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单片机89C51做电梯自动控制系统设计说明.doc
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2022-07-18
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单片机89C51做电梯自动控制系统设计说明.doc
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单片机原理与应用技术
课程设计报告
基于单片机控制的电梯自动控制系统
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. . . .
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基于单片机控制的电梯自动控制系统
1.设计目的与要求
1.1 基本功能
(1)显示:本设计要现 6 层控制,实时显示电梯所在楼层位置。
(2)升降控制:采用一台电动机的正反转来实现电梯的升降。
(3)具备不可逆响应的功能:
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。
1.2 扩展功能
(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。
2.设计容
(1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系;
(2)确定元器件与元件参数;
(3)进行电路模拟仿真;
(4)SCH 文件生成与打印输出;
3.编写设计报告
写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
4.答辩
在规定时间,完成叙述并回答问题。
. . . .
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目 录
1 引言 4
2 电梯控制系统原理 4
3 总体设计方案 4
3.1 设计思路 4
3.1.1 方案比较 4
3.1.2 方案确立 5
3.2 设计方框图 5
4 电梯控制系统单元电路的设计 6
4.1 单片机最小系统 6
4.2 信号输入电路 6
4.2.1 外请求输入电路 6
4.2.2 厢体位置模拟输入电路 7
4.3 信号模拟输出电路 8
4.3.1 楼层显示电路 8
4.3.2 电梯外部请求显示电路 9
4.3.3 电梯方向与开关门电路 9
5 系统软件设计 10
5.1 初始化程序 10
5.2 各楼层子程序 10
5.3 显示子程序 10
6 结束语 12
参考文献 12
附录一 13
附录二 14
基于单片机原理的电梯自动控制系统
摘要:本文介绍了基于单片机的电梯控制系统,硬件部分主要由单片机
最小系统模块、电梯外电路按键矩阵模拟检测模块、电梯外请求发光管
显示模块、楼层显示数码管模块、电梯上下行与开关门模拟显示模块等 5
. . . .
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部分组成。该系统采用单片机(AT89S51)作为控制核心,外招使用按键
按下与否而引起的电平的改变,作为用户请求信息发送到单片机,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。
软件部分使用汇编语言,利用查询方式来检测用户请求的按键信息,根
据电梯运行到相应楼层时,模拟按键引起电平变化,送到单片机计数来
确定楼层数,并送到数码管进行显示。硬件设计简单可靠,结合软件,
基本实现了六层电梯运行的模拟。
关键词:AT89S51、电梯控制、单片机
1 引言
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。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。
2 电梯控制系统原理
电梯应用多采用交流变频电机拖动原理,其厢体由一条曳引钢缆连
接,由安装在顶层的曳引轮和曳引电机拖动,电机的功率随着曳引重量
的不同大小不等。其主要的拖动与控制系统有:
a)外呼选系统,外部呼叫信号和指示以与厢体选层和指示系统;
b)平层换速系统,电梯快速到达指定楼层之前切换为慢速并到达平
层位置停车;
c)厢体状态指示系统,随时显示厢体所在位置;
d)开关门控制系统,平层开门,关门行车;
e)安全保护系统,含有上下限位、消防、满载、门电锁等功能;
电梯运行基本过程是:由外部呼叫信号给出呼叫,控制系统判断厢
体目前所处位置并与呼叫楼层进行对照,同方向还是反方向。若反方向,
则改变方向到呼叫层,如同方向,直接运行到呼叫层。在方向上,以同
. . . .
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方向呼叫优先,且具有最远方向接车功能。厢体的运动方式是:启动→
慢速→快速,到达指定楼层之前则是快速→慢速→平层停车。在所有呼
叫中,消防优先级最高。一旦消防呼叫,电梯就近平层,然后直接返回
基站,不再响应任何外呼叫信号,只响应选操作,以保证消防工作的使
用。
3 总体设计方案
3.1 设计思路
3.1.1 方案比较
如果每个选层按钮都采用独立的按键设置,可以很大程度上简化扫
描按键程序,采集信号也容易得多,但是由于单片机接口有限,模拟电
梯自动控制系统所需按键较多,如此会有接口不足的问题,所以本设计
采用了 4×4 矩阵按键实现电梯部六个选层按钮和电梯外十个上下行按
钮,正好十六个按钮。出于同样问题,显示楼层电路采用 74LS164 驱动
数码管从串口输出而没有采用驱动实现简单但需接口较多的 74LS245 芯
片。为了更接近实际的电梯控制系统,设计中还应该添加电梯外上下行
请求显示,可用十个发光二极管表示请求按键是否按下,有则亮,无则
暗。考虑单片机的驱动能力有限,必须得使用驱动单元来驱动发光二极
管,可以采用三极管驱动电路,但是由于要驱动的发光管较多,采用
74LS245 芯片作为驱动比较显示且硬件电路又美观整洁。
软件方面至于采用中断方式还是采用查询的方式来检测用户的请求
信息,本人习惯使用查询方式,所以就采用了查询的方式。要想准确地
采集按键请求状态,就必须时时刻刻调用键盘矩阵扫描程序,也就增加
了软件编程的难度。
3.1.2 方案确立
本设计采用 AT89S51 单片机作为核心,配以适当接口作为输入输出
通道。采用 4×4 按键矩阵开关电路作为外呼选呼叫控制。实际电梯控制
系统每层装有一个传感器,从而判断车厢所在位置,本模型由六个独立
按键作为楼层到达信号传输给单片机,而后通过 74LS164 从串口驱动数
码管显示楼层数。当电梯到达所选层,电梯开门延时等待进人并选层,
然后延时关门执行请求,若无请求则停在本层等待请求。软件部分使用
汇编语言,利用查询方式来检测用户请求的按键信息,采用 74LS245 芯
片驱动发光二极管。
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