【正文】 課 題 基于 51單片機的模擬電梯控制系統(tǒng) 所屬教學(xué)單位 專 業(yè) 年 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 2021 年 11 月 22 日 I 摘 要 本文介紹了基于單片機的電梯控制系統(tǒng)，硬件部分主要 由單片機最小系統(tǒng)模塊、電梯內(nèi)外電路按鍵模擬檢測模塊、電梯外請求發(fā)光管顯示模塊、樓層顯示數(shù)碼管模塊、電梯上下行 模塊及模擬傳感器模塊 等 5 部分組成。該系統(tǒng)采用單片機（ AT89C51）作為控制核心，內(nèi)外 均 使用按鍵按下與否引起的 單片機相應(yīng)端口電平變化的原理， 作為用戶請求信息發(fā)送到單片機， 單片機根據(jù)判斷的結(jié)果最終驅(qū)動步進電機做相應(yīng)的運動，在運動的過程中，單片機依照請求信息通過模擬的傳感器使步進電機停止運動，并利用彩燈作為上升和下降的狀況顯示，七段數(shù)碼管實時顯示當前樓層，完成整個請求和響應(yīng)的過程。 軟件部分使用匯 編語言 實現(xiàn) ，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息 。 根據(jù)電梯運行到相應(yīng)樓層時，模擬按鍵引起 的 電平變化， 進行判斷和執(zhí)行實現(xiàn)電梯的控制，并且將程序模塊化，方便了修改和調(diào)用 。硬件設(shè)計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了 四 層電梯的模擬運行。 關(guān)鍵詞：單片機， AT89C51，電梯控制，步進電機 II 目 錄 摘要 ............................................................................ I 目錄 ........................................................................... II 第 1 章 緒論 ................................................................... 1 ........................................................1 電梯的國內(nèi)外發(fā) 展狀況 .......................................................1 第 2 章 電梯設(shè)計任務(wù)與要求 ................................................ 2 ...................................................................2 ...................................................................2 第 3 章 總體設(shè)計方案 ........................................................ 3 ...................................................................3 ...............................................................3 第 4 章 電梯控制系統(tǒng) ........................................................ 4 ...............................................................4 ........................................................5 軟件設(shè)計 ...................................................................9 第 5 章 個人心得體會 ....................................................... 12 參考文獻 ...................................................................... 13 致謝 ........................................................................... 14 附錄 I： ....................................................................... 15 附錄 II： ..................................................................... 17 基于 51 單片機的電梯控制系統(tǒng) 1 1 第 1 章 緒論 電梯的研究背景及意義 電梯是高層賓館、 商城 、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的可靠性、舒適感和美學(xué) 等方面的要求也有了更高的要求 。 電梯是集機電一體的復(fù)雜系 統(tǒng)，涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域 ， 而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上， 電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設(shè)計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。在國外，已 “法規(guī) ”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家 保險公司對電梯的安全性做過認真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。掘資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540 億人次之多。 電梯的國內(nèi)外發(fā)展狀況 在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國 家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀 80 年代以來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙模孔钥谶M入了 “ 第三次浪潮 ” ， 2021 年總產(chǎn)量超過了 8 萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從 1949 年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了 6l 萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l臺電梯，我國如果要達到這個水準，還 需要增加 70 萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到 130 萬臺，每年僅報廢更新就需要 6 萬臺。到 2021 年，中國電梯的年產(chǎn)量達到 13． 5 萬臺，與 1980 年相比， 25年增長了 59 倍，產(chǎn)量每年平均增長 17． 8％ 。 2021 年安裝驗收電梯 124465 臺，截至 05 年底，我國的在用電梯總數(shù)已達 651794 臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺 ! 許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏 得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。 中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達 l 萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。 世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51％ 。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了 以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分 ，將為人們的生活帶來更大的方便。 基于 51 單片機的電梯控制系統(tǒng) 2 2 第 2 章 電梯設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個電梯控制模型，并可以通過程序控制步進電機，實現(xiàn)電梯的運行控制。 電梯模型示意圖如下圖所示 圖 21 電梯控制模型示意圖 設(shè)計要求 （ 1）用 AT89C51 單片機，實現(xiàn)用步進電機帶動電梯的 4層樓電梯運行控制系統(tǒng)。 （ 2）每層樓都具有顯示和請求的功能。 （ 3） 顯示電梯的運行狀態(tài)并 實時顯示電梯所在樓層位置。 2 B C A D 3 4 F G E H D J 1 M 基于 51 單片機的電梯控制系統(tǒng) 3 3 第 3 章 總體設(shè)計方案 設(shè)計思路 本次設(shè)計的總思想是， 用開關(guān)作為電梯內(nèi)外的請求按鍵，按鍵和單片機的口相連，按鍵按下為低電平，將信號傳送到單片機，單片機根據(jù)各口的信號進行判斷處理，處理完畢后控制步進電機運動，實現(xiàn)電梯的上下運動，采用傳感器確定電梯所在的樓層數(shù)及電梯準確停止的位置，用七段數(shù)碼管顯示電梯所在樓層，用 LED 燈顯示電梯的運行上下運行狀態(tài)。 總體設(shè)計框圖 圖 31 電梯單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單 片 機 延時電路 外部顯示 數(shù)碼顯示 內(nèi)部顯示 傳感器 電機正反轉(zhuǎn) 復(fù)位電路 時鐘電路 基于 51 單片機的電梯控制系統(tǒng) 4 4 第 4 章 電梯控制系統(tǒng) 電梯控制系統(tǒng) 電梯運行的基本過程是 :由外部的呼叫信號給出呼叫，控制系統(tǒng)判斷電梯目前所處的位置和顯示當前電梯所在的樓層，并與呼叫樓層進行對照確定