單片機的電梯控制設(shè)計

1、單片機的電梯控制設(shè)計Document number ： BGCG-0857-BTDO-0089-2022單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計評語：考勤（10 分）守紀（10 分）過程（30 分）設(shè)計報告 （30 分）答辯（20 分）總成績 （100 分）專業(yè)：自動化班級：動1101姓名：孫海文學號：,指導(dǎo)教師：趙峰蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2014年1月15日1設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計題目基于單片機的三層電梯控制模型的設(shè)計設(shè)計具體要求(1)用戶可通過按鍵發(fā)出請求；(2)可顯示電梯所在樓層；(3)滿足用戶升降要求；(4)顯示電梯升降超重狀態(tài)；2所用器件原理介紹AT89c51是一個低功耗，高性能CMOS 8位

2、單片機，片內(nèi)含4kBytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。AT89C51是低功耗、 高性能的CMOS型8位單片機。片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲器，且允許在系 統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。片內(nèi)有128B的RAM、32條I/O 口線、2個16 位定時計數(shù)器、5個中斷源、一個全雙工串行口等，完全滿足該課題的需 要。3系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)以AT89c51單片機的電梯自動控制系統(tǒng)為核心，有硬件設(shè)計， 軟件設(shè)計，軟件調(diào)試等幾個部分。數(shù)碼管顯示實時樓層，單片機通過掃描 按鍵指示燈來讀取請求，根據(jù)所在樓層的不同，進行不同的分析、調(diào)度， 然后做出正確的響應(yīng)，更新狀態(tài)并在指示燈和數(shù)碼管上顯示出

3、來，還有報 警器的設(shè)計，上下呼叫指示燈的部分組成?？傮w設(shè)計框圖如圖1所示。數(shù)碼管單片機控制系統(tǒng)P3P1 口接LED指示燈；LED指不燈鍵盤按鍵PLP2接2*4鍵盤硬件設(shè)計(1) AT89c51 接口由單片機的P0 口控制數(shù)碼管的位碼，P1 口控制數(shù)據(jù)的讀取，P2 口控 制電機運行狀態(tài)、電梯運行狀態(tài)和蜂鳴器狀態(tài)。(2)按鍵控制圖為了節(jié)省單片機的接口，故選用行列鍵盤矩陣，本電路初始按鍵一端 都加低電平，有按鍵按下時，電路導(dǎo)通給輸入口 P1輸入低電平信號，然后 根據(jù)按鍵不同功能實現(xiàn)電梯的控制。按鍵控制電路如圖2所示。9尸四第三層向下Pio O 0第二層【可上P13 K3廣，第二層向下p* 第一層向上

4、內(nèi)。 O OK5產(chǎn)、電梯內(nèi)F3 pxK6電梯內(nèi) F2 pi5.o 。K7尸，電梯內(nèi)F1 pi、9超重指示P27 O O(4)數(shù)碼管顯示圖2按鍵控制圖(3) LED指示燈在本次設(shè)計中電機正反轉(zhuǎn)用兩個發(fā)光管來表示，用單片機的P1 口做輸 入口來輸入，其中L1亮表示電機正轉(zhuǎn)電梯向上運行，L2亮表示電機反轉(zhuǎn) 電梯向下運行，L3亮表示超重。當電梯超重時，單片機產(chǎn)生低電平由P25 口輸出，同時由P17, P37 口輸出高電平，以此控制LED指示燈。LED指示燈如圖3所示。圖3 LED指示燈數(shù)顯管的基本功能是具備顯示當前電梯的層數(shù)。采用共陽極接法，把 二極管的陽極連接到一起構(gòu)成共陽極，使用時公共陽極接+5V

5、。這樣陰極段 端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，而輸入高電平不點亮。因為POD 沒有上拉電阻所以不能輸出高電平，所以要接上拉電阻，排阻就是好多電 阻連接一起，有一個公共端輸入高電平，因為采用共陽極接法，所以采用 上拉。數(shù)碼管顯示電路如圖4所示。圖4數(shù)碼管顯示(5)蜂鳴器對于電梯超重問題的提示報警選用蜂鳴器，P25 口輸出信號，為了使 蜂鳴器有較大的聲音，給它加一個三極管放大，使其增大脈沖電流信號z蜂鳴器電路圖如圖5所示。軟件設(shè)計(1)程序流程圖軟件設(shè)計思想：采用模塊化的設(shè)計方法，不同功能由不同子程序?qū)?現(xiàn)。由于本設(shè)計采用單片機實現(xiàn)控制，其中主程序部分完成了系統(tǒng)初始 化，定時器的工作方式，中斷

6、產(chǎn)生，延時等。電梯的整個軟件設(shè)計包括以 下幾個部分：電梯邏輯控制模塊、電梯運行模塊、電機啟動模塊、電機正 反轉(zhuǎn)模塊、樓層數(shù)顯模塊、鍵盤按鍵輸入模塊、指示燈模塊、超重報警器 模塊。程序流程圖如圖6所示。初始化（設(shè)定電梯 初始狀態(tài)）R示當前樓層now等待中斷圖6主程序流程圖軟件設(shè)計源程序如附錄2所示。4軟件編譯調(diào)試在軟件調(diào)試中，采用keil仿真軟件進行程序調(diào)試。首先分別調(diào)試各個 功能程序，再對整個程序進行調(diào)試，以便修改錯誤碼。首先在keil軟件中 選擇AT89c51作為CPU,新建一個.c文件，將各個功能程序錄入，先檢查 程序有無明顯錯誤，保存過后編譯程序，當有錯誤時就根據(jù)提示加以修 改，當各個功

7、能程序編譯完成后，再對整個程序全速執(zhí)行，查看程序有哪 些地方出現(xiàn)錯誤，對應(yīng)錯誤提示逐步調(diào)整程序，糾正錯誤直到程序正確無 誤。分析實際生活中的電梯運行情況，總結(jié)電梯運行規(guī)律及原則。電梯在 掃描到請求后，到底是否立即響應(yīng)、何時響應(yīng)，總是遵循“順路”的原 則，若請求的運動方向與電梯現(xiàn)行方向相同且在該方向上繼續(xù)運行即可響 應(yīng)該請求，則“順路”響應(yīng)。5硬件仿真硬件仿真使用的是Proteus模擬單片機外圍器件的工具，它可以仿真 51系列、AVR, PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD, RAM, ROM,鍵 盤，馬達，LED, AD/DA,部分SPI器件，部分IIC器件.）。然后右鍵 AT89C51

8、 再左鍵，出現(xiàn)Edit Componetn ,在 Program File 中單擊 出 現(xiàn)文件瀏覽對話框，找到文件，單擊確定.完成添加文件，單擊0K退 出。單擊仿真按鈕，系統(tǒng)開始工作，通過按鍵，電梯都能完成請求，基本 實現(xiàn)了電梯運行的模擬。首先利用Proteus中的器件庫完成電路的連接，如附錄1所示。6設(shè)計總結(jié)本次課程設(shè)計主要是對單片機控制的實踐，經(jīng)過這一實踐，讓我更對 單片機的工作原理、功能、應(yīng)用及其常見的外圍電路都有了更進一步的理 解和切身的體會。無論是查資料、分析課題、設(shè)計電路、調(diào)試電路、設(shè)計 軟件、調(diào)試程序還是系統(tǒng)調(diào)試，每一步都認真的去學習，把理論知識應(yīng)用 到實踐中，動手能力得到很大提

9、高。本次課設(shè)過程中遇到了很多問題，如數(shù)碼管和按鍵模塊的電阻阻值設(shè) 置不合理，分析課題時沒有抓準電梯運行的規(guī)律、原則導(dǎo)致程序設(shè)計的不 完善，寫條件語句時考慮不全面等等。這些問題不但使我深深的感到對原 理知識理解、運用的缺乏，還讓我體會到了許多理論與實際的差距。在解 決這些問題的過程中，讓我懂得了在面對不同的故障現(xiàn)象時，如何找出故 障原因及排除故障的方法，充分鍛煉了分析、解決問題的能力。參考文獻1王思明，張金敏，張鑫等.單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.北京:北京科 學出版社,2012.2李超青.單片機原理及接口技術(shù)M.北京:北京航空航天大學出版社，1社9.3何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.北京:北京航空

10、航天大學出版社，1990.附錄1: Proteus電路的連接圖“尸J第三層向下pl 上產(chǎn)產(chǎn)第二層向1 p* 心尸產(chǎn)第二層向下a- 臣尹式第一是向上p”.K5產(chǎn)產(chǎn)電梯內(nèi)F3 p帕K7個電梯內(nèi)門尹士超重指不puPZ(U1411，%_.上jLtD-GKEENRio_ A 下行 pnSBSft LtD-GKEENLS1號 i盤歪四、 ICLCD-GRCCNCUJpmwaPD.IftDIPU2AD2muP33ACO即岫”POSADSPJS* 6rstPD.7IAD?P2 口修P21A電P2tprP211ALEP2Mt2ESP2m口92&MiP2.7依 6pwP31WXDphP11.TXDP12PJ2XT

11、TUP13PJ3IHTTPUP3VTOPISP35nlPIS內(nèi)創(chuàng)識Plf加T191Ug01。 1P112P匕 3 P13 4P14 5PIS 邑 P16 ?pi73ATOCS1C123466?7；9P1 RESVM*2122 NW附圖1 Proteus電路的連接圖附錄2:電梯源程序ttincludeOttincludeOttdefine uint unsigned int /預(yù)定義#define uchar unsigned charuchar code LED_CODES 二OxcO, 0xf9, 0xa4, OxbO; 字形代表碼 0-3sbitweight=P2 7;超重信號sbitF3

12、D=pro；/3樓向下按鈕sbitFiu=pri；/I樓向上按鈕sbitF2D 二P2;/2樓向下按鈕sbitF2U=P3;/2樓向上按鈕sbitF1=P14;電梯內(nèi)1樓sbitF2=P1-5;電梯內(nèi)2樓sbitF3=P1-6;電梯內(nèi)3樓sbitledu=P37;上行指示燈sbitledd二P7;下行指示燈sbitledw=P2*6;超重指示燈sbitbeep=P2-5;超重報警sbitINA = P2P;電機信號1sbitINB = P21;電機信號2ucharnf=l;當前樓層ucharcf;呼叫樓層uchardf;要去樓層uchar fl, f2;樓層差（電梯停止依據(jù)）：fl= cf-n

13、f ;f2=|df-nfuchar tl, t2;暫存當前樓層（顯示碼指針）：tl二nf; t2=nfuchar flag;呼叫 flagR,乘電梯 flag=luchar dir; 電機方向1 -正轉(zhuǎn)，0-反轉(zhuǎn)uint MA;脈沖頻率uint Speed=25;50%占空比，脈沖寬度占電機周期比 void delay (uint z)uint x, y;for(x=z;x0;x一)for(y=125;y0;y-);)定時器初始化void Timer_Init() THO-OxEC;TL0=0x78;TMOD=OxOl;ETO-1;EA=1;EXO=1;ITO=1;EX1=1;IT1=1;)/

14、電機運行及指示燈函數(shù)void step (uchar dir)電機啟動 (if(dir=l)(TRO=1; 開定時器，啟動電機ledu=0; 正反轉(zhuǎn)指示燈ledd=l;)else if(dir=0)(TRO=1; 開定時器，啟動電機ledd=0;ledu=l;)else if(dir=2)TRO=O;delay(50); 延時穩(wěn)定電機)乘坐電梯運行，flag=l為該運行方式標記置乘坐運行標記；置目的樓層；若當前電梯正在1樓則不動作；計算當前電梯距目標樓層的層數(shù)；置電機轉(zhuǎn)向；暫存當前樓層；修改當前樓層為目的樓層；電梯運轉(zhuǎn)；void Floors()電梯內(nèi)部呼叫(if(Fl=0)flag=l;df

15、=l;if(df=nf)return;f2=abs(df- nf);dir=0;t2=nf;nf=df;step(dir);delay (5000);else if(F2=0)flag=l;df=2;if (df=nf)return;f2=abs(df-nf);if(dfnf)dir=l;else dir=0;t2=nf;nf=df;step(dir);delay (5000);else if (F3=0)flag=l;df=3;if(df=nf)return;f2=abs (df- nf) ;dir=l;t2=nf;nf=df;step(dir);delay(5000);dir=2;dela

16、y(50);)呼叫電梯運行，flag=0為該運行方式標記同乘坐電梯運行void Calls()電梯外部呼叫(if(F3D=0)flag=0;cf=3;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);dir=l;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000);else if(FlU=0)flag=0;cf=l;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf) ;dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000);else if(F2D=0)flag=0;cf=2;if(cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);if(cfnf)dir=l;else dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000); else if(F2U=0)flag=0;cf=2;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);if(cfnf)dir=l;else dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay(5000); dir=2; 停止電機 delay (50);)void main()主函數(shù)，LED數(shù)顯管顯示(Timer_Init ();定時器初始化PO=LED_CO