【正文】 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題目名稱： 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 題目類(lèi)型： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 院 (系 )： 專業(yè)班級(jí)： 班 指導(dǎo)教師： 輔導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 至 I 基于單片機(jī)電梯控制系統(tǒng) 學(xué) 生 ： ，電子信息學(xué)院 指導(dǎo)老師 ： ， 電子信息學(xué)院 【摘要】 本文介紹了 以 80C51 單片機(jī)為核心控制器件的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng) ， 包括課題概述、方案論證、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等幾個(gè)部分。 該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)掃描內(nèi)外按鍵按下與否引起的電平的改變，作為用戶請(qǐng)求信息發(fā)送到單片機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，單片機(jī)根據(jù)樓 層檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)停在目標(biāo)樓層。硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、樓層檢測(cè)模塊、 層位數(shù)碼管顯示、 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 按鍵掃描模塊、 報(bào)警模塊、 上下行呼叫指示電路 等部分組成 。 樓層檢測(cè)使用光電傳感器，電梯運(yùn)行到相應(yīng)樓層時(shí)，光電傳感器產(chǎn)生電平變化，送到單片機(jī)來(lái)確定樓層數(shù)，電動(dòng)機(jī)控制部分采用直流電機(jī)及 H橋驅(qū)動(dòng)電路。 軟件部分介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)思路、程序功能分析，著重介紹了主程序的邏輯結(jié)構(gòu)，還分別介紹了報(bào)警、演示功能、按鍵掃描、層位讀取、顯示、電梯控制邏輯等子程序的結(jié)構(gòu)和功能。 軟件部分使用 C語(yǔ)言，利用中斷方式來(lái)檢測(cè)樓層的檢測(cè) 信息，并送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)合軟件，基本實(shí)現(xiàn)了五層電梯運(yùn)行的模擬。 【關(guān)鍵詞】 AT89S51； 按鍵掃描 ； 數(shù)碼管顯示 ；電梯控制； II Elevater Control System Based On MCU Student: Ma Wei , Institute of Electronics and Information Tutor: Gao XiuE, Institute of Electronics and Information [Abstract]This paper introduces the 80C51 microcontroller as the core control device of the elevator control system, including the issues outlined, program feasibility studies, hardware design, software design, system debugging, and several other system uses a microcontroller as the control centre, Firstly, it is by scanning the internal and external level change caused by keyboard to be a user requests information to the microcontroller, The next is that the single chip controls the motor based on test results floors stopped in the target floor. Hardware part mainly are made of the microcontroller, floor detection module, level digital display, electric motor drive module, key scan module, alarm module, circuit directions up and down the line calls and other detection uses optical sensors. When elevator goes to the appropriate floor, Photoelectric sensors produce level changes sent to the microcontroller to determine the floor,.The part of motor control uses H Bridge type circuit to control the DC motor .Software ponents intorduce System programming design ideas, procedures, functional analysis . It is not only focusing on the logical design of the main structure but also separately introduced the warning function, the demonstration function, the pressed key scanning, the position read, the demonstration, the lift control logic small steelyard procedure structure and the function. Software ponents use C language. This realization way is the use of Interrupt mode to detect the information of the floor sent to the Digital tube . The hardware design of the system bined with the software is simple and reliable. So It is basically to achieve simulation of elevator running five floors. [Key words]AT89C51。 DC motor。 infrared sensor。 elevator control。 前言 第 1 頁(yè)（共 40 頁(yè)） 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 1 前言 隨著 人們生活水平的不斷提高和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。各大城市建筑物在不斷向高層化發(fā)展。因此 電梯在我們的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(yùn)輸設(shè)備 。 2021 年奧運(yùn)會(huì)和 2021 年世博會(huì)在中國(guó)的舉辦， 將 有力的帶動(dòng)電梯革命的節(jié)能環(huán)?；l(fā)展，電梯產(chǎn)業(yè)的前景和走勢(shì)也隨著社會(huì)的需求悄然發(fā)生著改變。市場(chǎng)對(duì)新一代的綠色電梯、節(jié)能電梯和智能電梯的需求越來(lái)越旺盛。國(guó)內(nèi)外電梯企業(yè)順應(yīng)市場(chǎng)需要，加大研發(fā)投入，都準(zhǔn)備在未來(lái)新概念電梯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得 先機(jī)。 課題的提出及研究意義 電梯是集機(jī)械原理應(yīng)用、電氣控制技術(shù)、微處理技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)等多科學(xué)和技術(shù)分支于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑中永久垂直交通工具。電梯作為生產(chǎn)生活的典型運(yùn)載工具使用已十分普及，其控制信號(hào)類(lèi)型多，關(guān)系復(fù)雜，要求的控制性能特別高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展高層建筑越來(lái)越多對(duì)電梯的運(yùn)行速度和控制性能也提出了更高的要求。而在我國(guó)于八十年代初至九十年代初投入使用的電梯 ,其中絕大部分采用繼電器— 繼電器陣列結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)體積大、接線復(fù)雜、噪音大、觸點(diǎn)易磨損、故障率高、維護(hù)工作量大，已無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要 。 自上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，微機(jī)控制系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，現(xiàn)已深人到我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方方面面，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展 ,使得以微機(jī)為核心的控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。尤其是單片機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，其深度和廣度越來(lái)越大。微機(jī)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的采用繼電接觸邏輯控制系統(tǒng)相比，具有很大優(yōu)越性，一方面，它使整個(gè)系統(tǒng)的體積減小，可靠性提高，使用壽命延長(zhǎng)；另一方面，它還簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試和維護(hù)維修的工作量，使整個(gè)電梯的運(yùn)行成本降低。更突出的優(yōu)點(diǎn)是微機(jī)具有靈活的算術(shù)和邏輯運(yùn)算功能，具有很強(qiáng)的通信和可擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)更 完善的自動(dòng)控制。 常用的微機(jī)控制主要的有兩種技術(shù)：基于 PLC 控制和基于單片機(jī)控制兩大技術(shù)?？删幊炭刂破鳎俏C(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 第 2 頁(yè)（共 40 頁(yè)） 的專用計(jì)算機(jī)，它有良好的抗干擾性能，適應(yīng)很多工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)主要還是由可編程控制器控制。但是由于 PLC 的針對(duì)性較強(qiáng)，每一臺(tái) PLC 都是根據(jù)一個(gè)設(shè)備而設(shè)計(jì)的，所以價(jià)格較昂貴。而單片機(jī)價(jià)格相當(dāng)便宜，也不像 PLC 那么有針對(duì)性，可以隨著設(shè)備的更新而不斷修 改完善，更完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的升級(jí)。基于單片機(jī)控制的電梯可以大大的降低成本而且運(yùn)行也較可靠，采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)老式電梯控制系統(tǒng)的改造無(wú)疑是最佳方案。由于單片機(jī)具有體積小、線路簡(jiǎn)單、無(wú)噪音、可靠性高、維護(hù)方便 ,是一種少投入、高回報(bào)的方案。同時(shí)能方便實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯的群控 ,并通過(guò)通訊接口與樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)接，實(shí)施對(duì)電梯的監(jiān)控。 國(guó)內(nèi)外電梯系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸工具。 電梯作為垂直運(yùn)輸?shù)纳翟O(shè)備，其特點(diǎn)是在高層建 筑物中所占的面積很小，同時(shí)通過(guò)電氣或其它的控制方式可以將乘客或貨物安全、合理、有效地送到不同的樓層?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，在建筑業(yè)特別是高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。 電梯的存在，使得每幢大型高樓都可以成為一座垂直的城市。在紐約的前世界貿(mào)易中心大樓里，除每天有 5 萬(wàn)人上班外，還有 8 萬(wàn)人次的來(lái)訪和旅游，因此 250 臺(tái)電梯和 75 臺(tái)自動(dòng)扶梯的設(shè)置和正常運(yùn)行，才使得合理調(diào)運(yùn)人員、充分發(fā)揮大樓的功能成為現(xiàn)實(shí)。中國(guó)第一高樓、坐落在上海浦東的金茂大廈，高度 ，主樓地上 88層，建筑面積 220210 ㎡，集金融、商業(yè)、辦公和旅游為一體，其中 60 臺(tái)電梯、 18臺(tái)扶梯的作用是顯而易見(jiàn)的。 20 世紀(jì)初，美國(guó)出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1。從圖中可見(jiàn)，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對(duì)重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力，使轎廂與對(duì)重作一生一降的相反運(yùn)動(dòng)。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長(zhǎng)度和股數(shù)均不受控制，當(dāng)然轎廂的載重量以及提升的高度就得到了提高，從而滿足了人們對(duì)電梯的使用需求。因此，近一百年來(lái)，曳引電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 前言 第 3 頁(yè)（共 40 頁(yè)） 圖 1 曳引式電梯示意圖 1— 轎廂 2— 曳引輪 3— 對(duì)重 在后來(lái)的幾十年里，電梯的自動(dòng)平層控制系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)變換電動(dòng)機(jī)級(jí)數(shù)的調(diào)速方法來(lái)調(diào)整電梯運(yùn)行速度的技術(shù)相繼研制成功， 1933年，世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度為 6 m/s 的電梯被安裝在美國(guó)紐約的帝國(guó)大廈。 第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進(jìn)入了高峰發(fā)展時(shí)期，代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時(shí)，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來(lái)越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，性能 提高。同時(shí)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子供電電壓與頻率調(diào)整電梯運(yùn)行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（ VVVF）調(diào)速電梯，開(kāi)拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。 1993 年，日本生產(chǎn)了 調(diào)速電梯，結(jié)束了支流電梯獨(dú)占高速電梯領(lǐng)域的歷史。 電梯發(fā)展到今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都到了全面發(fā)展的時(shí)期。隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運(yùn)輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以人為本，提高舒適度，特別 從電梯運(yùn)行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是單一的“時(shí)間最短”問(wèn)題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實(shí)現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式、合理的配置與使用、遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。 1 2 3 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 第 4 頁(yè)（共 40 頁(yè)） 課題研究的內(nèi)容 隨著科技的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，將使得將來(lái)電梯的體積大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將會(huì)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 本次設(shè)計(jì)的主要 內(nèi)容是以單片機(jī)為主控制器的電梯控制系統(tǒng)。本來(lái)電梯系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，由于能力和經(jīng)驗(yàn)有限，所以只能實(shí)現(xiàn)基本的功能如：層站呼叫、自動(dòng)停層、轎廂命令響應(yīng)等。通過(guò)單片機(jī)輸出電壓通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路然后控制電梯拖動(dòng)。在此，本文以五層電梯為