【正文】 1 單片機綜合實驗 實驗報告 學(xué)院 計 算 機 與 電 子 信 息 學(xué) 院 專業(yè) 電子信息工程 班級 電信 112班 姓名 丘 海 健 學(xué)號 11034030234 實驗題目 基于單片機的電梯控制系統(tǒng) 系統(tǒng)環(huán)境 Proteus 7 指導(dǎo)教師 左 敬 龍 實驗 時間 2021 年 10 月 28日 至 2021 年 11 月 01日 實驗報告評分： _______ 2 基于單片機的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 班級：電信 112 姓名：丘海健 指導(dǎo)老師：左敬龍 摘要 ： 本文介紹了一種采用單片 AT89C52 芯片進行 電梯控制系統(tǒng) 的設(shè)計方法，主要闡述如何使用 單片機進行編程來實現(xiàn) 電子設(shè)計 的 方法，利用 單片機編程實現(xiàn)功能 ，簡潔而又多變的設(shè)計方法，縮短了研發(fā)周期，同時使 電梯控制系統(tǒng) 體積更小功能更強大。 硬件部分主要由單片機的最小模塊 、 電梯內(nèi)外按鈕控制模塊 、數(shù)碼管顯示樓層模塊 、 發(fā)光二極管顯示目的樓層模塊 、 報警顯示模塊組成。 軟件部分使用 kiel 軟件進行 C語言 程序編寫 ， 用 proteus 軟件進行仿真調(diào)試。 本設(shè)計 具有電梯控制系統(tǒng) 所需的一些基本功能 ，能通過方向按鍵選擇方向，能通過數(shù)字按鍵選擇樓層，數(shù)碼管顯示實時樓層數(shù)， 電動機控制部分采用直流電機及 H橋驅(qū)動電路 ,使電梯箱能上下運動。 硬件設(shè)計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了 五 層電梯運行的模擬 仿真 。 關(guān)鍵詞 ： AT89C52；單片機；電梯控制系統(tǒng)； C 語言 1 引言 隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，住房和辦公用樓都已經(jīng)逐漸向高層發(fā)展。電梯是高層賓館、商店、住宅、多層倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。 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輸設(shè)備 。 由于傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路 ,存在易出故障、維護不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。從技術(shù)發(fā)展來看 ,這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。而單片機價格相當(dāng)便宜，由單片機設(shè)計的控制系統(tǒng)可以隨著設(shè)備的更新而不斷修改完善，更完美的實 現(xiàn)設(shè)備的升級。 1． 1 課題的提出及研究意義 電梯是集機械原理應(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)生活的典型運載工具使用已十分普及，其控制信號類型多，關(guān)系復(fù)雜，要求的控制性能特別高。隨著經(jīng)濟的發(fā)展高層建筑越來越多對電梯的運行速度和控制性能也提出了更高的要求。而在我國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、觸點易磨損、故障率高、維護工作量大，已無法滿足現(xiàn)代社 會的需要。 自上世紀(jì) 80 年代以來，微機控制系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，現(xiàn)已深人到我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個方方面面，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展 ,使得以微機為核心的控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。尤其是單片機的開發(fā)與應(yīng)用，其深度和廣度越來越大。微機應(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，它使整個系統(tǒng)的體積減小，可靠性提高，使用壽命延長；另一方面，它還簡化了安裝調(diào)試和維護維修的工作量，使整個電梯的運行成本降低。更突出的優(yōu)點是微機具有靈活的算術(shù)和邏輯運算功能，具有很強的通信和可擴展功能 ，實現(xiàn)更完善的自動控制。 常用的微機控制主要的有兩種技術(shù)：基于 PLC控制和基于單片機控制兩大技術(shù)?？删幊炭刂破?，是微機技術(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控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機，它有良好的抗干擾性能，適應(yīng)很多工業(yè)控制現(xiàn)場的惡劣環(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的針對性較強，每一臺 PLC都是根據(jù)一個設(shè)備而設(shè)計的， 3 所以價格較昂貴。而單片機價格相當(dāng)便宜，也不像 PLC那么有針對性，可以隨著設(shè)備的更新而不斷修改完善，更完美的實現(xiàn)設(shè)備的升級?；趩纹瑱C控制的電梯可以大大的降低成本而且運行也較可靠，采用單片機來實現(xiàn)老式電梯控制系統(tǒng)的改造無疑是最佳方案。由于單片機具有體積小、線路簡單、無噪音、可靠性高、維護方便 ,是一種少投入、高回報的方案。同時能方便實現(xiàn)多臺電梯的群控 ,并通過通訊接口與樓宇自動化系統(tǒng)聯(lián)接，實施對電梯的監(jiān)控。 1． 2 國內(nèi)外電梯系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，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輸工具。 電梯作為垂直運輸?shù)纳翟O(shè)備，其特點是 在高層建筑物中所占的面積很小，同時通過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。基于這些優(yōu)點，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)也隨之進入了新的發(fā)展時期。 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 5萬人上班外，還有 8萬人次的來訪和旅游，因此 250臺電梯和 75臺自動扶梯的設(shè)置和正常運行，才使得合理調(diào)運人員、充分發(fā)揮大樓的功能成為現(xiàn)實。中國第一高樓、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臺電梯、 18臺扶梯的作用是顯而易見的。 20 世紀(jì)初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力，使轎廂與對重作一生一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(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，從而滿足了人們對電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。其具體運行模型如圖 1所示： 圖 1 曳引式電梯示意圖 1— 轎廂 2— 曳引輪 3— 對重 在后來的幾十年里，通過變換電動機級數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯運行速度的技術(shù)相繼研制成功， 1933年，世界上第一臺運行速度為 6 m/s 的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。 第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進入了高峰發(fā)展時期，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，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越多地用于電梯系統(tǒng)，使 電梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入 20世紀(jì) 80年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率調(diào)整電梯運行速度的調(diào)1 2 3 4 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，開拓了電梯拖動的新領(lǐng)域。1993 年，日本生產(chǎn)了 ，結(jié)束了支流電梯獨占高速電梯領(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輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以 人為本，提高舒適度，特別從電梯運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“時間最短”問題，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。 現(xiàn)在電梯越來越朝著綠色方向發(fā)展， 目前意義上的 “ 綠色 ” ，一般是強調(diào) “ 天然 ” 的一面，強調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。綠色 電梯主要有下面兩個方面： 智能化 ： 智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇運動方面；雙向語音交流；到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人機對話。智能化要求電梯有自 動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除。 安全 ： 運行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應(yīng)當(dāng)能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。當(dāng)小孩和老人乘坐時，電梯 對他們應(yīng)給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率最高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。 1． 3 課題研究的內(nèi)容 隨著科技的