基于嵌入式电梯控制系统的设计与实现

摘要：通过分析电梯控制系统的发展现状和发展趋势，提出利用嵌入式系统技术开发具有自主知识产权的电梯核心控制器。重点对基于嵌入式系统的电梯核心控制器进行了设计与实现。

关键词：嵌入式；电梯控制系统；设计

中图分类号：TU857文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 16-0000-02

Design and Implementation Based on Embedded

Elevator Control System

Li Mingdi

(Tianjin Polytechnic University,Tianjin300240,China)

Abstract:By analyzing the elevator control system,the development status and development trend of technology development using embedded system with independent intellectual property rights of the elevator core controller.Focus on the core embedded-based controller for elevator system design and implementation.

Keywords:Embedded;Elevator control system;Design

一、系统概述

本系统主要是对单片机的研究，系统主要实现一个电梯控制系统，人们可以控制按钮，对电梯的升降，和电梯具体升至、降至哪一层的控制，主控制是整个电梯控制系统核心。其主要功能是接收整个电梯系统各个方面的输入信号，根据系统的状态进行处理，输出相应的处理信号，完成整个系统的控制。

系统完成模拟了对一个八层楼的电梯控制，每层电梯门外有一个开门键，电梯内有0-8数字键和开门键，关门键，系统运行后电梯首先停在第一层，第一层对应红灯亮，若按下其他楼层开门按键，电梯会以一秒钟移动一层的速度到达该层，并自动打开电梯门（绿灯亮），等待3秒钟，电梯门会自动关闭（绿灯灭），若这时电梯内有人，按下电梯内数字键，电梯会到达该层，并自动打开电梯门，3秒钟后，电梯门自动关闭，若其他层数开门按键按下，则电梯会移至对应层数，在电梯运行或停止时，按下开门键，对应层电梯门会打开（该层绿灯亮），在电梯运行时，按下关门键，电梯会停止，当电梯停止时并且电梯门没有自动关闭时，按下关门键，电梯门会立刻关闭。

二、可行性分析

技术可行性：本系统是使用89c51为控制的芯片，采用数码管显示电梯位置，共分为三个模块，分别为：电梯内控制显示部分，电梯门外按键部分，电梯状态指示部分。通过这些模块实现了模拟控制电梯，单片机接口简单，利用率高外围元件少，系统稳定，设计思路清晰，

经济可行性：由于是对单片机系统研究并实现，首先着手于单片机的内部系统图和系统运行流程，主要功能是接收整个电梯系统各个方面的输入信号，根据系统的状态进行处理，输出相应的处理信号，完成整个系统的控制。选用51单片机能完全满足电梯控制的需求。

操作可行性：本单片机系统界面统一规范，操作简单，用户只要经过简单的了解便可明白其工作原理。通过该系统，模拟真实电梯运行过程。

三、需求分析

（一）系统流程

该电梯系统通过用户按键，电梯到达相应楼层，并自动打开门，并且具有按键顺序记忆功能，能根据用户按键顺序和电梯当前运行状态，自动判断，最佳运行路线，节省每位用户等待时间。

1.顾客按下门外按键：当用户按下门外按键后，电梯便会到达该层（红灯亮），并自动打开电梯门（绿灯亮），等待用户进入，3秒钟后电梯门自动关闭（绿灯灭）。当用户进入后不按任何按键时，电梯会停在该层，无任何动作。

2.电梯运行：用户进入后按下楼层按键，电梯开始运行，直至到达该层。运行途中，若其他楼层开门键按下，电梯经过判断楼层位置，做出相应动作，比如现在按下8层，电梯上升的过程中有人在5层等，按了5，这样在5层开门人进来以后，5层的人也会按一下假如按了7层，那么电梯应该到7层停一下然后还要继续上到8层。

3.电梯停止：当用户出电梯后，电梯门过3秒后自动关闭，电梯停止，等待楼层开门键按下。

（二）硬件设计系统

本系统硬件构成框图如下：

四、软件设计

（一）主程序设计

在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按键则应做相应的功能处理，同时也扫描液晶显示器显示数据，并检查所设置的时间是否到了，图为主程序控制的工作流程。

本程序采用Keil C51编写，Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

（二）程序编译结果

程序编写完成后，经编译，零错误，零警告

五、调试部分

调试是一项很复杂而庞大的工程，它占了整个设计的大部分时间。调试的整体过程是分别对设计的各功能模块进行调试，然后再进行组装后的整体调试。调试过程包括：电源部分、显示部分、单片机控制部分。

（一）电源部分的调试

初期，由于前端滤波电容未加，导致输出纹波过大，补上100微法，50V的滤波电容，纹波在允许范围内。

总结：试验过程中一定得认真仔细。电路图连接完后，需要检查再通电调试。

（二）显示部分的调试

问题：数码管的显示不稳定，不停的闪烁。

分析：没有考虑到干扰及环境的制约。于是我们把在面包板上连好的电路焊接在印刷板上，并采用电容滤波尽可能去除纹波和干扰。

（三）单片机控制部分的调试

单片机在整个系统中负责响应外部输入和实现反馈自我控制。由于存在两路输出和四路反馈，在时序上就比较复杂，调试起来也是很复杂的。

程序的编写修改完成后，用仿真器仿真时，几个控制按钮不好使，经检验，是软件中等待时间太短，由于按键抖动，响应中断次数过多造成控制不稳定。增加等待时间消除抖动后，控制部分达到理想效果。

显示部分调试成功后，将仿真器接到电路中，显示却闪烁，这应该是由于反馈的信号在自我控制中出现了问题，可能是软件设计中有什么没有考虑到，时序上存在问题，经修改通过。