摘要：在电梯的自动控制中．采用单片机控制技术，提高了电梯的运行效率．可以很好的控制电梯的运行状况．实现了电梯的自动化、规范化和现代化。本文探讨了单片机在电梯自动控制中的应用。
关键词：单片机；电梯；自动控制；应用
自动控制系统是电梯正常运行的基本保障，也是电梯的关键环节，随着近来年单片机在各个领域中得到越来越广泛地运用，其在电梯自动化系统中也得到了很好的应用和发展。单片机通过将电梯运行过程中各个楼层的不同请求设置成相对应的模式，很好地解决了电梯运行过程中的各项问题，保证了电梯自动系统安全高效地运行。
1 单片机的概念
单片机是一种基于计算机技术基础之上的微型控制器，是在大规模的集成电路的芯片上安装存储器、中央处理器、定时器／计数器、时钟电路和输入／输出设备等部件，发挥独立功能的控制功能。在单片机的基础上添加一些外围设备和应用软件就可以将单片机应用在控制领域，形成一定的单片机应用系统，具有控制功能。单片机的控制系统主要分为基本系统和扩展系统，在基本系统的基础上添加一些数据存储器、接口电路和稗序存储器等部件，就形成了扩展系统。
2 电梯的运行原理
通常情况下电梯载客的运行原理是这样：在候梯厅乘客通过呼梯设备按钮，向电梯控制系统发出自己要乘坐电梯的信号，电梯系统从底层到顶层只有单向运转，不能双向运行。在顶层的被称为下行呼叫电梯，在底层的被称为上行呼叫电梯。然而在底层和顶层中间的所有楼层可以双向选择上行呼叫电梯或者下行呼叫电梯。乘客在电梯内选择好上行或者下行后，电梯系统收到指示信号会开始启动，在电梯启动前电梯门必须要保持关闭状态。当电梯系统收到乘客的指令后就会开始接受命令完成工作，电梯在运行的过程中会收到加速命令或者减速命令，如果乘客选择在下一层停电梯，电梯就会执行减速的命令，让电梯在下一层停下来；如果乘客没有选择下一层的按钮，那么电梯系统会继续执行当前命令。当有乘客选择在下一层停电梯时，电梯执行减速程序，同时会慢慢的降低运行速度；如果乘客没有按下下一层的按钮，那么电梯就不会执行减速程序，也不会在下一层停下来。如果有人按下按钮呼叫电梯时，电梯程序会按照楼层顺序一层停下来，一直到电梯到达底层或者顶层。当电梯到达顶层或者底层时，电梯的运行方向就会发生改变，如果电梯同时收到底层或顶层乘客发出的信号时，电梯系统会先执行原来系统的指令。
3 系统的设计方案
在单片机的输入输出通道要有合适的接口。电梯系统的呼叫操作一般会采用4*4 的矩阵按键开关，这些按键开关会把命令传递给单片机，然后通过串口驱动管显示出乘客所想要到达的楼层。电梯有开门延时功能，等乘客进入电梯后开始执行延时关门程序。如果电梯没有乘客进入，也没有乘客在其他楼层按动按钮，那么电梯会停在该层继续等待指令。
一般电梯系统中会设置一个电路复位的功能，命令系统显示电梯的初始位置在底层。然后通过7}4LV2}45 芯片驱动发光二极把乘客的呼叫信息显示出来。当单片机收到乘客的呼叫信号后，感应电路会给电梯做出一个判断，应该是上升还是下降。如果和电梯运行的方向相同，那么到达该楼层时电梯门就会打开，等到乘客进来后执行关门程序，乘客选择到达楼层，乘客选择的楼层信息会被单片机接收，然后通过控制电路把乘客送到指定楼层，按照这样的运行模式周而复始。
3.1电梯控制系统硬件分析
设计中的硬件部分除了所选择的MAC-51单片机外，还需要一个数码管，蜂鸣器，以及10个楼层按键，发光二极管等。硬件系统电路主要包括电梯呼叫信号电路、电梯楼层信息显示电路以及电梯运行方向与电梯门开关电路。
（1）电梯呼叫信号电路
电梯一楼只有“上升”按钮，六楼只有“下降”按钮，而中间各楼层同时据有两个按钮。乘客在电梯外按下相应的按钮，即可发出呼叫信号。各楼层的按钮分别与单片机的P1.0-P1.9相接，电梯呼叫信号电路选用在PO口外接上拉电阻的并行输入方式。
用扫描法来判断键值，具体可分为两种情况：一是判断键盘中按键情况，将全部行线置高电平，然后检测列线状态，当列线中出现低电平时表示有键按下，反之则无；二是判断键盘中闭合键位置，当判断出键盘中有键按下时，则就需要对按键位置加以判断识别，依次将任意一行线调为低电平，其余均为高电平，然后对列线进行检测，当出现低电平时，则该列与置为低电平的行线的交叉点即为按键位置。
（2）电梯楼层信息显示电路
楼层显示电路是通过一个LED 数码管来显示楼层数的，因为在实际的操作中，箱内的数码管和箱外的数码管显示的数据都是相同的。单片机的串口TXD 和EXD 是串行全双工通信口，0 可以作为同步移位寄存器，通过P3.0 输入或输出串口数据，通过P3.1 输出串行同步移位时钟。在不需要串口通信的场所，且在时钟同步的情况下，多个串并口输入输出电路
通过外围芯片74LS164 构成，进行并口-串口、串口- 并口之间的转换，以及LED、键盘的驱动。在本文的楼层显示电路中，电梯所在位置实时显示通过串口- 并口的转换来完成。
（3）电梯运行方向与电梯门开关电路
将电梯各楼层的按键分别配上一只发光二极管，与单片机的P0.0-P0.9相接。用于显示电梯的位置及运行状态等信息。将发光二极管与上拉电阻相接，用电源直接驱动，低电平有效。
3.2电梯控制系统的软件设计
设计的该商场电梯控制系统的软件程序可分为四类：一是运行与决策函数，在有按键时发挥作用，单片机根据接收到的键盘键值作出相应反应，如各状态变量的置位及发光二极管的点亮等；二是中断处理函数，同运行于决策函数刚好相反，此类函数负责在电梯到达指定楼层时，各状态变量的状态位清除及发光二极管的熄灭；三是置位各状态变量函数，此类函数是整个程序的核心部分，负责确定电梯下一次的目标楼层；四是清除各状态变量函数。
（1）单片机中断处理函数
单片机中断处理中的相关操作有读取键值、分析键值来源、点亮相应发光二极管及置位相应状态变量。
首先应对相关寄存器进行设置，本设计只需要对单片机特殊功能寄存器中的定时/计数器控制寄存器以及中断允许控制寄存器进行设置即可。设置完毕后，当单片机接收到芯片的中断请求时会自动响应。芯片的相关协议中存在读键值这一函数，输入该命令，即可读取到键值。将每一个楼层的按键与特定的键值相对应，这样就可以根据读到的键值判断出按键来自那个楼层，从而点亮相应楼层的发光二极管。在点亮所需点亮的二极管的同时，还要保证原本发光的不相光二极管不被影响，就需要设置两个全局变量pasta与pbsta。
（2）电梯判决函数
对于电梯目前所处状态的判别是整个程序能否成功运行的关键所在。该函数在高效率、人性化的原则下，对于电梯的下一个目标楼层作出合理判定。
（3）电梯运行函数
当下一个目标楼层确定后，该函数将对电梯是上行还是下行加以判定并执行相应命令。需要注意的是，当电梯到达目标楼层后，还应将相应的状态变量清除并将相应的二极管熄灭。
总之，将单片机应用于电梯的改造中去，与传统的电梯控制系统相比使用更加灵活，便于修改，能够更好地满足高层建筑物电梯控制系统的要求。
参考文献：
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