基于单片机的智能电梯控制模块的设计与仿真毕业论文.doc资源-CSDN文库

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1 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 电梯的应用 2

1.3 电梯的发展趋势 2

1.4 设计目的 3

1.5 本设计完成的工作 3

2 总体方案设计 4

2.1 硬件设计 4

2.2.1 引言 4

2.1.2 单片机简介 5

2.1.3 主控芯片选择 7

2.1.4 电源选取 9

2.1.5 主显示器件选择 9

2.1.6 74LS595 8 位输出锁存移位寄存器 11

2.1.7 发光二极管与独立按键 14

2.2 单片机开发工具仿真简介 16

2.2.1Keil 简介 16

2.2.2 Proteus 简介 16

3 硬件实现与单元电路设计 17

3.1 主控制模块 17

3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 17

3.3 电梯按键电路 18

3.4 楼层显示和楼层指示电路图 18

4 系统软件设计方案 19

4.1 主程序流程图 19

4.2 电梯各情况下所对应的处理方法 20

总结 21

参考文献 22

附录 1 整机电路原理图 23

附录 2 源程序 24

致 34

. . . .

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1 绪论

1.1 课题背景

电梯进入人们的生活已经 150 年了。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历

史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。

生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150 年来，电梯的材质由黑白到彩

色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控

制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；

双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯

的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整

圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为

代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完

善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用，

一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，

冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。

中国最早的一部电梯出现在，是由美国奥的斯公司于 1901 年安装的。1932 年

由美国奥的斯公司安装在利酒店的电梯至今还在安全运转着。1951 年，党中央提

出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，从庆生电机厂荣接此任，四个月后

不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后，沐浴着改革开放的春风，我国

电梯业进入了高速发展的时期。在我国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。电

梯给人们的生活带来了便利，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。

电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳动

强度起到很大的作用。电梯的应用围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、商场、

娱乐场所、仓库以与居民住宅大楼等。在现代社会中，电梯已成为人类必不可少的

垂直运输交通工具。

. . . .

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1.2 电梯的应用

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人

或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规

定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于

15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论

其驱动方式如何，将电梯作为建筑物垂直交通运输工具的总称。按速度可分低速电

梯（1 米/秒以下）、快速电梯(1～2 米/秒)和高速电梯(2 米/秒以上)。19 世纪中期

开始采用液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1852 年，美国的 E.G.奥蒂斯研

制出钢丝绳提升的安全升降机。80 年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过

蜗杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等。19 世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增

加电梯的提升高度。

1.3 电梯的发展趋势

绿色化：绿色理念是电梯发展总趋势。发展趋势主要有如下：不断改进产品的

设计、生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油

渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳、钢皮带等无润滑油污染曳引方

式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料、电梯空载上升和满载下行电机再生发

电回收技术，安装电梯将无需安装脚手架，电梯零件在生产和使用过程中对环境没

有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。

降低能耗：减少电梯能耗的措施是多方面的。主要包括：选择减小电梯机械系

统的惯性和磨擦阻力;合理运用对重和平衡重。驱动系统使用永磁同步无齿轮曳引

机从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供

励磁电流因而电机的功率因数,可以达到很高（理论上可以达到 1）。同时永磁同

步电机的转子无电流通过，不存在转子耗损问题，一般比异步电机降低 45%～60%

耗损。由于没有效率低，高能耗蜗轮蜗杆传动副，能耗进一步降低。在停站较少的

群梯布置中，一个主机驱动两个轿厢分别上下运行是一种节能的方案。而减少能耗

的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。利用电梯空载上行、满载下行时电机处以

发电状态的特性，将再生能量反馈给电网，这种节能措施在高速梯上效果显著。还

有一种节能方案将在软件控制中得以实现。如建立实时控制的交通模式，尽量以较

少的运行次数来运载较多的乘客，使电梯的停站次数减至最少。电梯召唤与轿厢指

令合一的楼层入口乘客登记方案是电梯控制方式的一项革命性技术，使原来层站上

乘客未知的目的层变得一目了然，从而使控制系统的派梯效率达到最高。减少运行

过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数，即电梯控制系

统中运行的速度、加速度以与加速度变化率曲线既随运行距离变化，也随轿厢负载

. . . .

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变化通过仿真软件模拟，确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。利用电梯机房在

楼顶的优势，充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是新的研究课题。

智能化：随着计算机技术，通讯技术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现

实，而电梯是智能建筑中的重要交通工具，其技术发展与智能化程度也倍受世人关

注。智能化的电梯首先要与智能大厦中所有自动化系统联网，如与楼宇控制系统、

消防系统、保安监控系统等交互联系，使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。

从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量,控制程序中应

采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单

一地依赖“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统

的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中去，在这些因素中

既有影响乘客心理的因素，也有对即将要发生的情况作评价决策，是专家系统和电

梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。利用遗传算法对客流交通模式与派梯

规则进行优化、自学习，实现电梯调度规则的进化，以适应环境的变化。“以人为

本”设计的电梯控制系统，将会使电梯的服务质量越来越好。

1.4 设计目的

目前电梯控制系统大多采用继电器或者可编程控制器（PLC）的控制方式，存

在着成本高，需要三相供电等缺点，本设计给出了一种基于单片机的电梯模型控制

系统设计。以单片机为核心，再辅以适当的硬件电路和控制程序来检测和控制整个

电梯的信号，具有成本低、通用性强、灵活性大、扩展容易与易于实现复杂控制等

优点。本设计注重基本理论知识与实际情况的紧密结合，同时对学生独立创新和分

析问题的能力进行培养，加深对知识的理解，为以后的工作和学习打下坚实的基础。

1.5 本设计完成的工作

1、设计电路模拟 8 层电梯运行

2、设置电梯的每一层按键，每按下一个按键有相应的二极管指示。

3、电梯具有向上还是向下指示，同时能显示到了哪一层

4、电梯无人时，应默认停在第一层

5、自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；

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