基于51单片机的电梯控制系统的实现外文翻译资料

本科毕业设计（论文）

外文翻译

基于51单片机的电梯控制系统的实现

作者：Wuxing Ma , Jianing He , Wei Zhang, Yong Gao, Chao Zhang

国籍：中国

出处：2012 International Conference on Computer Science and Electronics Engineering

中文译文：

摘要：电梯是一种方便的设备，在人们的日常生活中有着广泛的应用。为了适应电梯的快速发展，我们在这里采用MCS-51单片机作为电梯的控制系统。此外，51单片机也被用来形成特殊的控制系统和相关程序固化。它的这些用途不仅使相关成本减少了，也加强了隐私和可靠性改进。远程控制可以通过微处理器控制，这不但是电梯的核心系统同时也影响电梯的安全、舒适和操作精度。

关键词：MCS-51单片机；电梯；控制；系统

一、引言

MCS-51单片机具有开发环境要求低、软件资源丰富、能进行短距离数据传输、可靠性高、响应时间短和速服务速度快等众多优点。其总体布局以及功能部件的结构是相对比较合理的以至于其抗干扰能力强且操作比较稳定。因此，单片机是控制系统最理想的选择。同时它又是典型的嵌入式系统，所以低压控制系统的最佳设备也非单片机莫属。我们用MCS-51单片机来实现电梯的升降运动，就这样，我们得到了一种人机相互作用的控制系统。除此之外我们采用MCS-51系列的8031单片机来进行控制系统的开发。汇编语言被用来开发单片机的外围电路、系统扩展、工作状态显示和远程控制。

二、电梯控制系统的工作原理

电梯控制系统的工作原理可以总结为以下几点内容:^[1]当被系统锁定的请求信号输入时，电梯的运行方向不会由于呼叫信号和电梯的位置而改变，直到该信号被单片机查询。被查询后，电梯被激活，到达请求信号层停止并打开电梯门。乘客等待电梯开门后进入电梯，然后电梯门关上，乘客们被按照设置的要求送至目地层。

三、电梯的电气系统^[2,3]

电梯的电气系统由电力推进和电梯信号控制组成。该电力系统是根据人的意图来驱动的，它可以执行诸多控制者要求的功能，如启动指令、加速和减速运动，平滑的变速， 开关门等等。上述功能需要依赖驱动设备和控制系统。电气控制系统由十多个组件组成，如控制柜体操纵箱、指示层灯箱呼叫箱、抑制装置平滑变速层设备等等。此外，它还包括十多个牵引电动机、电动机等电气元件开关门、开关门调速开关、限位开关等等，分散安装在电梯相关部分。如图1所示，这就是电气系统图。

1—远程控制；2—运行指示信号电路；3-电梯位置监测及显示电路；

4—MCS51单片机；5—安全控制电路；6-逻辑操作电路；7-开、关门

图1.电气系统图

四、电梯控制的硬件实现系统

如图2所示，是采用单片机实现电梯控制系统的结构原理框图。

1-电机；2-二级齿轮减速器；3-光电编码盘；4-速度反馈信号；5-调平装置；6-楼层显示器；7-配重；8-呼叫箱；9-内部操作箱；10-轿厢；11-称重装置；12-速度曲线生成装置；13-主控微机

图2.电梯系统图

由于MCS-51具有良好的开发环境和方便的汇编语言编程设计条件，故采用MCS-51系列8031单片机。充分利用I/O口、中断系统和定时/计数器构成电梯运行控制、逻辑判断和检测监控。采用TXD和RXD-MSCOMM实现远程控制。

A、使用并行端口扩展键盘^[4]

使用并行端口的扩展键盘包括两种形状：一种是矩阵键盘，即所谓的行列式键盘。列线连接到正5V电源，行线提供低电平电源。如果按下某个键，则相应的行线可接收低电平功率，并可判断相关值。矩阵键盘可以节省系统的I/O端口线，从而与普通键盘进行比较。另一种是串行扩展键盘，每个按键对应一个I/O口。按钮一端连接高电平电源，另一端连接低电平电源。但是，I/O端口通常连接到高电平电源。当按下按钮时，相应的I/O端口输入低电平电源，并可判断相关值。显然，串行扩展键盘占用了两个I/O端口线。综上所述，选择行列式扩展键盘。其显示是动态的，即每一个顺序依次变亮。

B、利用串行口实现通信^[5]

与串行发送端口有关的特殊功能寄存器包括SBUF、SCON、PCON。与串行端口中断有关的特殊功能寄存器包括IE、IP。SBUF是一种能独立接收和发送物理意义上的信号的反导器。同时可以收发数据。用于发送操作和接收操作，它们使用相同的字节地址99H，并且可以通过指令读写SBUF来区分。通过执行MOV SBUF，X指令，完成了串行口写入指令，启动了串行口发送功能。通过执行指令MOV Y，SUBF，完成读取串行端口的指令，启动导入串行端口的功能。X和Y可以是累加器托架A、寄存器Rn、间接寻址寄存器@Ri、直接地址或立即数数据。

SCON是一个8位控制寄存器，它可以进行位寻址，其地址是98H，如表所示，它是关于SCON的每个站点的定义。

表一、SCON各站点定义

C、MCS-51的定时器/计数器^[6]

有两个16位可编程定时器/计数器，分别是定时器/计数器T0和定时器/计数器T1。它们有两种工作模式（计数器模式和计时器模式）和四种工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3）。其所有控制字都在相对特殊的功能寄存器（定时器/计数器方式的控制寄存器TMOD和TCON）中。通过对专用功能寄存器进行编程，可以方便地选择合适的工作模式和方式。

根据要求，电梯每4秒升降一层。到达指定层后，5秒后打开并关闭。从上面，计时器操作将被引用。本系统需要T0至固定时间4s，工作方式1，固定时间为20ms，中断200次试验。因此，总时间为20mstimes;200=4000ms=4s。

如表所示，这是定时器方式寄存器TMOD的设置。

表二、定时器方式寄存器TMOD的设置

表三、定时器方式控制寄存器TCON的设置

定时器/计数器的初始值计算如下：

其中：TIM1为定时器/计数器的定时器长度，与定时器/计数器相关；TIM2为固定时间；T为机器周期，为晶体振荡器周期的12倍。如果晶体振荡器的周期为12MHz，则T为1mu;s；如果晶体振荡器的周期为6MHz，则T为2mu;s。

例如，固定时间为20ms（20000mu;s），晶体振荡器采用6MHz。那么，在工作方式1的情况下，定时器/计数器的初始值计算为:

经十六进制转换，55536为D0F0H.（TL0）=0F0H，（TH0）=0D0H，IPM（R5）计数器=200。T0中断的入口地址是000BH

D、中断系统

为了使CPU具有处理外部异常事件的能力，设置了中断系统。MCS-51单片机中断系统具有五个中断请求源和两个中断优先级，实现了两级中断服务程序嵌套。用户可以使用关闭中断指令或复位来屏蔽所有的中断请求，而打开中断指令则可以使CPU接收到中断请求。在软件控制的情况下，每个中断源都能独立地实现闭合中断或断开中断状态。每个中断源的中断级别包括高优先级或低优先级。与中断系统有关的特殊功能寄存器包括中断优先级IP的控制寄存器、中断使能控制寄存器IE和中断源寄存器TCON和SCON。

在设计过程中，充分利用了中断技术。针对各种事故和优先的信息资源，采用了中断管理的方式。从而节省了资源，提高了系统的控制和响应能力。当然，这种设计方式也是本文的创新之处。

五、硬件实现及软件实现

A、硬件实现

如图3所示，这是系统硬件的整体电路。

B、软件实现

当系统初始化时，电梯被假定为暂停状态，电梯处于第一层并清空服务队列。当接收到用户的需求时，为服务队列建立服务队列，然后根据请求的类型，将电梯的状态标志从暂停状态转换为上行响应或下行响应。最后，将用户层与电梯的当前层进行比较，以便确认电梯方向，调用相关子程序处理其他指令。如图4所示，为主程序流程图。

图3电气线路

图4主程序流程图

1-初始化； 2-服务队列是否已满; 3-上行链路请求； 4-前往目的B；

5-上行链路响应信号； 6- A=B？; 7-Alt;B; 8-电梯下降；

9-电梯上升； 10-电梯开门； 11-下行响应标志； 12-前往目的层B；

13-新请求； 14-进入服务队列； 15-前往目的层B； 16-上行请求；

六、结论

本次设计介绍了基于MCS51单片机设计的电梯系统。它具有结构简单、体积小、开放性强、经济实用等优点。利用中断技术实现远程控制，通讯稳定。因此，它可以作为电梯集中和联锁控制技术的一种尝试。

参考文献

[1] P. Y. Liu, Elevator Principle and Service, Beijing: Electronic Industry Press, 2000.

[2] C. H. Hu, Fundamentals of Mono-Chip Computers and Interface Techniques , 2ed. Beijing: Tsinghua University Publishing House,2004.

[3] Y. L. Tang, Application of PLC in teaching model control of elevator, PLCamp;FA, 4(8), 2003.

[4] J. Hu. Fundamentals of Mono-Chip Computers and Application,China

Machine Press, 2005.

[5] H. Q. Tan, Applicaion Course of MCS-51 Singlechip, Beijing: Tsinghua Univers

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