高层住宅楼单台电梯信号控制系统设计.docx

1、重庆大学本科学生毕业设计（论文） 高层住宅楼单台电梯信号控制系统设计 学 生： XX 学号： XX 指导教师： XX 专业：机械电子工程 重庆大学机械工程学院 二 O 一五年 六 月 Graduation Design(Thesis) of ChongqingUniversity High-rise residential building single elevator signal control system design Undergraduate: XX Supervisor:XX Major: Mechanical and Electronic Engineering Colleg

2、e of Mechanical Engineering Chongqing University June 2015 重庆大学本科学生毕业设计 （论文）中文摘要 摘要 本次毕业设计主要研究 单片机在电梯控制领域的应用。 随着 高层建筑的 快速发展， 电梯越来越成为 不可或缺 的交通运输设备 ， 控制系统 在 电梯中发挥着越发重要的作用。 当今 社会对于 电梯 的 各种要求 越来越高，这些性能体现在 稳定性、安全性、可维护性等 方面。 设计中以 AT89S52单片机为 电梯自动控制系统 的 核心控 制器件 ，由绪论、总体方案设计，系统硬件设计和 软件设计等几个部分 组成 。本设计的主要任务是电梯

3、位置控制方案设计与呼叫请求响应方案设计。 在 位置控制方案中， 由于 单片机 可靠性 高 、应用 灵活 等 诸多 优点 ， 本设计的 电梯 系统 控制 运用了 单片机来实现 。 在呼叫请求 响应 设计 中 ， 输入 过程是 通过对电梯外 部控制请求信号的采集、 分类存储和 判断， 再 对 有效的控制信号 进行 输出 ； 输出 则是 电梯的楼层显示 、控制电梯拖动电机、电梯的运行方向显示和电梯的门控电机等外部设备。此外 ，本设计还加入了电梯荷载称重和报警方案设计， 这样 使电梯具有超重报警功能 和 紧急预案功能 ，提高 了 安全 性 。 关键词： 电梯控制系统 ， AT89S52， 信号采集，

4、安全性 重庆大学本科学生毕业设计 （论文） ABSTRACT ABSTRACT This graduation design mainly research for the application of single- chip microcomputer in the elevator control domain. With the rapid development of high-rise buildings, the elevator is becoming an indispensable transportation equipment, and the control syst

5、em plays an increasingly important role in the elevator.In the present society, the demands of the elevator are higher and higher, and these performances are reflected in the aspects of stability, security ,maintainability and so on. This paper introduces the AT89S52 microcontroller as the core cont

6、rol device of the elevator control system, including the overall scheme design, system hardware design and software design, etc.The main task of this design is the position of the elevator control design scheme and the call request response plan design. In the position control of the elevator contro

7、l scheme, because of the high reliability and the application of the single chip.In the call request response design, the input process is the outside of elevator control request signal collection, classification, storage and judgment, then the effective control signal is output; the output is eleva

8、tor floor display, control elevator motor, elevator running direction of the display and the elevator gated motor and other external devices.In addition, load weighing and alarm design are added in the design, so that the elevator has the function of overweight alarm and emergency plan, which can im

9、prove the security. Keywords: elevator control system, AT89S52, signal acquisition, security 重庆大学本科学生毕业设计 （论文）目录 目录 摘要 . I ABSTRACT . 目录 . 1 绪论 . 1 1.1 课题的背景及意义 . 1 1.2 电梯基本知识介绍 . 1 1.3 国内外研究现状 . 3 1.4 课题研究的内容 . 5 2 总体方案设计 . 6 2.1 电梯控制器方案选择 . 6 2.2 单片机控制方案选择 . 7 2.3 按键模块 . 7 2.4 位置检测模块 . 8 2.5 位置显示模

10、块 . 8 2.6 重量检测模块 . 9 2.7 声音提示模块 . 9 2.8 报警模块 . 10 2.9 本章小结 . 10 3 系统硬件设计 . 11 3.1 单片机 AT89S52 介绍 . 11 3.1.1 单片机 AT89S52 引脚功能说明 . 12 3.1.2 单片机 AT89S52 存储器介绍 . 14 3.2 按键电路 . 16 3.3 楼层检测电路 . 17 3.4 显示电路 . 18 3.5 称重电路 . 20 3.6 端口扩展电路 . 21 3.7 电源电路 . 22 3.8 本章小结 . 23 4 系统软件设计 . 24 4.1 程序设计整体思路 . 24 4.2 主

11、程序设计 . 24 4.3 电梯各模块控制程序 . 26 4.3.1 上电初始化 . 26重庆大学本科学生毕业设计 （论文）目录 4.3.2 运行状态逻辑控制 . 26 4.3.3 中断服务流程图 . 34 4.3.4 键盘扫描 . 34 4.3.5 楼层检测与显示 . 37 4.4 本章小结 . 38 5 小结与展望 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 附录 . 42 重庆大学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 1 1 绪论 1.1 课题 的 背景 及意义 电梯是集电气控制技术 、机械原理应用 、系统工程学 、微处理技术 等多科学和 多 技术分支于一体的机电设备，它是 高层建筑中

12、 不可或缺 的交通运输设备 。 随着 现代 社会的 高速 发展 ,建筑物 的 规模越来越大 ,楼层 也 越来越多 ,人们 对 现代 电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求 。 它靠电力来拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，其 控制信号类型多，关系复杂，要求的控制性能特别高 。而 电梯作为 一种 生产生活的典型运载工具 ， 其 使用已十分普及。 随着经济的发展 ， 高层建筑越来越多 ， 对电梯的运行速度和控制性能也提出了更高的要求。 众所周知 ， 安全是电梯制造、安装和使用的首要条件。 而在我国于八十年代初至九十年代初投入使用的电梯 ,其中绝大部分采

13、用继电器 继电器阵列结构 ， 该结构体积大、噪音大 、 触点易磨损、接线复杂、维护工作量大 、故障率高，已无法跟上 现代社会对电梯的要求 。 自上世纪 80 年 代以 来，微机控制系统得到了极大的发展，现已深人到我国工农业生产的 方方面面，随着电力微电子技术和电子技术的发展 ,人们广泛 应用 以微机为核心的控制 。尤其是单片机的开发与应用，其深度 越深 ， 广度越来越大。 把应用微机的电梯控制系统，与传统的采用继电接触逻辑控制系统进行 比较 ， 前者具有极大 的 优越性，一方面， 整个系统的体积减小 了 ，可靠性提高 了 ，使用寿命延长 也就 延长 了；另一方面，它还大大 减少了 安装调试和维

14、护维修的工作量，降低了整个电梯的运行成本。更大 的 优点 是微机具有灵活的逻辑和算术运算功能，具有很强的通信和可扩展功能， 能 实现更完善的自动控制。 在未来几十年里，微机控制系统将 一直是 电梯控制系统的核心，它 可以在 其他 很多 领域 得到广泛应用 。 1.2 电梯 基本知识介绍 电梯的工作原理是曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和 导向轮上，曳引电动机通过 减速器 变速后带动曳 引轮转动，靠曳引绳与 曳引轮 摩擦产生的 牵引力 ，实现轿厢和 对重 的升降运动，达到运输目的。 电梯 是机与 电 紧密结合的复杂产品，其基本组成包括机械部分 与 电气部分，但从空间上考虑一般划为 四大

15、 空间 和 八大系统。 四大空间： （ 1） 机房部分 包括 电源开关、曳引机、控制柜 （屏 ）、选层器导向轮 、 减速器、限速器、限位开关、制动 抱闸 装置 、机座 等。 重庆大学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 2 （ 2） 井道 部分 包括导轨 、 导轨 支架、对重装置、缓冲器、 限速器 张紧装置、补偿链、 随行 电缆、底坑及井道照明 等 。 （ 3） 层站 部分 包括 层门（ 厅门 ） 、 呼梯装置（ 召唤盒）、 门锁装置、层站开关 门 装置、层楼显示装置等。 （ 4） 轿厢 部分 包括 轿厢 、 轿厢 门 、安全钳装置、 平层 装置 、 安全窗 、 导靴、开门机、轿 内操纵 箱

16、、指层灯 、 通信 及 报警装置等。 八大 系统： （ 1）曳引系统：曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。 （ 2）导向系统：导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。 （ 3） 轿厢：轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。 （ 4）门系统：门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。 （ 5）重量 平衡系统：系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间

17、的重量差保持在限额之内 ，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由对重和重量补偿装置组成。 （ 6）电力拖动系统：电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。 （ 7）电气控制系统：电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。 （ 8）安全保护系统：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、夹绳器、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。 电梯 的基本结构如 图 1.1 所

18、示 。 重庆大学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 3 图 1.1 电梯基本结构剖视图 1.3 国内外 研究现状 电梯 是 机电 一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学问题。 而对 现代 电梯 尤为重要的 是，应具有高度的安全性。事实上 ， 在电梯上已采取了多项安全保护措施 。在设计 电梯时，对机械零件 部件 和 电气 元器件都取用了很大的安全系数和保险系数 。 然而 ， 只有电梯的制造、安装调试 、 售后服务 和 维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外 ， 已 “法规 ” 实行电梯 制造、安装 、 定期维修 和 检查 试

19、验 ，从而为电梯 运行 的可靠性和安全性提供了 保证 。因此 ， 可以说 乘坐 电梯更安全 。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真 地 调查和科学计算，其结论是 ： 乘 电梯比 走楼梯安全 5 倍。 据资料 统计 ， 在 美国乘 其他 交通工具的人数每年 约为 80亿 人次， 而乘电梯 的人 数 每年却 有 540 亿 人次之多。 目前 ， 电梯 控制领域 重点朝着 两个方向发展， 一 是 交流 调压调速技术 ，二是电气控制技术。 （ 1） 交流 调压调速 技术 随着 电力电子技术的 发展 ， 晶闸管变流 装置越来越多的 用于电梯 系统， 使 电梯的拖动系统 简化 ，性能提高。 同时 交流

20、调压 调速系统的研制与 开发 ，使交流电重庆大学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 4 梯的调速性能有了 明显 的改善。进入 20 世纪 80 年代 ，通过 控制 电动机 定子 供电电压与频率调整电梯运行速度的调压 调频 技术研制成功，出现了交流变压变频（ VVVF） 调速 电梯，开拓了电梯拖动 的 新领域。 1993 年 ，日本生产了 12.5m/s 的世界最高速交流 变压变频调速电梯 ，结束了直流电梯 独占高速 电梯领域的历史。 （ 2） 电气控制 技术 微机控制 电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的 电梯 新机型，使控制 功能 得到 增强 ，电梯的性

21、能 得到 改善， 明显提高了 可靠性 。除了 合资企业外 ， 也有 其他 厂家开发了变频调速电梯 新产品 。 另外 ，用可编程控制器（ PC） 取代 继电器控制系统的机型 也已 投产 ，使 电梯性能得到改善， 故障率 明显降低。在 技术 上，应该说这是一大 进步 ，用 PC 对 单梯进行控制还是有前途的 。 有些 生产 企业开发了紧急供电装置 、 防火 厅 门 、 地震控制、 自检测以及语言 合成 等 电梯 新功能 ； 对机械系统采用了新结构 、 新材料、新技术和新工艺。总之 ， 与国外先进 技术 水平相比，虽然还存在一定 差距 ，但国内电梯技术 正以 迅猛的发展速度赶超世界先进水平。 电梯

22、发展到今天，在 使用需求和 新技术 应用 方面都进入到了全面发展时期 。据 电梯行业 信息介绍，目前国际上电梯的新技术 应用 包括以下几个方面： （ 1） 全数字识别乘客技术（ 所有 乘客进入电梯前进行识别，其中包括眼球识别 、 指纹识别） 。 （ 2） 数字 智能型安全控制技术（ 通过 乘客识别系统 或者 IC 卡以及数码监控设备，拒绝外来人员进入） 。 （ 3） 第四代 无机房电梯技术（ 速度 可以达到 2.0m/s 以上，最高可以使用 在30 层 以上） 。 （ 4） 双向 安全保护技术（ 双向 安全钳 、 双向 限速器 在欧洲必须 使用 ，中国正在被普遍使用） 。 （ 5） 节能 技术

23、 （采用 节能技术， 使 电梯更节约能源） 。 （ 6） 数字 监控技术 （完全 采用计算机进行电梯监控与控制） 。 （ 7） 快速 安装技术（ 改变过去 的电梯 安装 方法 ， 能够快速 组 装） 。 （ 8） 无线 远程控制及报警装置（ 当电梯 产生故障时，电梯可以通过无线装置给手机发送故障信息 ， 并通过 手机发送 信号 对 电梯进行简单控制） 。 可见 ，随着智能化 、 信息化建筑的 兴起与 完善，对电梯的要求不只停留在完成垂直 运输 的基本功能，还应以人为本 ， 提高舒适度，特别是从电梯运行 的 控制智能化角度考虑 ，电梯的优质服务不再 是 的 单一 的 “ 时间 最短 ” 问题 ，而是要采用模糊理论 、 神经网络 、 专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式。合理 的 配置与使用。远程监控与故障 诊断、 节能 以及 减少 环境污染 等。