劉廣輝?周艷麗

摘 要：采用單片AT89C52芯片進行電梯控制使電梯控制系統(tǒng)體積更小功能更強大。單片機進行編程來實現(xiàn)電子設計，單片機輸出電壓通過驅動電路來控制電梯拖動，主要實現(xiàn)的基本功能有樓層呼叫、響應呼叫、電梯內部命令響應等。

關鍵詞：主控芯片；顯示模塊；電動機模塊

1 單片機芯片AT89C52的主要功能

STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可反復擦寫Flash ROM。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。單片機芯片AT89C52主要功能如下表所示：

單片機芯片AT89C52主要功能

兼容MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復擦寫Flash ROM

32個雙向I/O口 256x8bit內部RAM

3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 時鐘頻率0-24MHz

2個串行中斷 可編程UART串行通道

2個外部中斷源 共6個中斷源

2個讀寫中斷口線 3級加密位

低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能

2 基于AT89C52的電梯控制的設計過程

電梯應該具備基本的按鍵、顯示二極管、數(shù)碼管等。結合具體的轎廂，選擇恰當?shù)男酒?，并分成四個模塊，分配四個模塊的任務。由于電梯有很多顯示和按鍵，可以擴展單片機的I/O口控制二極管，同時也可以設專門的按鍵控制芯片進行按鍵控制。最后設計電路圖，焊接相關器件后進行硬件調試。

3 電梯控制功能框架圖

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制主要由鍵盤控制電路、電梯復位電路、樓層顯示模塊、電動機模塊、目的樓層顯示電路、聲音提示模塊6大部分構成。電梯控制功能框架圖如下圖所示：

4 電梯控制四個模塊

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制系統(tǒng)主要由單片機主控芯片、樓層顯示模塊、聲音提示模塊、電動機模塊等四個模塊組成。這四個模塊的選擇直接決定了電梯功能的實現(xiàn)，同時在選擇時還要考慮經濟性、穩(wěn)定性、人性化等因素。

4.1 單片機主控芯片

單片機的主要控制芯片是整個基于單片機芯片AT89C52的電梯控制的核心，是構成電梯控制系統(tǒng)關鍵性的軟件設計。常見的設計方式主要是一片設計和多片設計。

一片單片機為主控制器。采用一個單片機控制所有的按鍵、數(shù)碼管顯示、電動機的轉動、傳感器的輸出信號等，并對以上所有信號進行處理。這種設計一片單片機的控制任務較多，就造成控制系統(tǒng)相對復雜，只能適用于較簡單的電梯控制系統(tǒng)。

多片單片機控制。使用多片單片機，其中一片是作為主控制器，另外設置了轎廂控制系統(tǒng)，每層的控制系統(tǒng)分別由一個單片機控制，然后通過主控制器和副控制器之間的通訊，實現(xiàn)電梯系統(tǒng)的控制。多片單片機將控制任務分解，控制系統(tǒng)的結構簡單明了，各個系統(tǒng)之間相互獨立便于維護和修檢。例如5層樓就可以選用5片AT89C52單片機就可以實現(xiàn)該電梯的功能，不過單片機之間的通訊較多，設計不當可能導致電梯運行過程不夠穩(wěn)定。

目前單片機技術較為成熟，自身資源豐富，硬件設計簡單，成本低，可靠性高，結合軟件完全可以實現(xiàn)電梯運行狀況的簡單模擬，因此選擇多片設計能更好地實現(xiàn)電梯控制。

4.2 樓層顯示模塊的選擇

顯示模塊是電梯控制中的不可缺少的一部分，它主要是顯示電梯的運行狀態(tài)。這個模塊常用的主要有兩種顯示的方式。

第一種是采用點陣式液晶顯示器（LCD）顯示各種相關數(shù)據以及信息，點陣式液晶顯示器屬于低功耗器件，但是其價格較貴。

第二種是采用傳統(tǒng)的7段數(shù)碼管（LED）顯示電梯實時所到的樓層，但是7段數(shù)碼管功耗比較大。

雖然7段數(shù)碼管功耗大，但其軟件驅動簡單，硬件電路調試方便，價格便宜，亮度大，能滿足電梯控制的要求。在實際的電梯控制運用中多采用傳統(tǒng)的7段數(shù)碼管（LED）顯示。

4.3 聲音提示模塊的選擇

聲音提示模塊是人性化設計的主要體現(xiàn)，它可以提供正常運行信號和緊急停止時的報警信號。聲音提示模塊可以從以下兩種方式進行選擇。

采用美國ISD公司的2590語音芯片。該語音芯片錄放時間為90 秒，ISD2590系列具有抗斷電能力強、音質好，使用方便等優(yōu)點。它的最大的優(yōu)點是芯片內E2PROM容量為480K，錄放時間長。

采用蜂鳴器作為提示模塊。蜂鳴提示音作為緊急停止時的報警提示信號，其軟件驅動、硬件電路調試非常簡潔方便，而且價格便宜，能滿足電梯控制的要求。

綜合經濟、方便方面的考慮，在電梯控制中多采用蜂鳴器作為提示模塊。

4.4 電動機模塊的選擇

電動機模塊是電梯運行的動力機構，直接決定電梯的運行質量。這個模塊的選擇是整個控制系統(tǒng)能否正常運轉的關鍵，可以采用步進電機和直流電機作為執(zhí)行元件。

采用步進電機作為電梯控制的執(zhí)行元件。步進電機和普通電機的主要區(qū)別是其脈沖驅動的形式，步進電機不需要A/D 轉換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉化成為角位移，定位性能十分有優(yōu)勢。常用的步進電機每轉一步，角度轉1.8°，在應用中，步進電機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉矩，其二是傳遞信息，升降精度很高。

采用直流電機作為電梯控制的執(zhí)行元件。直流電機工作原理是線圈始終交替地處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)和非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，通過電流的方向變化實現(xiàn)電機的正反轉。直流電機主要用于高起動轉矩、大轉矩、低慣量的系統(tǒng)中。

電梯控制中電動機的負載比較大，頻繁的升降，但對升降精度的要求不是太高。因此直流電動機就完全可以滿足電梯控制的要求。

5 總結

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制通過單片機的主要控制芯片實現(xiàn)了電梯的基本功能；樓層顯示模塊實現(xiàn)了實時顯示電梯所在樓層位置；用聲音提示模塊實現(xiàn)了電梯緊急停止的報警；采用一臺直流電動機的正反轉實現(xiàn)了電梯的升降。另外還可以對按鍵的實時響應和識別，并根據按鍵情況和電梯的運行情況對按鍵的參數(shù)進行實時更新，這些實時參數(shù)對電動機的運行狀態(tài)進行控制。

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制除滿足基本電梯運行功能外還具備可擴展功能，可添加人性化的按鍵語音服務功能，可添加感應操作功能，可通過通訊完成多臺電梯聯(lián)動運行控制。

6 結束語

基于單片機芯片AT89C52的電梯控制切實證明使用單片機控制電梯具有可行性。單片機價格便宜，電梯的需求量日益增加，使用單片機控制電梯使電梯的生產運行成本大大降低。同時單片機易于更新，也會減短電梯的技術更新周期。由此可見單片機控制方法在將來會成為電梯控制的發(fā)展方向。

參考文獻

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作者簡介

劉廣輝（1982-），男，漢，河南省漯河市人，助教，大學本科，主要研究方向為電氣自動化