智能电梯控制系统课程设计报告

1 目录 智能电梯控制系统 1主要技术指标 ..............................................................................................................2 2方案论证及选择 ..........................................................................................................2 3系统组成框图 ..............................................................................................................2 4单元电路设计 ..............................................................................................................3 4.1单片机最小系统模块 ........................................................................................3

4.2开关控制模块 ....................................................................................................4 4.3电机驱动模块 ....................................................................................................4 4.4数码管译码驱动模块 ........................................................................................5 4.5报警模块 ............................................................................................................5 4.6总体电路图 ........................................................................................................6 5软件流程图以及任务描述 ..........................................................................................7 6 调试过程 .....................................................................................................................8 7元件清单 ......................................................................................................................8 8总结 ..............................................................................................................................9 9 参考文献 .....................................................................................................................9 附录1 个人总结 ..................................................................................... 10 2

智能电梯控制系统 本文采用单片AT89C52芯片进行电梯控制系统的设计方法，利用单片机编程实现功能，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使电梯控制系统体积更小功能更强大。本设计实现了电梯控制系统所需的一些基本功能，能通过方向按键选择方向，能通过数字按键选择楼层，数码管显示实时楼层数，点阵显示实时方向，电机控制使电梯箱能上下运动。 1主要技术指标

基于单片机设计出电梯控制电路。电梯安装在四层小楼上，启动电梯，按按键选择目的楼层，两个发光二极管指示上行下行，步进电机正转表示上行，反转表示下行，并实时通过数码管显示当前电梯所在楼层。启动按钮按下表示电梯可以运行；紧急停止按钮按下，电机停止运动；报警按钮按下，启动蜂鸣器和闪烁七色报警灯。上行时，遵循“先上后下”原则，下行时，遵循“先下后上”原则。到达目的楼层，蜂鸣器响。 按键使用IO口直接驱动。 电梯总共有4个状态：停止、等待、上行和下行 2方案论证及选择

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、内外按键的响应、按键后的电路显示等等。用PLC编程比较简单，电路也不复杂，但此方案的各个模块的费用都比较高，硬件设计也不灵活，故不采用此方案。 方案二：MCU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、传感器的输出信号等等，并对以上所有信号进行处理。单片机技术目前较为成熟，自身资源丰富，硬件设计简单，成本低，可靠性高，结合软件完全可以实现电梯运行状况的简单模拟。故采用本方案。 3系统组成框图

根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为单片机最小系统模块、开关控制模块、电机驱动模块、报警模块，显示模块等。 本次设计是采用开关控制实现上下到指定楼层，通过电机转动带动电梯箱上下运动，到达指定楼层。显示模块是显示电梯箱此时运动的楼层和所有呼叫的楼层，报警模块具有楼层到达的提示功能。框图如图2-1所示: 3

图2-1 智能电梯控制系统框图 4单元电路设计

1.1.1 4.1单片机最小系统模块 单片机最小系统包括主芯片，复位电路和晶振脉冲产生电路。使用12MHz外部晶振，与30Pf电容并联，产生1/12us的脉冲信号作为单片机的“心脏”部分。复位电路是开关与10uf电容并联组成的上电自动复位电路，在RST端为高电平时单片机清零，也即开关按下会产生清零信号。最小系统模块如图2-2

单片机AT89S52 开 关 控电机驱显示模报警模4 图2-2最小系统框图 1.1.2 4.2开关控制模块

开关控制模块，按键与I/O连接电梯，写键盘代码时运用按键扫描，确定任务，呼叫和所要到达的楼层及系统的控制，开关控制图如2-3：

图2-3开关控制 4.3电机驱动模块

电机驱动采用ULN2003A环形计数分配器驱动完成。本次设计采用步进电机，目的是方便智能控制，可实现调速功能。电机使用的是二相步进电机，由于仅用5

来实验，所以电机采用5V电源供电即可，实际中必须使用大电压来供电方能带动重物（人等）。

图2-4 步进电机驱动模块 1.1.3 4.4数码管译码驱动模块

为节省单片机的I/O的使用，采用CD4511译码驱动。程序经由单片机的P1.1、P1.2、P1.7端口输入到CD4511的A、B、C三输入端口，经过译码器的译码驱动数码管显示当前楼层状态。数码管译码驱动如图2-5:

图2-5数码管译码驱动 1.1.4 4.5报警模块

本设计采用C9012三极管驱动蜂鸣器。因为三极管是PNP，当PO口送高电平时，三极管处于截止状态，三极管Vce电压约为VCC，蜂鸣器只有很少电流流过，没法驱动其发声。当PO口送低电平时，三极管处于饱和导通状态，三极6

管Vce约为0.3V，蜂鸣器有较大电流流过，能驱动其报警发声。 图2-6 蜂鸣器报警模块 1.1.5 4.6总体电路图

图2-7总体电路图 7

5软件流程图以及任务描述 电梯总共有4个状态：停止、等待、上和下。电梯初始状态为停止状态。当停止/启动按键长按，电梯转为等待状态，响应相应电梯楼层数按键。若开门键先按，电梯开门，等待选择楼层数，不响应当前楼层数。电梯等待一定时间，自动关门。若长时间不选择楼层数，电梯将自动运行到1层。当电梯处于1层时，若停止/启动按键按下，电梯先开门，等待一定时间，再关门，电梯转为停止状态。 电梯上下行任务处理，电梯处于等待或运行状态 （1）电梯处于等待状态。只有一个楼层数响应，不响应当前楼层按键。当电梯当前楼层数小于按键值，电梯转为上运行状态，否则转为下运行状态。运行当中，响应相应的电梯楼层按键，并锁存。电梯每运行一层，锁存值清零，更行电梯楼层数。 （2）电梯处于等待状态，电梯当前楼层上下层都有按键响应时，优先执行电梯当前状态任务，直到当前状态无响应按键，转为另一状态，并到达相应楼层。 8 图2-8 软件流程图 6 调试过程

在编程方面，主要面临的问题是电梯的逻辑，通过软件仿真能够快速方便地解决硬件调试问题。比如，智能电梯使用步进电机带动楼层运动，并通过LCD1602液晶显示电梯相应信息，所以电梯控制编程要与电机控制和电梯逻辑相符合。在进行电梯逻辑控制时，使用软件仿真，极大的简化了软件编程调试。 在硬件方面，液晶和蜂鸣器供电没有接上拉电阻容易导致液晶显示紊乱。最主要的问题出现在电梯运行的逻辑方面。比如，电梯运行到三楼，同时一楼和四楼有人按下，电梯该往上还是往下运行。通过逐个击破，找出电梯逻辑运行问题。 在步进电机的控制方面，刚开始使用四拍，我们发现步进电机转动非常慢，进而我们用八拍的做了改善，且使用定时器中断，让步进脉冲间隔减短，步进电机的 速度才最终得到了提升。

7元件清单 表2-2 元件清单

开始 初始化 电梯等待 有无键按 按键处理 任务响应 控制电机 并显示 楼层到达

蜂鸣器动作 显示 Y

N Y N