基于单片机的4层电梯控制.docx
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基于单片机的4层电梯控制
吉林农业科技学院
学士学位论文
论文题目:
电梯控制系统设计
——电梯楼层显示与电机控制模块
年级专业:
电气工程与其自动化
学生姓名:
陆坤达
学号:
1105616016
指导教师:
高国丽
评阅教师:
完成日期:
2015年06月08日
农业科技学院
电梯控制系统设计
――电梯楼层显示与电梯控制模块
学生:
陆坤达
专业:
电气工程与其自动化
指导教师:
高国丽
摘要
单片机即单片微型计算机(Single-ChipMicrocomputer),是集ROM,RAM,CPU,定时,计数和多种接口于一体的为控制器。
51单片机是单片机中最具代表性的一种,广泛应用于各个领域。
电梯是集机械,电气,系统工程,微处理器技术等多个学科和技术于一体的机电设备。
电梯是建筑中垂直运输的工具,具有极其重要的作用。
本次设计AT89C51单片机为控制核心,设计4层电梯控制系统,利用单片机控制电机,和通过电机的正反转来体现电梯上下运行的能力,并且通过数码管来显示电梯层数。
并且用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大与实现复杂控制等优点。
关键字:
单片机;电梯控制;电机
ElevatorControlSystemDesign
——ElevatorFloorDisplayandElevatorControlModule
Name:
Lukunda
Major:
Electrical:
EngineeringandAutomation
Tutor:
GaoGuoLi
Abstract
Singlechipmicrocomputerthatissingle-chipmicrocomputer(MicrocomputerSingle-Chip),issetROM,RAM,CPU,timing,countingandavarietyofinterfacesinonecontroller.51singlechipmicrocomputeristhemostrepresentativeone,widelyusedinvariousfields.Theelevatoristhemechanicalandelectricalequipmentwhichintegratesthemechanical,electrical,systemengineering,microprocessortechnologyandotherdisciplinesandtechnology.Theelevatoristheverticaltransportationtoolinthebuilding,andhastheextremelyimportantfunction.
ThisdesignAT89C51microcontrollerasthecontrolcore,designoffourlayerelevatorcontrolsystem,SCMisusedtocontrolthemotor,andthroughtherotationofthemotoristoreflectelevatoroperationability,andthroughthedigitaltubetodisplaytheelevatorlayers.AndthecontroloftheelevatorwithSCMhaslowcost,versatility,flexibilityandtherealizationofcomplexcontrolandotheradvantages.
Keyword:
SingleChipMicrocomputer;ElevatorControl;Motor
1绪论
1.1电梯的概述
随着科学技术的发展和城市现代化进程的迅猛发展,电梯作为高层建筑主要的垂直运输工具,必然要做到效率高、安全性能好、可靠性高、方便等特点。
而且电梯已经完全融入我们的生活、生产中,满足人们生活、工作以与学习上的需要。
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,它是建筑中的永久垂直的运输工具[1]。
如今,以美国奥的斯公司为主要代表的世界各大电梯公司各展风姿,仍在对电梯做进一步的研发,并不断努力完善维修和保养系统。
调频门控、主机节能、只能远程监控、控制柜低噪音耐用——款款集合了人类在电子、机械、光学、电气等领域的最新科研成果的新型电梯相继问世,冷冰冰的建筑因此散射出人性化的光辉,人们的生活由此变得更加方便和快捷。
本次设计以单片微机设计一种电梯控制系统,实现了电梯的智能化和自动化[2]。
电梯作为高层建筑物中安全、可靠、高效、垂直上下的运输工具,对于改善劳动者的劳动条件、减轻劳动强度、提高工作效率起到重要的作用。
如今,电梯的应用围极其广泛,应用于宾馆、大型酒店、大型商场、娱乐场所、办公大厦、仓库以与居民住宅大楼等。
在如今的现代社会中,电梯已经成为人类不能缺少的垂直运输交通工具[3]。
1889年,美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机,同年在纽约市的马累特大厦安装成功,标志着电梯的诞生。
1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。
1933年美国制造出6m/s的高速电梯。
1949年研制出4-6台电梯群控系统。
1955年出现真空电子管小型计算机控制电梯。
1962年在美国已出现8.5m/s的超高速电梯。
1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。
电梯使用的驱动由最初的直流电机到单速交流感应电机,后来的交流双速电机的发明,才基本满足了电梯的运行要求。
1976年将微处理器应用于电梯。
1977年日本三菱电机开发出10m/s的超高速电梯。
至此,电梯的控制技术已有了很大的发展。
1.2本论文主要研究容
本次设计主要是用AT89C52单片机来实现电梯控制系统,通过控制电机的正反转来体现电梯的运行和通过数码管来显示电梯层数,从而实现电梯的基本运行情况的模拟。
论文的第2章进行方案的提出与论证,分析本次设计所采用方案的可行性;第3章给出电梯控制系统的楼层显示模块和电机控制模块的设计和所需主要器件的主要参数,并介绍硬件实现的详细方案,给出本次设计的硬件原理电路图,并分点描述各模块功能;第4章给出软件实现的程序流程图,并介绍各模块所要实现的功能。
2系统功能介绍与方案论证
本章先简要介绍了电梯的构成与其电梯控制系统的工作原理,然后介绍了基于单片机的电梯控制系统的方案设计。
2.1电梯的构成
电梯主要由以下两大部分组成:
(1)机械部分:
包括导向系统,曳引系统,门系统,轿厢等。
(2)电路部分:
包括电力拖动系统,电气控制系统,安全保护系统等。
本次设计主要是针对电梯控制系统所作的研究,设计一种基于单片机的电梯控制系统,实现电梯运行的模拟。
2.2系统组成框图与工作原理
该系统主要由AT89C52单片机模块、电机模块、控制台模块、电梯电路、电梯外电路等5部分组成,如图2-1所示。
图2-1系统总原理图
该系统以单片机模块核心,控制台电路主要是实现电梯的启动、停止以与楼层数的显示等功能,电梯电路是用来让电梯用户选择目标楼层(作为电梯信号),电梯外电路是同来让电梯外用户选择目标楼层(作为电梯外信号),电梯的外信号利用按键按下与否从而引起的电平的变化作为使用电梯的用户请求信息发送到单片机,并且单片机控制电动机的转动,到达目标楼层。
2.3总体方案设计与论证
方案一:
采用可编程控制器(PLC)作为主要器件来控制电机的运动、按键后的电路显示、外按键的响应等。
用PLC编程较简单,电路也不复杂,但此方案的各个模块的费用都比较高,硬件设计不灵活,故不采用本方案。
方案二:
采用一个单片机控制所有的按键、数码管显示、电动机的转动等,并对以上所有信号进行处理。
技术可行性:
单片机技术和汇编语言技术已经比较成熟。
经济可行性:
系统各模块所需器件性价比高,元件价格比较便宜。
通过比较,我们采用方案二。
2.4单元电路的设计与论证
2.4.1单片机最小系统
单片机最小系统是由组成单片机系统所必须的一些元件构成的。
该最小系统采用ATMEL高密度且非易失存储器制造的技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种性价比高且方便操作的方案。
外形与引脚排列如图2-2所示[4]。
图2-2外形与引脚排列
主要特性:
并行I/O口是4×8位;定时/计数器是2×16位;中断源是5个;串行通信口是1个;片RAM为128KB;片ROM是4KBEEPROM;全静态工为0Hz-24Hz;4K字节可编程闪烁存储器;其寿命是1000写/擦;循环数据保留时间:
10年;低功耗的闲置和掉电模式;片振荡器和时钟电路。
2.4.2步进电机驱动模块
步进电机是电梯控制系统中的驱动装置,用于对电梯的运行控制,通过其电机正,反转来模拟电梯的上下运行和电梯的停止等操作。
2.4.3楼层显示模块
该模块主要用来显示轿厢楼层位置,是电梯外人员知道电梯运行情况。
轿厢所在楼层位置用数码管来显示[5]。
2.5本章小结
在第2章当中,给出了基于单片机的电梯控制系统的系统结构框架图,该设计所要完成的功能,并对系统主要功能模块方案选择进行论证以与器件的选择,以上各个模块实际电路将在下一章中详细介绍。
3控制系统单元电路的设计
3.1单片机最小系统
单片机最小系统电路如图3-1所示,该系统中单片机采用ATMEL公司的AT89C52,两个30p的瓷片电容与12MHZ的晶体振荡器一起构成的时钟电路,通过电容和RESET按键构成的上电复位和手动复位电路[6]。
图3-1单片机最小系统
3.2步进电机驱动
3.2.1步进电机控制
步进电动机是一种感应电动机,可以将收到的电脉冲信号转换为相应的角位移量或者线位移,因此比较适合作为执行机构在单片机控制系统中应用。
另外,步进电动机还具有动态响应快,转角输出精度高,调速围宽等特点[7]。
以单片机为核心,配合外部接口和驱动器电路来实现步进电机的控制,这种方法的原理。
首先,通过单片机将并行二进制码转换为串行脉冲序列,经过外部接口送至驱动器将信号放大,最后送至步进电动机实现对电动机转速和方向的控制[8]。
3.2.1电机原理图
本次设计是通过单片机来控制电机的运转,如图3-2所示,电梯的1,2,3,4按键连接单片机的P2端口,通过控制单片机的高低电平来控制步进电机。
图3-2步进电机原理图
3.3楼层显示模块
3.3.1定义
点阵液晶显示器:
LCD(LiquidCrystalDisplay的简称)液晶显示器。
LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。
现在LCD已经替代CRT成为主流,价格也已经下降了很多,并已充分的普与。
数码管:
数码管的一种是半导体发光器件,数码管可分为七段数码管和八段数码管,区别在于八段数码管比七段数码管多一个用于显示小数点的发光二极管单元DP(decimalpoint),其基本单元是发光的二极管[9]。
3.3.2方案选择
方案一:
采用点阵式液晶显示器如图3-3所示,显
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- 基于 单片机 电梯 控制
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