基于单片机的模拟电梯系统设计 丽水学院2013届学生毕业设计（论文）
2.7 H桥驱动电路的设计
2.7.1光耦的介绍
图2-8光耦内部图
光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器。这次设计时本来采用要用驱动芯片L298N来驱动电机的，但考虑到自己动手接触过H桥电路之后会有更深的了解，后又改用H桥。但是刚好有同学也是用H桥驱动电机的，所以就加了光耦。跟原先的H桥相比，稳定性又有所提升。光耦的主要作用就是强弱电的隔离，因为单片机是小功率的芯片，而电机是大功率的，所以光耦可以有效的起到隔离作用。
光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的[2]。
如上图，二极管负极接VCC，二极管正极接单片机I/O口，发射极接地，集电极接入H桥电路。当电梯需要上升或者下降时，给二极管正极输入一个高电平或者低电平，控制二极管的通断。假如芯片给二极管正极的是低电平，此时二极管导通，然后三极管也导通，因为发射极是接地的，所以集电极端也是低电平。将此信号传输给H桥。光耦在电路中一左一右两个，给左边的光耦输入低电平了，那右边的就是要输入高电平，这样才能维持电机的运转，这个在下面的H桥电路设计中会解释。
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2.7.2 H桥驱动电路的介绍
图2-9 H桥驱动电路图
如上为本次设计的H桥驱动电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。在桥路左边加了一个NPN三极管Q12和PNP三极管Q8，右边也同样加了Q7和Q11,可以更有效的控制和保护电路。要使电机运转，必须是一条对角线上的三极管导通。下面，我们用一个例子来解释下H桥电路的工作原理。假设左边是低电平，那相对应的右边为高电平。所以左边的光耦C脚输入低电平，右边的光耦内的三极管不导通。因为PNP是低电平导通，所以左边第一个三极管Q8导通，因为下面串联一个电阻，所以呈高电平状态，所以左边第二个三极管Q12导通，所以，H桥中右下角的三极管Q14也导通，左上角的三极管Q9的基极B经过了三个电阻，而他的发射极只经过一个电阻，所以基极的电压相对的低于发射极，所以左上角的三极管Q9也导通。所以电机可以运转。接下来要验证右上角的三极管Q10和左下角的三极管Q13不导通，因为光耦不导通，所以右边第一个三极管Q7没有构成回路，所以不导通，右边第二个三极管Q11和H桥右上角的三极管Q10同理也不导通，左下角的三极管Q13 B级没电压，所以也不导通，所以，当左边输入低电平，右边输入高电平时，左上角和右下角的三极管Q9，Q14导通，电机正转。反之，电机反转。四个并联在H桥三极管两端的二极管起到续流保护的作用。
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第三章 电梯系统的控制程序设计
3.7程序流程图
3.7.1 主程序流程图
开始
电梯运行 扫描键盘查询变量，调用子程序 初始化
当电梯上电了之后，程序开始执行，数码管显示为1楼，同时开始扫描键盘，判断是否有按键按下，当有按键按下后，根据按键修改变量，然后电梯运行，同时数码管显示相应楼层，当抵达所需楼层楼层后，开始开门，同时蜂鸣器发出声音，提示已到达。然后循环以上过程。
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3.7.2 中断程序流程图
返回 电梯运行 修改请求变量 Y 有键按下？ N 键盘扫描 入口 当有键按下之后，中断开始，修改变量，然后电机开始转，电梯运行，当电梯到达所需楼层后，中断结束，电梯开始开门，同时蜂鸣器发出声音提示到达。然后循环上述过程。
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