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1、吉 林 农 业 科 技 学 院学 士 学 位 论 文论 文 题 目： 电梯控制系统设计 电梯楼层显示与电机控制模块年 级 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 陆坤达 学 号： 1105616016 指 导 教 师： 高国丽 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2015年06月08日 吉林农业科技学院电梯控制系统设计电梯控制系统设计电梯楼层显示与电梯控制模块学 生: 陆坤达专 业: 电气工程及其自动化指导教师: 高国丽摘 要单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是集ROM，RAM，CPU ，定时，计数和多种接口于一体的为控制器。51单片机是单片
2、机中最具代表性的一种，广泛应用于各个领域。电梯是集机械，电气，系统工程，微处理器技术等多个学科和技术 于一体的机电设备。电梯是建筑中垂直运输的工具，具有极其重要的作用。本次设计AT89C51单片机为控制核心，设计4层电梯控制系统，利用单片机控制电机，和通过电机的正反转来体现电梯上下运行的能力，并且通过数码管来显示电梯层数。并且用单片机控制电梯有成本低，通用性强，灵活性大及实现复杂控制等优点。关键字：单片机；电梯控制；电机- I -电梯控制系统设计Elevator Control System DesignElevator Floor Display and Elevator Control M
3、oduleName: Lu kun da Major: Electrical: Engineering and AutomationTutor: Gao Guo LiAbstractSingle chip microcomputer that is single-chip microcomputer (Microcomputer Single-Chip), is set ROM, RAM, CPU, timing, counting and a variety of interfaces in one controller. 51 single chip microcomputer is th
4、e most representative one, widely used in various fields. The elevator is the mechanical and electrical equipment which integrates the mechanical, electrical, system engineering, microprocessor technology and other disciplines and technology. The elevator is the vertical transportation tool in the b
5、uilding, and has the extremely important function.This design AT89C51 microcontroller as the control core, design of four layer elevator control system, SCM is used to control the motor, and through the rotation of the motor is to reflect elevator operation ability, and through the digital tube to d
6、isplay the elevator layers. And the control of the elevator with SCM has low cost, versatility, flexibility and the realization of complex control and other advantages.Key word：Single Chip Microcomputer；Elevator Control；Motor- IV -目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 电梯的概述11.2 本论文主要研究内容22 系统功能介绍及方案论证32.1 电梯的构成
7、32.2 系统组成框图及工作原理32.3 总体方案设计与论证42.4 单元电路的设计与论证42.4.1 单片机最小系统42.4.2 步进电机驱动模块52.4.3 楼层显示模块52.5 本章小结53 控制系统单元电路的设计63.1 单片机最小系统63.2 步进电机驱动63.2.1 步进电机控制63.2.1 电机原理图73.3 楼层显示模块73.3.1 定义73.3.2 方案选择83.3.3 7段数码管的工作原理93.3.4 楼层显示原理图93.4 本章小结104 软件设计114.1 电机控制部分114.2 楼层显示部分124.3 按键查询部分12结 论14参 考 文 献15致 谢16附 录171
8、 绪论1.1 电梯的概述随着科学技术的发展和城市现代化进程的迅猛发展，电梯作为高层建筑主要的垂直运输工具，必然要做到效率高、安全性能好、可靠性高、方便等特点。而且电梯已经完全融入我们的生活、生产中，满足人们生活、工作以及学习上的需要。电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中的永久垂直的运输工具1。 如今，以美国奥的斯公司为主要代表的世界各大电梯公司各展风姿，仍在对电梯做进一步的研发，并不断努力完善维修和保养系统。调频门控、主机节能、只能远程监控、控制柜低噪音耐用款款集合了人类在电子、机械、光学、电气等领域的最新科研成果的新型电梯
9、相继问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性化的光辉，人们的生活由此变得更加方便和快捷。本次设计以单片微机设计一种电梯控制系统，实现了电梯的智能化和自动化2。电梯作为高层建筑物中安全、可靠、高效、垂直上下的运输工具，对于改善劳动者的劳动条件、减轻劳动强度、提高工作效率起到重要的作用。如今，电梯的应用范围极其广泛，应用于宾馆、大型酒店、大型商场、娱乐场所、办公大厦、仓库以及居民住宅大楼等。在如今的现代社会中，电梯已经成为人类不能缺少的垂直运输交通工具3。1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功，标志着电梯的诞生。1915年已设计成功电梯自动
10、平层控制系统。1933年美国制造出6m/s的高速电梯。1949年研制出4-6台电梯群控系统。1955年出现真空电子管小型计算机控制电梯。1962年在美国已出现8.5m/s的超高速电梯。1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。电梯使用的驱动由最初的直流电机到单速交流感应电机，后来的交流双速电机的发明，才基本满足了电梯的运行要求。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机开发出10m/s的超高速电梯。至此，电梯的控制技术已有了很大的发展。1.2 本论文主要研究内容本次设计主要是用AT89C52单片机来实现电梯控制系统，通过控制电机的正反转来体现电梯的运行和通过数码管来显示电梯层数，从而
11、实现电梯的基本运行情况的模拟。论文的第2章进行方案的提出与论证，分析本次设计所采用方案的可行性；第3章给出电梯控制系统的楼层显示模块和电机控制模块的设计和所需主要器件的主要参数，并介绍硬件实现的详细方案，给出本次设计的硬件原理电路图，并分点描述各模块功能；第4章给出软件实现的程序流程图，并介绍各模块所要实现的功能。 2 系统功能介绍及方案论证本章先简要介绍了电梯的构成及其电梯控制系统的工作原理，然后介绍了基于单片机的电梯控制系统的方案设计。2.1 电梯的构成电梯主要由以下两大部分组成：（1）机械部分：包括导向系统，曳引系统，门系统，轿厢等。（2）电路部分：包括电力拖动系统，电气控制系统，安全保
12、护系统等。本次设计主要是针对电梯控制系统所作的研究，设计一种基于单片机的电梯控制系统，实现电梯运行的模拟。2.2 系统组成框图及工作原理该系统主要由AT89C52单片机模块、电机模块、控制台模块、电梯内电路、电梯外电路等5部分组成，如图2-1所示。电机模块单片机模块控制台电路电梯内电路电梯外电路图2-1 系统总原理图该系统以单片机模块核心，控制台电路主要是实现电梯的启动、停止以及楼层数的显示等功能，电梯内电路是用来让电梯内用户选择目标楼层（作为电梯内信号），电梯外电路是同来让电梯外用户选择目标楼层（作为电梯外信号），电梯的内外信号利用按键按下与否从而引起的电平的变化作为使用电梯的用户请求信息发
13、送到单片机，并且单片机控制电动机的转动，到达目标楼层。2.3 总体方案设计与论证方案一：采用可编程控制器（PLC）作为主要器件来控制电机的运动、按键后的电路显示、内外按键的响应等。用PLC编程较简单，电路也不复杂，但此方案的各个模块的费用都比较高，硬件设计不灵活，故不采用本方案。方案二：采用一个单片机控制所有的按键、数码管显示、电动机的转动等，并对以上所有信号进行处理。技术可行性：单片机技术和汇编语言技术已经比较成熟。经济可行性：系统各模块所需器件性价比高，元件价格比较便宜。通过比较，我们采用方案二。2.4 单元电路的设计与论证2.4.1 单片机最小系统单片机最小系统是由组成单片机系统所必须的
14、一些元件构成的。该最小系统采用ATMEL高密度且非易失存储器制造的技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种性价比高且方便操作的方案。外形及引脚排列如图2-2所示4。图2-2 外形及引脚排列主要特性：并行I/O口是48位；定时/计数器是216位；中断源是5个；串行通信口是1个；片内RAM为128KB；片内ROM是4KB EEPROM；全静态工为0Hz-24Hz；4K字节可编程闪烁存储器；其寿命是1000写/擦；循环数据保留时间：10年；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。2.4.2 步进电机驱动模块步进电机是电梯控制系统中的驱动装置，用于对电梯的运行控制，通过其电机正，反转来模拟电梯的上下运行和电梯的停止等操作。2.4.3 楼层显示模块该模块主要用来显示轿厢楼层位置，是电梯内外人员知道电梯运行情况。轿厢所在楼层位置用数码管来显示5。2.5 本章小结在第2章当中，给出了基于单片机的电梯控制系统的系统结构框架图，该设计所要完成的功能，并对系统主要功能模块方案选择进行论证以及器件的选择，以上各个模块实际电路将在下一章中详细介绍。3 控制系统单元电路的设计3.1 单片机最小系统单片机最小系统电路如图3-1所示，该系统中单片机采用A
