【正文】 在 1857 年被安裝在紐約市豪華商廈里。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。 在 1889年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，這基于 MSC51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 才開(kāi)始出現(xiàn)了名副其實(shí)的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。所謂卷筒式驅(qū)動(dòng)，是將曳引繩纏卷在卷筒上來(lái)提升重物 ，而槽輪式也稱(chēng)為曳引式驅(qū)動(dòng)，是在曳引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩和曳引輪的繩槽之間的摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)重物作垂直運(yùn)動(dòng)。此外，當(dāng)重物或平衡重碰底時(shí)，曳引繩與曳引槽會(huì)由于摩擦力減小而打滑，從而避免了像卷筒式那樣，在失控時(shí)造成的曳引繩斷裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生。曳引式驅(qū)動(dòng)方式為長(zhǎng)行程并具有高度安全性的電梯奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)發(fā)明了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在 1900 年開(kāi)始用于驅(qū)動(dòng)電梯。直到發(fā)明了交流雙速電動(dòng)機(jī)，才基本滿(mǎn)足了電梯的運(yùn)行要求。所以，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。因此，在 20 世紀(jì)前半葉，電梯的電力拖動(dòng)，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1915 年已設(shè)計(jì)成功電梯自動(dòng)平層控制系統(tǒng)。 在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國(guó)的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)被廣泛用于電梯。 1955年出現(xiàn)了真空電子管小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。 在 1967年將固體晶閘管用于電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。 1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。 至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善以及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。 1985年以后，又將其延伸到中、低速交流調(diào)速電梯 。 1985 年日本生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)螺旋式自動(dòng)扶梯，使其明顯減少了占地面積。 當(dāng)前，在電梯電力拖動(dòng)方面，除了大容量電梯還采用直流拖動(dòng)系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代自流調(diào)速方式，已成為高速電梯的主流。 電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯的技術(shù)的又一重要組成部分。 在電梯品種方面，出現(xiàn)了雙層電梯、大噸位的集裝箱電梯等。 對(duì)于電梯的曳引機(jī)，目前除了中、低速范圍的電梯還采用蝸輪副減速裝置外，其他均己采用圓柱斜齒輪曳引系統(tǒng)，使效率提高了 15%25%。 對(duì)現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于 可靠性、安全性和乘坐的舒適性。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。進(jìn)而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周?chē)N植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在彩色調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂(lè)，用以減少煩躁 。時(shí)至今日，電 梯已進(jìn)入了全面發(fā)展的新時(shí)期。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。其中，奧梯斯公司和三菱基于 MSC51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中新的組成部分。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。在國(guó)外己“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)安裝隊(duì)和維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是 :乘電梯比走樓梯安全 5倍。 國(guó)內(nèi)電梯情況 解放前，全國(guó)只有 2021臺(tái)電梯，幾乎沒(méi)有電梯生產(chǎn)企業(yè)。我國(guó)的電梯企業(yè)由 60 年代開(kāi)始起步，到了 70 年代己初具規(guī)模。在我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)際電梯標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中 外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊(duì)伍。 目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)己趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開(kāi) 發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。有些生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)了緊急供電裝置、放火廳們、地震控制、自檢測(cè)以及語(yǔ)言合成等電梯新功能；對(duì)機(jī)械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝。 中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷(xiāo)售量己達(dá) 1 萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 洲市場(chǎng)的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。我國(guó)電梯行業(yè)，正在走向法規(guī)化，加速步入世界先進(jìn)行列。 電梯組成框圖 圖 21 電梯組成框圖 主控制電路板位于電梯內(nèi)部所有線纜均與控制電路相連，由控制電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)部分由 L293 控制，從而控制電梯的上下行和電梯轎廂的開(kāi)關(guān)，各樓層及電梯 內(nèi)部乘客對(duì)電梯的呼叫等信息的處理。傳動(dòng)裝置由上下行電機(jī)、開(kāi)關(guān)門(mén)電機(jī)、傳動(dòng)線纜及各種規(guī)格齒輪組成主要負(fù)責(zé)電梯的動(dòng)作響應(yīng)。 （ 1）運(yùn)行管理控制部分：電梯的呼叫登陸層次表示以及電梯的運(yùn)行管理等。 （ 3）電動(dòng)機(jī)控制部分：直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度控制，停 開(kāi)控制，正反轉(zhuǎn)控制等。 以上各部分的控制均使用單片機(jī)控制，各部分之間通過(guò)導(dǎo)線的連接構(gòu)成了整個(gè)電梯的控制系統(tǒng)。脈沖檢測(cè)由裝在電梯上的干簧管或紅外開(kāi)關(guān)完成。脈沖計(jì)數(shù)，層選和比較判斷等由 SST89E516RD 單片機(jī)來(lái)完成 [4]。 圖 31 電梯電機(jī)控制原理 采用直流電機(jī)作為本設(shè)計(jì)的執(zhí)行元件，直流電機(jī)工作是讓線圈始終交替地處于穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，通過(guò)兩個(gè)半圓環(huán)形電樞將線圈的穩(wěn)定平衡狀態(tài)消除掉。直流電機(jī)在高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的系統(tǒng)中經(jīng)常使用到，由于本次設(shè)計(jì)為電梯模型不需要精度很高的控制，主要目的是電梯的控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，所以，采用直流電機(jī)為動(dòng)力系統(tǒng) [9]。正反方向由繼電器來(lái)控制。程序采用數(shù)據(jù)比較指令，對(duì)選層信號(hào)通道的內(nèi)容與轎箱位置通道內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，當(dāng)前者大于后者時(shí)，上行定向開(kāi)關(guān)打開(kāi)。 電 梯轎廂的開(kāi)關(guān)由電機(jī) 2 來(lái)控制，當(dāng)電梯轎廂的門(mén)開(kāi)著的時(shí)候紅外傳感器發(fā)射管發(fā)射的紅外信號(hào)因?yàn)楣鈴?qiáng)的原因達(dá)不到紅外接收管的一端，所以檢測(cè)不到信號(hào)脈沖。 繼電器介紹 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ” 。 本系統(tǒng)需要用到兩個(gè)繼電器，一個(gè)是用于電梯上下行電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，一個(gè)是用于電梯轎廂 開(kāi)關(guān)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器，節(jié)能功率繼電器。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 圖 33 繼電器結(jié)原理圖 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) ： （ 1） 額定工作電壓 ： 是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。 （ 2） 直流電阻 ： 是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通 過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。 （ 4） 釋放電流 ： 是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流 。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值 ，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。 傳感器是人的五官功能的擴(kuò)展，其功能各種各樣。傳感器功能的潛在性決定了應(yīng)用的廣泛性。它被譽(yù)為“八十年代最具有時(shí)代性的大量生產(chǎn)的商品”。另外，傳感器的制作工藝也很復(fù)雜 。它會(huì)隨著不斷滿(mǎn)足社會(huì)性的需求而不斷增加。傳感器系統(tǒng)將集成在一個(gè)芯片上，其中包括為傳感器處理器和位執(zhí)行器，它們構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)工作為系統(tǒng)。 紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 本電梯控制電路板 運(yùn)用了兩只紅外管，一只發(fā)射，一只接收，構(gòu)成紅外傳感器，主要用來(lái)檢測(cè) 電梯轎廂是否已經(jīng)關(guān)門(mén) ，根據(jù)檢測(cè) 光線射進(jìn)轎廂內(nèi)光線 的不同， 來(lái)判斷電梯轎廂門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 檢測(cè)距離范圍一般為 225cm。 圖 34 紅外發(fā)射管 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 圖 35 紅外接收管 原理介紹： 紅外接收線路集成了前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器、整前電路和輸出放大電路，靈敏度很高。在 電梯控制系統(tǒng) 上，紅外的發(fā)射和接收管都是 主控制電路板 上，可以有效地避免這種情況的發(fā)生。 如圖 36所示： 圖 36 紅外傳感器原理圖 如圖所示，紅外傳感器有障 礙時(shí)的情況，紅外光以 60176。 在此應(yīng)用特別注意，紅外接收管只是在接收到了一定強(qiáng)度的紅外光時(shí)才起到質(zhì)的變化，認(rèn)為有障礙。 使用說(shuō)明：紅外傳感器是數(shù)字傳感器，接在 芯片 接口 （ ），在檢察不到 物體時(shí)反映數(shù)值為（ 1）在檢察到物體時(shí)反映數(shù)值為（ 0）。 示例程序： void main() 基于 MSC51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 { while(1){ printf(“IR=%d”,digital( p0^0))。 } } 樓層位置檢測(cè)模塊 位置檢測(cè)模塊原理 樓層位置檢測(cè)模塊原理圖如圖 37 所示 圖 37 樓層位置檢測(cè)模塊 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 該模塊主要用于檢測(cè)電梯模型的運(yùn)行位置，以便單片機(jī)能監(jiān)控電梯的位置 從式 并保證各樓層停靠時(shí)準(zhǔn)確平穩(wěn)。我們采用干黃管磁控開(kāi)關(guān)作為信號(hào)采集元件，具體設(shè)計(jì)是：在轎箱的頂部位置安裝永久磁鐵，每個(gè)樓層都安裝一個(gè)干簧管，當(dāng)電梯運(yùn)行到這一位置時(shí)，干簧管內(nèi)部開(kāi)關(guān)受永久磁鐵的影響，兩端開(kāi)關(guān)合并，傳感器的輸出端變?yōu)榈碗娖?，發(fā)出一負(fù)脈沖信號(hào)，送入單片機(jī) , 單片機(jī)按外部數(shù)據(jù)讀入，經(jīng)過(guò)位 判別后便知道準(zhǔn)確的樓層信息。 看門(mén)狗 X25045 X25045 引腳介紹， X25045 的封裝圖如圖 38 所示。 表 31 X25045引腳功能表 引腳 名稱(chēng) 功能描述 1 CS/WDI 芯片選擇輸入：當(dāng) CS是高電平時(shí)，芯片未選中并將 SO置為高阻態(tài)。 3 WP 寫(xiě)保護(hù)：當(dāng) WP引腳是低電平 時(shí)，向 X25045中寫(xiě)的操作被禁止 4 VSS 地 5 SI 串行輸入： SI是串行數(shù)據(jù)輸入端，指令碼、地址、數(shù)據(jù)都通過(guò)這個(gè)引腳進(jìn)行輸入， 在 SCK的上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位 MSB在前。一直到 VCC上升超過(guò)最小允許值之后 200ms。 X25045 功能介紹 （ 1） 上電復(fù)位 ： 當(dāng)器件通電并超過(guò) VTRIP時(shí)， X25045 內(nèi)部的復(fù)位電路將會(huì)提供一個(gè)約為 200ms的復(fù)位脈沖，讓微處理器能夠正常復(fù)位。這個(gè)復(fù)位脈沖一直有效，直到 VCC降到 1V 以下。 （ 3） 看門(mén)狗定時(shí)器 ： 看門(mén)狗定時(shí)器電路檢測(cè) WDI 的輸入來(lái)判斷微處理器是否工作正常。微處理器可以通過(guò)指令來(lái)改變這兩個(gè)位從而改變看門(mén)狗定時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。這些命令中有兩條只要直接將指令代碼寫(xiě)入芯片即可。它們都是通過(guò) SPI串行總線寫(xiě)入器件的，所有指令、地址、數(shù)據(jù)都是 MSB先寫(xiě) [7]。 WREN指令允許進(jìn)行寫(xiě)操作，而WRDI將禁止寫(xiě)操作，在器件復(fù)位后將自動(dòng)禁止寫(xiě)操作。在寫(xiě)了 WREN、 WRDN、 RSDR和 WRSR 指令后不需要在后跟上一個(gè)地址或一個(gè)數(shù)據(jù)。 WEL 是一個(gè)易失性位，當(dāng)該位為 1 時(shí)表示芯片處于寫(xiě)允許狀態(tài)，而該位是 0 則代表芯片處于寫(xiě)禁止?fàn)顟B(tài)。 塊鎖定位 BL0和 BL1 用于設(shè)置塊保護(hù)的參層次，這個(gè)非易失性的位通過(guò) WRSR指令來(lái)編程。當(dāng)然也可以全部都不處于寫(xiě)保護(hù)狀態(tài)，具體的設(shè)置看下面的表格。具體的情況看下面的表格，這兩個(gè)非易失性位通過(guò) WRSR指令進(jìn)行編程。當(dāng)然必須要有相應(yīng)的時(shí)鐘加到 SCK 線上，圖 42 給出了讀狀態(tài)寄存器的時(shí)序，狀態(tài)寄存器可以在任何時(shí)候被讀出，即使是 EEPROM在內(nèi)部的寫(xiě)周期內(nèi)也可以讀出寫(xiě)狀態(tài)寄存器。然后再次將 CS 接低電平，接著寫(xiě)入 WRSR 指令，跟著寫(xiě)入 8位數(shù)據(jù) ， 這個(gè) 8位數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的寄存器中的 內(nèi)容。 （ 7） 讀存儲(chǔ)器內(nèi)容 要讀存儲(chǔ)器的內(nèi)容 ， 首先將 CS拉低以選擇該器件，然后將 8位的讀指令送到器件中去，跟著送 8位的地址。當(dāng)?shù)竭_(dá)最高地址之后地址將會(huì)回繞到 0000H 單元，讀周期在 CS 變?yōu)楦唠娖胶笾兄?。如果 CS沒(méi)有在 WREN 和 WRITE指令之間變?yōu)楦唠娖?，則 WR