基于STC89C52单片机的模拟电梯控制系统

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　　摘 要 随着社会的发展，电梯在人们日常生活和工作中扮演的角色越来越重要。电梯的发明，给物体的向上提升创造了便利，给人们的日常生活提供了许多的方便。为了系统化研究电梯的升降功能以及防夹人设计，制作了模拟电梯控制系统。本系统硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了六层电梯的模拟运行，完成了模拟电梯控制系统的设计。
　　关键词 控制 模拟
　　中图分类号：TN911 文献标识码：A
　　本系统可以完成六层电梯的模拟控制。系统共分为八个模块：红外传感器、楼层指示、楼层选择按键、上下指示箭头、数码管显示、步进电机、蜂鸣器以及电源模块。电源模块为系统正常运行提供电源保证。在进行操作时，通过楼层选择按键，选择要到的楼层，单片机接收指令后，楼层指示模块显示要到达的楼层，同时步进电机正反转模拟电梯的运行，上下指示箭头模块指示电梯的上下行，数码管显示模块显示所在的楼层，到达指定的楼层后，蜂鸣器提示。此外，本设计带有红外传感器，用于电梯防夹报警。
　　1系统的硬件设计
　　1.1单片机的选择
　　从目前已有的单片机来说，型号和种类五花八门，选择不同型号和种类的单片机就可能意味着控制方案的不同。由于本设计实现的6层楼电梯的控制，只需要单一的楼层选择，一片单片机可以实现所预想的功能，相对简单。设计中选用的是STC89C52型单片机，这种单片机价格低廉，并可以达到设计的目的，同时也可以进行一定的扩展。单片机的封装方式多种多样，对于MCS-51系列的STC89C52单片机而言，其封装方式常常与制造工艺密不可分。本设计中采用的是40只引脚的双列直插封装。
　　1.2步进电机的选择
　　电机的种类多种多样，分类方式也有很多种，从用途角度可划分为驱动类电机和控制类电机。直流电机属于驱动类电机，这种电机是将电能转换成机械能，主要应用在电钻、小车轮子、电风扇、洗衣机等设备上。步进电机属于控制类电机，运行过程中将脉冲信号转换成一个转动角度，在载荷允许的范围内，电机的转动特性仅与信号的频率和脉冲数有关，主要应用在自动化仪表、自动生产流水线、空调扇叶转动等中。本设计是通过控制电机的转动，带动电梯的上升或下降，因此本设计采用是步进电机。本设计使用的电机的具体型号为28BYJ-48步进电机。
　　1.3红外对管的设计
　　随着生活水平的提升，在电梯的安全性方面人们要求的更加严格。出于人性化考虑，本设计使用了红外传感模块——红外对管，用于电梯门夹人的报警，提升电梯的安全性。当红外发射管和光敏接收管两者在一起使用的时候我们称之为红外对管。前者可以发射红外光束，由红外发光二极管矩构成，PN结采用的是红外辐射效率高的材料，当正向偏压向有电流经过时会发射红外光。光敏接收管是光敏二极管，具有光敏特性的PN结，与普通二极管一样只单向导电。红外对管中产生的光束为人眼无法辨别的红外线光束，此光束和两种特定的二极管共同组成一个系统，进行无线区域的检测。当红外光束被其它物体遮蔽时，接收模块会产生高电平，进而驱动其它器件动作达到预期的效果，即蜂鸣器鸣叫报警。
　　2系统的软件设计
　　首先，当楼层按键有动作时，程序必须执行每个按键的动作，并根据电梯当前楼层与目标楼层之间的位置关系，确定电梯上升或下降的响应动作。其次，此系统可以在电梯上升或下降前对电梯门是否夹人进行识别。当电梯门夹人的时候，蜂鸣器会鸣叫。具体为，当在红外对管间设障时，蜂鸣器鸣叫。然后，电梯在两个楼层间运行时，应考虑有一定的时间间隔，到达指定楼层时蜂鸣器鸣叫提示。本设计中两个楼层之间的运行时间设为1s，单片机发送信号，电动机经驱动器驱动后，根据指令做出相应动作。另外，当电梯上升或者下降时，上下箭头指示模块作出相应的显示。数码管显示模块随即作出相应的楼层显示。
　　系统开始运行时，电梯停靠在一楼，当有按键按下时，根据判断进入对应的中断，没有按下则进行1至6层的来回检测。电梯在六楼时则进行相反顺序的循环检测。若电梯在其它楼层，则判断电梯先前是上升还是下降。若先前为上升状态，当响应上升的请求时，直接到达请求指定的楼层，若为向下的请求时，电梯先上升到六楼，然后下降到指定的楼层，在这个过程中上下指示箭头模块会根据电梯上升或下降状态给出响应的方向指示，同时楼层指示模块会随楼层的变化实时改变;若电梯先前为下降状态，运行方式同理。如果没有按键操作，电梯会停留在该层等待下一步的请求。
　　3总结
　　经验证，本设计达到了预期的目标，电梯可以正常的进行调度，当按下楼层选择键时，楼层指示灯显示，同时上下行通过指示箭头指示，电梯开始运行前红外对管检测电梯门是否夹人，若夹人，人们会从蜂鸣器的鸣叫中得到相应提示，运行中数码管显示所经楼层。通过测试，本电梯模拟系统运行结果无误，可以作为电梯控制系统运用到人们生活中。
　　在此设计中，仅是为了实现六层电梯的控制，更多层电梯的控制也可以实现，只需要在電路上做一些改动，也可以进行其它外设的拓展，如时钟模块等。当然，对于较为复杂的控制算法和故障诊断来说，单片机在一些方面的资源就显得不足，如接口的性能、运算速度等。但利用单片机实现电梯的控制同样有许多优点，如设计方式灵活、通用性强，同时造价也会相对较低。
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