单片机在交流双速电梯控制中的应用
收稿日期 : 2007 - 02 - 20
作者简介 :孙世举 (1966 - ) ,男 ,河南宁陵人 ,商丘技师学院电气工程专业一级实习教师 ,主要从事电子技术、机电技术应用研究.
文章编号 : 1671 - 8127 (2007) 02 - 0077 - 03
单片机在交流双速电梯控制中的应用
孙世举
(商丘技师学院 ,河南 商丘 476000)
摘 要 :一种基于 AT89C52单片机的交流双速电梯控制器在实际中得到了很好的应用. 通过专门设计的光电
隔离电路和抗干扰软件设计 ,有效地滤除电磁干扰. 与传统的电路系统相比 ,具有抗干扰能力强、功能齐全、稳定性
高、性价比高的优点.
关键词 :单片机 ;光电耦合器 ;看门狗
中图分类号 : TM5 文献标识码 : A
0 引言
2003年 3月 ,我们对商丘福源集团万吨冷库使用的天津电梯厂生产“手动控制交流双速货运电梯 ”进行
了改造 ,经长期运行验证 ,电梯工作平稳可靠、操作简单、显示明了、能够通过 RS485接口与微机通讯 ,用微
机对其工作状态监控、检查 ,其性能完全符合设计目标要求.
1 系统设计
设计的电梯控制器由 CPU (AT89C52) 、输入信号检测、电机运转控制、显示、数据记录、看门狗、微机通
讯、电源和软件等部分组成. CPU 巡回检测各种输入信号 ,修正出错的数据 ,经过运算 ,发出适当的输出信
号 ,控制电梯的运行.
防止电梯控制系统受各种电磁干扰 ,设计中采取了完善的软、硬件抗干扰措施. 软件 :对所有的输入信
号 ,进行软件防抖动处理 ;在程序运行过程中 ,每隔 20m s,就对所有重要寄存器进行检查 ,及时修正错误数
据 ;程序巡回检测所有输入信号 ,根据它们之间的逻辑关系 ,及时发现错误 ,并迅速给予修正. 硬件 :对所有
的输入信号和输出信号接口 ( I/O) ,全部进行光电隔离 ,隔绝外部的电信号干扰 ;电源部分使用较大的滤波
电容 ,在每个 IC的电源端和接地端 ,并联独石电容器进行高频滤波 ;为防止程序跑飞 ,电路中设有看门狗电
路 ;防止外部电磁干扰 ,将整个装置进行屏蔽.
2 硬件设计
2. 1 CPU和 I/O扩展
控制器使用的 AT89C52是 ATMAL公司生产的高性能 CMOS 8位单片机 [ 1 ] ,片内含 16KB的可反复擦写
的 Flash只读程序存储器和 256 B的随机存取数据存储器 (RAM) ,有丰富的指令系统 ,其超强的逻辑运算指
令是其他单片机所无法比拟的. 可提供许多高性价比的解决方案 ,适用于多数嵌入式应用系统. 一对全双工
串行通信口 ,可以用来与微机进行通讯 ,可以进行远距离通讯 ,监视其工作状态. 整个系统需要检测 22路输
入信号 ,输出 7路电机运转的控制信号 , 17路显示控制信号和 1路电铃控制信号. 另外 ,还需要与微机通讯 ,
以及数据记录的 I2 C接口、看门狗控制接口、断电检测接口等 , CPU本身的 32个 I/O接口远不够使用 ,因此 ,
在电路中设置了 6块 74HC573芯片 ,扩展出 48个 I/O接口 ,这样 ,就完全满足了 I/O接口的需求.
2. 2 输入信号检测
系统需要检测 22路输入信号 ,有电梯位置信号、门开关信号、楼层按钮 (呼梯 ) 、梯内运行按钮和检修开
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2007年第 2期
第 6卷 (总第 29期 ) 商丘职业技术学院学报
JOURNAL OF SHANGQ IU VOCATIONAL AND TECHN ICAL COLLEGE Vol. 6,No. 2
Apr. , 2007
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关等. 因信号线处于强电环境之中 ,受强烈的干扰 ,设计中 ,采用图 1所示的电路引入信号.
图 1 光电隔离的信号输入电路
2. 3 控制信号输出和显示
控制信号通过型号为 PC817的光电耦合器输出后 ,其信号经过三极管放大 ,驱动 12V 的小型继电器工
作. 这些小型继电器输出 220V交流电 ,进一步驱动 7个交流接触器 ,控制电机启动、换速、正反转 ,带动电梯
的轿箱上下运动. 显示信号通过型号为 MOC3061的光电耦合器输出后 ,直接驱动显示模块显示楼层数据、电
梯运动状态、点亮呼梯指示灯.
2. 4 看门狗电路
如图 2所示 , C2、R2和 7555构成一个多谐振荡器. IN与 CPU的一个 I/O端口连接 , RESET接 CPU的复
位端. 接通电源 ,由于 C2未充电 ,导致 RESET为高电平 ,单片机复位. 此电压通过 R2对 C2充电 ,当 C2两端
的电压达到 Vcc ×2 /3时 , RESET变为低电平 ,单片机开始工作. 如果系统工作正常 , CPU则定时向 IN端输
出脉冲 (喂狗脉冲 ) ,向 C2充电 ,防止 7555振荡. 如果程序受到干扰而跑飞 ,则“喂狗脉冲 ”消失 , C2经 R2放
电 ,将引起 CPU复位而重新启动.
图 2 看门狗电路
2. 5 RS485通讯接口电路
系统设置了串行通讯接口电路 ,支持与微机之间的通讯. 采用单向通讯方式 :控制器每隔 20m s向微机
发送 8个字节的数据 ,数据由引导字节、电梯各个信号状态数据、电梯工作状态数据和结束信息组成. 如果需
要检查电梯的工作状态 ,可以随时接通微机监控控制器发送的信号. 通讯电路与控制器之间采取了光电隔
离措施 ,支持热插拔 ,不需断电 ,即可与微机链接或者断开. 微机使用的通讯程序采用 Delphi5. 0写成 [ 2 ] ,界
面如图 3所示. 系统采用 RS - 485接口芯片 SN75176. RS - 485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组
合 ,抗共模干扰能力增强. 在通讯波特率为 4800时 ,最大传输距离的国际标准值大于 1000m[ 3 ] .
图 3 微机监视程序界面
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3 控制软件设计
控制软件采用模块化设计. 输入信号检测模块、控制信号输出模块、正常运行控制模块、测试状态控制
模块、纠错模块、断电数据记录模块和串行通讯模块.
程序中使用了两个中断源 : (1)低级别 0T中断的溢出周期为 10m s,其任务是检测各种输入信号、调用控
制算法、输出控制信号、刷新显示、为主程序提供定时等. (2)高级别的 1 INT中断 ,用来响应掉电信号 ,及时
记录掉电前的工作数据.
主程序负责检查由 0T检测的按钮信号 (呼梯、检修、上下 ) ,向 0T下达电梯运行任务. 循环查询各个工
作寄存器的状态 ,检查逻辑错误 ,及时纠错 ,向看门狗电路发送“喂狗 ”脉冲.
软件设计中防止各种干扰的措施是 :对每一路输入信号 ,都要进行 2次检测. 只有相邻 2次检测的结果
相同 ,才确认此信号有效. 下面是检测第一路信号的程序部分 :
Input01_10: jnb Temp_01, Input01_11 ; 第二路信号 = 0?
clr Temp_01 ; 若临时信号 = 1, 临时信号清零
ljmp Input02
Input01_11: jb I_SX, Input01_12 ; 若临时信号 = 原有数据 = 信号
ljmp Input02 ; 保持不变
Input01_12: clr I_SX ; 信号 " 0"有效
setb J_SX ; 检测到信号下降沿
setb Changed ; 信号已经改变
ljmp Input02
; ??
Input02: jnb Temp_02, Input01_21 ; 第二路信号 = 0?
4 结语
该控制器控制操作简便、功能齐全 ,抗干扰能力强 ,性能稳定可靠 ,造价低廉 ,完全能够满足对“交流双
速电梯 ”控制的需求. 具有一定的推广价值.
参考文献 :
[ 1 ]何立民. 单片机应用系统设计 [M ]. 北京 :北京航空航天出版社 , 1993.
[ 2 ] Steve Teixeria. Delphi5. 0[M ]. 北京 :机械工业出版社 , 2000. 7
[ 3 ]Maxim公司. MAX485. PDF. Maxim Integrated Products, Inc
[责任编辑 冯喜忠 ]
A p p lica tion of th e S in g le C h ip M ic rocom p u te r in th e C on tro l
of th e A lte rn a tin g C u r re n t D ou b le Sp e e d E le va to r
SUN Shi - ju
(Shangqiu Technician College, Shangqiu 476000, China)
A b s tra c t: Putting forward an alternating current double speed elevator controller based on AT89C52 single chip microcomputer. Through the special
designed photoelectric isolation circuit and the design of interference resistant software, it filters the electromagnetic interference effectively. Compared
with traditional circuit system, it has the advantages of greater ability in resisting interference, more competed functions, higher stability and ratio of func2
tion and price.
Key w o rd s: single chip microcomputer; Opt coupler; watchdog
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