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摘 要

电梯控制主要有继电器控制、可编程控制器控制和单片机控制这三大控制系统。本次设计从单片机这一方向来设计电梯的控制系统，选用的单片机型号为STC89C52，从控制系统框图设计、硬件设计到软件设计，利用单片机引脚接口众多和功能全的特点，通过C语言编程、硬件调试以及软件虚拟设计、仿真，从而设计实现一种八层送客电梯。此电梯设计实现的功能有：根据乘客的按键选择，自我决定上下行；电梯在运行时，乘客逆向运行按键需求滞后响应；当电梯处于中间楼层时，若上下行同时有呼叫需求，则按照先上行后下行的规则运行等。

关键词：STC89C52单片机，电梯，控制系统

Abstract：The elevator control mainly includes three control systems: relay control, programmable controller control and single chip control. The design of the elevator from the design of this direction to design the elevator control system, the selected micro controller model STC89C52, from the control system block diagram design, hardware design to software design, the use of micro controller pin interface and feature-rich features, through the C language programming , hardware debugging and software virtual design, simulation, and thus designed to achieve an eight passenger elevator. The function of this elevator design is: according to the passenger"s button selection, self-determined up and down; elevator in the operation, the passenger reverse operation button demand lag response; when the elevator is in the middle floor, if the uplink and downlink at the same time there is a call demand, according to the first Upstream and downstream rules run.

Keywords：STC89C52 micro controller,elevator,control system

目 录

1 绪论 3

1.1 电梯的发展 3

1.2 电梯的分类 3

1.3 单片机控制的优点 4

1.4 设计内容 5

2 电梯控制系统设计 5

2.1 系统框图设计 5

2.2 系统功能 6

2.3 显示模块的选择 6

2.4 单片机的选择 7

2.5 按键的选择 7

2.6 电源的选择 8

3 硬件设计 8

3.1 主控芯片 8

3.2 单片机最小系统 10

3.3 显示模块电路 11

3.4 按键模块电路 14

3.5 电源电路和蜂鸣器电路 14

3.6 元件清单 15

3.7 电路原理图 15

4 软件设计 16

4.1 程序流程图 16

4.2 程序清单 17

5 电梯控制系统的设计与仿真 17

5.1 HEX文件的生成 17

5.2 原理图绘制 18

5.3 软件调试与仿真 18

5.4 硬件调试 19

结论 21

参考文献 22

致谢 23

附录 24

1 绪论

伴随着现代社会的进步，科技也在迅速发展。电梯是一种采用刚性轨道运动的、服务于建筑物中若干楼层的的永久运输设备。在现代，电梯也在与时俱进，其性能也得到了大大的提高与完善。其中自动化电梯在人类生活中的应用也越来越广泛，关于电梯的自动化研究迫在眉睫。

1.1 电梯的发展

电梯是由古代的重物运输装置演化而来。最早出现在古埃及的前王朝时代。这时埃及人在金字塔的建筑时为了减轻工人负担、方便巨石的运输，使用了这种最原始的通过人力拉动的升降系统，大大减少了工程量。而人力升降运送这一历史的结束是在1203年，这时法国设计安装了一台通过牲畜拉动的起重机，在替换人力的同时，也大大提升了运输速率。1845年，起重机装置用水流带动替换了牲畜带动，利用水压驱动的液压升降机替代了以前的升降系统。时代在进步，科技在发展，起重机的动力又从水力换成了蒸汽。然而此时的升降机却并不安全。改善升降装置的安全性所采用的升降梯安全装置，是由美国机械工程师奥的斯于1853年发明的。这一发明，使得升降梯在全世界范围内开始流行并使用。终于在1857年正式应用到商场中，以达到运输乘客的目的。1880年，电力驱动升降机问世，起重机装置动力又由电力推动替换了蒸汽推动。1889年12月，直流电动机首次出现在人们的眼中；以直流电动机作为动力源，蜗轮带动卷筒，通过绳索传动的方式，带动其上下动作，从而实现运输的机器问世，从此，出现了货真价实的“电梯”。100多年来，电梯由单一色彩材质到多种色彩材质；由直式款式到斜式款式；操作控制由手柄开关操作到按钮操作，由信号到集选变化的控制方式、人机对话等等；由单一控制到多台电梯的联合控制、智能化集控；电梯轿厢也由一层到两层，更是展示出轿厢电梯采用多层设计的优势：空间利用好，运送能力强；大大降低行人力气消耗和时间花费的全自动人行扶梯；观光电梯则使身处其中的游客的视线不再狭隘；电梯轿厢形状也多种多样：像扇子形状的、三角的、半四边形、半椭圆形、整圆形等^[1]。电梯看起来简单，却应用了人类很多的科研成果。例如最新出现的电梯应用到的科技有：全数字眼球指纹识别技术、数字全智能型安全控制技术、无线远程控制电梯技术、双向安全保护技术等。电梯的种类与功能“百花齐放”，在大大满足了人们的生活需求的同时，也让我们生活变得更加方便舒适^[1]。

1.2 电梯的分类

电梯的分类有很多种，根据其建筑物的高度、运输方式以及载货量的不同，具有以下分类方法。

1. 按用途分类

为运送乘客而设计的乘客电梯；即可载人又可送货的载货电梯；运送车辆的汽车电梯；防爆、防腐、船只运输的特种电梯；用于建筑工程的工程施工电梯；至少一侧透明的观光电梯；为运输病人和医疗器械而设计的医学专用电梯等等^[1]。

1. 按拖动方式分类

交流单（双）速电梯、直流电梯、液压电梯等。

1. 按驱动方式分类

曳引电梯、液压电梯、卷筒电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯、直线电机电梯。

1. 按速度分类

轿厢额定速度不大于1.00m/s的低速电梯；轿厢额定速度大于1.00m/s且不大于2.00m/s的中速电梯；轿厢额定速度大于2.00m/s且不大于3.00m/s高速电梯；轿厢额定速度不小于3.00m/s超高速梯。

1. 按操作控制方式分类

按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯；、并联控制电梯、群控电梯。

1. 其他分类

具有特殊用途的消防特用电梯、气体传送电梯等；轿厢不再为垂直的斜行电梯；轿厢不再是单层的双层轿厢电梯。

1.3 单片机控制的优点

单片微型计算机简称为单片机，是一种在自动控制领域、智能仪器仪表和计算机外部设备等有着众多应用的集成式芯片。其片内含有中央处理器（CPU)、随机存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、串并行I/O口、定时/计数器和中断系统等功能^[2]。从1974年研发至今，伴随着科技的发展以及微控技术的发展，共经历了起始阶段、探索阶段、完善阶段发展阶段以及现在的全面发展阶段。不断完善并改进的单片机性能，使得单片机在工业控制领域的利用也越来越普遍。

目前，继电器控制、可编程控制器控制、单片机控制这3种控制模式在电梯控制系统中所占比例仍较大。相比较继电器控制线路复杂、易出故障、运行寿命短、系统能耗大、占用空间大、维护不便的缺点以及PLC控制应用约束大、成本高的特点，单片机控制的优点更为突出。其成本低廉、通用性强、抗干扰性好、性能好、速度快、体积微小、可靠稳定、适用温度范围宽、外部总线丰富、强大的功能扩展等明显优点，使单片机控制在电梯控制中应用更为广泛。而基于单片机设计的电梯控制系统又可以嵌入到各种仪器、设施中，在完成智能化控制目的的同时又节约了使用空间。同时开发此系统不但可以显示电梯当前到达层数，方便用户自主决定目的楼层，而且可以彻底地改善传统电梯需要工人操作才能运行这一模式。简而言之，这一技术，在为开发更科学的电梯控制提供成功案例，也为单片机的应用提供更为广大空间的同时，更是为电子技术应用提供了一种新的设计思路^[1]。

1.4 设计内容

本电梯系统主要围绕STC89C52单片机，从单片机的引脚出发，设计实现电梯能够根据召唤信号，自我运行，并具有到达目的楼层时蜂鸣器鸣叫以及上下行原则和逆向响应滞后等功能。在设计中，利用单片机众多的I/O接口设计外围控制系统电路；电梯上下行则利用延时函数来实现；电梯所处楼层的数字则采用八段数码管来显示；采用机械触点式按键来设计外呼电路；采用二极管设计实现电梯上下行走向现实以及呼叫楼层显示^[3,4]。

2 电梯控制系统设计

电梯的控制系统主要由楼层指示模块、复位模块、独立式按键模块、显示模块、供电模块、声音提醒模块六大部分组成。其中复位电路实现的功能为：电路复位信号响应后，电梯自动到1楼（即系统复位后电梯位置应在一楼），此时显示器显示为数字1。电梯运行控制则是由延时电路完成：设置时间每过一秒则电梯行走一层，即每延时一秒表示电梯上下行走一层，同时显示具体的运行方向指示，显示器中楼层数加一或减一；通过软件设计来实现电梯延时运行：即电梯上下行箭头指示和数字通过显示模块来显示出电梯此时是上行或下行以及实时楼层数字。采用独立式按键来发出相应指令：即电梯上下行指令及楼层指示。总体来说，通过在单片机中写入控制程序以及一些外在控制指令这一手段来具体控制电梯的运行。

2.1 系统框图设计

系统框图如图2.1-1所示。

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