基于MSP430F149單片機實現(xiàn)電梯門機控制系統(tǒng)的設計

電梯是現(xiàn)代人們生活中不可或缺的工具。目前的電梯門機控制系統(tǒng)均有其固有的缺陷，這些缺陷使電梯不能正常運行、維護工作量大甚至造成人身傷害。因此，研制一種高性能、高可靠性且維護方便、成本適中的電梯門機控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。
1系統(tǒng)的硬件設計
系統(tǒng)的硬件構成如圖1所示，輸入及顯示電路完成人機交互功能，對電梯門機的執(zhí)行過程進行設定；計算控制電路根據(jù)設定參數(shù)和外部輸入的信號，依照一定的控制規(guī)律，完成計算及控制邏輯輸出；而驅動和保護電路接受計算控制電路的控制邏輯，根據(jù)此邏輯控制執(zhí)行機構的動作，同時監(jiān)控自身及執(zhí)行機構的狀態(tài)，在發(fā)生故障時保護電路動作，以保護元器件安全。下面簡要介紹計算控制電路和執(zhí)行機構。
基于MSP430F149單片機實現(xiàn)電梯門機控制系統(tǒng)的設計
基于MSP430F149單片機實現(xiàn)電梯門機控制系統(tǒng)的設計
1．1計算控制電路
計算控制電路由MSP430F149作為控制電路的處理單元，外加各種信號調(diào)整電路和參數(shù)掉電保持電路組成。主要包括：參數(shù)掉電保持電路；電機轉速反饋和運行方向辨別電路；電流采集反饋電路；位置反饋及開關譯碼電路；電平轉換電路。
電機轉速反饋和運行方向辨別電路該電路采用光電碼盤來測量電機速度，采用光柵辨向法辨別電機運行方向。實現(xiàn)的方法是將2個光電傳感器相差90°。相位安裝，使他們產(chǎn)生相差90°。相位的A，B相脈沖波，經(jīng)整形后送到辨向電路中。
位置反饋及開關譯碼電路電路如圖2所示。A，B，C三相位置是由3個互差120°電角度的光電傳感器送出的方波信號，經(jīng)過LM324整形后，送人MSP430F149進行最優(yōu)電流導通角處理，處理后輸出的3個互差120°電角度的方波信號送到GAL16V8進行開關譯碼。GAL16V8同時將譯出的控制導通信號與PWM調(diào)制信號、故障排鎖信號、電機正反轉信號一起譯碼，實現(xiàn)電機轉速、方向控制和故障保護功能。

1．2執(zhí)行機構
電梯門機開關執(zhí)行機構由稀土永磁無刷直流電動機組成。電機是雙余度繞組釤鈷永磁方波電機（300V，200W，600r／min），采用集中整距繞組，氣隙磁場分布為方波。轉子位置傳感器為光電位置傳感器，實時檢測電機轉子相對定子繞組的位置，輸出3個寬180°電角、相位差120°電角的矩形波。根據(jù)其三路信號組合的不同，確定當前轉子位置及應導通的電樞繞組。
2系統(tǒng)的軟件設計
系統(tǒng)的主要軟件有：系統(tǒng)初始化程序，人機交互程序，數(shù)據(jù)存取程序，系統(tǒng)監(jiān)測程序，電機控制和驅動程序等。
2．1系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化包括MSP430F149單片機和外圍器件的初始化、系統(tǒng)全局變量的定義和賦初值。初始化完成后，程序進入主循環(huán)體，根據(jù)預設的參數(shù)或者根據(jù)操作者的輸入進行電機控制和調(diào)節(jié)。初始化流程如圖3所示。設置定時器時，定時器A用于程序循環(huán)中的定時查詢、A／D的定時采樣、速度的定時獲取。定時器B用于產(chǎn)生PWM波，以及設定的4個加減速時間。在默認情況下，LED顯示的是電機的轉速信息，只有在操作者干預時，才顯示電流、加減速時間等信息。初始程序的最后將定時器A、定時器B、各個I／O口及看門狗的中斷打開，之后在死循環(huán)中對單片機B送往單片機A（MSP430F149）的速度信號進行反復查詢。

2．2系統(tǒng)監(jiān)測程序
程序隨時監(jiān)測的信號有：外部的位置開關信號、IPM給出的報警號、復位請求信號、電梯門遇堵信號、開門信號及關門信號。這些信號均由外部中斷口輸入。位置開關信號告訴系統(tǒng)電梯門的極限位置；IPM的報警信號在IPM探索到過流、過熱時自動發(fā)出；電梯門遇堵信號是在程序在進行關門操作時遇到外力作用后發(fā)出的；開門及關門信號直接決定電機的運行方向，開門動作還受控于電梯門遇堵信號。
2．3電機的控制和驅動
電機控制和驅動程序主要完成電機運行速度曲線的處理、最優(yōu)電流開通角的即時計算。程序在調(diào)速時，將所得電機實際轉速與默認數(shù)據(jù)進行比較，然后對實際轉速進行調(diào)節(jié)。為了減弱轉矩脈動，需要對轉子位置信號進行一定角度的偏移處理，系統(tǒng)中，經(jīng)過對電機電流信號的計算，使用了3°角的最優(yōu)電流開通角。電機的轉子位置信號引起MSP430F149的中斷，在中斷處理程序中，MSP430F149先根據(jù)送人的電機實際轉速信號計算出3°角所需時間，然后按照電機運行方向信號，對位置信號進行超前或者滯后處理。退出中斷后，Timer-B依照計算結果，輸出新的三相位置信號給GALl6V8譯碼器，由GALl6V8輸出開關信號，控制逆變器的工作狀態(tài)，從而控制電機的運行速度。程序流程圖如圖4所示。

3結語
通過設計和調(diào)試，系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的性能指標。在系統(tǒng)設計過程中，由于注重了通用化、模塊化設計，使得所用的軟件硬件均可以稍加擴展，用于大多數(shù)無刷直流電機的控制系統(tǒng)中，成為通用型的變頻器。