电梯控制器设计

单片机原理与应用技术课程设计报告（论文）

基于单片机的电梯控制器的设计

专业班级：电子132班

姓名：耿彦

时间：11.30——12.20

指导教师：苏珂珂

2015 年 12 月 18 日

电梯控制器课程设计任务书

1．设计目的与要求

1.1 基本功能

（1）显示:本设计要求实现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．设计内容

（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；

（2）确定元器件及元件参数；

（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

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

基于单片机的电梯控制器设计

电子132 耿彦

摘要：单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ），是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中52单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中常用的交通工具。本设计选择AT89C52为核心控制元件，设计了一个六层电梯系统，使用C语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层，并且实时显示电梯的楼层和电梯上下情况。利用单片机控制电梯有成本低，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。

关键词：电梯、AT89C52 、LED显示、电机正反转控制、楼层显示

1 引言

随着人们生活水平的不断提高和国名经济的迅速发展。各大城市建筑物在不断向高层化发展。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。因此电梯控制技术也在不断的进步和完善，常用的控制技术主要的有两种技术：基于PLC控制和基于单片机控制两大技术。用PLC控制的电梯性能可靠、稳定，但是造价太高。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，所以现在电梯控制中大多数采用单片机控制。

本文基于单片机89SC51来控制各部分电路，采用单片机构成控制系统，可大大降低成本，而且做成专用控制系统，程序被固化，加强了保密性，提高了可靠性。

2 总体设计方案

电梯控制系统由外部呼叫，内部呼叫，电机控制电路，楼层显示部分等组成。电梯在各楼层的定位本应采用行程开关或者传感器，由于条件限制，采用延时控制。相邻楼层间升降时间设为5秒。

2.1 设计思路

本设计的总思想是，用开关按钮做单片机的控制端来做作为输入信号，说明人在那一层，用七段数码管来显示电梯位置。当电梯到达要求的楼层时，停止、开门，并继续查询有无呼叫信号，如此循环，同时可以利用单片机外部的复位按钮使电梯复位。用单片机来控制电机的正反转来运行电梯的上、下，用发光二极管来显示电梯是上升还是下降，并且整体电梯全部采矩阵键盘来实现。由于设计中有不可逆控制，当上升或下降过程中，只相应同方向的呼叫相应。

2.2 总体设计框图

本电路主要由5大部分电路组成：键盘电路、单片机最小系统电路、楼层显示电路、电机状态显示电路、电机控制电路。其中单片机最小系统主要由复位电路和时钟电路组成。电路复位后楼层显示数字1 表示电梯此时在一楼，显示电路通过74ls245串入并出驱动8位数码管显示，电梯楼层位置是由延时电路控制的，每层之间通过3秒延时控制即每延时3秒表示电梯走了一层。电梯状态是通过两个发光管显示的，绿灯亮表示电梯在向上运行，黄灯亮表示电梯在向下运行。键盘电路采用4×4矩阵键盘（共16个按键），其中10个按键是各层楼外呼按键，6个表示电梯内部的选择键。电梯的正常工作是通过对单片机写入程序控制的。总体设计方框图如图一所示：

图1 设计方框图

3 电梯控制系统原理分析

3.1

单片机最小系统电路的设计

此电路组要是复位电路和时钟电路两部分，其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合，电路如图二（右）所示：其中9 脚为单片机的复位端。时钟电路如图二（左）所示：晶振

采用的是12MHZ 的，

XATL2和XATL1分别为单片机的18和19

脚。

图2 单片机最小系统电路图

3.2 控制电路的设计

3.2.1 电梯内外部呼叫电路设计

AT89C52

楼层显示电路

键盘电路

时钟电路

复位电路

电机控制电路

电机状态显示

图3 键盘矩阵

由于本电路所需按键较多为了节省单片机的I/O口，故选用行列式键盘矩阵。本设计采用的是4×4键盘矩阵。电路如图3-4所示，P1.0~P1.7是接单片机的P1口，单片机采用行列扫描法判断这16个键哪个键按下，并将其标号输入寄存器R0,R1里面，再进行设定公式的计算出相应的键值输入到累加器A中，然后根据累加器A的值来转移到指定的程序，通过单片机控制电梯的运行。键值说明如表一

表一键值定位

键位功能键值键位功能键值S1 内部二楼按键0x00 S9 外部二楼向下按键0x18 S2 内部四楼按键0x03 S10 外部三楼向下按键0x1B S3 内部六楼按键0x09 S11 外部四楼向下按键0x1E S4 外部六楼向下按键0x0c S12 外部五楼向下按键0x21 S5 内部一楼按键0x0f S13 外部二楼向上按键0x24 S6 内部三楼按键0x12 S14 外部三楼向上按键0x27 S7 内部五楼按键0x15 S15 外部四楼向上按键0x2A S8 外部一楼向上按键0x16 S16 外部五楼向上按键0x20