【正文】 1 單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院 計(jì) 算 機(jī) 與 電 子 信 息 學(xué) 院 專(zhuān)業(yè) 電子信息工程 班級(jí) 電信 112班 姓名 丘 海 健 學(xué)號(hào) 11034030234 實(shí)驗(yàn)題目 基于單片機(jī)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(shí)驗(yàn) 時(shí)間 2021 年 10 月 28日 至 2021 年 11 月 01日 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分： _______ 2 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班級(jí)：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(jìn)行 電梯控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)方法，主要闡述如何使用 單片機(jī)進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn) 電子設(shè)計(jì) 的 方法，利用 單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)功能 ，簡(jiǎn)潔而又多變的設(shè)計(jì)方法，縮短了研發(fā)周期，同時(shí)使 電梯控制系統(tǒng) 體積更小功能更強(qiáng)大。 硬件部分主要由單片機(jī)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(bào)警顯示模塊組成。 軟件部分使用 kiel 軟件進(jìn)行 C語(yǔ)言 程序編寫(xiě) ， 用 proteus 軟件進(jìn)行仿真調(diào)試。 本設(shè)計(jì) 具有電梯控制系統(tǒng) 所需的一些基本功能 ，能通過(guò)方向按鍵選擇方向，能通過(guò)數(shù)字按鍵選擇樓層，數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)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 ,使電梯箱能上下運(yùn)動(dòng)。 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 仿真 。 關(guān)鍵詞 ： AT89C52；單片機(jī)；電梯控制系統(tǒng)； C 語(yǔ)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(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)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(yùn)輸設(shè)備 。 由于傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線(xiàn)路。采用這種控制線(xiàn)路 ,存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點(diǎn)。從技術(shù)發(fā)展來(lái)看 ,這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。而單片機(jī)價(jià)格相當(dāng)便宜，由單片機(jī)設(shè)計(jì)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(shí) 現(xiàn)設(shè)備的升級(jí)。 1． 1 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(xiàn)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(mǎn)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?，是微機(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)字控制的專(zhuān)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， 3 所以?xún)r(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)?；趩纹瑱C(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(xiàn)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。 1． 2 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(fǎng)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，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(mǎn)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。其具體運(yùn)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(duì)重 在后來(lái)的幾十年里，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)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(kāi)拓了電梯拖動(dòng)的新領(lǐng)域。1993 年，日本生產(chǎn)了 ，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(zhuān)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。 現(xiàn)在電梯越來(lái)越朝著綠色方向發(fā)展， 目前意義上的 “ 綠色 ” ，一般是強(qiáng)調(diào) “ 天然 ” 的一面，強(qiáng)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(duì)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(gè)方面： 智能化 ： 智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無(wú)法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說(shuō)到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動(dòng)控制，實(shí)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(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無(wú)法比擬的東西，具有動(dòng)念和隨機(jī)處理各種問(wèn)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(dòng)地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)速度和停車(chē)政策；自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)方面；雙向語(yǔ)音交流；到達(dá)目的層的語(yǔ)音提示等，讓乘客有更多的主動(dòng)性，使大樓交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)對(duì)話(huà)。智能化要求電梯有自 動(dòng)安全檢測(cè)功能，讓電梯自己能夠檢測(cè)到電梯的故障所在，并及時(shí)報(bào)警予以排除。 安全 ： 運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f(shuō)，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開(kāi)的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。運(yùn)行安全不僅要消除電梯啟動(dòng)時(shí)較強(qiáng)的電磁輻射，使用安全材料和運(yùn)行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺(jué)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(shí)，電梯運(yùn)行安全也要求電梯在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，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(dòng)播放讓乘客感到放松的音樂(lè)，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。當(dāng)小孩和老人乘坐時(shí)，電梯 對(duì)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(yùn)行安全還要求電梯有自動(dòng)休眠功能，使電梯在保證運(yùn)行效率最高的同時(shí)，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