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1、:基于单片机控制的电梯控制器电梯控制器课程设计任务书一 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12.总体设计方案12.1设计思路12.2 系统
2、总体设计方框图13.电路设计原理分析13.1楼层到位校验电路23.2电梯正反转控制电路23.3 内外呼叫按键电路和显示电路33.4 系统软件设计44.结束语5参考文献7附录一 8附录二 9基于单片机控制的电梯控制器电气072 肖振国摘要：本设计基于单片机来控制电器中各部分的使用，采用LED来实时显示楼层的位置及方向，采用固态继电器控制接触器线圈以控制三相电机的正反转，采用精确的红外对管来准确校验电梯的位置。关键词： 单片机AT89S51 红外发射-接收对管 LED显示 电机正反转控制 楼层校验 固态继电器1 引言 随着国内经济的发展及人口向都市集中,使都市的建筑物普遍朝高层化发展。电梯在我们的
3、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。交流电梯是采用交流继电接触器控制的最普通.最大量的一种电梯控制类型，这种控制使用继电器数量大, 保护连锁触点多。电气线路复杂.维护工作量大,可靠性稍差。随着微电子技术的发展,采用无触点控制来代替有触点控制已势在必行。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。采用单片机构成控制系统,不但可以大大降低成本,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2.1 设计思路本次设计的基本
4、思想是采用AT89S51单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。采用精密红外发光对管作为检测电路对电梯的桥厢位置进行准确定位校验，以保证能够精确的平层定位。采用独立式键盘电路作为外呼内选呼叫控制。利用交流接触器控制电动机正反转从而控制电梯的上升与下降，为了实现无触点控制和实现光电隔离，采用固态继电器对交流电机进行控制。采用8位LED静态显示电路用来实时显示轿厢所在的位置，并用74LS164作为显示电路的驱动部分。当电梯到达要求的楼层时，电机停止运行并进行服务。由于设计中要求有不可逆控制，当电梯上升或下降过程中，只响应同方向的呼唤响应。2.2系统结构设计框图本控制系统由六个部分组成，其中以
5、AT89S51单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。采用独立键盘作为外呼内选呼叫控制。利用电动机的正反转控制电梯的升降，LED显示电路显示轿厢所在的位置，用74LS164作为驱动部分，其结构方框图如图1所示。复位电路楼层位置校验电路AT89C51楼层LED显示电路内、外呼叫按键电路电梯正反转控制电路时钟电路拖动系统图1 总结构框图3.设计原理分析3.1楼层到位校验电路设计该电路是由六个红外发光对管组成的，电路有较好的抗干扰能力，但反应速度较慢，电路较复杂。把它们的六个接口接在单片机的P2口，由单片机的输出信号来控制光电传感器，传感器来辨别楼层显示电路显示是不是正确。实际应用中把红外发射
6、管安装在厢体内。在每层放置一个红外接收头，在厢体上下运动过程中，红外发射管不断发射红外线，当厢体运行到特定位置时，红外接收头接收到红外线，使其输出发生变化，通过单片机过程控制，使电梯做出相应响应，停止或响应显示楼层。其原理图如图2所示：图2 红外发光对管原理图3.2 电梯正反转控制电路设计电梯的升降运行采用固态继电器对交流电机的正反转进行控制，它可实现无触点控制和实现光电隔离，以避免电机与控制电路之间的相互干扰，具有开关速度快，工作频率高，无机械噪声等优点。此外其原理简单，易控制，带负载能力强。当单片机的P2.7口送出高电平时，三极管V1导通，固态继电器SSR1输出相当于通路，电源给负载供电，
7、此时KM1线圈通电，则使交流接触器主触点KM1闭合，电动机正转。电梯上升。当单片机P2.6口送出高电平时，三极管V2导通，固态继电器SSR2输出相当于通路，电源给负载供电，此时KM2线圈通电，则使交流接触器主触点KM2闭合，电动机实现反转，使电梯下降。原理图如图3：图3 电机的正反转控制电路3.3 电梯内外呼叫按键电路和显示、校验电路设计3.3.1 内外呼叫信号扫描电梯控制中首先要了解电梯运行和位置情况，这可以通过光电传感器接收的信号得知。还要及时了解轿厢内指令和各层呼叫情况，进行逻辑分析和判断，既进行选层操作，才能正常运行。该按键电路大致分为两路按钮，第一路为各楼层的呼叫按钮，第二路为电梯桥
8、厢内表示要到达楼层编号的按钮。此处用的是独立式键盘，也可以用行列式键盘。就呼叫操作来看，任何一个内部或外部呼叫按键对单片机来说都可以认为是一个开关输入点，单片机要不段循环查询来取得外部呼叫开关的闭合情况，一旦发现有闭合，既说明有请求，则记录这个呼叫。由外呼叫信号给出呼叫信号，控制系统显示轿厢所在的位置并与呼叫楼层进行对照，同方向还是反方向。若是同方向，直接运行到呼叫层。若是反方向，改变方向到呼叫层。在方向上以同方向呼叫优先，同一方向有多个按键呼叫时优先响应最近的楼层。3.3.2 楼层显示电路该部分电路由74LS164作为静态显示器接口，其中74LS164是串行输入、并行输出的移位寄存器，并带有
9、清除端。静态显示的优点是显示稳定，显示亮度大，仅在需要更新显示CPU内容时才执行显示更新程序，大大节省了CPU的运行时间。LED数码管用做具体的显示。单片机应用系统中使用的显示器为发光二机管显示电路，与单片机接口方便。发光二机管的阳极接在一起，称为共阳极显示器，一位显示器有8个发光二极管组成，可显示09号数字。该电梯电路通过单片机汇编过程控制，可输出16号指示。楼梯外各层用一个数码管显示所在的楼层号。楼梯内用一个数码管显示楼层所在的位置，与楼梯外数码管功能相同。七个楼层号数码管串联，以使楼内楼外同步显示。控制信号由单片机AT89S51的串口RXD TXD输出。其楼层显示电路如图4所示： 图4
10、楼层显示电路3.4系统软件设计控制系统软件在硬件支持下运行，控制系统进行相应的控制。因电梯控制系统实时采集数据量较少，使用了AT98C51片内RAM来安排呼叫信号的记录，判断输出状态。其中按键电路用到了P0口和P1口,楼层校验电路用到P2口,显示用到了P3口的RXD和TXD端口。3.4.1 各端口的基本功能如下：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写时，被定义为高阻输入。P1口、P2口和P3口：这三个端口是内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外
11、部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P3口也可作一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（定时器0外输入） P3.5 T1定时器1外输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）。3.4.2 整个软件系统分几个大部分：(1)初始化程序初始化程序是队存储的初始状态，堆栈指针以及所使用的可编程接口8051和74LS164进行初始化，初始化时 ，要根据硬件连接的设计要求，软件流程图如下图5： 运行主程序这是
12、程序运行的主要程序段，其主要功能有： 判断电梯所在的位置，根据呼叫情况决定电梯的运行。 控制有关的功能开关。进行相应的处理。 判断电梯所在楼层并进行相应显示。NY开始初始化寻找基站有司机？外呼内选运行自动选层运行电梯各种控制功能检测处理图5 软件初始化流程图软件电路的整体设计流程图如图6所示：换向换向现运行方向？YupY到底层？down到顶层？NNN呼叫是同方向？N上至目的站呼叫同方向？向？下至目的站YY启动下行启动上行检查楼层总指示开门图6 电梯主程序简要流程图参考文献1叶挺秀.应用电子学.杭州：浙江大学出版社，19942朱承高.电工及电子技术手册.北京：高等教育出版社，19903 蔡振江.
13、单片机原理及应用.电子工业出版社,2007.24 李朝青.单片机原理及接口技术 .北京:北京航空航天大学出版社，1994.115 李广弟.单片机基础。北京.北京:北京航空航天大学出版社，1997.76 曹巧媛.单片机原理及应用.大连.大连理工大学出版社.1996.57 陈光东.单片微型计算机原理与接口技术.武汉:华中科技大学出版社8 沈德全.mcs51单片机接口电路与应用实例.北京:北京航空航天大学出版社9 楼然苗.51 系列单片机设计实例v北京航空航天出版社， 2003.310 唐俊翟.单片机原理与应用.冶金工业出版社， 2003.911 何立民.单片机应用系统设计.北京航空航天出版社， 1
14、99512 张 凯.MCS-51 单片机综合系统及其设计开发.科学出版社，1996附录附录一图7 电梯控制总电路图 附录二 汇编程序Y0 BIT P2.5Y1 BIT P2.4Y2 BIT P2.3Y3 BIT P2.2Y4 BIT P2.1Y5 BIT P2.0Y6 BIT P0.5Y7 BIT P0.4Y8 BIT P0.3Y9 BIT P0.2Y10 BIT P0.1Y11 BIT P0.0N0 BIT P1.5N1 BIT P1.4N2 BIT P1.3N3 BIT P1.2N4 BIT P1.1N5 BIT P1.0 ;-楼层位置扫描:-ORG 0000HAJMP MAINORG 0
15、030HMAIN:MOV R2,#01JNB Y0, liucNOPMOV R2,#02JNB Y1, liuc NOPMOV R2,#03JNB Y2, liucNOPMOV R2,#04JNB Y3, liucNOPMOV R2,#05JNB Y4, liucNOPMOV R2,#06JNB Y5,liucAJMP MAIN;-外部楼层呼叫:-liuc:JB y5,five MOV A,#06 ACALL XH liuh:JB y11,wuh ;六层呼叫 ACALL ting ACALL liux fiv:LJMP wuc wuh:JB P0.1,sih ;五层呼叫 CLR xia JB
16、P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH SETB xia ACALL ting ACALL liua sih:JB P0.2,sanh ;四层呼叫 CLR xia JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH SETB xia ACALL tingACALL liubsanh:JB P0.3,erh ;三层呼叫 CLR xia JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH SETB xi
17、a ACALL ting ACALL lium erh:JB P0.4,yih ;二层呼叫 CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$mov A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$mov A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liunyih:JB P0.5,liuh ;一层呼叫CLR xiaJB P2.1,$mov A,#05ACALL XHJB P2.2,$mov A,#04ACALL XHJB P2.3,$Mov A,#03ACALL XHJB P2.4,
18、$mov A,#02ACALL XHJB P2.5,$movA,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liuj wuc: JB P2.1,four; 五层状态MOV A,#05CALL XHliuk:JB P0.0,wuk; 六层呼叫CLR shangJB P2.0,$mov a,#06ACALL XHSETB shangACALL ting ACALL liux four: LJMP sic wuk:JB P0.1,sik; 五层呼叫 ACALL ting ACALL liua sik:JB P0.2,sank ; 四层呼叫 CLR xia JB P2.2,$
19、 MOV A,#04 ACALL XH SETB xia ACALL ting ACALL liub sank:JB P0.3,erk ; 三层呼叫 CLR xia JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH SETB xia ACALL ting ACALL lium erk:JB P0.4,yik; 二层呼叫 CLR xia JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH JB P2.4,$ MOV A,#02 ACALL XH SETB xia AC
20、ALL ting ACALL liun yik:JB P0.5,liuk; 一层呼叫 CLR xia JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH JB P2.4,$ MOV A,#02 ACALL XH JB P2.5,$ MOV A,#01 ACALL XH SETB xia ACALL ting ACALL liuj;=; 四层状态sic: JB P2.2,three MOV A,#04 ACALL XH liuq:JB P0.0,wuq; 六层呼叫 CLR shang JB P2.1,$ MOV A,#05 ACAL
21、L XH JB P2.0,$ MOV A,#06 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liux three: LJMP sanc wuq:JB P0.1,siq; 五层呼叫 CLR shang JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liua siq:JB P0.2,sanq ;四层呼叫 ACALL ting ACALL liub;=; 三层状态sanc:JB P2.3,two MOV A,#03wup:JB P0.0,sip; 六层呼叫 CLR shang JB P2.2,$ MO
22、V A,#04 ACALL XH JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liuaACALL XH wup:JB P0.1,sip; 五层呼叫 CLR shang JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liua sip:JB P0.2,sanp ;四层呼叫 CLR shang JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL
23、liub sanp:JB P0.3,erp ;三层呼叫 ACALL ting ACALL lium ;=; 二层状态erc: JB P2.4,one MOV A,#02 ACALL XH liud:JB P0.0,wud; 六层呼叫 CLR shang JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH JB P2.0,$ MOV A,#06 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liux one: LJMP yic wud:JB P0.
24、1,sid; 五层呼叫 CLR shang JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH JB P2.1,$ MOV A,#05 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liua sid:JB P0.2,sand ;四层呼叫 CLR shang JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH JB P2.2,$ MOV A,#04 ACALL XH SETB shang ACALL ting ACALL liub sand:JB P0.3,erd ; 三层呼叫 CLR shang
25、JB P2.3,$ MOV A,#03 ACALL XH setb shang ACALL ting ACALL lium erd:JB P0.4,yid; 二层呼叫 ACALL ting ACALL liunting: acall T2s CLR men ACALL T10s SETB men RET end;-显示子程序:-xians:mov A,R2mov dptr,#TABmovc A,A+dptrmov SBUF,AJNB TI,$CLR TIRETTAB:DB 11H,0D7H,32H,92H,0D4H,98H,18H,0D1H,10H,90H,0FFH;-延时子程序:-T-5S:mov R7,#30HDS1:mov R6,#0FFHDS2:mov R5,#0FFHDS3:djnz R5,DS3djnz R6,DS2djnz R7,DS1RETEND
