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1、基于单片机控制模拟电梯设计和实现摘要：搭建了一套模拟电梯的硬件平台，设计了VE界面模拟电梯按键，采用查找算法作为电梯调度算法,通过设计和实现该算法来验证平台的有效性。该平台可移植其他算法，用来验证电梯控制系统功能。系统釆用STC89C52作为电梯控制器，实现了电梯手动和自动的开、关门功能，当前电梯楼层显示功能，开门铃声提醒功能，电梯当前状态显示功能，关门倒计时功能，根据时间优先原则、顺向优先原则和最远反向截梯控制原则对用户请求作出先后响应的功能。关键词：模拟电梯；硬件平台；电梯调度算法；反向截梯控
2、制中图分类号：TN911?34；TP273.5文献标识码：A文章编号：10047373X(2014)02?0056?040引言现代电梯控制系统几乎全部采用PLC或者微机控制［1］,由于电梯控制系统的复杂性，如果直接在设备上调试电梯控制系统的功能，会降低研发效率，严重时，甚至会发生事故［llo因此有必要设计一套系统验证电梯控制系统的功能，提高研发效率［1］。本文通过搭建模拟电梯的硬件平台、设计V13界面，为各种电梯调度算法提供验证平台。通过设计和实现一种节能高效的电梯调度算法来验证平台的有效性。1硬
3、件电路设计设计采用STC89C52作为主控制器，用步进电机的正转、反转和停止分别代表电梯的上升、下降和暂停，用蜂鸣器发出响声作为电梯开门的提示声音，数码管显示电梯当前到达的楼层，液晶屏显示电梯当前所处状态和关门倒计时时间，ULN2003作为步进电机和蜂鸣器的功率驱动器,PL2003将USB数据格式转换为可以与单片机通信的RS232数据格式，本系统所需电流在300mA左右，而PC机的USB最大可提供500mA电流，所以本系统采用USB接口供电。硬件电路框图如图1所示。1.1液晶模块的设计本系统液晶模
4、块采用的是LCD1602,具有标准的16脚接口，可显示汉字、英文和图形。常用的指令集有清屏指令、输入方式设置指令、显示开关控制指令、光标位移指令、功能设置指令、写数据指令等。液晶屏电路如图2所示，液晶屏与CPU直接相连，STC89C52的P0口是开漏输出，最大灌电流为12mA,要输出高电平，必须接上拉电阻，液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令一定要确认模块的忙标志为低电平或者延时足够的时间，否则指令失效。显示字符时要先输入显示字符的地址或者采用自动加、减AC值的办法。1.2步进电机模块
5、的设计步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制组件。在非超载的情况下，电机的转速和停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，非常适合于微机的控制。当步进电机接收到一个脉冲信号，它就旋转一个固定的角度，此角度被称为“步距角”，其旋转方向与绕组的通电方向有关。控制脉冲个数来决定电机的角位移量，以达到精确定位的目的；同时控制脉冲频率来决定电机的速度，以达到调速的目的。ULN2003是由高压大电流达林顿晶体管阵列组成，最大输入/输出电流可达500mA,适应于各类
6、要求高速大功率驱动的系统。本系统采用四相五线的步进电机，控制方式采用四相单、双八拍的方式，步进角为3.75°,具有输出转矩大、振荡小、步距角小等特点，步进电机电路如图3所示。1.3蜂鸣器模块的设计蜂鸣器电路如图3所示，蜂鸣器的正常工作时，电流在14〜30mA之间，压降为2.2V左右，而51单片机P1口的灌电流只有6mA,以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的,同时由此可计算出与蜂鸣器串联的电阻阻值应在90〜200Q,所以本系统采用ULN2003作蜂鸣器驱动。1.4数码管模块的设计LED数码管是由7
7、个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。数码管的每段由一个发光二极管和100Q的保护性电阻组成，数码管正常发光时，发光二极管压降为1.7V左右，电流范围为5〜10mA,所以可以计算出外接电阻阻值范围为230〜560Q。本系统采用的是共阳数码管，即发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极，且只用到一个数码管，所以采用静态显示驱动方式。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高
8、，缺点是占用I/O端口多。数码管电路如图4所示。2软件设计电梯控制任务可分解为独立的几个部分，利用结构模块化方法进行编程［1］。本系统软件分为7个模块，分别为系统初始化模块、硬件驱动模块、串行中断服务模块、定时器0中断服务模块、定时器1中断服务模块、电梯调度算法模块和VB界面模块。系统初始化模块用来初始化数码管、液晶屏和单片机的寄存器的初始状态。硬件驱动模块主要指步进电机和液晶屏的驱动程序，以便主程序调用；串行中断服务模块用来处理单片机和VB程序的通信数据；定时器0中断服务模块计算
