信息工程学院实训报告
题目：电梯控制器的实现
学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师：
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摘 要 ......................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................... 2 1 引言 ...................................................................................................................... 3 1.1课程的提出和研究意义 ...................................................................................... 3 1.2国内外电梯系统的发展现状 .............................................................................. 3 1.3课程研究的内容 .................................................................................................. 4 2材料与方法...............................................................................................................5 2.1软件的开发环境 .................................................................................................. 5 2.2c52开发环境 ........................................................................................................ 5 3实现单片机控制电梯的主要方法 ......................................................................... 6 3.1实验目的 .............................................................................................................. 6 3. 2实验内容 ............................................................................................................. 6 3. 3参考资料 ......................................................................................................... ....6 3.4原理图.....................................................................................................................6 3.5接线方法................................................................................................................6 3.6程序设计...............................................................................................................7 4讨论 ....................................................................................................................... 15
实训心得,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,17 参考文献… .............................................................................................................................. 17
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基于单片机的电梯控制系统
摘要
本文介绍了一种采用单片AT89C52芯片进行电梯控制系统的设计方法，主要阐述如何使用单片机进行编程来实现电子设计的方法，利用单片机编程实现功能。硬件部分主要由单片机的最小模块、电梯内外按钮控制模块、数码管显示楼层模块、发光二极管显示目的楼层模块、报警显示模块组成。软件部分使用kiel软件进行C语言程序编写，用flash软件进行仿真调试。本设计具有电梯控制系统所需的一些基本功能，能通过数字按键选择楼层，数码管显示实时楼层数，电动机控制部分采用步进电机控制使电梯箱能上下运动。硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了八层电梯运行的模拟仿真。
关键词：AT89C52；单片机；步进电机；电梯控制系统； C语言
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The design of the elevator control system based on
microcontroller
Student majoring in automation
Tutor
Abstract：This paper introduces a kind of single-chip AT89S52 chips for elevator control
system design method, this paper discusses how to use microcontroller program to realize electronic design method, the microcontroller programming function, concise and changeful design method, shorten the development cycle, and make the elevator control system smaller more powerful.The hardware part is mainly composed of the smallest module of the microcontroller, the elevator button control inside and outside the module, digital display floor modules, light emitting diode display purposes floor module, alarm display modules. Keil software part of the C language program to prepare for simulation debugging with the proteus software. The design of the elevator control system required some basic functions, through the directional buttons to select the direction, through the number keys to select the floor, the digital display real-time number of floors, The part of motor control uses H Bridge type circuit to control the DC motor . motor control to lift boxes up and down movement. The hardware design is simple and reliable, combining the software, the basic five elevators running simulation.
Key words: AT89C52 devices; microcontroller; elevator control system; the C language
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引言
1.
随着现代高科技的发展，住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。因此电梯在我们的生活中起着举足轻重的作用。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。而单片机价格相当便宜，由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善，更完美的实现设备的升级。 1.1
课程的提出和研究意义
电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理技术、系统工程学等多科学和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中永久垂直交通工具。电梯作为生产生活的典型运载工具使用已十分普及，其控制信号类型多，关系复杂，要求的控制性能特别高。随着经济的发展高层建筑越来越多对电梯的运行速度和控制性能也提出了更高的要求。而在我国于八十年代初至九十年代初投入使用的电梯,其中绝大部分采用继电器—继电器阵列结构该结构体积大、接线复杂、噪音大、触点易磨损、故障率高、维护工作量大，已无法满足现代社会的需要。 1.2国内外电梯系统的发展现状
自上世纪80年代以来，微机控制系统得到了极大的发展，现已深人到我国工农业生产的各个方方面面，随着电力电子技术和微电子技术的发展,使得以微机为核心的控制系统得到广泛应用。尤其是单片机的开发与应用，其深度和广度越来越大。微机应用于电梯控制系统，与传统的采用继电接触逻辑控制系统相比，具有很大优越性，一方面，它
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使整个系统的体积减小，可靠性提高，使用寿命延长；另一方面，它还简化了安装调试和维护维修的工作量，使整个电梯的运行成本降低。更突出的优点是微机具有灵活的算术和逻辑运算功能，具有很强的通信和可扩展功能，实现更完善的自动控制。
常用的微机控制主要的有两种技术：基于PLC控制和基于单片机控制两大技术。可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机，它有良好的抗干扰性能，适应很多工业控制现场的恶劣环境，所以现在的电梯控制系统主要还是由可编程控制器控制。但是由于PLC的针对性较强，每一台PLC都是根据一个设备而设计的，所以价格较昂贵。而单片机价格相当便宜，也不像PLC那么有针对性，可以随着设备的更新而不断修改完善，更完美的实现设备的升级。基于单片机控制的电梯可以大大的降低成本而且运行也较可靠，采用单片机来实现老式电梯控制系统的改造无疑是最佳方案。由于单片机具有体积小、线路简单、无噪音、可靠性高、维护方便,是一种少投入、高回报的方案。同时能方便实现多台电梯的群控,并通过通讯接口与楼层自动化系统联接，实施对电梯的监控。
随着科技的发展，微型计算机领域的不断进步，将使得将来电梯的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能增强、机械与电气部件被机结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此微型计算机控制技术将会成为电梯运行中的关键技术。 1.3课程研究的内容
本次设计的主要内容是以单片机为主控制器的电梯控制系统。本来电梯系统是一个相对复杂的系统，由于能力和经验有限，所以只能实现基本的功能如：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。在此，本文以六层电梯为研究对象，选用52单片机(该机芯片选为AT89C52)作为其控制器，研究微机控制
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梯系统的设计方法。根据问题的提出、意义和文献综述，本课题研究的具体内容包括以下四个方面：
（1）对电梯系统常用的控制方法的研究 （2）电梯控制系统硬件组成及其原理 （3）电梯的单片机系统软件设计 （4）电梯在信号传输中遇到的问题
材料与方法
2.1 C52的程序开发软件Keil
Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心。
Keil软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编,PLM 语言和 C 语言的程序设计，界面友好，易学易用。Keil生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
2.2 c52开发环境
我们所用的硬件试验箱是学校提供的，它是高度集成且能实现众多功能。上面由我们课程设计的全部硬件，且能很好完成我们所需要的功能。
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电梯控制器的设计
3.1 实训目的
1、掌握步进电机工作原理及驱动方法； 2、掌握步进电机控制方式和调速方法； 3、掌握电梯控制的原理。
3.2 实训内容
1、设计一个步进电机控制系统，能够在不同按键控制下实现启动、正传、反转和停止功能； 2、设计一个步进电机控制系统，模拟控制电梯运行状况。
3.3 参考资料
1、关于电梯控制器，有以下3个要点：
1）步进电机的加速与减速：启动步进电机，并使输出信号越来越快，实现加速驱动；在步进电机运行时，使输出信号越来越慢，即可实现减速；
2）模拟电梯控制：根据电梯控制键盘上按键的输入情况，计算步进电机应该正转还是反转，以及需要转动的步数，启动步进电机，开始阶段加速运行，中间阶段匀速运行，停止阶段减速运行。
3）增加一个2*2的键盘。
2、参考《单片机实验与实验教程》实验23内容。
3.4 原理图
五、接线方法
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单片机P0接上拉电阻，P30 –P35连接2x4矩阵键盘，P1.4-P1.7分别接ULN2003A芯片的IN1 ，IN3 ，IN5 ，IN7引脚，P0接共阳极数码管a,b,c,d,e,f,g,h.端口，P10接数码管共阳极端，P2接8个共阳极发光二极管。 六、程序设计
#include char Char code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90}; //数码管段选的编码 uchar table_up[]={0x1e,0x3e,0x2e,0x6e,0x4e,0xce,0x8e,0x9e};//步进电机上楼 uchar table_down[]={0x9e,0x8e,0xce,0x4e,0x6e,0x2e,0x3e,0x1e};//步进 电机下楼 uchar lightopen[]={0x00,0x18,0x3c,0x7e,0xff};//流水灯指示电梯门打开 uchar lightclose[]={0x7e,0x3c,0x18,0x00,0x00,0xff,0x00}; //流水灯指示 电梯门关闭 sbit wela1=P1^0; void delay3(uint a) { uint x,j; for(j=0;j 7 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 void delay2(uint x) { uint i,j; for(i=x;i>0;i--) for(j=110;i>x;j--);} uchar temp,circle,abcd; uint a=1,dnum,x,i,num,state,befor=1; void delay(uint z)//延时函数 { uint x,y; for(x=250;x>0;x--) for(y=z;y>0;y--);} void display(uint chen ) //数码管只显示一位，用于选中楼层用 { P0=0; //关闭所有数码管段选 P0=table[chen]; //显示函数只送段选数 wela1=0;delay(1);} void kaimen() {uchar lightnum; for(lightnum=0;lightnum<5;lightnum++)//流水灯开门 {P2=lightopen[lightnum];delay(150);}} void guanmen() {uchar lightnum; for(lightnum=0;lightnum<5;lightnum++)//流水灯开门 {P2=lightclose[lightnum];delay(150);}} uchar scankey(void) 8 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 {uchar temp; P3=0xfe; temp=P3;temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0){delay2(150); temp=P3;temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { temp=P3; switch(temp){ case 0xee:num=4;break; case 0xde:num=3;break; case 0xbe: num=2; break; case 0x7e:num=1;break;} while(temp!=0xf0) {temp=P3; temp=temp&0xf0;} }} P3=0xfd;temp=P3;temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0){delay2(150); temp=P3;temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0){ temp=P3;switch(temp){ case 0xed:num=8;break; case 0xdd:num=7;break; case 0xbd:num=6;break; case 0x7d:num=5;break; }while(temp!=0xf0){temp=P3; 9 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 temp=temp&0xf0;}} }return(num);} void shangjiasu() { int i,n=0; while(n<10) { n++; for(i=0;i<8;i++) { P1=table_up[i]; delay(80-i*n);}} } void shangjiansu() { int i,n=0; while(n<10) { n++; for(i=0;i<8;i++) { P1=table_up[i]; delay(1+i*n);}} } void xiajiasu() { int i,n=0; while(n<10) { n++; for(i=0;i<8;i++) { P1=table_down[i]; delay(80-i*n);}} } 10 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 void xiajiansu() { int i,n=0; while(n<10) {n++; for(i=0;i<8;i++) { P1=table_down[i]; delay(1+i*n);} } void down()//步进电机下启动 {for(circle=20;circle>0;circle--) for(abcd=0;abcd<8;abcd++) {P1=table_down[abcd];delay(3);}} void up()//步进电机启动 {for(circle=20;circle>0;circle--) for(abcd=0;abcd<8;abcd++) {P1=table_up[abcd]; delay(3);}} void main(void) { dnum=1;TMOD=0x11;//初始化定时器 TH0=(65536-22500)/256; TL0=(65536-22500)%256; TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1；TR0=1;ET1=1;while(1) { if(num>befor&num<9){ if(num-befor==1) { a=1;TR1=1; 11 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 guanmen();//流水灯关闭电梯门 shangjiasu();shangjiansu();TR1=0; befor=num;kaimen(); } else{ guanmen();//流水灯关闭电梯门 TR1=1; a=1; shangjiasu(); for(a=2;a guanmen();//流水灯关闭电梯门 xiajiasu(); delay2(10); xiajiansu();TR1=0; befor=num;kaimen();} else{guanmen();//流水灯关闭电梯门 xiajiasu();TR1=1;a=1; for(a=2;a 12 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 befor=num; delay2(10); xiajiansu(); kaimen();}}}} void timer0(void) interrupt 1//定时器0中断 {TH0=(65536-22500)/256; TL0=(65536-22500)%256; display(dnum); scankey(); } void timer1() interrupt 3//定时器1中断 {TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; if(num>befor&num<9)dnum=befor+a;//上楼 if(num 4讨论 4.1设计成果 (1)实现了8层控制并实时显示电梯所在楼层位置。 (2)采用一台步进电机的正反转来实现电梯的升降。 (3实现了对按键的实时响应和识别，并根据按键情况和电梯的运行情况对按键的参数进行实时更新。通过实时参数再对电机的运行状态进行控制。 4.扩展功能及分析 (1)可增加人性化的按键语音服务功能。 (2)可增加遥控或感应操作功能。 (3)可增加多台电梯联动运行控制功能。 本文对电梯控制系统这一实训做了详细的报告与总结，其中包括硬件部分与软件部分两大模块，而且对其中各个重要的子模块加以了重点详细地说明。 程序初始化，开定时器中断0，做开定时器中断1准备,before=1初始楼层显示1。 在无限循环中，在定时器0中断函数中一直显示楼层数和键盘扫描检测，按键是否按下。如果有键按下就在下面符合的语句下执行，有流水灯渐渐亮表示关门，步进电机执行相应的方向，圈数，速度，开定时器1中断及楼层变换后的数，有流水灯渐渐灭表示开门。 13 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 按键有8个值分别是1至8，表示有8个楼层。经验证，本设计所设计的电梯完全 符合当初的预想，该电梯的调度完全符合高效、省时、人性化的特点。本毕设的主导思想是：当有顾客按下按键呼叫电梯时，运用单片机的中断，将该信息传递给单片机，从而单片机置位相关的状态参量，为电梯判决函数的判断提供依据，然后单片机再实时地控制显示相应的楼层数。 总的来说，由于精心设计与调试，毕设的成品还是很成功的，而且本程序的编写不仅仅是为了应对八层楼的电梯，更多层的电梯也可以实现，如果对单片机的其他I/O再进行扩展的话，可以实现十几层电梯的需求。当然，如果更高层的电梯，就会受到单片机管脚资源的限制了。而程序本身的思想本身是可以支持更多层电梯的运行调度的，如果用其他管脚多的处理器的话（如ARM型处理器），则这一设想完全可以实现。 当然，本设计还是有些不足之处的，比如这只是单个电梯在运行，如果某些大楼载客量过多时，当然无法满足需求。当然难度也是有的，它们之间需要共同维护一些变量，都会带来一些未知的麻烦等等，但我想只要去思考，总会可以找到解决之路的。 同时，本设计实现了电梯的基本功能，说明了使用单片机控制电梯具有可行性。单片机价格便宜，电梯的需求量日益增加，使用单片机控制电梯会是电梯的生产成本大大降低。同时单片机易于更新，也会电梯的技术更新周期降低。由此可见单片机控制方法在将来会成为电梯控制的发展方向。 实训心得体会 通过今次单片机实训，使我对单片机的认识有了更深刻的理解，感觉我们还需要学习很多东西。系统以51单片机为核心部件，利用C语言软件 14 内蒙古科技大学信息工程学院实训报告 编程。由于时间有限和本身知识水平的限制，本系统还存在一些不够完善的地方，要作为实际应用还有一些具体细节问题需要解决。踉踉跄跄地忙碌了一周，我的电梯程序终于编译成功。当看着自己的程序，自己的系统能够正常的运行，我感觉学有所用，真是莫大的幸福和欣慰。但在这次实训中同时使我对C语言有了更深的认识。编程必须有流程图，才能使我们思路清晰，这次的实训使培养了我们培养了严密逻辑思维，如有不慎，结果与期望相差甚远，有丈二的和尚莫不着头脑的感觉！在最无奈的时候，左右上下拖动鼠标，眼睛紧盯着程序，不时茅塞顿开，一调试达到自己的目的，感觉无比具有成就感！理论与实际还是有很大差别的了，如有无论是硬件还是软件出差错，排查错误有时理论是有限的。这次实训的经历也会使我终身受益，我感受到这次实训是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。 参考文献 [1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天出版社，2006:41-47 [2] 房小翠,王金凤.单片机实用系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，1999:10-17 [3] 阎石.数字电子技术基础(第三版) [M]. 北京：高等教育出版社，1989:15-21 [4] 梁延东.电梯控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1997:29-33 [5] 何立民.单片机应用系统设计[M]. 北京:北京航空航天出版社, 1993:18-25 [6] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M]上海:上海工业大学,1991:31-37 [7] 廖晓钟.电气传动与调速系统[M].北京：中国电力出版社，1998:11-23 15 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容