基于单片机的电梯模拟系统研究

裴洪文 张婉柳

摘  要：随着社会的日益发展，住房问题日益紧张，各种高层建筑越来越多，为了方便人们的日常工作和出行，电梯成了大多数建筑的必须设备。

本文研究了一种采用STC89C52芯片为核心控制芯片的电梯模拟控制系统，使用单片机实现电子控制，能够让电梯控制系统功能更加强大，体积更小，不仅保证了系统控制的实时性和信息传输的准确性，而且系统简单可靠便于维护升级。

关键词：电梯;单片机;STC89C52

1  引言

电梯是建筑中安全、可靠、垂直的运载工具，方便人们的日常出行和货物运载，极大的减轻了高层出行的负担。

中国作为一个人口大国，已然成为了全球最大的电梯市场。为了抓住市场需求，就必须不断提高电梯产品性能，提高电梯的运行效率和舒适度。电梯研发的运作核心是电梯自控系统，传统的电梯自控系统的漏洞较多，导致电梯在运转的过程中容易出现故障，造成事故的发生，后期的维护和修理也是相对困难。放弃使用以往的交流接触器作为控制元件，选择单片机作为控制核心来控制电梯运作，不仅体积小、成本低，而且易于升级维护，具有良好的推广价值。

通过对电梯控制系统的功能实现制定计划，将其功能分为4大模块并设计硬件电路：

（1）电梯呼叫按键模块：使用8个按键分别模拟8层电梯呼叫按键，并对每个按键绑定一个发光二极管，用于提示按键被按下。

（2）数码管显示模块：通过数码管显示代表电梯当前所在楼层数。

（3）上下指示灯提示模块：电梯开始运行时，通过发光二极管展示上箭头或下箭头代表电梯运行方向。

（4）语音播报模块：当电梯运行停止后，语音提示已到达目标楼层。

根据电梯控制系统的需求分析，编写软件功能实现：

（1）通过监控按键，获取被按下的按键所代表的楼层数。

（2）通过获取按键楼层数和当前楼层数，判断出电梯的运行方向，并控制提示灯展示对应的上箭头或下箭头。

（3）电梯运行过程中，数码管通过延时函数不停变化，每间隔一次代表上升或下降一层。电梯停止时，数码管不再变化。

（4）电梯运行停止后，通过数码管参数，获取电梯当前位置，并控制语音芯片进行播报提示当前电梯位置。

2系统设计要求

系统设计要求：

（1）设计电路模拟8层电梯运行。

（2）模拟电梯的各层呼叫按键，按下楼层按键就会有相应的二极管指示。

（3）电梯具有向上还是向下指示，同时能显示到了哪一层。

（4）电梯到达指定楼层时，语音播报。

（5）设计基于单片机的最小系统，实现相关硬件电路的设计。

3  系统的方案设计

给出了一种基于STC89C52单片机的电梯模型控制系统设计。以单片机为核心，由单片机最小系统、电梯呼叫按键模块、数码管显示模块、上下指示灯提示模块、语音播报模块组成的硬件部分。利用中断方式检测用户按下的呼叫按键，获取目标楼层，并控制电梯到达指定楼层，通过数码管显示电梯当前所在楼层，达到指定楼层时，数码管显示楼层不变，语音提示到达指定楼层。本系统不仅成本小、通用性强、灵活性高、扩展性强，而且能够实现复杂控制。

电梯的任务是将不同楼层的客人送到目的楼层去，需要设计每一楼层的呼叫按键。为了提示人们已经按下呼叫按键，当呼叫按键被按下时就点亮对应楼层按键的二极管;为了方便人们知晓电梯当前位置，将电梯当前所在楼层用一个数码管实时显示;电梯运行时，点亮由发光二极管组成的上行箭头或下行箭头来提示电梯当前运行方向;电梯到达目的楼层时，提供语音提示功能。最后，由一个高性能的芯片将各个元件组合在一起，构成整个系统的硬件部分。

4  系统的设计

本系统硬件模块包括：单片机最小系统、键盘模块、显示模块、语音模块、电源模块。系统复位通过单片机最小系统实现，复位后楼层显示默认在为1，即当前电梯在1楼。而电梯的模拟运行是由延时电路控制的，电梯运行时，每延时1秒表示电梯走了一层，同时显示模块数码管对应变化，同时显示相应的上下箭头指示。本设计的延时部分主要是软件控制的。通过点阵组成的上下箭头和数字显示电梯的状态。

将各个模块进行连接，得到系统总原理图设计如图1所示。

电梯所处的状态是整个程序成功运行的核心保证，在电梯每经过一个楼层时，就会自动调用该函数，它的作用是基于高效率、短时间、人性化的基础上，合理智能的对电梯的运行进行调度，结合实际情况，最终得出电梯下一个目标停留楼层。其软件流程如图2所示。

5  系统的调试

上电后，电梯默认位于1楼，数码显示为1，按下呼叫按键，例如按下三楼呼叫按键，电梯到达三楼时，数码管显示当前楼层数并语音播报提示。

当高层呼叫按钮按下时，该按钮对应的指示灯常亮，上行指示灯亮，楼层显示数码管延时1s变换楼层，到达指定楼层后，数码管显示停止不变，关闭呼叫按钮指示灯，上行指示灯闪烁1下后关闭，同时语音播报到达指定楼层提示。当电梯正在上行过程中，低层和高层呼叫按钮同时按下，那么电梯会先到达高层，然后去往低层。反之，当电梯正在下行过程中，低层和高层呼叫按钮同时按下，那么电梯会先到达低层，然后去往低层。

参考文献

[1]  黄健.基于单片机的电梯控制系统的设计[J].科技风，2018（07）：55.

[2]  何颖，雷景晨，郭奇鑫等.基于STC89C52单片机的智能语音垃圾桶系统设计[J].电子制作，2018（Z1）：41-42+87.

[3]  陆志颖，陈明霞，黎洪甫等.基于STC89C52的智能輸液监控系统[J].中国科技信息，2018（01）：64-66+13.

作者简介：裴洪文，男，1966.5--，升达经贸管理学院副教授，研究方向，信号处理。