简易4层电梯控制电路

简易4层电梯控制电路
摘要：本设计基于单片机来控制电器中各部分的使用，采用led 来显示楼层的位置及方向，采用固态继电器控制接触器线圈以控制三相电机的正反转，采用精确的红外对管来准确校验电梯的位置。

关键词：at89s51；设计；单片机
中图分类号：tp29文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02
1设计思路
本设计主要以单片机 at89s51为主,配以适当接口作为输入输出通道。

采用精密红外发光对管作为检测电路对电梯的轿厢位置进行准确定位校验，以确保能够精确的平层定位。

采用独立式键盘电路作为外呼内选呼叫控制。

利用交流接触器控制电动机正反转从而控制电梯的上升和下降，为了实现无触点控制和实现光电隔离，采用固态继电器对交流电机进行控制。

采用8位led灯显示电路用来实时显示楼层，并用74ls164作为显示电路的驱动部分。

当电梯到达要求的楼层时，电梯停止运行并进行服务。

2总体设计框图
本控制系统由六个部分组成，其中以at89s51单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。

采用独立式键盘电路作为外呼内选呼叫控制。

利用电动机正反转控制电梯的上升和下降，led显示了电梯所在楼层，用74ls164作为驱动部分，其结构方框图如图1所示。

图1总结构框图
3设计电路的组成及原理分析
3.1楼层到位校验电路
该电路是由六个红外发光对管组成的，电路有较好的抗干扰能力，单反应速度较慢，电路较复杂。

把他们的六个接口在单片机的p2口，有单片机的输出信号来控制光电传感器，传感器来辨别楼层显示电路显示是否正确。

实际应用中把红外发射管安装在厢体内，在每层放置一个红外接收头，在厢体上下运动过程中，红外发射管不断发射红外线，当厢体运行到特定位置时，有红外接收头接收到红外线，使其输出发生变化。

通过单片机过程控制，使电梯做出相应响应，停止或响应显示楼层。

其原理图如图2所示：
r11+5v
a2r22
图2红外发光对管原理图
3.2电梯正反转控制电路
电梯的升降运行采用固态继电器对交流电机的正反转进行控制，它可实现无触点控制和实现光电隔离，以避免电机与控制电路之间的相互干扰，具有开关速度快，工作频率高，无机械噪声等优点。

此外其原理简单，易控制，带负载能力强，电源给负载供电，此时km1线圈通电，则使交流接触器主触点km1闭合，电动机正转。

电梯上升。

当单片机p2.6口送出高电平时，三极管v2导通，固态继电器ssr2输出相当于通路，电源给负载供电，此时km2线圈通电，则使交流接触器主触点km2闭合，电动机实现反转，使电梯下降。

3.3内外呼叫按键电路和显示、校验电路
3.3.1内外呼叫信号扫描。

电梯控制中首先要了解电梯运行和位置情况，这可以通过光电传感器接收的信号得知。

还要及时了解轿厢内指令和各层呼叫情况，进行逻辑分析和判断，既要进行选层操作，才能正常运行。

该按键电路大致分为两路按钮，第一路为各楼层的呼叫按钮，第二路为电梯轿厢内表示要到达的楼层编号的按钮。

此处用的是独立式键盘，也可以用行列式键盘。

就呼叫操作来看，任何一个内部或外部呼叫按键对单片机来说都可以认为是一个开关输入点，单片机要不断循环查询来取得外部呼叫开关的弥合情况，一旦发现有闭合，既说明有请求，则要记录这个呼叫。

由外呼叫信号输出呼叫信号，控制系统显示轿厢所在位置并与呼叫楼层进行对照，同方向还是反方向。

若是同方向，直接运行到呼叫楼层，
若是反方向，改变方向到呼叫层。

在方向上以同方向呼叫优先，同一方向有多个按键呼叫时优先响应最近楼层。

3.3.2楼层显示电路。

该部分电路由74ls164作为静态显示器接口，其中74ls164是串行输入、并行输出的移位寄存器，并带有清除端。

静态显示的优点是显示稳定，显示亮度打，仅在需要更新显示cpu内容时才执行显示更新程序，大大节省了cpu的运行时间。

led数码管用做具体的显示。

单片机应用系统中使用的显示器为发光二极管显示电路，与单片机接口方便。

把发光二极管接成共阳极显示器，一位显示器有8个发光二极管组成，可显示0-9号数字。

该电梯电路通过单片机汇编过程控制，可输出1-4号指示。

楼梯外层歌咏一个数码管显示所在的楼层号。

楼梯内用一个数码管显示楼层所在的位置，与楼梯外数码管功能相同。

五个楼层号数码管串联，以使楼内楼外同步显示。

控制信号由单片机at89s51的串口rxdtxd 输出。

3.4系统软件设计
控制系统软件在硬件支持下运行，控制系统进行相应的控制。

因电梯控制系统实时采集数据量较少，使用了at89s51片内ram来安排呼叫信号的记录，判断输出状态。

其中按键电路用到了p0口和p1口，楼层校验电路用到了p2口，显示电路用到了p3口的rxd和txd端口。

3.4.1各端口的基本功能如下
p0：p0口为一个8位漏极开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门
电流。

当p1口德管教第一次写时，被定为高阻输入。

p1口、p2口和p3口：这三个端口是内部提供上拉电阻的8为双向i/o口，p1口缓冲器能接受输出4个ttl门电流。

p1口管教写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

p3口也可作一些特殊功能口，如下所示：
p3.0rxd（串行输入口）p3.1txd（串行输出口）p3.2/int0（外部中断）p3.3/int1(外部中断1)p3.4to（定时器0外输入）p3.5t1（定时器1外输入0p3.6/wr（外部数据存储器写选通）p3.7/rd（外部数据存储器读选通）。

3.4.2整个软件系统分成几个大部分：
（1）初始化程序。

初始化程序是对存储的初始状态，堆栈指针及使用的可编程接口8051和74ls164进行初始化，要根据硬件连接的设计要求，软件流程如下图3：
（2）运行主程序。

这是程序运行的主要程序段，其主要功能有：1）判断电梯所在位置，根据呼叫情况决定电梯的运行；2）控制有关的功能开关。

进行相应的处理；3）判断电梯所在楼层并进行相应显示。

y
n
图3软件初始化流程图
参考文献：
[1]曹天汉.单片机原理与接口技术.电子工业出版社,2006.
[2]叶挺秀.应用电子学.浙江大学出版社,1991.
[3]朱承高.电工及电子技术手册.高等教育出版社,1990.
[4] 蔡振江.单片机原理及应用.电子工业出版社,2007.2.
[5]沈德全，mcs51单片机接口电路与应用实例.北京航空航天大学出版社.
[作者简介]梁晓明（1980.09-），男，江苏省交通技师学院，研究生，内蒙古赤峰市喀喇沁旗。