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电梯控制模型设计与总结报告 摘要： 本文设计并制作了一个电梯控制模型。用水晶玻璃实现外观设计制作，AVR单片机作为主控芯片。成功设计电机控制算法，加载重物与否运行时间不受影响。实现了电梯的调度，如距离优先，方向优先。设计全部原创。 关键词：电梯模型、电梯调度、电机控制。 目 录 1、系统方案选择与论证 3 1．1、控制部分方案比较 3 1．2、显示部分方案比较 3 1．3、按键部分方案比较 3 1．4、动力部分方案选择 3 1．6、电源方案 4 2、外形设计 5 3、硬件电路设计 7 3．1、电源部分 7 3．2、主控部分 7 3．3、电机控制部分 8 3．4、光电开关 8 3．5、显示部分 9 3．6、按键部分 9 4、软件设计 10 4．1、系统框图与主程序流程图 10 4．2、电机控制及速度控制程序 10 4．3、按键处理程序 13 4．4、目标楼层生成程序 13 5、系统测试 14 5．1、方向优先测试：电梯按某方向运行时，优先响应该运行方向的按钮； 14 5．2、距离优先测试：同一方向有多个按钮呼叫时，优先响应最近的楼层。 15 5．3、综合测试 15 5．4、运行时间测试 15 6、主要材料清单 16 7、结束语 17 附录： 18 1、系统方案选择与论证 1．1、控制部分方案比较 一、使用电梯专用PLC电路，优点是技术成熟，但成本较高。 二、使用MCU-51单片机（如AT89S52）作为电梯的控制部分，优点是制作简单，资料丰富，元件易得，缺点为稳定性较差，运行速度不高，且片上外设较少。 三、使用AVR单片机（如ATmega16）作为电梯的控制部分，此单片机稳定性好，运行速度较高，片上外设丰富，具有PWM功能的定时器,可方便用于电机控制。且同样有51单片机的优点，成本也很低。本设计使用ATmega16L作为电梯模型的主控芯片。 1．2、显示部分方案比较 一、使用七段数码管动态显示，优点为电路简单，使用元件较少，成本较低，但占用较多的CPU资源。 二、使用LCD显示，优点为显示弹性比较大，可显示很多状态。缺点为成本较高，编程较复杂。 三、使用七段数码管静态显示，用串并转换器74164驱动七段数码管，将74164连起来，使用AVR单片机片上外设SPI接口进行串行显示较出。本方案编程极其方便，成本也不高。故本设计采用此方案。 1．3、按键部分方案比较 一、使用矩阵键盘，优点为电路简单，使用元件较少，成本较低，但占用较多的CPU资源。 二、使用专用的编码键盘。但在本设计中按键不是很多，没有必要用成本很高的专用编码键盘，且在安装方面不方便。 三、使用编码芯片。如74148，74147。使用此方案在安装上有很大我方便性。电路也比较简单，只占用单片机的8个I/O口，编程方便，故本设计采用本方案。 1．4、动力部分方案选择 一、步进电机。优点为控制方便精确，但成本较高，且随着电机转速增加，其精确度会降低。 二、普通直流电机。优点为成本低，控制简单。但是安装不方便，转速较高，电梯使用不宜，电梯停时容易自动下滑。 三、减速直流电机。减速直流电机控制方便，转速符合要求，动力很大。当掉电时，电机自身的强大束握力可使用电梯停在当前位置。故本设计采用减速直流电机。 1．5、电机驱动模块方案选择 一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的，但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵，存在干扰。一般电机的电阻比较小，但电流比较大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 二：采用三极管组成的PWM电路。通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。在电机的控制部分采用不同的三极管的组合，实现对驱动电机的控制。系统输入有两个，分别由单片机控制输出，通过输入电平变化来精确控制电机的转动变化。如图1所示： 图1.1 PWM电机驱动电路 三：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对物体的运动速度进行调整。电路较为简单，但是由于继电器响应时间长，易损坏，寿命通常比较短，可靠性不高。 四：采用L298N电机驱动芯片组成驱动电路。驱动芯片L298是驱动电机的专用芯片，利用它来驱动直流电机有一系列的优点，控制简单，电路设计也简单，大大简化了电路的复杂性。 综上所述，采用方案四。 1．6、电源方案 一、电池供电。优点为方便，线性较好。但随着电量降低，电压也会降低，影响电梯性能。 一、开关电源。优点为输出能力大，但成本较高。 二、自做线性电源。由于设计者手头有这部分材料，性能上完全可以满足要求，故采用此方案。 2、外形设计 本部分采用水晶玻璃制作外形。设计图如下。 图2.1 电梯模型外观图