基于单片机控制的电梯控制器设计.docx
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基于单片机控制的电梯控制器设计
基于单片机控制的电梯控制器
一设计要求
(一)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号位置
2升降控制:
采用一台电动机,利用电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。
(二)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
二计划完成时间三周
1第一周完成软件和硬件的整体设计,同时按要求上交设计报告一份。
2第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。
3第三周完成软件和硬件的联合调试。
目录
1引言………………………………………………………………………………………………1
2电路总体设计方案………………………………………………………………………………1
2.1设计思路…………………………………………………………………………………1
2.2设计方框图…………………………………………………………………………………1
3设计原理分析……………………………………………………………………………………2
3.1模拟信号输入电路的设计…………………………………………………………………2
3.2模拟信号输出电路的设计…………………………………………………………………3
3.2.1显示电路的设计………………………………………………………………………3
3.2.2电机控制电路的设计…………………………………………………………………3
3.3复位和时钟电路……………………………………………………………………………4
3.4系统软件设计……………………………………………………………………………4
4结束语……………………………………………………………………………………………6
参考文献…………………………………………………………………………………………6
附录一………………………………………………………………………………………………7
附录二……………………………………………………………………………………………8
基于单片机控制的电梯控制器
摘要:
针对目前建筑物上的载物电梯的常规功能和大型车间转移贷物的麻烦,本设计提出了以单片机为核心的电梯控制技术和实现方法,通过人的按键选择能够使电梯自动上升、下降、自动、自行和实时显示,带来了极大方便。
关键词:
89S51,门开关,电梯控制,电机的正反转,传感器
1引言
在一些办公楼、宾馆和大型车间中,除了安装载人电梯外,为了更加提高办事效率,节省劳力,常常要安装载物电梯。
但是在目前广泛使用的自动控制系统中,绝大多数是以继电器为控制型。
它的缺点是随着楼层的增高,使用继电器的数量会大大增加,造价和体积也会越来越大;同时继电器也会因为长时间工作发生表面烧结,控制失灵现象。
本设计以六层建筑物为模型,以单片机8051为核心,设计了一种方便贷物在各层的传送,但工作环境又不太烦忙的电梯,消除了以上缺点,且有很强的实用性。
2电路总体设计方案
2.1设计思路
本设计采用AT89S51单片机作为核心,配以适当接口作为输入输出通道。
采用按键开关电路作为外呼内选呼叫控制。
每层装有一个传感器,从而判断车厢所在位置,由LED显示电路展示给操作者。
操作者通过按键的输给单片机信号,控制电动机的正反转控制电梯的升降。
当电梯到达所选层,开门后延时进人,直到无人进厢关门,如果操作者确认无人进厢可以强制关门而跳过延时。
当车厢到达所选层后,开门,人下车,关门,等待下一次呼叫。
2.2设计方框图
本设计的方框图如下图1所示,电路设置有复位电路,当电路复位后,由软件设置显示电路显示0,楼层感应电路立即把电梯所在楼层通过89S51让显示电路显示出来;如有操作者在厢外呼叫,由外呼叫电路把信号输入89S51,当车厢来到呼叫层(由楼层感应电路判断,电机控制电路控制电机正反转),开门,人进去后关门。
操作者通过选层电路把想去层告知89S51,控制电机把操作者送至想去层。
系统等待下次呼叫。
系统的正常工作有时钟电路来保证。
显示电路实时显示电梯所在楼层位置。
图1电路总体方框图
3设计原理分析
3.1模拟信号输入电路的设计
现以呼叫信号的输入为例,来说明信号输入及单片机识别原理。
如图2所示,采用P0.0—P0.5外接上拉电阻的并行输入形式,来输入外呼叫信号,把五个开关按键分别置每层车厢入口,由于单片机复位后各端口输出高电平,当操作者呼叫按下相应层按键后,把该口拉至低电平,89S51可根据此电平执行相应层的操作;同样方法电梯所在楼层传感器(本设计用开关模拟代替)用P2.0—P2.5输入,用于判断电梯所在楼层位置;操作者在厢内所选楼层通过P1.0—P1.5输入;当开门后如果有人进出车厢通过P3.2外接按键模拟代替;由于开门后如果没人进厢,会有一个延时电梯门才会自行关闭,如果操作者想即时关门,可通过按P3.3外接按键来执行。
它们的工作原理相同,具体电路形式见附录图,不再详述。
图2外呼叫电路
3.2模拟信号输出电路的设计
3.2.1显示电路的设计
由于在实际中,厢外六个显示和厢内一个显示显示的数据是相同的,所以电路中只用一个显示代替,如图3所示。
89S51的串行口RXD和TXD为一个全双工串行通信口,但工作在方式0下可作同步移位寄存器,其数据由RXD(P3.0)串行输出或输入;而同步移位时钟由TXD(P3.1)端串行输出,在同步时钟作用下,实现同串行到并行的数据通信。
在不需要使用串行通信的场合,利用串行口加芯片74HC164就可构成一个并行输入输出口。
图3数码显示电路
74HC164是串行输入、并行输出移位寄存器,其引脚功能如下:
●Q0—Q7:
并行输出端,分别接LED显示各引脚。
●A、B:
串行输入端,接入RXD端。
●CLR:
清除端,本设计中接高电平。
●CLK:
时钟脉冲输入端,接入TXD端。
数据显示采用共阳数码管,其共阳端接高电平,三个二极管起到限流作用。
在P0.6端口外接发光二极管用于模拟门的开关,其常态为高电平,二极管处于灭状态。
通过软件设置当P0.6为低电平,二极管亮,表示门开。
3.2.2电机控制电路的设计
在实际中,带动电梯上下的电机必须用三相电机,在设计中为了实现方便,用一个小直流电机模拟,其控制原理与三相电机相同。
如下图4所示,在89S51的P2.6和P2.7口外接两个PNP型三极管,当两个口为高电平时,两个三极管都不导通。
如果P2.6为高电平,则左面的三极管导通,从而由它控制的两个继电器接通,电机正转;同样当P2.7为高电平,电机反转。
但如果电机运行,两个端口必须只有一个为高电平,这由软件设置保证。
在继电器两端并联D1、D2两个二极管,用于防止由于继电器的通断对其它路的影响。
此外,为了使电机运行更直观,与电机两端并联两个颜色不同,极性相反的为光二极管,以示区别。
图4电机控制电路
3.3复位和时钟电路
复位电路如图5左所示,RST为89S51的9脚。
当按下S21后,由软件设置显示为0,并且等待楼层传感器读取数据。
时钟电路如图5右所示,XTAL1和XTAL2分别为89S51的19和18脚。
电路晶振采用12MHz,从而保证系统正常工作。
图5复位(左)和时钟(右)电路
3.4系统软件设计
初始化程序合使显示为0,其它处于等待工作状态。
主程序主要功能有:
判断电梯所在的位置,根据呼叫和选层情况决定电梯的运行。
判断电梯所在楼层并进行相应显示。
根据操作需要进行开关门的控制。
软件流程图如下图5所示:
图5软件流程图
4结束语
三周以来,整日埋头于电路程序的分析、设计、组装、绘制、仿真、总结及打印材料等工作中,在各位老师的耐心指导和同学的帮助之下,开始在脑海里有了大致的模块,根据自己的目的有效的编制程序,对比之下有进一步完善,在形成电路大致模块下又进一步尽可能的减小成本,直到最终电路以自己认为最理想的形式形成。
通过这次实习,受益匪浅,有了一个初步设计电路的完整思路。
学会了怎样查找资料,设计电路,组装电路板。
熟练的掌握了绘制电路原理图和电路板的调试整个过程。
使所学的理论知识运用到实践中。
进一步巩固所学的知识。
参考文献
[1] 周航慈.单片机应用程序设计基础[M].北京:
电子工业出版社,1997年7月
[2] 朱承高.电工及电子技术手册[M].北京:
高等教育出版社,1990
[3] 阎石.数字电子技术基础(第三版)[M].北京:
高等教育出版社,1989
[4] 廖常初.现场总线概述[J].电工技术,1999.6
[5] 苗常青.单片机设计基础[J].北京:
电子工业出版社,2004.6
[6] 王国丰.单片机应用技术[J].北京:
清华大学出版社,2004.6
附录1
电梯控制系统总电路图
附录2
;电梯
;======================
;初始化
menBITP0.6
xiaBITP2.6
shangBITP2.7
wshbit37h
closebit36h
;======================
;主程序
org0000h
LJMPmain
org0003h
ljmphua3
org0013h
ljmphua4
ORG0030h
main:
SETBea
SETBIT0
SETBEX0
SETBIT1
SETBEX1
MOVA,#00H
ACALLXH
;============================
;六层状态
liuc:
JBP2.0,fiv
MOVA,#06
ACALLXH
liuh:
JBP0.0,wuh;六层呼叫
ACALLting
ACALLliux
fiv:
LJMPwuc
wuh:
JBP0.1,sih;五层呼叫
CLRxia
JBP2.1,$
MOVA,#05
ACALLXH
SETBxia
ACALLting
ACALLliua
sih:
JBP0.2,sanh;四层呼叫
CLRxia
JBP2.1,$
MOVA,#05
ACALLXH
JBP2.2,$
MOVA,#04
ACALLXH
SETBxia
ACALLting
ACALLliub
sanh:
JBP0.3,erh;三层呼叫
CLRxia
JBP2.1,$
MOVA,#05
ACALLXH
JBP2.2,$
MOVA,#04
ACALLXH
JBP2.3,$
MOVA,#03
ACALLXH
SETBxia
ACALLting
ACALLlium
erh:
JBP0.4,yih;二层呼叫
CLRxia
JBP2.1,$
MOVA,#05
ACALLXH
JBP2.2,$
MOVA,#04
ACALLXH
JBP2.3,$
MOVA,#03
ACALLXH
JBP2.4,$
MOVA,#02
ACALLXH
SETBxia
ACALLting
ACALLliun
yih:
JBP0.5,liuh;一层呼叫
CLRxia
JBP2.1,$
MOVA,#05
ACALLXH
JBP2.2,$
MOVA,#04
ACALL
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- 基于 单片机 控制 电梯 控制器 设计