李智强 何佐洋
奥的斯机电电梯有限公司沈阳分公司 辽宁沈阳110000
摘要：电梯是高层建筑中的必要配套设施，因此对电梯的性能和安全提出了更高要求。就电梯生产技术来看，其中的自动控制技术对电梯安全性具有重要影响。一般的电梯自动控制设备造价高，实际的检修和维护也更加困难。在电梯自动控制中应用单片机技术能够改善相关问题，促进电梯自动控制技术优化。基于此，分析电梯运行原理和单片机工作原理，并介绍单片机在电梯自动控制中的有效应用。
关键词：单片机；电梯；自动控制
引言
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。
1电梯运行原理
电梯使用中，需要通过按钮向电梯发送信号。电梯最高层及最低层信号按钮都是一个，最高层按钮向下传递信号，最底层按钮向上传递信号。处于这之间的楼层按钮需要传递上下两个方向的信号。乘客在进入到电梯后，选择他们要到的楼层，这个操作属于内选信号。电梯轿厢的门和其他大厅的门都需要在电梯启动的情况下及时关闭，这个关闭指令通过轿厢中的关门按钮和定时关门指令控制。在高层建筑中，电梯在两层楼之间有加速或者减速控制位置输入信号。电梯在下楼层的情况下，装置需要执行减速控制程序，确保电梯速度不减速通过这一楼层。
电梯在运行时，乘客在大厅中对电梯下达指令。电梯通过顺向截梯和反向记忆方式执行指令。在电梯到达最高层或者是最底层的情况下，系统会自主调整电梯运行方向，并在电梯的运行过程中处理相关楼层信息，针对不同的指令信息保持基本的运行方向。在遇到紧急情况时，电梯需要急停进行事故故障处理，必要时需要立刻执行停车命令。因此，系统中需要设定固定应急处理方式，有效应对电梯突发状况，最大限度地保障用户的电梯使用安全，提升自动控制效果。
2系统总体方案设计
（1）主控芯片选择：采用STC89C52RC作为核心控制器，该处理器包含完整的控制电路，其识别对象精确到位。不仅可以对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理同时还可以进行逻辑运算，能基本处理较小信息的请求，同时能减少设计人员的程序编写。
（2）楼层显示模块：采用常见的一位数码管显示模块。该模块使用简单，操作方便，价格实惠，能清晰显示数字，能很好达到本设计对处显示器的要求。
（3）报警提示模块：采用蜂鸣器作为报警器，当有紧急情况发生时，可以按下报警按钮，触发报警信号。其硬件电路简单，软件控制IO输出高低电平即可。
（4）电动机模块：采用步进电机作为系统模块，因为步进电机在定位上精度高。并且步进电机不需要数模转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移。与其他电机相比，步进电机除了传递信息外还能传递矩阵，同时步进电机在电梯的升降上也有较高的精确度。
（5）按键选择模块：采用矩阵键盘作为输入设备，它由相同的行和列所组成的线路构成，在行与列的交叉点上设置一个按键，该矩阵键盘集成度高，使用简单，易于驱动，线路直观。
3单片机在电梯自动控制中的应用
3.1总线技术
目前，国内电梯控制系统采用的总线技术为CAN总线技术，通过在控制器之间构建两个双绞线，实现其和控制器的连接。技术系统通过拓扑结构连接，操作更加便利，系统可靠性更强。
在电梯实际运行中，相关参数和指标能够及时反馈到控制中心的处理器，实现相关数据信息的整理，将CAN控制器和引脚关联，使其在输出端口位置通过低电平信号接地和输出保持高电平信号复位，以实现系统高速模式转换，保证控制效果。
3.2硬件电路设计
3.2.1单片机最小系统150
单片机最小系统，顾名思义是指单片机在保证基本运行要求下去除其他所有非主要功能的最小结构，相当于单片机系统的骨架构成，一般包含三个部分，分别是电源电路、晶振电路（时钟电路）、复位电路。以本文研究所采用的AT89C51单片机为例，其是由两个30p的瓷片电容和12MHZ的晶体振荡器构成了晶振时钟电路，再通过电容与RE-SET按键构成了上电复位与手动复位电路。
3.2.2步进电机模块100
步进电机是现代广泛应用的程序执行元件，在本文的电梯模拟控制系统中用作驱动装置，同时也充当部分的模拟效果器。通过步进电机可以对模拟系统中的电梯轿厢进行运转控制，步进电机的正转、反转分别对应电梯的上下停止等操作。
3.2.3显示器模块100
显示模块是电梯模拟控制系统中的关键内容，本文设计通过数码管来模拟电梯的楼层位置显示效果。系统内部以CD4511七段码译码器驱动数码管，对外显示数字对应电梯所在位置，增减变化对应电梯升降方向，实时模拟电梯的运行状态。
3.3优化软件设计
利用单片机进行电梯自动控制系统设计包含主体和子程序两部分。具体设计中，需要对各类硬件进行初始化设计，做好相应程序的调节工作。第一，做好单片机在系统中的初始化设计，确保单片机各个端口基础性输入输出功能，同时需做好PSEN管脚的高电平介入。使用单片机，则可以使用不适用外界程序的储存设备。第二，系统控制器的主要工作是读取相应端口的工作状态信息，结合具体的子程序，在确定信号后，通过PWN程序优化具体的控制器，传输电动机驱动信号。电梯电动机在启动动作开始前，需要获取精确的关门信号。电梯门关闭后进行驱动脉冲的传输，以避免电动机的异常转动。此外，控制器需要抱闸信号传输，启动抱闸装置后，实现电动机启动功能。第三，具体的软件设计包含子程序初始化设计、子程序组成显示设计以及子程序楼层控制设计。在电梯位于复位楼的情况下，子程序通过键盘矩阵扫描的方式，确定哪些按键被按下。如果没有按键按下，需要进行重复扫描，判断是否存在输出值，借助子程序识别来实现电梯运行方向的控制。电梯运行还需要借助子程序完成键盘矩阵和电梯位置子程序的结合，处理按键信号。在电梯上行状态下可以优先处理相应的信号，在完成全部按键信号指令后或者是电梯直接到达顶层后，子程序再对下行信号进行处理。
结语
单片机在电梯自动控制中的应用，属于电梯自动控制技术研究的新领域。单片机能够优化电梯操作，提升电梯运行的效率和稳定性。单片机还具备良好的检测功能，能够减少电梯故障，提升自动控制的安全性。因此，单片机可广泛应用于电梯自动控制系统。
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