电梯控制系统设计说明书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电梯控制系统设计说明书.精品文档.电梯控制系统模型设计指导教师：专业班级：热能与动力工程基地二班姓名：汤卓远学号：09520011时间：摘要本文介绍了以 AT89C51 单片机为核心控制器件的电梯自动控制系统， 包括绪言、方案论证、硬件设计、软件设计、设计总结等几个部分。该系统采用单片机作为控制核心，通过扫描内外按键按下与否引起的电平的改变，作为用户请求信息发送到单片机，控制电动机转动，单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。 硬件部分主要由单片机最小系统模块、楼层检测模块、层位数码管显示、电动机驱动模块、按键扫描模块、开关门指示电路等部

2、分组成。电动机控制部分采用步进电机。软件部分介绍了系统程序设计 思路、程序功能分析，着重设计了主程序的逻辑结构，还分别介绍了按键扫描、层位读取、显示、电梯控制逻辑等子程序的结构和功能。软件部分使用C语言，利用中断方式来检测楼层的检测信息，并送到数码管进行显示。硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了三层电梯运行的模拟。【关键词】AT89C51；步进电机；电梯控制；C语言；目录第一章 绪言.2第二章 方案论证.3第三章 硬件设计. 4第四章 软件设计.5第五章 设计总结. 6参考文献. .7附录（1）系统程序.8第一章 绪言本文主要是用51单片机来实现电梯控制系统，使其具备电梯基本升、降功能，并当

3、多层对电梯呼叫时，能安排电梯停靠，从而实现电梯的基本运行情况的模拟。硬件系统采用单片机（89C51）作为控制核心，内外招使用按键按下与否而引起的电平的改变，作为用户请求信息发送到单片机，单片机控制电动机转动，单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。软件部分使用C语言，通过检测用户请求的按键信息，来实现电梯运行。电梯运行到相应楼层时，送到单片机计数来确定楼层数，并送到数码管进行显示。本设计最终模拟电梯运行效果如下：假设人已经进入电梯，数码管此时显示电梯所在层数，触发按键启动电梯，流水灯依次由两边向中间点亮提示电梯门关闭，并一直保持全亮，接下来步进电机启动，电梯开始上升（步进电机正转）或下降

4、（步进电机反转），同时数码管同步显示电梯所在的层数。电梯运行过程中，若有电梯外部按键请求，则电梯到达请求楼层时，步进电机停止转动，流水灯指示开启电梯门，乘客进入并选择所去楼层。当电梯到达目标楼层后，步进电梯停止转动，之后流水灯由中间依次向两边熄灭指示电梯门打开，到此一次完整的电梯乘坐过程演示完毕。此外，电梯运行过程中可以实现急停功能。第二章 方案论证2.1 设计思路本次设计的基本思想是采用AT89S51单片机作为核心，利用其丰富的I/O接口与外围电路配合进行控制。采用定时器延时来控制电梯的位置校验，采用两位一体显示来实时显示电梯所在楼层。采用44行列式键盘矩阵作为外呼内选电路。当电梯到达目的楼

5、层时电机停止，此时即可进、出乘客，乘客进入电梯之后可选择去哪一层，然后电梯根据乘客的选择判断去哪一层，继续运行。通过单片机控制电梯在上升过程中只响应上升呼叫，下降过程中只响应下降呼叫。电梯的正常运行通过单片机的控制来实现。2.1.1 方案比较2.1.1.1 键盘方案的比较与确定方案一：采用单片机AT89C51与地址译码器74LS138组成控制和扫描系统，并用AT89C2051的串口对主电路的单片机进行通信，这种方案既能很好的控制键盘及显示又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。但是该系统所接的按键数目有限，且占用了对应主CPU的串行端口，按键出现的抖动现象也比较难

6、解决。因此在使用时受到一定的限制。 方案二：采用44矩阵按键实现电梯内部3个选层按钮和电梯外2个上下行按钮，正好5个按钮。单片机采用行和列扫描法来判别这16个按键中哪个键按下，并将其标号读入累加器A 里面，然后可根据每个按键的功能来通过单片机控制电梯的运行。此方法占用的端口较少而且编程相对较简单，按键出现的抖动现象也比较容易解决。方案一虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计实际需求和电路整体的性能，采用方案二。2.1.1.2 显示方案的比较与确定方案一：采用两位一体数码管显示。数码管具有低能耗、耐老化和精度比较高的优点，。但数码管只能显示少数的几个字符，显示的内容较少，基本上无法显示汉

7、字。方案二：采用LCD进行显示。液晶显示屏（LCD）具有功耗低、无辐射危险、平面直角显示以及影像稳定等，可视面积大，画面效果好，既可显示图形，也可显示汉字，分辨率高，抗干扰能力强，显示内容多等特点。此外，液晶显示器与单片机可直接相连，电路设计及连接简单。基于以上分析，上述两种方案各有千秋，因为在显示楼层部分实际中大都采用大数码管，而且本次设计针对的是3层楼，只需要显示楼层数即可，不需要显示其他复杂内容，故本次设计选用数码管作为显示楼层元件。2.1.1.3电动机模块方案一：采用步进电机作为本设计的执行元件，步进电机在定位性能方面十分优越。步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，步进电

8、机不需要 A/D 转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移。如果给步进电机发一个控制脉冲， 它就转一步，再发一个脉冲，它再转一步。常用的步进电机每转一步，角度转 1.8， 在应用中，步进电机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。升 降精度很高。 方案二：采用直流电机作为本设计的执行元件，直流电机工作是让线圈始终交替 地处于稳定状态和非稳定平衡状态， 通过两个半圆环形电枢将线圈的稳定平衡状态消 除掉。这样，载流线圈在磁场中就会一直地转动下去。直流电机在高起动转矩、大转 矩、低惯量的系统中经常使用到。 此题目中采用方案一。2.1.2 方案确立本设计采用AT89C51单片机作为核心

9、，配以适当接口作为输入输出通道。采用44按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。通过检测数码管显示数字，从而判断车厢所在位置，本模型由3个独立按键作为楼层到达信号传输给单片机，而后通过两位一体数码管显示楼层数。当电梯到达所选层，电梯开门延时等待进人并选层，然后延时关门执行请求，若无请求则停在本层等待请求。2.2 设计方框图此电路方框图如图3所示，通过软件设置显示电路显示1，楼层感应电路立即把电梯所在楼层通过AT89C51通过显示电路显示出来；如有操作者在厢外呼叫，由外呼叫电路把信号输入AT89C51，当车厢来到呼叫层，则打开电梯门，人进入后关门。操作者通过选层电路把目的层告知AT89C51，控制电机把操作者送至目的层。系统等待下次呼叫。系统的正常工作由时钟电路来保证。显示电路实时显示电梯所在的楼层位置。图3 总体方框图（开关门流水灯显示电路）第三章 硬件设计