单片机货运电梯控制系统设计分析

单片机货运电梯控制系统设计分析

张克勤

广州广日电梯工业有限公司  511400

摘  要：货运电梯现阶段多选取PLC当中核心的控制器件。因货运电梯往往运行时间相对较长，且长时间载有重物，PLC极易损坏，加之，市场上PLC 呈较高单价，致使货运电梯总体成本相对较高。为单片机之下对货运电梯的控制系统实施设计应用，便能够解决上述问题，确保货运电梯总体达到良好的控制效果。鉴于此，本文主要探讨单片机货运电梯的控制系统总体设计，旨在为业内相关人士提供参考。

关键词：货运电梯；单片机；控制系统；系统设计；

前  言：

货运电梯的广泛应用，不但促使劳动力得以减轻，且货物运送达到更高效果。但因PLC之下货运电梯的控制系统实际应用过程当中呈较高成本造价，且呈较大能耗。而单片机之下所设计开发的货运电梯综合控制系统，上述问题便可得以解决。因而，对单片机货运电梯的控制系统总体设计开展综合分析较为必要。

1、简述单片机

所谓单片机，它属于集成电路一种芯片，依托于超大规模的集成电路科学技术，将有一定数据处理方面能力中央处理装置CPU、只读存储装置ROM、随机存储装置RAM、计数器/定时器、中断系统、多种不同I/O口等功能，全部集成至一块硅片当中所构成完善化微型的计算机综合系统，现阶段被广泛应用至工业控制相关领域当中[1]。

2、单片机货运电梯的控制系统总体设计

2.1 系统硬件

2.1.1 在总体设计方面

货运电梯整个控制系统当中，以电梯内部及电梯间的电路、控制台的电路、MCU控制、楼层检测、报警、电动装置驱动等模块为主。同时，还包含着货运电梯、箱内楼层及箱外楼层等各部位的控制板。选取单片机的芯片为AT89C51，且电容C3按键由RESET所构成的手动复位及电复位类型电路。选取12MHz晶体振荡装置，C1及C2为30p的瓷片电容，并且和晶体振荡装置构成整个的时钟电路。

2.1.2 在硬件电路方面

按键分别连接着单片机当中P1.0-P1.5，指示灯经由P0.0-P0.5控制。上拉电阻包含着R62、R60、R59、R56、R55、R52，用以确保按键并未按下情况下，P1.0～P1.5端口处于高电位中。按下按键后，P1.0～P1.5端口经由按键接地之后，P1.0～P1.5则会变成低电平状态。电容C51~C56可以起到消除抖动及抗干扰的作用。该单片机当中P1口连接着各楼层内的电梯间升降操作选择按键，P1口位置P1.0—P1.2连接着上升按键，而P1口位置P1.3~P1.5直接连接着下降按键。所有发光二极管经由为470Ω阻值限流电阻直接接入电源（VCC)。该发光二极管连接着PO口当中P0.0～P0.5，则上升及下降按键和发光二极管密切配合，用作指示灯。下面是各部分电路具体设计：

一是，针对电梯箱方面。电梯乘客使用该电梯箱的内部电路契机，四个不同目标楼层可选定F1~F4按键，且针对所对应发光二极管可当成指示灯使用。按键连接着P3口位置P3.2，指示灯连接着P2口位置P2.0～P2.3；

二是，针对控制台方面。控制台内部电路电源的指示灯，选取发光二极管，能够显示供电正常与否。借助共阴极类型数码管，将当前楼层显示出来，配置CD4511的译码器，确保LE接入VCC,且译码器维持锁存状态之中[2]。经由R31～R37对于数码管实施限流。UP、DOWN发光管用以显示电梯设备当前的运行方向。针对上下的指示灯，则各自接入单片机P0.7及P0.6。而STAR T及STOP这两个按键，各自连接着单片机P1.6及P1.7；

三是，针对楼层检测方面。光电传感装置电路中，D1及T1构成红外发射及接受对管，待D1通电之后，将红外信号及时发出，光槽如果并没有挡住，则T1直接导通，此时，比较器LM339会将低电平输出，光槽光线如果可被挡住，则T1会及时截止，LM339将高电平输出。电梯设备运行到楼层标志位置后，电梯遮挡光槽光线，电平变化产生后，会被发送至单片机P3.6当中予以计数，则楼层检测操作得以实现。

四是，针对H型的驱动电路方面。直流电动装置H型的驱动电路，可对直流电动装置转动方向予以控制，通过将直流电动装置两端电压改变，实现对电动装置转动方向的有效控制。实行L298N驱动，结合PWM的调节脉宽，对电机调速及正反转予以控制。电机M1，其主要是该货运电梯当中带动着电梯门的一个开关，电机M2则负责对货运电梯实施上升及下降驱动控制；

五是，针对电梯设备的报警电路方面。电梯运行整个过程，倘若因出现故障而停止运行，P3.0会将高电平输出，蜂鸣装置及时报警。用户处于电梯设备当中倘若遇到比较紧急情况，按下“HELP”便能够直接进行报警求救。针对电梯设备的报警电路，主要选取常用的两个三极管CS9013，该电路连接着单片机 P3.0。

2.2 系统软件

货运电梯当中控制系统整个程序编写，可选取汇编语言完成，选取51单片机作为核心部分，达到控制对货运电梯的有效控制目的。针对软件系统总体模块化的设计，主要是调用功能不同的各个子程序，促使复杂功能控制得以实现，便于后期调试及修改操作，针对主流程情况详细见图1。针对电机控制方面，此次设计仅简单地对货运电梯的总体运行状况实施模拟，电机能够正常实现正反转就即可，故选取直流电动装置H型的驱动电路，用户有上升要求情况下，单片机P2.7将高电平输出，电机设备正转上升。如果相反，则电机设备会反转下降。到达用户指定的目标楼层情况下，电动装置则停止运行

[3]；针对楼层检测方面，楼层部分检测电路，主要是借助光电传感装置实施楼层检测，电梯设备逐渐运行到楼层标志位置，光槽光线则会被遮挡住，致使电平变化产生，借助P3.6发送至单片机当中R4予以计数，楼层检测则得以实现。借助RXD及TXD，74HC164数码管可以实时显示出当前所在的楼层数。

图1 单片机货运电梯的控制系统软件主要流程示意图

2.3 系统测试

2.3.1 在硬件测试方面

对单片机之下的货运电梯整个控制系统实施硬件仿真过程当中，选取ProteusFRO6.7SP3作为单片机整个外围器件模拟工具，箱借助Proteus当中器件库来连接电路。单击相应的仿真按钮之后，再按下Start,系统便可开始运行，F1—F4和各楼层的按键被按下后，货运电梯便可将用户请求动作完成，则货运电梯总体模拟运行即可完成。

2.3.1 在软件测试方面

实施软件调试当中，主要是选取相应仿真软件完成调试操作。先分别对各功能系统程序予以调试，再调试整个的系统程序，便于对错误码实施修改处理，下列为详细的调试方法：录入各功能程序，检查系统程序可存在着明显的错误，待保存后便可编译程序，有错误情况下，需结合提示作出合理修改处理，各功能程序顺利完成编译之后，便可全速执行整个程序的运行调试，查看系统程序当中具体是哪些地方存在着错误情况，对应着错误提示，合理调整相应程序，完成错误纠正处理，确保程序正确可靠即可。

3、结语

综上所述，单片机货运电梯的控制系统总体设计当中，需要考虑到具体的需求情况，积极对硬件及软件系统实施合理化设计，并严格落实系统调试相关工作，此次经调试后可确保所设计开发单片机货运电梯的控制系统所达到控制应用效果比较突出，可持续推广应用到实践中。

参考文献：

[1] 史二娜,张晓博.基于单片机的电梯控制系统设计与研究[J].网络安全技术与应用, 2020(2):51-53.

[2] 孙晓琳,罗丹.基于单片机的电梯控制系统设计[J].数码世界, 2018(6):196.

[3] 汪鑫,于浩,张雨婷,等.基于单片机的智能电梯系统的设计与研究[J].物联网技术, 2022, 12(9):68-69.