摘要：从电梯的诞生至今，电梯的结构复杂，有多种控制类型，对运行性能有较高的要求。在电梯发展初期采用的是阵列控制结构，但这种结构占用较大空间、线路繁杂、会产生较大噪声、发生故障的概率较高、日常的维护费时费力，且电梯的运行速度和运行稳定性已经得不到满足，而单片机正好具有强大的控制和运算能力，能满足人们对电梯功能的需求，将单片机应用到电梯控制系统中，具有很好的经济价值和研究意义。
关键词：单片机；电梯；应用
前言
随着国家实力的提高，人们的住所、办公楼都已逐渐高层化，很多商家也需要将大型物品运到高层进行加工处理，因此电梯已经成为了日常生活中不可缺少的运载工具，其不仅节约了人力物力，提高工作效率，而且为人们的生活带来了巨大的便利，提高了生活品质。传统电梯控制系统大多采用继电器或可编程控制器的方式来实现各种功能，存在着成本高、事故发生率高、维修困难、功能匮乏、需要三相供电等缺点，在使用过程中带来了诸多不便。本设计以单片机为核心，控制整个电梯的运行，从根本上改变了传统电梯控制系统的设计思想和方法，提高了系统灵活性以及便利性，更加人性化。
1总体设计
本设计主要包括主控模块、复位电路、时钟电路、按键、显示模块、电机、语音报警模块。按键表示电梯按钮，按下按键后系统将信号传送到单片机，单片机接收到信号后对信号处理，并控制电机的转动来实现电梯的运行，数码管显示楼层，LED灯显示电梯的运行状态，系统还具有语音提示和报警功能。
2硬件设计
2.1硬件框图
基于单片机的电梯控制系统设计思路是以STC89C52RC最小系统作为核心处理器，利用其较多的端口资源与外部模块实现数据的传递，实现电梯的基本功能。采用行列式键盘矩阵作为外呼内选设备，有源蜂鸣器作为报警器，NLN2003A驱动步进电机转动作为执行单元，1位共阴数码管实时显示电梯当前所在层数，采用9个发光二极管作状态指示灯。
2.2主要模块设计
（1）按键电路：按键电路为4按键键盘矩阵，矩阵键盘的p1.0-p1.3是接STC89C52的RCP1.0-P1.3，用来检测是否有键盘按下，P1.4-P1.7是接STC89C52RC的P1.4-P1.7，用来换扫描信号。
（2）显示电路：选择则共阴数码显示管来显示当前电梯所在的层数，将所有的LED灯的正极与STC89C52RC的P0.0-P0.6端口连接。通过单片机编程控制输出数字进行楼层的显示[2]。
（3）电机驱动电路：采用步进电机，利用其驱动模块来驱动步进电机运转，电机驱动模块与微型控制器的P3.0-P3.6端口连接。
（4）指示电路：指示电路由9个独立的LED灯组成，其中5个LED灯表示目的楼层指示、2个LED灯电梯运行状态指示，2个灯表示电梯门开关状态。当选择按下按键选择目的楼层后，对应的楼层指示灯亮起，当到达目的楼层后，指示灯熄灭。电梯运行状态由对应的指示灯来表示，当电梯向上运行时，UP灯点亮，表示电梯在向上运行，反之则在下运行，当按下开门按钮时OPEN灯点亮，当按下关门按钮时，Close灯点亮。
（5）报警电路：电梯内设置了紧急报警按钮，在电梯运行过程中，由于某种原因导致了电梯的工作停止，电梯内的乘客可以按下紧急按钮，并发出报警信号，系统设计中采用有源蜂鸣器作为报警器，与STC89C52RC的P3.7的端口进行连接。
（6）供电电路：采用LM7805降压、稳压芯片提供+5V电压，给单片机以及各部分电路供电。
3软件设计
本系统用矩阵键盘来模拟个楼层之间的按钮，当乘客按下具体的楼层数时，STC89C52RC检测出高低电平并做出反应，将结果反馈给NLN2003A电机驱动模块，从而使电机转动进而控制电梯的上下移动。将单片机扫描到的按键信息存储起来，并与电梯的工作状态比较，实时判断电梯的移动是否与按键相对应。当电梯停在指定楼层时，电机停止转动，指示灯熄灭。开门指示灯点亮时，表示可进、出乘客，延时一段时间等待进出乘客完成，之后关门指示灯点亮，电梯门准备关闭，当乘客进入电梯之后，按下想去的楼层数，然后电梯根据乘客的选择判断去哪一层，继续运行。电梯在上升过程中只响应上升呼叫请求，下降过程中只响应下降呼叫请求。根据设计要求，实现电梯基本功能的程序应满足以下要求：
（1）当电梯正式运行时，系统进入初始化程序，显示器显示“电梯表示电梯处在二楼，等待乘客进入电梯；初始化程序结束后进入循环主程序中。
（2）主程序主要包括：
单片机判断当有乘客进入电梯后，选择去哪一层，根据判断情况来决定电梯运行，到达目标楼层后做相应的处理，如呼叫指示灯熄灭，控制电梯门开闭等，开关门有一定的延时来保证乘客走出/进入电梯。当电梯在移动时，最小系统需要实时的扫描按钮，用来判断各楼层是否有请求，若检测到有按钮信息，表示正在有乘客呼叫，此时，在主控制系统中会有指示灯亮起显示器以及指示灯会实时显示当前电梯所在楼层和电梯是在移动还是在停止；当发生意外时，紧急处理程序。
4系统测试
根据系统各部分硬件设计和软件设计结果进行仿真测试。测试结果表明，系统可通过控制电机模拟实现电梯上行、下行、停止功能，并可以显示到达楼层，同时具有语音提示和报警功能。
结束语
本设计是基于单片机的电梯控制系统的设计。该设计主要针对现实生活中人们上下楼的便利性，解决老式电梯的成本高昂、事故发生率高、维修困难、功能匮乏等问题，利用单片机编程来代替复杂的硬件电路设计，依靠程序驱动系统的运行，不仅成本低廉，运行稳定，并且可以修改程序实现不同的功能，为电路设计提供了很大的方便。同时，由于系统操作便利，适用范围广泛，市场前景好，经济实用性高，在推广应用中具有较大优势，在将来科技的持续高速发展下，基于单片机的电梯控制系统很快可以成为主流，占有市场的一席之地，成为一种更加方便有效的电梯控制系统。未来的电梯发展可能会向节能高效、物联网、无线传输的高新领域迈进。因此驱动系统可以进一步改进，可使用永磁同步无齿曳引机，它具有体积小、重量轻、效率高、能耗低的优点。运用物联网技术可以实现智能管理电梯，对电梯的运行进行网络监控，出现故障可以及时预警，并实时记录下现场状况，也可以使电梯和手机相连，在手机APP上对电梯进行监管。还可以运用无线电力传输和无线信号传输的方式，改善电梯的负载平衡、信号干扰和安全性能等。
参考文献：
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