【文章內(nèi)容簡介】 在當前樓層、每一層電梯的入口處設有上下請求開關(guān)，電梯內(nèi)設有顧客到 達層次的停站請求開關(guān)、看門狗報警、超載報警、故障報警等。 第二章 設計的整體方案 控制系統(tǒng)硬件組成 用單片機實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)，由于 89C51有良好的開發(fā)壞境和 C語言程序設計的便利條件， 價格低廉，容易購買， 故單片機首選 89C51。 而顯示而言要求而言應做到 模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易 、 低功耗、長壽命、高可靠性 等所以決定顯示器件選用 1602液晶顯示。 89C51 介紹 89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 89C51是一種高效微控制器， 89C2051是它的一種精簡版本。 89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 1 89C51 引腳圖 美麗天使精品論文 第 5 頁（總 56 頁） 89c51單片機引腳介紹 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可 用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出4個 TTL門電流，當 P2口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存 儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。當 P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 89C51單片機的結(jié)構(gòu)特點 ： 8 位 CPU； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 32 根 I/O 線； 外部存貯器尋址范圍 ROM、 RAM64K； 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器； 5 個中斷源 ，兩個中斷優(yōu)先級； 全雙工串行口； 布爾處理器； 1602 液晶顯示介紹 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 圖 2 1602 引腳圖 1602 引腳接口介紹 ： 1602 采用標準的 14 腳接口，其中 : 第 1腳： VSS 為地電源 第 2腳： VDD 接 5V 正電源 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端為使能端，當 E端由高電 平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 另外引腳 A和 K為背光引腳 ,A接正 ,K接負便會點亮背光燈 . 1602 液晶顯示模塊特點 ： 標準 1602LCD，標準的接口特性。液晶顯示屏是以若干個 5x8 點陣塊組成的顯示字符群。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一個點的寬度。 具有字符發(fā)生器 ROM 可顯示 192 種字符。 具有 64 個字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8個 5x8 字符或四個 5x11 字符。 美麗天使精品論文 第 7 頁（總 56 頁） 模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易。單 +5V 電源供電。 低功耗、長壽命 、高可靠性。 1602 液晶顯示 內(nèi)部控制 ： 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 (AGG) 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 (ADD) 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 (AC) 10 寫數(shù)到CGRAM 或DDRAM 1 0 要寫的數(shù) 11 從 CGRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 1602 液晶顯示復位時序圖 ： 壓敏電阻介紹 壓敏電阻電路的“安全閥”作用 ： 壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值 UN時，流過它的電流極小，相當于一只關(guān)死的閥門，當電壓超過 UN時，流過它的電流激增，相當于閥 門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓， 保護電路 免受過電壓的損害。 保護用壓敏電阻的基本性能 ： 保護特性，當沖擊源的沖擊強（或沖擊電流 Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓（ Urp）。 耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應能承受規(guī)定的沖擊電流，沖擊能量，以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時的平均功率。 壽命特性有兩項， 一是連續(xù)工作電壓壽命，即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應能可靠地工作規(guī)定的時間（小時數(shù)）。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。 壓敏電阻介入系統(tǒng)后，除了起到 安全閥 的保護作用外，還會帶入一些附加影響，這就是所謂 二次效應 ，它不應降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項，一是壓敏電阻本身的電容量（幾十到幾萬PF），二是在系統(tǒng)電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。 壓敏電阻的基本參數(shù) ： 1. 標稱電壓 (V)：指通過 1mA 直流電流時壓敏電阻器兩端 的電壓值。 2. 電壓比：指壓敏電阻器的電流為 1mA時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為 時產(chǎn)生的電壓值之比。 3. 最大限制電壓 (V)：指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。 4. 殘壓比：通過壓敏電阻器的電流為某一值時，在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值的殘壓。殘壓比則是殘壓與標稱電壓之比。 5. 通流容量 (kA)：通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（規(guī)定的時間間隔和次數(shù)，施加標準的沖擊電流）下，允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。 6. 漏電流 (mA)：漏電流也稱等待電流， 是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下，流過壓敏電阻器電流。 7. 電壓溫度系數(shù)：指在規(guī)定的溫度范圍（溫度為 20℃ ～ 70℃ ）內(nèi)，壓美麗天使精品論文 第 9 頁（總 56 頁） 敏電阻器標稱電壓的變化率，即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時，溫度改變 1℃ 時，壓敏電阻器兩端電壓的相對變化。 8. 電流溫度系數(shù)：指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時，溫度改變1℃ 時，流過壓敏電阻器電流的相對變化。 9. 電壓非線性系數(shù)：指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下，其靜態(tài)電阻值與動態(tài)電阻值之比。 10. 絕緣電阻：指壓敏電阻器的引出線 (引腳 )與電阻體絕緣表面之間的電阻值。 11. 靜態(tài)電容量（ PF）：指壓敏電阻器本身固有的電容容量。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 3 電梯控制系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)詳解 本電梯控制模型硬件采用了模塊化的設計，各模塊間通過接插件連接，可以拆卸。硬件主要由供電電源、 轎廂內(nèi)呼梯輸入模塊，轎廂外呼梯輸入模塊， 轎內(nèi)呼梯信號處理、 轎 外 呼梯信號處理 、 系統(tǒng)信息顯示、轎廂位置檢測、重量檢測、電機控制、 轎廂門開關(guān) 等模塊組成。 供電電源模塊 本系統(tǒng)設計的電源的種類較多，有些模塊電壓大小雖然相同，但要求隔離以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 采用 7085 集成穩(wěn)壓器來給單片機， 1602 顯示器供電。單片機的電源一般要求為 5V 穩(wěn)定直流電，一般的生活電壓為 220V 交流電，所以對單片機的電源需要將 220V 的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定 5V 電壓直流電。通過變壓器將220V 的電壓轉(zhuǎn)化成 5V 電壓，此時的 5V電壓依然是交流電，利用橋式整流將 5V交流電轉(zhuǎn)化為直流電，再通過兩個電容進行濾波，輸出的電壓 及為直流電。 轎廂位置檢測模塊 在電梯控制中，轎廂位置的檢測是設計中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。轎廂位置的檢測又分為接觸式和非接觸式。為了準確定位樓層，采用反射式非接觸式光電傳感器。此傳感 器具有發(fā)散角小、精度高， 反應速度快， 有效距離較遠， 抗干擾能力 強、可靠性較高等優(yōu)點。此光電式傳感器供電電源為 6～ 36V，設計中用 5V 供電。在每個樓層和極限位置均安裝一個傳感器，傳感器信號由電路處理變成高、低電平，經(jīng)光耦隔離和電平轉(zhuǎn)換后送入單片機。 重量檢測模塊 本設計中重量檢測模塊是一個很有特色的模塊，能進行重量的高精度檢測。重量傳感器采用力敏應變片，此壓力傳感器價格便宜，精度高，在 0～ 1kg 的壓力下輸出 0～ 20mV 的電壓信號。傳感器輸出的 0～ 20mV 信號經(jīng)性能優(yōu)良的三運放差動放大 器（又稱為儀表放大器或測量放大器）放大到一定值成數(shù)字信號后送入單片機進行顯示和過載判斷。 電機控制模塊 電機控制模塊完成以下功能：第一、電機運行方向的控制。單片機根據(jù)輸入信號進行邏輯分析，決定電機停止、上升或是下降。單片機的一個引腳控制一個繼電器的吸合，此繼電器的吸合與斷開切換直流電機供電電壓的極性，從而控制電機的上升或下降的目的。第二、電機的速度控制。單片機根據(jù)設定的速度值輸美麗天使精品論文 第 11 頁（總 56 頁） 出不同占空比的 PWM 信號，經(jīng)硬件平滑濾波控制電機的運行速度。第三、平層時轎廂的慣性的處理。電梯到達樓層時，若直接切斷 電機的供電，由于轎廂的慣性，必然造成平層的不準確。本設計中加入了反向電壓制動到達了精確平層的效果。 轎內(nèi) 外 呼梯信號處理 本電梯控制模型設計為 九 層結(jié)構(gòu)，轎內(nèi)呼梯信號的設置與實際電梯基本相同。每樓設置上、下兩個（一樓和 九 樓除外）呼梯信號，轎廂內(nèi)設置了 九 個呼梯信號表示乘客需要到達的樓層，這些呼叫信號組成矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)經(jīng)光耦隔離送入單片機進行處理。 由單片機 , 和 ,這 8 個引腳控制處理乘客的呼叫請求。 轎廂外的呼叫由單片機的串行接口, 兩個引腳處理乘客的呼叫請求。 轎內(nèi)外呼梯信號顯示模塊 每個呼梯請求需要有一個對應的指示燈，同時每樓和轎廂內(nèi)均應顯示此時電梯的運行狀態(tài)，如上行或下行、電梯目前到達的樓層等信息。為此 我選用 1602液 晶 顯 示 器 作 為 顯 示 器 件 。 由 單 片 機,,， ， ， 引腳控制顯示樓層。 中斷信號處理 本設計的中斷有 INT0,INT1 兩個中斷， INT0 中斷用開處理鍵盤輸入中斷，INT1 用于故障處理中斷 轎廂開關(guān)門 電梯門開關(guān)控制裝置，通過檢測對門作開關(guān)驅(qū)動的電動機的轉(zhuǎn)速以及上述門的位置，發(fā)生基于該位置的速度指令值，輸出轉(zhuǎn)矩指令值，以使上述轉(zhuǎn)速跟蹤上述速度指令值來使上述門開關(guān)，其特征在于：具有在對門作開關(guān)驅(qū)動的電動機從以所定值以上的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)起，轉(zhuǎn)速瞬時變?yōu)?