制電路3.3 電梯內(nèi)外呼叫按鍵電路和顯示、校驗電路設(shè)計3.3.1 內(nèi)外呼叫信號掃描電梯控制中首先要了解電梯運行和位置情況，這可以通過光電傳感器接收的信號得知。還要及時了解轎廂內(nèi)指令和各層呼叫情況，進(jìn)行邏輯分析和判斷，既進(jìn)行選層操作，才能正常運行。該按鍵電路大致分為兩路按鈕，第一路為各樓層的呼叫按鈕，第二路為電梯橋

8、廂內(nèi)表示要到達(dá)樓層編號的按鈕。此處用的是獨立式鍵盤，也可以用行列式鍵盤。就呼叫操作來看，任何一個內(nèi)部或外部呼叫按鍵對單片機來說都可以認(rèn)為是一個開關(guān)輸入點，單片機要不段循環(huán)查詢來取得外部呼叫開關(guān)的閉合情況，一旦發(fā)現(xiàn)有閉合，既說明有請求，則記錄這個呼叫。由外呼叫信號給出呼叫信號，控制系統(tǒng)顯示轎廂所在的位置并與呼叫樓層進(jìn)行對照，同方向還是反方向。若是同方向，直接運行到呼叫層。若是反方向，改變方向到呼叫層。在方向上以同方向呼叫優(yōu)先，同一方向有多個按鍵呼叫時優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層。3.3.2 樓層顯示電路該部分電路由74ls164作為靜態(tài)顯示器接口，其中74ls164是串行輸入、并行輸出的移位寄存器，并帶有

9、清除端。靜態(tài)顯示的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，顯示亮度大，僅在需要更新顯示cpu內(nèi)容時才執(zhí)行顯示更新程序，大大節(jié)省了cpu的運行時間。led數(shù)碼管用做具體的顯示。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器為發(fā)光二機管顯示電路，與單片機接口方便。發(fā)光二機管的陽極接在一起，稱為共陽極顯示器，一位顯示器有8個發(fā)光二極管組成，可顯示09號數(shù)字。該電梯電路通過單片機匯編過程控制，可輸出16號指示。樓梯外各層用一個數(shù)碼管顯示所在的樓層號。樓梯內(nèi)用一個數(shù)碼管顯示樓層所在的位置，與樓梯外數(shù)碼管功能相同。七個樓層號數(shù)碼管串聯(lián)，以使樓內(nèi)樓外同步顯示?？刂菩盘栍蓡纹瑱Cat89s51的串口rxd txd輸出。其樓層顯示電路如圖4所示： 圖4

10、樓層顯示電路3.4系統(tǒng)軟件設(shè)計控制系統(tǒng)軟件在硬件支持下運行，控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。因電梯控制系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)量較少，使用了at98c51片內(nèi)ram來安排呼叫信號的記錄，判斷輸出狀態(tài)。其中按鍵電路用到了p0口和p1口,樓層校驗電路用到p2口,顯示用到了p3口的rxd和txd端口。3.4.1 各端口的基本功能如下：p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫時，被定義為高阻輸入。p1口、p2口和p3口：這三個端口是內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4個ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外

11、部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p3口也可作一些特殊功能口，如下所示：p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（定時器0外輸入） p3.5 t1定時器1外輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。3.4.2 整個軟件系統(tǒng)分幾個大部分：(1)初始化程序初始化程序是隊存儲的初始狀態(tài)，堆棧指針以及所使用的可編程接口8051和74ls164進(jìn)行初始化，初始化時 ，要根據(jù)硬件連接的設(shè)計要求，軟件流程圖如下圖5： 運行主程序這是

12、程序運行的主要程序段，其主要功能有： 判斷電梯所在的位置，根據(jù)呼叫情況決定電梯的運行。 控制有關(guān)的功能開關(guān)。進(jìn)行相應(yīng)的處理。 判斷電梯所在樓層并進(jìn)行相應(yīng)顯示。ny開始初始化尋找基站有司機？外呼內(nèi)選運行自動選層運行電梯各種控制功能檢測處理圖5 軟件初始化流程圖軟件電路的整體設(shè)計流程圖如圖6所示：換向換向現(xiàn)運行方向？yupy到底層？down到頂層？nnn呼叫是同方向？n上至目的站呼叫同方向？向？下至目的站yy啟動下行啟動上行檢查樓層總指示開門圖6 電梯主程序簡要流程圖參考文獻(xiàn)1葉挺秀.應(yīng)用電子學(xué).杭州：浙江大學(xué)出版社，19942朱承高.電工及電子技術(shù)手冊.北京：高等教育出版社，19903 蔡振江.

13、單片機原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2007.24 李朝青.單片機原理及接口技術(shù) .北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994.115 李廣弟.單片機基礎(chǔ)。北京.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1997.76 曹巧媛.單片機原理及應(yīng)用.大連.大連理工大學(xué)出版社.1996.57 陳光東.單片微型計算機原理與接口技術(shù).武漢:華中科技大學(xué)出版社8 沈德全.mcs51單片機接口電路與應(yīng)用實例.北京:北京航空航天大學(xué)出版社9 樓然苗.51 系列單片機設(shè)計實例v北京航空航天出版社， 2003.310 唐俊翟.單片機原理與應(yīng)用.冶金工業(yè)出版社， 2003.911 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京航空航天出版社， 1

14、99512 張 凱.mcs-51 單片機綜合系統(tǒng)及其設(shè)計開發(fā).科學(xué)出版社，1996附錄附錄一圖7 電梯控制總電路圖 附錄二 匯編程序y0 bit p2.5y1 bit p2.4y2 bit p2.3y3 bit p2.2y4 bit p2.1y5 bit p2.0y6 bit p0.5y7 bit p0.4y8 bit p0.3y9 bit p0.2y10 bit p0.1y11 bit p0.0n0 bit p1.5n1 bit p1.4n2 bit p1.3n3 bit p1.2n4 bit p1.1n5 bit p1.0 ;-樓層位置掃描:-org 0000hajmp mainorg 0

15、030hmain:mov r2,#01jnb y0, liucnopmov r2,#02jnb y1, liuc nopmov r2,#03jnb y2, liucnopmov r2,#04jnb y3, liucnopmov r2,#05jnb y4, liucnopmov r2,#06jnb y5,liucajmp main;-外部樓層呼叫:-liuc:jb y5,five mov a,#06 acall xh liuh:jb y11,wuh ;六層呼叫 acall ting acall liux fiv:ljmp wuc wuh:jb p0.1,sih ;五層呼叫 clr xia jb

16、p2.1,$ mov a,#05 acall xh setb xia acall ting acall liua sih:jb p0.2,sanh ;四層呼叫 clr xia jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh setb xia acall tingacall liubsanh:jb p0.3,erh ;三層呼叫 clr xia jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.3,$ mov a,#03 acall xh setb xi

17、a acall ting acall lium erh:jb p0.4,yih ;二層呼叫 clr xiajb p2.1,$mov a,#05acall xhjb p2.2,$mov a,#04acall xhjb p2.3,$mov a,#03acall xhjb p2.4,$mov a,#02acall xhsetb xiaacall tingacall liunyih:jb p0.5,liuh ;一層呼叫clr xiajb p2.1,$mov a,#05acall xhjb p2.2,$mov a,#04acall xhjb p2.3,$mov a,#03acall xhjb p2.4,

18、$mov a,#02acall xhjb p2.5,$mova,#01acall xhsetb xiaacall tingacall liuj wuc: jb p2.1,four; 五層狀態(tài)mov a,#05call xhliuk:jb p0.0,wuk; 六層呼叫clr shangjb p2.0,$mov a,#06acall xhsetb shangacall ting acall liux four: ljmp sic wuk:jb p0.1,sik; 五層呼叫 acall ting acall liua sik:jb p0.2,sank ; 四層呼叫 clr xia jb p2.2,$

19、 mov a,#04 acall xh setb xia acall ting acall liub sank:jb p0.3,erk ; 三層呼叫 clr xia jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.3,$ mov a,#03 acall xh setb xia acall ting acall lium erk:jb p0.4,yik; 二層呼叫 clr xia jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.3,$ mov a,#03 acall xh jb p2.4,$ mov a,#02 acall xh setb xia ac

20、all ting acall liun yik:jb p0.5,liuk; 一層呼叫 clr xia jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.3,$ mov a,#03 acall xh jb p2.4,$ mov a,#02 acall xh jb p2.5,$ mov a,#01 acall xh setb xia acall ting acall liuj;=; 四層狀態(tài)sic: jb p2.2,three mov a,#04 acall xh liuq:jb p0.0,wuq; 六層呼叫 clr shang jb p2.1,$ mov a,#05 acal

21、l xh jb p2.0,$ mov a,#06 acall xh setb shang acall ting acall liux three: ljmp sanc wuq:jb p0.1,siq; 五層呼叫 clr shang jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh setb shang acall ting acall liua siq:jb p0.2,sanq ;四層呼叫 acall ting acall liub;=; 三層狀態(tài)sanc:jb p2.3,two mov a,#03wup:jb p0.0,sip; 六層呼叫 clr shang jb p2.2,$ mo

22、v a,#04 acall xh jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh setb shang acall ting acall liuaacall xh wup:jb p0.1,sip; 五層呼叫 clr shang jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh setb shang acall ting acall liua sip:jb p0.2,sanp ;四層呼叫 clr shang jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh setb shang acall ting acall liub sanp:jb p0.3,erp ;三層呼叫 acall ting acall lium ;=; 二層狀態(tài)erc: jb p2.4,one mov a,#02 acall xh liud:jb p0.0,wud; 六層呼叫 clr shang jb p2.3,$ mov a,#03 acall xh jb p2.2,$ mov a,#04 acall xh jb p2.1,$ mov a,#05 acall xh jb p2.0,$ mov