基于MSP430F149单片机实现电梯门机控制系统的设计-德赢Vwin官网网

电梯是现代人们生活中不可或缺的工具。目前的电梯门机控制系统均有其固有的缺陷，这些缺陷使电梯不能正常运行、维护工作量大甚至造成人身伤害。因此，研制一种高性能、高可靠性且维护方便、成本适中的电梯门机控制系统具有重要的现实意义。

1 系统的硬件设计

系统的硬件构成如图1所示，输入及显示电路完成人机交互功能，对电梯门机的执行过程进行设定；计算控制电路根据设定参数和外部输入的信号，依照一定的控制规律，完成计算及控制逻辑输出；而驱动和保护电路接受计算控制电路的控制逻辑，根据此逻辑控制执行机构的动作，同时监控自身及执行机构的状态，在发生故障时保护电路动作，以保护元器件安全。下面简要介绍计算控制电路和执行机构。

基于MSP430F149单片机实现电梯门机控制系统的设计

1．1 计算控制电路

计算控制电路由MSP430F149作为控制电路的处理单元，外加各种信号调整电路和参数掉电保持电路组成。主要包括：参数掉电保持电路；电机转速反馈和运行方向辨别电路；电流采集反馈电路；位置反馈及开关译码电路；电平转换电路。

电机转速反馈和运行方向辨别电路该电路采用光电码盘来测量电机速度，采用光栅辨向法辨别电机运行方向。实现的方法是将2个光电传感器相差90°。相位安装，使他们产生相差90°。相位的A，B相脉冲波，经整形后送到辨向电路中。

位置反馈及开关译码电路电路如图2所示。A，B，C三相位置是由3个互差120°电角度的光电传感器送出的方波信号，经过LM324整形后，送人MSP430F149进行最优电流导通角处理，处理后输出的3个互差120°电角度的方波信号送到GAL16V8进行开关译码。GAL16V8同时将译出的控制导通信号与PWM调制信号、故障排锁信号、电机正反转信号一起译码，实现电机转速、方向控制和故障保护功能。

1．2 执行机构

电梯门机开关执行机构由稀土永磁无刷直流电动机组成。电机是双余度绕组钐钴永磁方波电机（300V，200W，600r／min），采用集中整距绕组，气隙磁场分布为方波。转子位置传感器为光电位置传感器，实时检测电机转子相对定子绕组的位置，输出3个宽180°电角、相位差120°电角的矩形波。根据其三路信号组合的不同，确定当前转子位置及应导通的电枢绕组。

2 系统的软件设计

系统的主要软件有：系统初始化程序，人机交互程序，数据存取程序，系统监测程序，电机控制和驱动程序等。

2．1 系统初始化

系统初始化包括MSP430F149单片机和外围器件的初始化、系统全局变量的定义和赋初值。初始化完成后，程序进入主循环体，根据预设的参数或者根据操作者的输入进行电机控制和调节。初始化流程如图3所示。设置定时器时，定时器A用于程序循环中的定时查询、A／D的定时采样、速度的定时获取。定时器B用于产生PWM波，以及设定的4个加减速时间。在默认情况下，LED显示的是电机的转速信息，只有在操作者干预时，才显示电流、加减速时间等信息。初始程序的最后将定时器A、定时器B、各个I／O口及看门狗的中断打开，之后在死循环中对单片机B送往单片机A（MSP430F149）的速度信号进行反复查询。

2．2 系统监测程序

程序随时监测的信号有：外部的位置开关信号、IPM给出的报警号、复位请求信号、电梯门遇堵信号、开门信号及关门信号。这些信号均由外部中断口输入。位置开关信号告诉系统电梯门的极限位置；IPM的报警信号在IPM探索到过流、过热时自动发出；电梯门遇堵信号是在程序在进行关门操作时遇到外力作用后发出的；开门及关门信号直接决定电机的运行方向，开门动作还受控于电梯门遇堵信号。

2．3 电机的控制和驱动

电机控制和驱动程序主要完成电机运行速度曲线的处理、最优电流开通角的即时计算。程序在调速时，将所得电机实际转速与默认数据进行比较，然后对实际转速进行调节。为了减弱转矩脉动，需要对转子位置信号进行一定角度的偏移处理，系统中，经过对电机电流信号的计算，使用了3°角的最优电流开通角。电机的转子位置信号引起MSP430F149的中断，在中断处理程序中，MSP430F149先根据送人的电机实际转速信号计算出3°角所需时间，然后按照电机运行方向信号，对位置信号进行超前或者滞后处理。退出中断后，Timer-B依照计算结果，输出新的三相位置信号给GALl6V8译码器，由GALl6V8输出开关信号，控制逆变器的工作状态，从而控制电机的运行速度。程序流程图如图4所示。