基于单片机的五层智能电梯系统（51+语音版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22009-02C-LW
设计摘要：
基于单片机的五层智能电梯设计，该系统通过内机按键和外机按键，实现了方便快捷地控制电梯到达目标楼层的功能。同时，系统还利用一个四相步进电机，来实现电梯的顺畅升降。此外，该系统还使用了HX711传感器，可以准确测量电梯的总重量，并在超载时及时发出报警信号，保障乘客的安全。最令人瞩目的特点之一是该电梯系统支持语音控制功能。用户可以通过语音命令直接指示电梯到达特定楼层，省去了按键操作的繁琐过程，提供了更加智能、便捷的使用体验。
这套基于单片机的五层智能电梯系统具有高度的可靠性和安全性。内置的控制模块采用先进的算法和技术，确保了电梯的稳定运行和准确响应。此外，系统还配备了多重安全保护机制，如过载报警功能，以及防止电梯错误运行的故障检测装置等，从而有效地预防了潜在的意外风险。总之，基于单片机的五层智能电梯系统在提供高效、方便的楼层控制方面具有显著的优势，并通过语音控制和重量监测功能实现了更加智能化和安全化的电梯使用体验。这一创新技术将为现代建筑物和人们的生活带来更多便利与舒适，展现了智能科技在电梯领域的巨大潜力。
关键词：单片机；电梯控制系统；超重报警
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 语音检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 HX711压力传感器模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主机主程序流程设计
4.3 按键流程图
4.4 监测函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 按键功能实物测试
5.3 电梯运行实物测试
5.4 超重预警实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2电梯内机按键测试
6.3电梯外机按键测试
6.4语音控制测试
6.5超重报警测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着城市化进程的加快和建筑高度的增加，电梯作为现代社会不可或缺的交通工具之一，在人们的日常生活中发挥着重要的作用。传统电梯系统主要通过按键控制电梯运行，操作相对繁琐，特别是在高峰期时容易出现拥堵和长时间等待的情况。此外，由于传统电梯系统没有重量监测功能，容易发生超载导致安全隐患。针对这些问题，基于单片机的五层智能电梯系统将传统电梯系统进行了升级改造，使其更具智能化和安全性。
其次，该设计的意义在于提供了更加便捷和高效的楼层控制方式。通过内机按键和外机按键，用户可以直接选择所需楼层，而无需等待其他楼层的停靠。此外，引入语音控制功能，用户只需通过口头指令即可控制电梯到达特定楼层，避免了传统按键的繁琐过程，提供了更加智能、人性化的使用体验。该设计还具有重要的安全意义。通过引入HX711传感器测量总重量，系统可以准确判断电梯是否超载，并在超载情况下发出报警信号，提醒乘客和工作人员避免进一步风险。这种重量监测功能有效预防了电梯超载引起的危险情况，保障了乘客的生命安全。
另外，基于单片机的五层智能电梯系统的推出，也是智能科技在电梯领域发展的重要里程碑。随着科技的不断进步，人们对于电梯系统的要求也越来越高。该设计引入了单片机技术，使得电梯系统更加稳定可靠，运行更加平稳精准。同时，语音控制功能的应用，体现了智能化交互的趋势，让电梯操作更加简便、高效。这一创新设计不仅为现代建筑物提供了更先进的垂直交通解决方案，也为智能科技与传统产业的融合带来了新的可能性。
总之，基于单片机的五层智能电梯系统是在满足人们对于便捷、安全和智能化电梯需求的背景下设计的创新解决方案。其具有提供高效、舒适的楼层控制方式、重量监测功能以及智能化交互等特点，大大提升了电梯系统的性能和用户体验。这一设计的推出不仅满足了现代社会对于垂直交通的需求，也展示了智能科技在电梯领域的广阔应用前景。
1.2 国内外研究现状
目前，国内外在基于单片机的智能电梯系统研究方面已取得了一些重要进展。国外的研究聚焦于电梯系统的智能化、自动化和安全性提升。例如，美国的研究者利用机器学习算法实现了电梯调度系统的自适应控制，以提高电梯运行效率和减少等待时间。同时，他们还引入了传感器技术，用于检测电梯中的人数以及可能的故障情况，从而提高电梯的安全性和可靠性。
在国内，基于单片机的智能电梯系统的研究也日益受到关注。研究者们主要关注电梯的智能化控制、能源管理和安全防护等方面。他们利用单片机技术实现了电梯的楼层控制、故障检测和报警等功能，并结合网络通信技术实现了远程监控和管理。此外，一些研究还将人工智能技术应用于电梯系统，通过分析用户的出行模式和交通流量，提高电梯运行效率和乘坐体验。
综上所述，国内外在基于单片机的智能电梯系统研究方面已取得了一系列创新成果。这些研究主要聚焦于智能化控制、安全性提升和能源管理等方面，通过引入先进的技术和方法，推动电梯系统向更加高效、安全和智能化的方向发展。未来，可以进一步加强国际合作，共享研究成果，推动基于单片机的智能电梯系统在全球范围内的应用与推广。
在国内，孙晓琳，罗丹（2018）利用单片机组成的电梯控制系统所运用到的主要元件包含有:51单片机,ULN2003双极型线性集成电路,步进电机等.其中单片机是一款多功能的微控制器,其功能包括定时,中断,中断返回,计数等.系统采用ULN2003双极型线性集成电路和步进电机一起组成了电梯拽动的模拟模块.C语言程序编程是系统所用到的软件编译,使用其可便于实现模拟电梯正常运行的整个过程.在此电梯控制系统中,使用微控制器(AT89C51)来作为其整个电路系统的控制核心,可以很好的进行软件调试和硬件检测[1]。
史二娜，张晓博（2020）以单片机STC89C52RC为MCU的电梯自动控制系统,通过检测按键电平的变化来判断按键是否按下,将电平的变化信息用做用户请求发送给MCU,处理器收到请求后作出相应处理并将结果反馈给电机驱动模块,从而控制电动机转动,实现各楼层之间的上下运转。系统结构包括系统方案设计、硬件设计、软件设计、系统测试五个部分。硬件由单片机最小系统、一位数码管、ULN2003A、矩阵键盘模块等。软件采用C语言模块化分层次设计,围绕主程序设计了电梯调度子程序、按键检测子程序、楼层显示子程序等。结合Proteus仿真与之相应软件驱动程序,设计实现了五层电梯运行模拟仿真,可靠性强,稳定性高[2]。
基于听觉的嵌入式人机交互便是该领域的一个热门研究课题.刘迷（2022）设计采用STM32F103C8T6的32位微控制器,LD3320的语音识别芯片,MR628-TTS语音合成模块和OLED液晶显示屏对整体结构以及软硬件设计,最终实现由一级指令触发,二级指令持续控制的非接触式语音控制系统,通过语音关键词来达到对外部电器的非接触式语音控制[3]。
在国外，电梯是一种用于在垂直方向上移动人员或货物的运输设备。 Karrthik R S , Prabhu S R , Megavarthini K K ,et al（2020）构建了基于可编程逻辑的电梯控制系统，以模拟现实生活中的实际电梯。本文介绍了一种无需配重的基于牵引的电梯系统的新方法。通过这种方法可以改善沿电梯牵引轮的摩擦。为了减少沿轨道的摩擦，起重机构中使用了轴承。伺服电机（三菱的HJ-KS43J）因其精确的定位能力而被用作原动机。西门子S7 200智能PLC用于控制整个系统。PLC 与呼螺、楼层开关、指示器和传感器连接，以实现电梯系统的有效运行[4]。
Iio M（2022）提供了一种能够提高电梯运行效率的电梯控制系统。电梯控制系统包括处理器;以及用于存储程序的存储器，该程序在电梯行驶期间根据电梯轿厢中的信息执行识别楼层的过程，根据识别的楼层确定目标楼层，确定在电梯行驶期间是否确定目标楼层，以及在汽车行驶期间对应于电梯中目的地楼层的呼叫，在这种情况下目标楼层被确定为可停止楼层。在目标楼层未确定为可停止楼层的情况下，程序执行以下过程，在电梯响应电梯中的所有呼叫后，在电梯中注册对应于电梯中目标楼层的呼叫[5]。
Julakanti S R（2022）研究了电梯数据通信系统被配置成在多个电梯系统和远程位于多个电梯系统的数据中心之间进行通信。电梯数据通信系统包括基于软件的云通信平台和服务器。所述基于软件的云通信平台被配置为接收和发送多个电梯系统的通信。服务器远程位于多个电梯系统之外，并且被配置为发送和接收基于软件的云通信平台之间的数据中心和通信[6]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的五层智能电梯的系统软件。系统软件由STC89C52最小单片机，HX711称重模块，SU-03T声控模块、步进电机模块和被动蜂鸣器警报模块设计，并具有单独的功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可实现通过内机按键和外机按键控制电梯到达楼层
2、可实现通过一个四相步进电机控制电梯升降
3、可实现通过HX711测量总重，超载报警
4、可以实现语音控制电梯到达指定楼层
