基于單片機(jī)的智能電梯控制模擬

田珂 田澤旭

摘要：將電梯仿真控制系統(tǒng)的相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)成方框規(guī)則，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了基于單片機(jī)研發(fā)的電梯仿真控制系統(tǒng)，并且進(jìn)行相應(yīng)控制措施和硬件設(shè)計(jì)，具有很好的實(shí)用性和可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：電梯控制;MCU;模擬系統(tǒng)

引言

電梯在高層建筑中發(fā)揮著極其重要的作用，已經(jīng)成為重要的大型交通設(shè)施。既實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，又具有內(nèi)部系統(tǒng)龐大、復(fù)雜的特點(diǎn)。因?yàn)樵谑褂眠^程中，電梯是封閉的，所以不可能從外面了解電梯的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律，而電梯井道較深，且大部分部件都安裝在井道內(nèi)，存在一定的安全隱患。鑒于電梯為各種不同的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和應(yīng)用提供了良好的條件，這促進(jìn)了相關(guān)專業(yè)教學(xué)與研究的有效開展，開發(fā)一套適合于教學(xué)與科研工作的高性能電梯控制仿真系統(tǒng)具有十分重要的意義。

一、模擬控制系統(tǒng)內(nèi)部的總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)將處理結(jié)果反饋給模塊化界面和單層芯片微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以供模擬電梯運(yùn)行時(shí)使用，最后通過報(bào)表文件進(jìn)行輸出。模塊化界面模擬電梯運(yùn)行，顯示相關(guān)按鈕。本軟件能夠較好地替代了分設(shè)備系統(tǒng)中電梯使用的命令按鈕，獨(dú)立完成電梯控制操作仿真，上位軟件能夠較好地模擬電梯的速度曲線，根據(jù)固定的相關(guān)參數(shù)顯示速度曲線，同時(shí)將其作為報(bào)表文件輸出，分析建筑物內(nèi)升降機(jī)系統(tǒng)的輸送能力，打印相關(guān)報(bào)表。對于升降機(jī)的安裝和選擇，可設(shè)置適合本建筑物的升降機(jī)系統(tǒng)，并將報(bào)告打印成文件[1]。

二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作

（一）對電梯控制功能的基本要求

（1）電梯在無人控制的情況下，可完全自動(dòng)向電梯內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令。當(dāng)電梯系統(tǒng)亮燈后，即出現(xiàn)電梯信號時(shí)，自動(dòng)開啟樓層門進(jìn)行操作，超時(shí)則會自動(dòng)關(guān)機(jī)。

（2）自動(dòng)選擇執(zhí)行路徑，使之能夠根據(jù)轎廂內(nèi)部和外部相應(yīng)的呼喚指示信號，在不延長等待時(shí)間的情況下，自動(dòng)進(jìn)行方向操作[2]。

（3）電梯在使用過程中，應(yīng)具有電梯切斷功能。同時(shí)，記住上升和下降信號。

（4）電梯在最高或最低樓層運(yùn)行時(shí)，可自動(dòng)停止并改變運(yùn)行方向。轎廂內(nèi)及轎門上必須正確顯示樓層資訊及當(dāng)前行駛方向。

（二）電梯運(yùn)行模擬軟件基本模塊

模擬軟件的控制項(xiàng)目包括層域、轎廂和狀態(tài)等組成，層域基本上是記錄關(guān)于呼喚的指令，并發(fā)出相應(yīng)的梯子信號，其內(nèi)部主要是進(jìn)行分層操作。

三、控制系統(tǒng)內(nèi)部硬件部分的設(shè)計(jì)

1.電梯內(nèi)的指示按鈕。使用電梯中的命令按鈕，可向系統(tǒng)發(fā)出各樓層站名樓梯和轎廂內(nèi)部指示信號，整個(gè)鍵盤呈4×5矩形分布，采用P2.7控制鍵盤。在這些按鈕中，從SB1到SB5是一層到五層上下各停止的上行鍵，從SB6到SB10依次是六層到十層停止的下行鍵，從SB11到SB16是十一層到十六層上下各停止的上行鍵，而SB17和SB18分別是十七到十八層內(nèi)門關(guān)閉的上行鍵和下行鍵。

2.同步數(shù)據(jù)連接控制單元連接器P1.6進(jìn)行控制，單片微型計(jì)算機(jī)首先通過引導(dǎo)輸入IC卡的內(nèi)部輸入而到達(dá)該層。舉例來說，“5”如果再插入IC卡閱讀器，就會在單片機(jī)中讀取“5”。其次，電梯移到5層，達(dá)到了指示操作模擬效果，實(shí)現(xiàn)了電梯IC卡管理模擬，串行數(shù)據(jù)輸入與輸出端口SDA和單片機(jī)P1.6連接，串行表口SCL與單片機(jī)P1.7連接，與管發(fā)A2A1A0均連接到地面，WP（數(shù)字處理器）在空中讀寫芯片上有關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容。

3.電梯當(dāng)前狀態(tài)顯示模塊，這個(gè)模塊用來顯示電梯當(dāng)前樓層和當(dāng)前運(yùn)行的具體方向，利用DS1到DS2的六個(gè)數(shù)字模擬域，顯示電梯目前的具體位置。當(dāng)顯示所處的一層時(shí)，立即指示出該層對應(yīng)的極數(shù)展廳，在亮度較高的D7中，D11顯示該站的升降機(jī)狀態(tài)。在D12到D16點(diǎn)亮?xí)r，清域呈現(xiàn)電梯的下降狀態(tài)，通過LED達(dá)到電梯當(dāng)前運(yùn)行方向的目的，采用并行連接方式，同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)串輸入、并行輸出系統(tǒng)74HC164擴(kuò)展輸出區(qū)，使開發(fā)工作有足夠的擴(kuò)展空間，由74HC164的移位輸入A、B兩個(gè)模塊分別連接單個(gè)芯片微電腦的P2.0端口，連接主模塊D1、MR和高級模塊，前一個(gè)模塊是74HC164的出口端Q0、Q7，依次連接8個(gè)Triple模塊，利用Triple模塊提高電流，充分輸出驅(qū)動(dòng)DS1到DS2之間的LED二極管，利用中間存在的6個(gè)數(shù)字管，D1到D6連接，單層芯片D7連接8個(gè)Triple模塊。

4.該模塊使用了上海一家公司生產(chǎn)的BMP50008-2M型多功能錄音板，通過輸入/輸出方式播放語音信息，將首段P00到P05記錄至P00到P02，將P00連接P1.0到P1.2[3]。

5.該系統(tǒng)借助RS232的串行接口，將單片機(jī)與上位機(jī)相連，下位機(jī)向上位機(jī)提供相應(yīng)的呼叫信號。在上級對相應(yīng)的自動(dòng)扶梯信號進(jìn)行處理后，電梯將模擬運(yùn)行的信息傳送到單層芯片系統(tǒng)，所對應(yīng)的系列端口只使用3條線路，其中5條端口為公用端口，與系統(tǒng)相連，2條端口和3條端口的第二個(gè)端口分別與接收和發(fā)送端口相連，實(shí)現(xiàn)TTL與RS232級相互轉(zhuǎn)換，DB9制式的該接口通過交叉串行線和機(jī)械上的連接，實(shí)現(xiàn)硬件串行可達(dá)通訊，另外，輔助功能的模塊大致分為鐘表模塊和LCD模塊，DS1302使系統(tǒng)能及時(shí)獲取相應(yīng)的時(shí)間參數(shù)，采用OCMJ4X8C的LCD模式，能清楚地顯示系統(tǒng)的名稱和系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行的時(shí)間等相關(guān)信息。

四、結(jié)束語

此控制系統(tǒng)不僅使電梯運(yùn)行的基本規(guī)律更直觀、更具體，而且大大提高了工作效率。把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與電梯技術(shù)的教學(xué)、科研充分結(jié)合起來，為電梯技術(shù)的發(fā)展提供良好的技術(shù)條件。在目前電梯控制技術(shù)教學(xué)中，該系統(tǒng)已經(jīng)取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張敏，姜洪飛，車四寶，etal.基于單片機(jī)OAKS8的電梯模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，000（008）：88-89.

[2]伍先元.基于單片機(jī)的電梯模擬控制系統(tǒng)[J].信息通信，2019（6）.

[3]劉英楠，宮龍江.基于單片機(jī)的電梯控制電路設(shè)計(jì)[J].科學(xué)與財(cái)富，2020，000（002）：62-63.