基于单片机的电梯控制系统设计_开题报告

（一）国内研究现状

    目前，我国国产电梯大部分为继电器、PLC控制方式以及单片机控制方式。 继电-接触系统：它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。继电器控制系统性能不稳定、故障率高，大大降低了电梯的舒适性、可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员的生活和工作带来了很多不便，因而传统的电梯控制系统的更新势在必行。  

    PLC（可编程控制器）在电梯控制中得到了广泛的应目前。PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。用PLC编程较简单，电路也不复杂，但各个模块的费用都比较高，硬件设计不灵活。  

    单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点。   

    一、成本低。本电梯控制由于采用单片机代替了PLC作为主控芯片， 同时用PWM 驱动直流电机代替了变频调速驱动，从而导致整套系统成本很低。  

    二、可靠性好，适应温度范围宽。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境，这是其它机种无法比拟的。  

    三、 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能用指令。  

    四、 可以很方便的实现多机和分布式控制。  

    五、 单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。 

（二）国外研究现状

20世纪初，美国出现了曳引式电梯，钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端与轿厢连接，而另一端与对重连接，随曳引轮的转动，靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力，使轿厢与对重作一生一降的相反运动。显然，钢丝绳不用缠绕，因此钢丝绳的长度和股数均不受控制，当然轿厢的载重量以及提升的高度就得到了提高，从而满足了人们对电梯的使用需求。因此，近一百年来，曳引电梯一直受到重视，并发展沿用至今。  

在后来的几十年里，通过变换电动机级数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功，1933年，世界上第一台运行速度为6 m/s 的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。  

第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯。

随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，使电梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制和开发，使交流电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，结束了支流电梯独占高速电梯领域的历史。

（三）研究内容及预期目标

主要用51单片机来实现电梯控制系统，使其具备电梯基本升降功能并当多层对电梯呼叫时，能控制电梯停靠，从而实现电梯的基本运行情况的模拟。提出并写出模拟电路方案，在进行方案的论证与检测，分析本次设计所采用的方案的可行性，按照可行性系数选出各模块电路的设计和所需主要器件的主要系数，给出电梯的各个组成部件，用软件仿真模拟各个模块，描述各模块功能。

（四）研究方案

通过查阅资料分析电梯组成，主要由机械部分和电路部分。电梯控制系统主要有MCU控制模块、电动机控制模块、楼层检测、控制电路、电梯间电路、电梯内电路、报警电路等7个模块组成，分析各模块作用，按要求设计出各个模块电路，实现电梯功能。

设计要求:

1. 初始时电梯在一楼，当有按键按下时电梯到相应楼层（共8层）；

2. 电梯状态要有指示灯显示，即电梯目前运行到达楼层的实时显示，电梯升降的状态显示等。

3. 控制电机正转表示电梯上升，控制电机反转表示电梯下降。

  本^范文设计中采用小型步进电机代替实际中使用的大功率电机。

本^范文设计电路主要由4大部分组成：键盘模块、单片机最小系统控制电路、显示模块电路、电源模块电路。其中单片机最小系统主要复位电路，电路复位后楼层显示数字1 表示电梯此时在一楼，而电梯楼层位置是由延时电路控制的，延时电路是2秒延时，每层之间通过2秒延时控制即每延时2秒表示电梯走了一层，同时显示相应的上下箭头指示。本设计的延时部分主要是软件控制的，替代项目实际中使用的楼层位置检测功能模块。但此次^范文中仍会对楼层位置检测功能模块进行介绍。电梯的状态是通过点阵组成的上下箭头和数字显示的。键盘电路采用独立式按键。

此次^范文设计主要对一座8层楼的电梯进行控制的系统模型硬件设计、软件编程和模拟仿真，最终实现单片机对电梯的控制。

通过此次的^范文设计实践，实现单片机理论知识与实际设计应用情况的紧密结合，加深对单片机知识的理解以及应用，为以后的工作学习和单片机项目应用设计打下坚实的基础。

二、^范文提纲

摘要 

第1章  绪论

1.1电梯的概述 

1.2单片机的概述

第2章 系统功能介绍

2.1电梯的组成 

2.2 电梯控制系统组成框图及工作原理  

2.3总体方案设计 

2.4 单元电路的设计

2.4.1 单片机最小系统  

2.4.2 电机驱动电路模块 

2.4.3 报警模块  

2.4.4 楼层检测模块    

2.4.4.1光电传感器原理

2.4.4.2光电传感器的选择

2.4.5 电梯内部电路、电梯间电路及控制台电路模块的设计

第3章 基于单片机的电梯控制系统单元电路的设计

3.1 单片机最小系统

3.2各楼层电梯间电路 

3.3 电梯内电路 

3.4 控制台电路 

3.5 楼层检测 

3.6 电动机驱动 

3.7 报警部分 

第4章 软件设计 

4.1 按键查询部分 

4.2 楼层选择按键功能程序 

4.3 电机控制部分  

4.4楼层检测及显示部分 

4.5 报警部分

全文总结

参考文献

致谢

附录一：电路原理图

附录二：部分源程序

三、参考文献

[1] 张毅刚.单片机原理及应用[M] 北京：高等教育出版社，2004.   

[2] 刘守义.单片机应用技术[M] 西安电子科技大学出版社，2008.

[3] 宋德杰.机电一体化与控制——用单片机实现电梯控制系统[J] 电子制作， 2010.  

[4] 张汉杰,王锡仲,朱学莉．现代电梯控制技术[M]．哈尔滨工业大学出版社，2001． 

[5] 架延东.电梯控制技术[M]．北京：中国建筑工业出版社．1997．

[6] 阎石.数字电子技术基础(第三版) [M]. 北京：高等教育出版社，1989:15-21

[7] 廖晓钟.电气传动与调速系统[M].北京：中国电力出版社，1998.

[8] 朱承高.电工及电子技术手册［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1990

[9] 周航慈.单片机应用程序设计技术［Ｍ］.北京航空航天大学出版社.2011.2

[10] 沈德全.mcs51系列单片机接口电路与应用程序实例［Ｍ］.北京:北京航空航天大学出版社