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基于单片机的电梯自动控制管理系统的设计与实现

来源自:新闻动态    点击数:1   发布时间:2024-02-20 05:30:43

  核心,通过扫描内外按键按下与否引起的电平的改变,作为用户请求信息发送到单片机,控制电动机转动,单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。开发此操作工的模式,更主要的是为电子技术融入到计算机专业领域提供一种新思路,为单片机技术的应用提供更广阔的空间,为开发更科学的电梯控制系统提供参考。

  伴随着社会的发展与进步,人们的生活水平的提高和节约用地的倡导,慢慢的变多的高楼耸立,使人们的生活和工作受到很大的影响,垂直运输的问题也随之出现,人们迫切地需要一套安全、快捷、高效、稳定的电梯控制管理系统。电梯控制模型的设计主要涉及数电、模电、单片机及接口技术、C51的编程等知识,可谓知识面含量非常广,但因现代的微电子技术、计算机技术和嵌入式微控制器技术等的快速的提升,让我们做出应用型的电梯已成为可能。目前各小区居民楼都已经安装上了快捷、方便的电梯系统,但某些方面如安全性和稳定能力还有待提升,用户也给出了更高的要求。

  目前电梯控制主要有继电器控制、可编程控制器控制、微机控制(单片机控制)这3种控制方式。利用单片机控制电梯具有成本低、高精度的重量检测和显示、功能多样等明显优点。基于单片机电梯控制管理系统主要的核心技术在于单片机的应用。明显的优势就应该嵌入到各种仪器、设备中,实现的是对象的智能化控制,这一点是巨型机和网络不可能做到的。开发此系统能方便用户自行输入所要到达的楼层,显示电梯当前到达层数等功能,这样做才能够大大提高其工作效率,彻底的脱离电梯操作工的模式,更主要的是为电子技术融入到计算机专业领域提供一种新思路,为单片机技术的应用提供更广阔的空间,为开发更科学的电梯控制系统提供参考。

  基于单片机的电梯控制模型设计的基本思想是采用AT89C52单片机作为核心,利用其丰富的I/O接口与外围电路配合进行控制。采用8位LED静态显示来实时显示电梯所在楼层,并用4511来驱动LED显示。采用行列式键盘矩阵作为外呼内选电路,由于是5层楼,故选用4×4矩阵键盘,键盘矩阵共16个按键,其中8个按键是各层楼外呼按键,5个表示电梯内部的选择键,另外设有紧急停止按键,启动按键和电梯演示按键。电梯状态是通过两个发光二极管显示的,左边灯亮表示电梯在向上运行,右边灯亮表示电梯在向下运行,另设有一灯灯亮表示开门状态,灯熄表示关门状态。电梯间竖并部分由有机玻璃粘成无上盖板的六面体 ABCDEFGH,高度AE为1.2 m;电梯桥厢模型J通过滑轮悬挂并由电动机M牵引,可在电梯间竖井模型的空间内上下运动。

  2)运行速度稳定、定位准确,电梯运行时有相应的指示灯亮,以示电梯正在上行或下行,实时显示电梯所在楼层位置。

  3)平层时开门,关门等操作,平层结束时给出提示信号。平层位置误差10 mm,要求平均每层运行时间不超过5 s。

  4)及时接受各楼层的呼叫信息,以先方向后距离的优先原则判断并自动响应外招信号、自行选择运行路径。

  5)具备不可逆响应功能:电梯上升途中只响应上升呼叫,下降途中只响应下降呼叫,任何反方向呼叫均无效。

  数码管显示,电梯的基本功能具备显示电梯当前的楼层,所以设计中在轿厢和每个楼层中都设置了一个数码显示管,用来显示当前电梯所在的层数,数码管显示电梯所到达的楼层数。接线根数据线进行写操作进行楼层显示。

  由于本电路所需按键较多,为了节省单片机的I/O口,故选用行列式键盘矩阵。本电路采用的是4键盘矩阵。电路如图所示,P2.0-P2.3是接单片机的 P2端口,单片机采用行和列扫描法来判别这16个按键中哪个键按下,然后可根据每个按键的功能来通过单片机控制电梯的运行。

  在本次设计中电机正反转用两个发光管来表示,如图4所示,用单片机的P33,P34口做输出口来驱动发光管,其中D11亮表示开门、D12亮表示关门。

  采用蜂鸣提示音提示当轿箱到达所需的楼层时,蜂鸣器响,提示乘客到达了所需的楼层,另外可以作为紧急停止时的报警提示信号,其软件驱动、硬件电路调试非常简洁方便,而且价格便宜,能满足本设计的要求。当到达所选楼层后,蜂鸣机会响一声,表示开门,同时绿灯亮;3 s后,蜂鸣机响两声,表示关门,同时红灯亮。

  软件设计思想:采用模块化的分层次设计方法,将软件系统功能由多个实现单一功能的子程序实现。通过调用不同的子程序,实现了复杂功能控制。这样便于调试、修改。软件编程是实现多功能、智能化、操作方便的关键。在本设计中,可以把程序的各部分相互结合起来,达到完成各项设计的功能。

  ①判断乘客进入电梯后选择去哪一层,根据判断情况来控制电梯运行,到达目标楼层后相应的呼叫指示灯熄灭;

  ②电梯在运行过程中要不断的扫描键盘,从而来判断各楼层有无呼叫请求,并点亮相应的呼叫指示灯;

  连接5 V电源后,电梯通电使用,各模块使用正常,电梯响应上升下降队列时,相应的指示灯、上下行状态均能显示。通过选取各楼层按键,电梯都能完成请求,基本实现了电梯运行的模拟。

  测试初始,轿箱位于一楼,按下二楼,三楼的上下按呼叫,和四楼的向下呼叫。按键顺序可随意。测试结果如表1所示。

  结论:系统在向上运行时候,优先相应各楼层的向上呼叫信号,不响应向下的呼叫信号,向下运行时相反,符合设计要求。

  同一方向有多个按钮呼叫时,优先响应最近的楼层。测试初始时,电梯位于任一层,如二楼。此时三楼和四楼分别向上呼叫。测试结果:先响应三楼呼叫,再响应四楼呼叫。

  结论:电梯具有距离优先响应的功能,当多层同方向呼叫,首先响应距离当前楼层较近的呼叫,符合系统设计要求。

  各按钮呼叫时指示灯显示正常,电梯响应该按钮的呼叫后,其指示灯应自动熄灭。

  测试条件:电梯位于1楼,进入3人,其中一人要到3楼,另两人到4楼。电梯运行后,3楼和4楼有人向上呼叫,3楼有人向下呼叫到1楼。

  测试结论:系统具有方向优先、距离优先的功能,基本模拟了实际电梯运行,完成设计指标。

  本系统是基于89C52单片机设计的电梯自动控制系统,充分利用单片机的软硬件资源,以四层电梯为研究对象,实现基本的功能如:层站呼叫、自动停层、轿厢命令响应等。通过单片机输出电压通过驱动电路然后控制电梯拖动。开发此系统可以方便用户自行输入所要到达的楼层,大幅度的提升其工作效率,彻底的脱离电梯操作工的模式,为开发更科学的电梯控制管理系统提供参考。