基于单片机的电梯自动控制系统设计

基于单片机的电梯自动控制系统设计
【摘要】电梯是现代人类生活中必不可少的运载工具，其重要性不言而喻。

如果电梯控制系统主芯片采用高性能的微控器，这样就使得控制系统可以提供两种联网方式，使得系统性能更加安全可靠。

本文介绍了电梯控制系统的硬件和软件设计，期望能给人们可借鉴的经验。

【关键词】单片机；电梯；控制系统
1.引言
随着我国经济的不断增长，高楼大厦越来越多，电梯方面的技术发展得越发成熟，电梯的安全性能得到了很好的提升。

但是，一些电梯由于硬件和软件的设计不够完善，使得电梯在运行和维护方面存在着困难和隐患，对人们的生命财产安全有着严重的威胁，如何解决此类问题已成为当务之急。

下面就这些方面进行讨论。

2.相关硬件设计分析
图1表示控制系统框架，其采用的是Freescale的MCF51CN128作为主控芯片，而时钟的模块则为其显示时间，通过对RFID进行读卡从而达到识别和认证电梯工作人员以及乘客身份的目的，预留下来的借口是RS485，通过音频进行解码以后可以对语音的相关提示和一些音乐进行播放，并由计算机和SP3232进行通信，设置电梯设备初始的相关参数。

由无线通信的模块MC52i来传输无线短信以及语音的同化，由DO83848i对太网进行接收，并由LED等对工作状态进行及时的显示，并与RJ-45端口交接，与TCP/IP协议栈进行配合后实现网络通信的功能。

2.1 接口以太网为主的模块
局域网以太网为主是遵循了常用的通信标准，其设备又是保持在1010～0Mbps的速度传输信息，具有低成本和高可靠性的优点。

而MCU快速的内部集成可以将控制器与DP83848进行连接，与HR911105A进行配合以后形成了太网电路。

在辅助电路内部存在三个LED，其作用是提供指示，如果D1灯发出亮光，那么就表示此时是Activity的状态如果D2发出亮光，那么就表示此时是Link的状态，如果D3发挥作用，则表示以100Mb/s的速度将信息进行传播，不亮的情况下其速度则为10Mb/s，这个时候的振荡源由晶体来产生，以使得芯片得以正常进行工作。

2.2 读写模块的分析
M106CANL容易在控制系统总嵌入，它是对EM4001的IC卡提供相应的支持，通过IIC一级MCU进行通信。

如果用卡来靠近模块，那么读卡器则会有自
动寻卡的功能，并由IIC进行读卡。

天线接口表示的是端口的TX1、TX2，而芯片的通信接口表示的则是PA0、PA1，连接IIC的控制器一级主芯片。

有卡或是无卡状态下通过PA6进行指示，如果这个时候有卡靠近，也就是外部会中断信号，通过MCU进行读卡。

对于RFID管理人员会设置权限，在进行维护工作的过程中首先必须进行刷卡来确定身份证，SD卡中储存了管理人员的权限以及信息，刷卡以后程序会对认证信息的相关内容进行准确的读取，再将其进行对比，匹配成功的基础上就设置并维护了设备的参数。

2.3 模块I/O
传感器对电梯的运行情况进行检测以后，将检测信息监测电梯的状态，通常情况下电梯内会有很多传感器，比如压力、温度、位移以及光电传感器等，这些都会由控制系统按照信号的接收来进行判断后处理。

比如，数字式温度传感器能由一条直线直通中央微处理器，这个过程中并不需要其他的电源提供，而是直接转换热能为数据传播能量，实现多个信号传递的功能。

因为温度传感器的序号是独有的，在信息传递过程中不会发生错误，因此可以对其展开利用从而实现对设备或是温度的检测。

如果温度不在设定的值范围内，那么则会主动地进行断电保护，停止电梯继续运行，并出现灯光或是信号来预警。

2.4 GPRS模块
这种模块在网络上属于一种非常实用的可以用来对数据进行分组的技术，传送无线并可以进行自动切换，强化了服务功能。

而MC52i是对网络以及无线通信模块的支持，具有提供短信收发、语音通话以及无线联网等多方面的功能，内部的TCP/IP协议嵌入能够对软件的开发有简化作用，这种模块需要依靠SIM卡进行配合才得以正常运行。

2.5 通信接口的串行
通常可以将通信接口分为两种，分别是RS232以及RS485接口，以下图示就属于RS232接口，能够调试系统并进行参数的设置，在收发器上出现了16个引脚，当中的13、14能够实现接口和计算机的连接，对数据的传输以及远程的监控有强大的功能。

主芯片中RS485属于预留接口，连接电梯的厂家传感器。

控制系统中的RS485电路能够为电路提供可靠性和稳定性，并且收发器还有低功耗、高速度以及高集成度的优势，最高的传输速度能够达到500kbps，并由3、6、7引脚进行连接，在主芯片的端口上获得，电源在PV端的监控脚电位通常在2.0V以下将停止工作。

RS-485拥有的SM712是为其运用而进行设计的，在保护设备，避免造成破坏上发挥了重要作用，同时还能预防浪涌损害芯片加入电阻（见图3）。

3.软件设计研究
3.1 系统软件
软件在进行设计的时候才用分层结构，驱动层位于最下层，中间则是TCP/IP 以及文件系统，上面是应用的程序层，驱动层是用来对硬件驱动程序进行控制，管理SD卡。

另外，系统还具备了联网数据以及通信等多方面的功能。

在电梯监控等功能的基础上，驱动程序以及文件系统又开发了更多的应用程序。

要对数据进行循环的更新和检查，通过不同信息进行判断后采用相应的措施加以解决。

在对运行状态进行检测后要中断定时器中的服务程序，并按时检测是否发生了各种事件，比如传感器数据的检测等。

3.2 程序的流程
运行的过程中包括了两条既互相联系又能够独立的流程，分别是主程序以及终端服务，前者的流程图在下图4中表示。

通常情况下电梯中都会设有紧急呼叫的按钮，如果有人员被困可以用以求助，而设计电路时连接按钮至微控制器并将引脚输入，在按下按键以后，这个模块会对下降的信号进行检测，进而中断。

4.结束语
当前出现了很多的电梯安全事故，因此必须要对电梯的安全性和可靠性提供保障，在电梯的设计与对其的控制中增加更多的联络形式，完成多功能的辅助设计。

在远程的服务方面也要提高电梯安全系数，尽量减少危险的存在和可能造成的损失，电梯未来的发展方向集中在了智能群以及网络的控制上。

参考文献
[1]李小鹏.当代电梯控制系统的发展历程与展望[J].中国电梯，2010（6）.
[2]张跃常，戴卫恒.Freescale系列单片机常用模块与综合系统设计[M].北京：电子工业出版社，2010.。