9.1 总体评价 ............................................................................................................. 32 9.2 缺陷与不足 .......................................................................................................... 32 9.3 需改进之处 .......................................................................................................... 32 结束语 ........................................................................................................................... 32 参考文献........................................................................................................................ 34 致 谢........................................................................................................................ 35 声 明........................................................................................................................ 36
1 引言
1.1 课题背景
电梯是现代生活中必不可少的高层建筑垂直交通的工具。随着生活水平的不断提高，高层建筑规模的不断扩大，出现越来越多的电梯公寓，电梯办公楼，且人们对电梯运行的效率要求也越来越高。电梯客流量的不断增多，单部电梯已经远远不能满足及时高效的要求。因此，高层建筑的电梯大多采取双路或多路电梯共同作业的方式。然而仅靠电梯数量的增加，不仅不能满足现代楼宇的多种要求，还会带来诸如环境污染、能源消耗、运行效率低的问题。于是，多路电梯并联的控制问题则成了首要应解决的问题。为了进一步的提高电梯运载效率，更好的为乘客服务，合理的电梯的调度算法，则成为了研究的重点问题。电梯群控技术，则是在这样的背景下提出的，用来解决复杂的、非线性、不确定性的多目标随机决策问题。电梯群控技术对改善电梯控制方式，提高运载效率有很大的意义，能在提高系统服务质量和运营效率的同时降低能耗。当前电梯群控技术的研究有丰富的成果，比如基于神经网络算法控制的，基于模糊算法的解决方案，考虑乘客混杂度的电梯智能群控算法，多目标优化的群控算法等等。本课题基于现有楼宇中的双路电梯控制系统和前人群控算法研究的背景来设计实施的。
1.2 国内外研究现状
从有关的文献看,对于电梯控制系统的单片机仿真设计不太多，注重单片机等有关电子器件的使用和电路设计。另一方面，由于现代高层楼宇的电梯大都采用两台或三台甚至多台电梯集中排列并列调度的方法，所以电梯群控技术成为这一领域研究的重点问题。电梯群控系统是通过对电梯群的运行状态进行实时监测与分析,再根据不同的实际情况对各电梯进行优化调度和合理分配,进而实现电梯系统对乘客的服务质量和服务效率的改善和提高的目标。国内外对于电梯群控技术的研究有较为丰富的成果。在中国期刊全文数据库中，及中国优秀硕士论文全文数据库中可以找到的有关电梯群控技术的相关文章较多，大体分为以下几种研究方向，基于遗传算法的电梯群控系统研究、基于模糊神经网络的电梯群控系统研究，多目标优化的智能调度算法研究及人工智能在电梯群控系统中的应用等。国外也有众多关于电梯群控技术的相关文献，在MERL的网站上，和IEEE Explore的网站上都可以查
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阅到许多关于电梯群控技术的文献。国内外的研究都注重电梯运行效率的提高，努力达到实时高效运行的目标。
1.3 本课题研究的意义
本课题的研究有五个方面的意义：首先，仿真图的设计，能提高设计者对模拟软件的熟练使用程度，且在对电梯仿真的过程中，锻炼设计者尽量使用简洁明了的方式来表征电梯的运行过程。其次，单片机编程，通过这个细致的工作过程，能对单片机的各种功能、使用方法、各种规范有进一步的理解，对其应用也更加熟悉。再次，电梯调度算法的设计和实施，这是本课题研究的核心部分。通过对电梯运行及控制深入的了解，归纳出电梯运行的规范，在深刻理解的基础上采用合适的算法解决。通过这个过程，提高的设计者在算法实现过程中的逻辑思考及模块化的编程能力，而且对于算法的进一步改进，提高了原有算法的效率，这是在课题研究过程中收获颇大的一个方面。最后，整个设计过程是逐步有序进行的，需要统筹安排及合理布局，这样锻炼了设计者在软件设计实现过程中使用软件工程的思想及方法有效完成工作的能力。
1.4 本课题的研究方法
由于两部电梯之间的相互关联性很强，程序设计比较复杂，因此在双电梯联动控制系统的软件部分时，主要采用8位单片机编程，用模块化的编程思想来进行设计。这样有利于突破沿用继电器构成的线路的局限,利用微处理器强大的算术逻辑运算和通信功能，采用实时调度算法，实现快速服务，达到较佳的运行效率。
设计过程分为三个步骤进行，一是仿真图设计，二是单片机编程，三是电梯调度算法。在仿真图设计完成的基础上，采用模块化的编程思想，完成显示模块，按键模块及通信模块三个与单片机联系密切的模块的编程。然后在模拟软件上测试连线及各部分输入输出的连线及输入输出正确与否。在这些工作全部完成的情况下，完成电梯调度算法模块的编程。最后在仿真软件是上模拟实施，同时测试运行情况，若发现问题，则再修改程序，逐步完善。由于电梯控制系统实际上是一个人机交互式的控制系统，因此单纯采用顺序控制或逻辑控制是不能够满足要求的，而应该在设计中采用随机逻辑控制方式。
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2 开发工具简介
2.1 AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本，其特点是：与MCS-51 兼容 ，8位CPU，片内带振荡器，频率范围1.2MHz~12MHz、片内带128字节的数据存储器，片内带4KB的程序存储器，程序存储器的寻址空间为64KB，片外数据存储器的寻址空间为64KB，有21个字节特殊功能寄存器，4个8位并行I/O口，2个16位定时/计数器，2个优先级别的5个中断源，1个全双工的串行I/O接口，可多机通信。
2.2 编程软件
Keil uVision：Keil uVision为一款单片机的开发软件，支持汇编语言及高级语言的开发。Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM，20M以上空闲的硬盘空间，WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
2.3 模拟软件
Proteus：Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，具有原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能。他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，能直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果。
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3 需求描述
3.1 模拟对象
仿真设计的模拟对象为学院图书馆的双路电梯，共6层及-1层。
3.2 按钮情况
每层楼的电梯门外有向上和向下的要梯按钮各一个（6楼只有向下的要梯按钮，-1楼只有向上的要梯按钮）。按下按钮，按钮灯亮，表示请求已被记录，再次按下，则灯熄灭，表示请求取消。两个电梯轿厢内有11个按钮，分别有表示-1楼至6楼的共7个楼层请求按钮，开/关门按钮2个，报警按钮1个，呼叫按钮1个。楼层及开/关门按钮都是按下时亮，再次按下时熄灭。报警及呼叫按钮在异常情况下使用。
3.3 运行状态显示情况
电梯外部和轿厢内都有显示屏幕，显示电梯运行到哪一层，同时还显示当前电梯的运动方向。若电梯停在某一层，则电梯运动方向无显示，只显示当前楼层号。内外对于运行情况的显示是相同的。
3.4 电梯控制系统功能要求
3.4.1响应外部请求功能
能响应用户在电梯外的乘梯请求，从两路电梯中选出路径最短，代价最小的一路电梯到达用户所在楼层。具体细则如下：
1) 外部请求响应规则：
(1) 若电梯运行向上，在上行方向上有多个向上用户请求，则按
顺序先响应最近端的请求。若为多个向下请求，则按顺序从最远端开始响应。
(2) 若电梯运行向下，在下行方向上有多个外部向下请求，则从
近端开始响应，多个向上请求，则从最远端开始响应。
2) 电梯响应外部请求时，应先遍历电梯当前楼层以上或以下的楼层是否有请求信号（若有向下请求，则遍历当前楼层以下的所有楼层，反之，则相反）按规则1）响应，到达响应有请求的楼层。
3) 当电梯响应了某楼层的外部请求，此时在相同方向上更高（更低）
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