基于RTX51Tiny的电梯控制器设计方案

　　一、系统架构

　　电梯控制器的整体工作流程是：开始电梯在一层处于等待状态，当用户需要乘坐电梯时，可按下电梯外部操作单元的呼叫按钮。电梯控制器接收到呼叫信号后，根据电梯调度算法，输出控制信号给步进电机，控制电梯轿厢的运行。当乘客进入电梯后，操作电梯内的键盘输入需要的楼层信息和开关门信息，经过电梯控制器的处理输出控制信号，控制步进电机实现电梯的升降、平层和开关门等功能。此外，电梯控制器还应有故障处理、状态显示等功能。

　　电梯控制器按功能可分为五个单元：日历时钟单元、步进电机单元、电梯状态显示单元、电梯按键输入单元、控制器主控单元。系统框图如图1所示。

图1 电梯控制器系统框图

　　日历时钟单元用于信息的处理和获取，并做出一些相应的控制判断。

　　电梯按键输入单元包括电梯内部的键盘及外部按钮，内部键盘用于服务电梯内部的乘客，并接受电梯内部乘客的各种指令，外部操作按钮提供与电梯外用户的交互，响应电梯外部用户的呼叫。

图2 电梯按键输入单元电路图

　　电梯状态显示单元主要用于给电梯内外的用户提供状态信息，包括显示当前楼层及电梯运行状态等信息、电梯运行方向，及电梯的日历时钟信息。

　　主控单元是电梯控制器的核心。它通过对外部请求信号和继电器、传感器的反馈信号进行运算处理，输出控制指令控制电梯系统工作状态的流转。

　　控制器主控单元主要由8051单片机处理器，A/D转换电路，复位电路，信号存储电路组成，其电路图如图3所示。

图3 控制器主控单元电路图

　　步进电机单元控制电梯轿厢的升降、开关门、紧急停止和报警等。

　　二、软件设计

　　本电梯控制器的设计基于RTX51 Tiny实时多任务操作系统。电梯在工作过程中共有8种状态：等待、上升、下降、开门、关门、停止、超载报警及故障报警状态。初始状态一般在下端站处于等待状态，当收到上升请求后就开始运行。电梯在报警状态时，电梯不运行，直至报警信号被清除。系统由请求信号启动，运行中每检测到一个到达楼层信号，就将信号存储器的请求信号和楼层状态信号进行比较，再参考原方向信号来判断是否停止，转向等动作。

　　系统设计实现的功能包括：步进电机单元根据主控单元的输出指令控制曳引电机正传、反转和停转，并控制电梯开门/关门，面向用户显示提示信息(含楼层显示、电梯运行方向显示及接受用户请求显示等)。根据电梯工作流程和硬件电路要实现的功能，对可将电梯控制器工作分为6个任务。