基于單片機的智能電梯控制模塊的設(shè)計與仿真

1、目錄1 緒論11.1 課題背景11.2 電梯的應(yīng)用21.3 電梯的發(fā)展趨勢21.4 設(shè)計目的31.5 本設(shè)計完成的工作32 總體方案設(shè)計42.1 硬件設(shè)計42.2.1 引言42.1.2單片機簡介52.1.3 主控芯片選擇72.1.4 電源選取92.1.5 主顯示器件選擇92.1.6 74LS595 8位輸出鎖存移位寄存器112.1.7 發(fā)光二極管及獨立按鍵142.2單片機開發(fā)工具仿真簡介162.2.1Keil 簡介162.2.2 Proteus 簡介163 硬件實現(xiàn)及單元電路設(shè)計173.1 主控制模塊173.2 單片機的時鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計173.3 電梯按鍵電路183.4 樓層顯示和樓層指

2、示電路圖184 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案194.1 主程序流程圖194.2 電梯各情況下所對應(yīng)的處理方法20總結(jié)21參考文獻22附錄1 整機電路原理圖23附錄2 源程序24致謝341 緒論1.1 課題背景電梯進入人們的生活已經(jīng)150年了。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升人類生活質(zhì)量的承諾。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶

3、梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠程監(jiān)控、主機節(jié)能、控制柜低噪音耐用，一款款集納了人類在機械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。 中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于1901年安裝的。1932年由美國奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運轉(zhuǎn)著。1951年，黨中央提出要在天安門安裝

4、一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，沐浴著改革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進入了高速發(fā)展的時期。在我國任何一個城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強大的保障。電梯是高層建筑中安全、可靠、垂直上下的運載工具，對改善勞動條件、減輕勞動強度起到很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍很廣，可用于賓館、飯店、辦公大樓、商場、娛樂場所、倉庫以及居民住宅大樓等。在現(xiàn)代社會中，電梯已成為人類必不可少的垂直運輸交通工具。1.2 電梯的應(yīng)用電梯是一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或

5、載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個轎廂，運行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。按速度可分低速電梯（1米/秒以下）、快速電梯(12米/秒)和高速電梯(2米/秒以上)。19世紀(jì)中期開始采用液壓電梯，至今仍在低層建筑物上應(yīng)用。1852年，美國的E.G.奧蒂斯研制出鋼絲繩提升的安全升降機。80年代，驅(qū)動裝置有進一步改進，如電動機通過蝸桿傳動帶動纏繞卷筒、采用平衡重等。19世紀(jì)末，采用了摩擦輪傳動，大大增加電梯的

6、提升高度。1.3 電梯的發(fā)展趨勢綠色化：綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢。發(fā)展趨勢主要有如下：不斷改進產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩、鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用無（少）環(huán)境污染材料、電梯空載上升和滿載下行電機再生發(fā)電回收技術(shù)，安裝電梯將無需安裝腳手架，電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響（如剎車皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。降低能耗：減少電梯能耗的措施是多方面的。主要包括：選擇減小電梯機械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力;合理運用對重和平衡重。驅(qū)動系統(tǒng)使用永磁同步無齒輪曳引機從永磁同步電機

7、工作原理可知其勵磁是由永磁鐵來實現(xiàn)的,不需要定子額外提供勵磁電流 因而電機的功率因數(shù),可以達到很高（理論上可以達到1）。同時永磁同步電機的轉(zhuǎn)子無電流通過，不存在轉(zhuǎn)子耗損問題，一般比異步電機降低45%60%耗損。由于沒有效率低，高能耗蝸輪蝸桿傳動副，能耗進一步降低。在停站較少的群梯布置中，一個主機驅(qū)動兩個轎廂分別上下運行是一種節(jié)能的方案。而減少能耗的另一途徑是電梯運行過程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時電機處以發(fā)電狀態(tài)的特性，將再生能量反饋給電網(wǎng)，這種節(jié)能措施在高速梯上效果顯著。還有一種節(jié)能方案將在軟件控制中得以實現(xiàn)。如建立實時控制的交通模式，盡量以較少的運行次數(shù)來運載較多的乘客，使電梯

8、的停站次數(shù)減至最少。電梯召喚與轎廂指令合一的樓層入口乘客登記方案是電梯控制方式的一項革命性技術(shù)，使原來層站上乘客未知的目的層變得一目了然，從而使控制系統(tǒng)的派梯效率達到最高。減少運行過程能耗的另一措施是將電梯運行中的加減速度模式設(shè)置成變參數(shù)，即電梯控制系統(tǒng)中運行的速度、加速度以及加速度變化率曲線既隨運行距離變化，也隨轎廂負載變化 通過仿真軟件模擬，確定出不同樓層之間的最佳運行曲線。利用電梯機房在樓頂?shù)膬?yōu)勢，充分利用太陽能作為電梯的補充能源也將是新的研究課題。智能化：隨著計算機技術(shù)，通訊技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展使大廈的智能化成為現(xiàn)實，而電梯是智能建筑中的重要交通工具，其技術(shù)發(fā)展及智能化程度也倍受世人關(guān)

9、注。智能化的電梯首先要與智能大廈中所有自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與樓宇控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)等交互聯(lián)系，使電梯成為高效優(yōu)質(zhì)、安全舒適的服務(wù)工具。從電梯運行的控制智能化角度講，要求電梯有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量,控制程序中應(yīng)采用先進的調(diào)度規(guī)則，使群控管理有最佳的派梯模式?，F(xiàn)在的群控算法中已不是單一地依賴“乘客等候時間最短”為目標(biāo)，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)的方法，將要綜合考慮的因素（即專家知識）吸收到群控系統(tǒng)中去，在這些因素中既有影響乘客心理的因素，也有對即將要發(fā)生的情況作評價決策，是專家系統(tǒng)和電梯當(dāng)前運行狀態(tài)組合在一起的多元目標(biāo)控制。利用遺傳算法對客流交通模式及派梯規(guī)則進行優(yōu)化、自學(xué)習(xí)，實現(xiàn)

10、電梯調(diào)度規(guī)則的進化，以適應(yīng)環(huán)境的變化?！耙匀藶楸尽痹O(shè)計的電梯控制系統(tǒng)，將會使電梯的服務(wù)質(zhì)量越來越好。1.4 設(shè)計目的目前電梯控制系統(tǒng)大多采用繼電器或者可編程控制器（PLC）的控制方式，存在著成本高，需要三相供電等缺點，本設(shè)計給出了一種基于單片機的電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計。以單片機為核心，再輔以適當(dāng)?shù)挠布娐泛涂刂瞥绦騺頇z測和控制整個電梯的信號，具有成本低、通用性強、靈活性大、擴展容易及易于實現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點。本設(shè)計注重基本理論知識與實際情況的緊密結(jié)合，同時對學(xué)生獨立創(chuàng)新和分析問題的能力進行培養(yǎng)，加深對知識的理解，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。1.5 本設(shè)計完成的工作1、設(shè)計電路模擬8層電梯運行

11、2、設(shè)置電梯的每一層按鍵，每按下一個按鍵有相應(yīng)的二極管指示。3、電梯具有向上還是向下指示，同時能顯示到了哪一層4、電梯無人時，應(yīng)默認停在第一層5、自行構(gòu)建基于單片機的最小系統(tǒng)，完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計實現(xiàn)； 2 總體方案設(shè)計系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為核心控制單元用于智能電梯系統(tǒng)的控制,該電梯裝有1個88點陣顯示器，顯示樓層和上下方向。88點陣顯示器接到單片機的p0和p2口接受信號，用于判斷是否上下和顯示樓層。系統(tǒng)總體的設(shè)計方框圖如圖2-1所示。電梯顯示電路AT89C51單片機系統(tǒng)電梯顯示按鍵諧振電路每一個樓層按鍵復(fù)位電路每一個樓層顯示電路 圖2-1 系統(tǒng)總體方框圖2.1 硬件設(shè)計2.2.

12、1 引言由于電梯要運送客人到不同樓層，所以每一層都要有按鍵才可以滿足不同樓層顧客的需求。而且，電梯還要有人性化的顯示，如哪個按鈕按下了，就把它對應(yīng)樓層按鈕的二極管點亮，還要有一個數(shù)碼管實時顯示電梯所在層數(shù)，用1616點陣顯示器件按數(shù)字轉(zhuǎn)換用來表示電梯當(dāng)前的運行方向等等。而這些零碎的原件，又需要高效的芯片來控制，它們相互之間的物理連接問題這些就是本章所要敘述的硬件設(shè)計部分。2.1.2單片機簡介單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路

13、、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機經(jīng)過幾代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過

14、不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。單片機誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三大階段。SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，

15、突顯其對象的智能化控制能力。SOC單片機(System On Chip)，單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SOC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SOC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。眾多的單片機可以從不同角度進行分類。按單片機數(shù)據(jù)總線的位數(shù)分為4位，8位，16位，32位。4位單片機在整個單片機市場中所占的比例逐漸減小，它主要應(yīng)用各種規(guī)模較小的家電類消費產(chǎn)品。8位單片機是目前世界上品種最為豐富，應(yīng)

16、用最為廣泛的單片機。16位單片機的操作速度及數(shù)據(jù)吞吐能力在性能上比6位單片機有較大提高。32位單片機在尋址能力，操作速度，運算能力，開發(fā)手段與環(huán)境方面大為增強。單片機的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：工業(yè)控制，單片機可以構(gòu)成各種控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。儀器表，如智能儀器，醫(yī)療器械，數(shù)字示波器等。計算機外部設(shè)備與智能接口，如傳真機，打印機等等單片機在工業(yè)控制，智能家電，汽車電子，樓宇自動化，醫(yī)療器械方面都有應(yīng)用，智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器常用的有驗鈔機，門禁系統(tǒng)，電子監(jiān)控，變頻空調(diào)等等隨處可見 目前有能力進行單片機開發(fā)的人員是非常受企業(yè)歡迎的;這方面需求量是很大的，單

17、片機是我們生活中不可缺少的，它不斷發(fā)達。目前計算機硬件技術(shù)朝著巨型化，微型化和單片化三個方向發(fā)展。單片機代表著計算機技術(shù)的一個發(fā)展方向，自1975年美國德克薩斯儀器公司第一塊單片機芯片TMS-1000問世以來，在短短的30多年間，單片機技術(shù)已發(fā)展成為計算機技術(shù)的一個非?；盍Φ姆种?，單片機在集成度，功能，性能，體系結(jié)構(gòu)等方面都得到了飛速發(fā)展。2.1.3 主控芯片選擇該設(shè)計用了STC89C51RC單片機這種單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任主要特性如下：增強型8052單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可

18、以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V2.0V（3V單片機）工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的80MHz實際工作頻率可達48MHz用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片具有EEPROM功能具有看門

19、狗功能共3個16位定時器計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）PDIP封裝STC89C51RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗QB-QC-.-QH；下降沿移位寄存器 數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級）RCK(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。(通常我將RCK置為低電平，) 當(dāng)移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個正脈

20、沖（5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。/G(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。注：74164和74595功能相仿，都是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74164的驅(qū)動電流(25mA)比74595(35mA)的要 小14腳封裝，體積也小一些。74595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。與164只有數(shù)據(jù)清零端相比，595還多有輸出端時能/禁止控制端，可以使輸出為高阻態(tài)。1)

21、74164和74595功能相仿，都是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74164的驅(qū)動電流(25mA)比74595(35mA)的要小14腳 封裝，體積也小一些。2)74595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。3)595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，在正常使用時SCLR為高電平， G為低電平。從SER每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，如下面的真值表，在正常使用時SCLR為高電 平， G為低電平。從SER每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸入時鐘SCK上

22、升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時鐘上升沿有效一次，此時，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸 出端。入時鐘SCK上升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時鐘上升沿有效一次，此時，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端。其實看了這么多595的資料覺得沒什么難的關(guān)鍵是看懂其時序圖說到底就是下面三步(引用):第一步：目的：將要準(zhǔn)備輸入的位數(shù)據(jù)移入74HC595數(shù)據(jù)輸入端上。方法：送位數(shù)據(jù)到 P1.0。第二步：目的：將位數(shù)據(jù)逐位移入74HC595，即數(shù)據(jù)串入方法：P1.2產(chǎn)生一上升沿，將P1.0上的數(shù)據(jù)移入74HC595中.從低到高。第三步：目的：并行輸出數(shù)據(jù)。即數(shù)據(jù)并出方法：P1.1產(chǎn)生一上升沿，將由P1.0上已

23、移入數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送入到輸出鎖存器。說明：從上可分析：從P1.2產(chǎn)生一上升沿（移入數(shù)據(jù)）和P1.1產(chǎn)生一上升沿（輸出數(shù)據(jù)）是二個獨立過程，實際應(yīng)用時互不干擾。即可輸出數(shù)據(jù)的同時移入數(shù)據(jù)。而具體編程方法為如：R0中存放3FHLED數(shù)碼管顯示“0”引腳說明符號 引腳 描述Q0Q7 15， 1， 7 并行數(shù)據(jù)輸出GND 8 地,Q7 9 串行數(shù)據(jù)輸出,MR 10 主復(fù)位（低電平）,SHCP 11 移位寄存器時鐘輸入,STCP 12 存儲寄存器時鐘輸入,OE 13 輸出有效（低電平）,DS 14 串行數(shù)據(jù)輸入,VCC 16 電源。輸入 輸出 功能SHCP STCP OE MR DS Q7 Qn L

24、 L NC MR為低電平時緊緊影響移位寄存器 L L L L 空移位寄存器到輸出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài) L H H Q6 NC 邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入，例如，以前的狀態(tài)6（內(nèi)部Q6”）出現(xiàn)在串行輸出位。 L H NC Qn 移位寄存器的內(nèi)容到達保持寄存器并從并口輸出 L H Q6 Qn 移位寄存器內(nèi)容移入，先前的移位寄存器的內(nèi)容到達保持寄存器并輸出。H高電平狀態(tài)L低電平狀態(tài)上升沿下降沿Z高阻NC無變化無效當(dāng)MR為高電平，OE為低電平時，數(shù)據(jù)在SHCP上升沿進入移位寄存器，在STCP上升沿輸出到并行端口。2.1.7 發(fā)光二

25、極管及獨立按鍵發(fā)光二極管：50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管如圖2-5所示。 圖2-5 發(fā)光二極管發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光

26、能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。獨立按鍵：按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識

27、別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟實用，較多地應(yīng)用于單片機系統(tǒng)中。在本套設(shè)計中由于只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。獨立按鍵如圖2-6所示。 圖2-6 獨立按鍵獨立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的典型應(yīng)用如圖3.5 所示。獨立式

28、按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。2.2單片機開發(fā)工具仿真簡介本次設(shè)計中用了Labcenter electronics公司出版的Proteus-7.8sp2版本，程序編譯時用了Keil Software公司出品的Keil C514.02版本，下載程序用了下載軟件STC-ICP-V 4.8版本。2.2.1 Keil 簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C

29、編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。2.2.2 Proteus 簡介Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。

30、雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型有PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil等多種編譯器。3 硬件

31、實現(xiàn)及單元電路設(shè)計3.1 主控制模塊主控制最小系統(tǒng)電路如圖3-1所示。 聯(lián)系qq（）圖3-1 單片主控電路圖3.2 單片機的時鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用STC89C52單片機，要使單片機工作起來，就必須有電源，晶振，復(fù)位電路。本系統(tǒng)采用外部方式的時鐘電路復(fù)位的復(fù)位電路，如圖3-2所示。圖3-2 時鐘電路圖3.3 電梯按鍵電路本系統(tǒng)模擬的是8層樓電梯，所以有8個按鍵，每一個按鍵對應(yīng)一層樓。8個按鍵接在P1口如圖3-3所示。圖3-3 電梯按鍵電路圖3.4 樓層顯示和樓層指示電路圖 圖3-4 樓層顯示電路圖本系統(tǒng)總共8層，如圖3-4樓層顯示采用一位共陰88點陣顯示器顯示，每個樓層按鍵按下指示燈

32、為8個發(fā)光二極管如圖3-4所示。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案4.1 主程序流程圖電梯所處的狀態(tài)是整個程序成功運行的核心保證。在電梯每經(jīng)過一個樓層時，就會自動調(diào)用該函數(shù)，它的作用是基于高效率、短時間、人性化的基礎(chǔ)上，合理智能的對電梯的運行進行調(diào)度，結(jié)合實際情況，最終得出電梯下一個目標(biāo)停留樓層。其流程如圖4-1所示。圖4-1 主程序流程圖 由圖可知，程序中將實際情況分為四種情況來判斷：電梯上行且是去送人（即電梯此時位于底層，而高層有人呼叫要上樓）、電梯上行且是去接人（即電梯此時位于底層，而高層有人呼叫要下樓）、電梯下行且是去送人（即電梯此時位于高層，而低層有人呼叫要下樓）、電梯下行且是去接人（即電梯此時位

33、于高層，而低層有人呼叫要上樓）。而這四種情況，也就包含了實際電梯中的絕大部分情況。情況不同，分析的方法也當(dāng)然不一樣。而首先，我們要了解電梯是如何得知此時它是上面四種的哪一種情況的呢？這可以分為兩個步驟：第一判斷電梯是上行還是下行；第二，判斷是去接人還是去送人。當(dāng)然，第一個是最好判斷的，因為電梯在運行時，有兩個與樓層有關(guān)的變量，一個為當(dāng)前所在樓層值，一個為目標(biāo)樓層值，當(dāng)電梯運行時，會讓這兩個值進行比較，若前者大于后者，就為下行，從而讓狀態(tài)變量清零（由于電路中上下行的箭頭使用了非門，故在程序中，兩表示上下行的狀態(tài)變量清零時表示有效）；反之，當(dāng)前者小于后者，即為上行，從而上行變量清零。至于是接人還是

34、送人，是判別的難點。在此，巧妙地利用了兩個狀態(tài)變量scanup和scandown，前者等于所有上行按鍵和去幾層按鍵狀態(tài)變量的或，后者等于所有上行按鍵和去幾層按鍵狀態(tài)變量的或。由此可知，當(dāng)上行按鍵和去幾層按鍵均為0時，電梯仍為上行狀態(tài)，那么此時，電梯的狀態(tài)肯定處于上樓接人的狀態(tài)中（即在高層，有人按了下行鍵）。反之，若它們中有一個為1（且按鍵所處樓層高于當(dāng)前電梯所在樓層，這個由其他函數(shù)來限定，防止電梯在上行過程中受已經(jīng)過樓層按鍵按下時的干擾），則電梯此時處于上樓送人狀態(tài)，就會執(zhí)行對應(yīng)的子程序。其他的與此同理。4.2 電梯各情況下所對應(yīng)的處理方法在實際應(yīng)用中，最簡單的情況莫過于電梯當(dāng)前為閑置狀態(tài)，然

35、后有一人按下按鍵呼叫，然后電梯便響應(yīng)呼叫。但是，實際情況往往比這復(fù)雜的多，在第一個人按下按鍵電梯運行的過程中，還很有可能會有其他不同樓層的人按下不同的按鍵（上行或者下行）的情況發(fā)生。那么就必須得為電梯規(guī)定好一個特定的優(yōu)先級規(guī)則，讓其依據(jù)這個規(guī)則來運行，以免亂作一團。那么這個規(guī)則就必須要高效且人性化，在此，我們規(guī)定，當(dāng)電梯上行時，均不理會那些按下行按鍵的顧客。并且，若在上行過程中，也有人在某層按的是上行按鍵，但是電梯此時已經(jīng)走過了該層，那么電梯也絕對不會再選擇先下行接他。當(dāng)然，當(dāng)將高層上行的顧客送完后（此時一般來說電梯已經(jīng)處于高層了），電梯便會檢測下行按鍵，若更高層有人呼叫下行，則電梯會選擇先去

36、響應(yīng)他們，然后再下行的過程中依次響應(yīng)按了下行處于等待中的顧客，最后這些顧客都送完后，再去相應(yīng)那些電梯上行過程中，處于比電梯低的樓層卻按了上行鍵的顧客。簡單地說，若電梯處于上行狀態(tài)，則在該過程中響應(yīng)不同顧客的優(yōu)先級（或者電梯響應(yīng)的先后順序）為：高層呼叫上行顧客高層呼叫下行顧客底層呼叫下行顧客底層呼叫上行顧客。那么，當(dāng)電梯通過程序運行得知到相應(yīng)狀態(tài)后，又是如何具體的判斷當(dāng)天所鎖定的目標(biāo)樓層是否要變更呢？現(xiàn)以上行為例，加以詳細說明：上行，且是送人，比如電梯當(dāng)前在二層，五樓有人呼叫上樓，那么它就要響應(yīng)這一呼叫，從而把自己的目標(biāo)樓層鎖定為五樓并向上運行，而在五樓呼叫后不久，四樓也有人呼叫上樓（且電梯此刻

37、還未運行到六樓），那么在電梯運行中，沒經(jīng)過一個樓層，會做一次判決，因為四樓也有人呼叫，所以正常情況下，它應(yīng)該在判決后將目標(biāo)樓層定位四樓。而若四樓的顧客按下的是下行鍵，或者二樓的人按下呼叫鍵，電梯此時都會暫時不予理會。部分程序代碼見附錄。總結(jié)經(jīng)過幾十天的艱苦奮斗，我最終完成了畢業(yè)設(shè)計的基本要求。在大學(xué)的最后一個學(xué)期里，我學(xué)到了很多的知識和技能。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我掌握了做科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。首先，我學(xué)會了對相關(guān)文獻的檢索。隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對文獻的檢索，收集資料的形式也變得越來越豐富。我們一方面可以利用學(xué)校圖書館資源，另一方面可以利用網(wǎng)絡(luò)來檢索資源，例如中國知網(wǎng)CNKI、IEEE、萬方數(shù)據(jù)庫、百度文庫、豆丁文庫等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其次，通過這次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我的動手能力，使我進一步