【正文】 基于51單片機的電梯控制系統 I 課 題 基于51單片機的模擬電梯控制系統 所屬教學單位 專 業(yè) 年 級 學 號 姓 名 指導教師 2011年 11 月 22 日25摘 要本文介紹了基于單片機的電梯控制系統，硬件部分主要由單片機最小系統模塊、電梯內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。該系統采用單片機（AT89C51）作為控制核心，內外均使用按鍵按下與否引起的單片機相應端口電平變化的原理，作為用戶請求信息發(fā)送到單片機，單片機根據判斷的結果最終驅動步進電機做相應的運動，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，七段數碼管實時顯示當前樓層，完成整個請求和響應的過程。 軟件部分使用匯編語言實現，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息。根據電梯運行到相應樓層時，模擬按鍵引起的電平變化，進行判斷和執(zhí)行實現電梯的控制，并且將程序模塊化，方便了修改和調用。硬件設計簡單可靠，結合軟件，基本實現了四層電梯的模擬運行。 關鍵詞：單片機，AT89C51，電梯控制，步進電機目 錄摘要 I目錄 II第1章 緒論 1 1 電梯的國內外發(fā)展狀況 1第2章 電梯設計任務與要求 2 2 3第3章 總體設計方案 3 3 3第4章 電梯控制系統 4 4 6 軟件設計 10第5章 個人心得體會 13參考文獻 14致謝 15附錄I： 16附錄II： 19基于51單片機的電梯控制系統 25 第1章 緒論電梯是高層賓館、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、舒適感和美學等方面的要求也有了更高的要求。電梯是集機電一體的復雜系統，涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，而對現代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上， 電梯上已經采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數和保險系數。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。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，承擔安裝調試、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查和科學計算，其結論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。掘資料統計，在美國乘其他交通工具的人數每年約為80億人次，而乘電梯的人數每年卻有540億人次之多。 電梯的國內外發(fā)展狀況在經濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經濟增長速度、城市化水平、人口密度及數量、國家產業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經成為全球最大的電梯市場。上世紀80年代以來，隨著經濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙?，目自口進入了“第三次浪潮”，2004年總產量超過了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(wèi)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2005年，中國電梯的年產量達到13．5萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長17．8％。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數已達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!許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監(jiān)控技術等，國際上也是剛剛出現，我國就有許多企業(yè)可以生產了。國產電梯以其高質量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內外客戶，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，電梯的生產情況與使用數量已經成為衡量一個國家工業(yè)現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。第2章 電梯設計任務與要求設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，實現電梯的運行控制。電梯模型示意圖如下圖所示 2B CA D34F GE H DJ1M 圖21電梯控制模型示意圖（1）用AT89C51單片機，實現用步進電機帶動電梯的4層樓電梯運行控制系統。（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。第3章 總體設計方案 本次設計的總思想是，用開關作為電梯內外的請求按鍵，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，實現電梯的上下運動，采用傳感器確定電梯所在的樓層數及電梯準確停止的位置，用七段數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)。 單 片 機延時電路外部顯示數碼顯示內部顯示傳感器電機正反轉復位電路時鐘電路 圖31電梯單片機控制系統結構框圖第4章 電梯控制系統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電梯的運行方向。若反方向，則改變方向到呼叫層，若同方向直接運行到呼叫層。整個設計由兩塊51單片機分別控制：圖41是電梯控制系統的外部請求電路和內部顯示電路及電機驅動的原理圖，圖42是電梯控制系統的電梯所在位置的外部顯示電路和當前電梯所在樓層索定電路原理圖。具體分析如下：圖41 電梯外部請求電路和內部顯示電路及電機驅動原理圖 圖41為電梯控制系統的外部請求電路和內部顯示電路及電機驅動的原理圖，整個設計清晰明了，連接說明如下： P0口：接七段數碼管,顯示下一目標樓層。 P1口：接步進電機。 P2P3口：。，、。圖42 電梯控制系統的電梯所在位置的外部顯示電路和當前電梯所在樓層索定電路原理圖圖42 電梯控制系統的電梯所在位置的外部顯示電路和當前電梯所在樓層索定電路原理圖，具體分析如下： P0口接電梯所在位置顯示的七段數碼管。 接指示電梯上行的顯示燈。 電梯控制系統的軟件在硬件支持下運行，指揮系統進行相應的控制。軟件均采用MCS—51匯編語言寫成，沒有在系統中擴展隨機RAM，只使用了8031片內RAM來安排呼叫信號的記錄，判斷輸出狀態(tài)，滿足了程序調用的需要。 在整個的設計過程中，主要有兩大硬件：51單片機和六線四相步進電機，51單片機作為電梯的大腦起控制作用，步進電機作為電梯的動力之源，在51單片機的控制下帶動電梯運動。兩者結合再加上附加電路組成了完整的電梯系統。 51單片機的主要功能和各引腳功能如下所示：圖43 51單片機的引腳分布圖51單片機的主要特性： ◆與MCS51 兼容 ◆4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ◆全靜態(tài)工作：0Hz24Hz ◆三級程序存儲器鎖定◆ 128*8位內部RAM