汪揚(yáng)埔

摘 要 隨著社會的發(fā)展，電梯在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦邪缪莸慕巧絹碓街匾?。電梯的發(fā)明，給物體的向上提升創(chuàng)造了便利，給人們的日常生活提供了許多的方便。為了系統(tǒng)化研究電梯的升降功能以及防夾人設(shè)計，制作了模擬電梯控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)硬件設(shè)計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了六層電梯的模擬運(yùn)行，完成了模擬電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞 控制 模擬

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

本系統(tǒng)可以完成六層電梯的模擬控制。系統(tǒng)共分為八個模塊：紅外傳感器、樓層指示、樓層選擇按鍵、上下指示箭頭、數(shù)碼管顯示、步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴器以及電源模塊。電源模塊為系統(tǒng)正常運(yùn)行提供電源保證。在進(jìn)行操作時，通過樓層選擇按鍵，選擇要到的樓層，單片機(jī)接收指令后，樓層指示模塊顯示要到達(dá)的樓層，同時步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)模擬電梯的運(yùn)行，上下指示箭頭模塊指示電梯的上下行，數(shù)碼管顯示模塊顯示所在的樓層，到達(dá)指定的樓層后，蜂鳴器提示。此外，本設(shè)計帶有紅外傳感器，用于電梯防夾報警。

1系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1單片機(jī)的選擇

從目前已有的單片機(jī)來說，型號和種類五花八門，選擇不同型號和種類的單片機(jī)就可能意味著控制方案的不同。由于本設(shè)計實現(xiàn)的6層樓電梯的控制，只需要單一的樓層選擇，一片單片機(jī)可以實現(xiàn)所預(yù)想的功能，相對簡單。設(shè)計中選用的是STC89C52型單片機(jī)，這種單片機(jī)價格低廉，并可以達(dá)到設(shè)計的目的，同時也可以進(jìn)行一定的擴(kuò)展。單片機(jī)的封裝方式多種多樣，對于MCS-51系列的STC89C52單片機(jī)而言，其封裝方式常常與制造工藝密不可分。本設(shè)計中采用的是40只引腳的雙列直插封裝。

1.2步進(jìn)電機(jī)的選擇

電機(jī)的種類多種多樣，分類方式也有很多種，從用途角度可劃分為驅(qū)動類電機(jī)和控制類電機(jī)。直流電機(jī)屬于驅(qū)動類電機(jī)，這種電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，主要應(yīng)用在電鉆、小車輪子、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等設(shè)備上。步進(jìn)電機(jī)屬于控制類電機(jī)，運(yùn)行過程中將脈沖信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)動角度，在載荷允許的范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動特性僅與信號的頻率和脈沖數(shù)有關(guān)，主要應(yīng)用在自動化儀表、自動生產(chǎn)流水線、空調(diào)扇葉轉(zhuǎn)動等中。本設(shè)計是通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，帶動電梯的上升或下降，因此本設(shè)計采用是步進(jìn)電機(jī)。本設(shè)計使用的電機(jī)的具體型號為28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)。

1.3紅外對管的設(shè)計

隨著生活水平的提升，在電梯的安全性方面人們要求的更加嚴(yán)格。出于人性化考慮，本設(shè)計使用了紅外傳感模塊——紅外對管，用于電梯門夾人的報警，提升電梯的安全性。當(dāng)紅外發(fā)射管和光敏接收管兩者在一起使用的時候我們稱之為紅外對管。前者可以發(fā)射紅外光束，由紅外發(fā)光二極管矩構(gòu)成，PN結(jié)采用的是紅外輻射效率高的材料，當(dāng)正向偏壓向有電流經(jīng)過時會發(fā)射紅外光。光敏接收管是光敏二極管，具有光敏特性的PN結(jié)，與普通二極管一樣只單向?qū)щ?。紅外對管中產(chǎn)生的光束為人眼無法辨別的紅外線光束，此光束和兩種特定的二極管共同組成一個系統(tǒng)，進(jìn)行無線區(qū)域的檢測。當(dāng)紅外光束被其它物體遮蔽時，接收模塊會產(chǎn)生高電平，進(jìn)而驅(qū)動其它器件動作達(dá)到預(yù)期的效果，即蜂鳴器鳴叫報警。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計

首先，當(dāng)樓層按鍵有動作時，程序必須執(zhí)行每個按鍵的動作，并根據(jù)電梯當(dāng)前樓層與目標(biāo)樓層之間的位置關(guān)系，確定電梯上升或下降的響應(yīng)動作。其次，此系統(tǒng)可以在電梯上升或下降前對電梯門是否夾人進(jìn)行識別。當(dāng)電梯門夾人的時候，蜂鳴器會鳴叫。具體為，當(dāng)在紅外對管間設(shè)障時，蜂鳴器鳴叫。然后，電梯在兩個樓層間運(yùn)行時，應(yīng)考慮有一定的時間間隔，到達(dá)指定樓層時蜂鳴器鳴叫提示。本設(shè)計中兩個樓層之間的運(yùn)行時間設(shè)為1s，單片機(jī)發(fā)送信號，電動機(jī)經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動后，根據(jù)指令做出相應(yīng)動作。另外，當(dāng)電梯上升或者下降時，上下箭頭指示模塊作出相應(yīng)的顯示。數(shù)碼管顯示模塊隨即作出相應(yīng)的樓層顯示。

系統(tǒng)開始運(yùn)行時，電梯?？吭谝粯?，當(dāng)有按鍵按下時，根據(jù)判斷進(jìn)入對應(yīng)的中斷，沒有按下則進(jìn)行1至6層的來回檢測。電梯在六樓時則進(jìn)行相反順序的循環(huán)檢測。若電梯在其它樓層，則判斷電梯先前是上升還是下降。若先前為上升狀態(tài)，當(dāng)響應(yīng)上升的請求時，直接到達(dá)請求指定的樓層，若為向下的請求時，電梯先上升到六樓，然后下降到指定的樓層，在這個過程中上下指示箭頭模塊會根據(jù)電梯上升或下降狀態(tài)給出響應(yīng)的方向指示，同時樓層指示模塊會隨樓層的變化實時改變;若電梯先前為下降狀態(tài)，運(yùn)行方式同理。如果沒有按鍵操作，電梯會停留在該層等待下一步的請求。

3總結(jié)

經(jīng)驗證，本設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，電梯可以正常的進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)按下樓層選擇鍵時，樓層指示燈顯示，同時上下行通過指示箭頭指示，電梯開始運(yùn)行前紅外對管檢測電梯門是否夾人，若夾人，人們會從蜂鳴器的鳴叫中得到相應(yīng)提示，運(yùn)行中數(shù)碼管顯示所經(jīng)樓層。通過測試，本電梯模擬系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果無誤，可以作為電梯控制系統(tǒng)運(yùn)用到人們生活中。

在此設(shè)計中，僅是為了實現(xiàn)六層電梯的控制，更多層電梯的控制也可以實現(xiàn)，只需要在電路上做一些改動，也可以進(jìn)行其它外設(shè)的拓展，如時鐘模塊等。當(dāng)然，對于較為復(fù)雜的控制算法和故障診斷來說，單片機(jī)在一些方面的資源就顯得不足，如接口的性能、運(yùn)算速度等。但利用單片機(jī)實現(xiàn)電梯的控制同樣有許多優(yōu)點，如設(shè)計方式靈活、通用性強(qiáng)，同時造價也會相對較低。