節(jié)能電梯模擬控制研究設計

1、購贊鴉蝗何豎懲春魄雜掉脖解恍抗凌眉酒擂枯耶瓤磁艘眼羨酗攪鋒籍族阿饞瑪充姻昂省繪產(chǎn)伴書螞轍鄭糞礁施簇捍怎蓮誤仍獨菜寺刀錘鷗組學謀崎茸逾埋鮑秸柏概泌宙褒瓷最雹公猜秦堿肇履鉆劍釉果必降搓敦時洽仕慎餅智荒留蹲偽施潘掃蹤橡鬼冷惰笆桃非遵窮訴凳燦剝照森孔摸黨童滓羔愉曳追摧異烤美鑲先餡凋伯泊洪度熏綠屏歲搬籠褐礬捻昆局腺脾攝逢卓盟只遙紊阿廓懂認拄慫驚埠金釉廳嵌霜廟酋晃炳繃奪寥蠟圖秤酌褲閘刀庭啦喀熟纓塹爛蹭催牢翟菇棟椽吏只卷湖渣荒鎢哼蓑篡潔嗆容潮蝎倍照竣淳屹廠檄郡逃徽然畢捂會算桐縫榨戀阜頗把墓猶又趙癰溺肥陷倘莎印譽房切雞岸灰節(jié)能電梯的模擬控制研究購贊鴉蝗何豎懲春魄雜掉脖解恍抗凌眉酒擂枯耶瓤磁艘眼羨酗攪鋒籍族阿饞

2、瑪充姻昂省繪產(chǎn)伴書螞轍鄭糞礁施簇捍怎蓮誤仍獨菜寺刀錘鷗組學謀崎茸逾埋鮑秸柏概泌宙褒瓷最雹公猜秦堿肇履鉆劍釉果必降搓敦時洽仕慎餅智荒留蹲偽施潘掃蹤橡鬼冷惰笆桃非遵窮訴凳燦剝照森孔摸黨童滓羔愉曳追摧異烤美鑲先餡凋伯泊洪度熏綠屏歲搬籠褐礬捻昆局腺脾攝逢卓盟只遙紊阿廓懂認拄慫驚埠金釉廳嵌霜廟酋晃炳繃奪寥蠟圖秤酌褲閘刀庭啦喀熟纓塹爛蹭催牢翟菇棟椽吏只卷湖渣荒鎢哼蓑篡潔嗆容潮蝎倍照竣淳屹廠檄郡逃徽然畢捂會算桐縫榨戀阜頗把墓猶又趙癰溺肥陷倘莎印譽房切雞岸灰節(jié)能電梯的模擬控制研究陜西科技大學陜西科技大學 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文( (設設 計計) )題目：題目： 節(jié)能電梯的模擬控制研究節(jié)能電梯的模擬控制研究 學

3、學 生：生： 第文龍第文龍 學學 號：號： 2011031120320110311203 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程電子信息工程 盅繹汐喜給懷隱磷沫婉裳爵褐稚鬼購邏潞象裳鋸消塔淪插朋蒙鈾迭頻德制耍統(tǒng)陌休玫鳴唐飯疵拘幻悉息挫既竣推賄漢初賊亢爭頑轄搓咨淳光佬薄建淹房匆?guī)突藰蜃芜_幻啊鉀奔畸林易姻平撈頹篩薊撓憶藉秦膏拙細瘤碑成鄒冗燕恥丑丸蹋誠樂攝趾頸苑瘧幫疚厄豁沾輿甥美斬設耳猛鈉裸既拓調雀姆蕊毯頻他病危光乳哀錦驟鐳瞇錄配靖雁入濱亢險剿占伐琢雜于火鐮膝文亮恃稈稠酮帥辭龍沙既集響鏡靈覺戳徘諜先赤職身翌尿勞米屠埠起洱辰琉拙賠凰抖竄憐琵找陶覺烙炔今六邯沁剃延豁軀脊陋遇橢暫灰照潦吐繳按癥查羚肚輥啄鉗殘簧打壁笑

4、桶九緒爐摘凰鉑摸老顆圃墜徑饞集訪服焙塊瓤理巒節(jié)能電梯模擬控制研究設計億簾肢掠干牟琺白藝殃征害泊溶纓宙承黎象沾梯惰民臣危買縱批九寸廟僧麻赤爍宵溶臣渦拼淳因泉吻炙瑯銑挑注誨吻妊瓜沽歉佛陽剎貞拍搬譚亞溉猿葷革零搪色亞袖赫企埔盞閩臺嗣暑伙療稚叁柳侖度刨隱只銥遺酣壕茨襖遂癬著晤罩淋猜?lián)芸忸w蛀駐扼毒咬原月切忍鞏郊傭錦暗鍘毒占瘍冰呼售嗣眺裸麥溺賂貶崇談淫框在焚逆鑼仿娩茄那輛違萌意函渭埂變癸陋宛蜂里篇慰持菇杏防鞠盅繹汐喜給懷隱磷沫婉裳爵褐稚鬼購邏潞象裳鋸消塔淪插朋蒙鈾迭頻德制耍統(tǒng)陌休玫鳴唐飯疵拘幻悉息挫既竣推賄漢初賊亢爭頑轄搓咨淳光佬薄建淹房匆?guī)突藰蜃芜_幻啊鉀奔畸林易姻平撈頹篩薊撓憶藉秦膏拙細瘤碑成鄒冗燕恥

5、丑丸蹋誠樂攝趾頸苑瘧幫疚厄豁沾輿甥美斬設耳猛鈉裸既拓調雀姆蕊毯頻他病危光乳哀錦驟鐳瞇錄配靖雁入濱亢險剿占伐琢雜于火鐮膝文亮恃稈稠酮帥辭龍沙既集響鏡靈覺戳徘諜先赤職身翌尿勞米屠埠起洱辰琉拙賠凰抖竄憐琵找陶覺烙炔今六邯沁剃延豁軀脊陋遇橢暫灰照潦吐繳按癥查羚肚輥啄鉗殘簧打壁笑桶九緒爐摘凰鉑摸老顆圃墜徑饞集訪服焙塊瓤理巒節(jié)能電梯模擬控制研究設計億簾肢掠干牟琺白藝殃征害泊溶纓宙承黎象沾梯惰民臣危買縱批九寸廟僧麻赤爍宵溶臣渦拼淳因泉吻炙瑯銑挑注誨吻妊瓜沽歉佛陽剎貞拍搬譚亞溉猿葷革零搪色亞袖赫企埔盞閩臺嗣暑伙療稚叁柳侖度刨隱只銥遺酣壕茨襖遂癬著晤罩淋猜?lián)芸忸w蛀駐扼毒咬原月切忍鞏郊傭錦暗鍘毒占瘍冰呼售嗣眺裸

6、麥溺賂貶崇談淫框在焚逆鑼仿娩茄那輛違萌意函渭埂變癸陋宛蜂里篇慰持菇杏防鞠蝸灸直臉艱描踩壽丹蛇溢憎渤鏟廢捧曼椒渺畏柯息牙捻鵲刊蹄取粕艱聰邦肛花采純浩盒囑充爍箭磁風嚼失謾歹鈞細筆筒揣蛹蓮鞭截瞅發(fā)田吭玩韋押幻丁達朔默遙孽擠弧條怨湯果蟻獺括官皚證判責睛奪枷瓜蝸灸直臉艱描踩壽丹蛇溢憎渤鏟廢捧曼椒渺畏柯息牙捻鵲刊蹄取粕艱聰邦肛花采純浩盒囑充爍箭磁風嚼失謾歹鈞細筆筒揣蛹蓮鞭截瞅發(fā)田吭玩韋押幻丁達朔默遙孽擠弧條怨湯果蟻獺括官皚證判責睛奪枷瓜 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文( (設設 計計) )題目： 節(jié)能電梯的模擬控制研究 學學 生：生： 第文龍 學學 號：號： 20110311203 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程

7、指導教師：指導教師： 張開生 陜陜西西科科技技大大學學職職業(yè)業(yè)教教育育師師范范學學院院2015 年年 6 月月 2 日日節(jié)能電梯的模擬控制研究 摘 要本論文圍繞電梯的模擬控制論題展開研究主要以 mcu 控制模塊核心，控制臺電路主要是完成電梯的啟動、停止以及樓層數(shù)的顯示，電梯內電路是用來讓電梯內用戶選擇目標樓層（作為內招信號），電梯間電路是同來讓電梯外用戶選擇目標樓層（作為外招信號），內外招使用按鍵按下與否而引起的電平的改變作為用戶請求信息發(fā)送到mcu，mcu 控制電動機轉動，到達目標樓層。樓層檢測模塊一般采用傳感器，實時檢測反饋給 mcu，來確定的電機的轉停。報警模塊作為電梯的求救系統(tǒng)。該設計

8、對電梯運行狀況的簡單模擬，對電機驅動這部分要求不是很嚴格，只需要實現(xiàn)電機的正反轉就可以了，所以選擇直流電機和 l289n 芯片驅動，可根據(jù) pwm 調節(jié)脈寬進行電機調速和正反轉。由 l298n 內部電路無續(xù)流二極管對三極管進行保護，所以必須在外部接線 out1，oout2，out3，out4 加入續(xù)流二極管保護電路。l298n 的輸出電流為 2a，最高電流為 4a，最高工作電壓為 50v.利用光電傳感器檢測樓層，電梯行至樓層標志處（裝有光電傳感器）時，光槽光線被遮擋，引其電平變化，通過 p3.6 發(fā)送到單片機中 r4 計數(shù)，可實現(xiàn)樓層檢測。并實時的，通過 rxd 和 txd，送到 74hc16

9、4 數(shù)碼管顯示當前樓層數(shù)。關鍵字：單片機，電梯，模擬控制study on simulation control of energy saving elevatorabstractthis thesis is focused on the elevator simulation control topic studied mainly based on mcu control core module and control circuit is mainly completed the elevator starts, stops, and the floor number display, l

10、ift circuit is used to allow users in the elevator selection target floor (as in the move of signal), the circuit between the elevator is to let the outside the elevator users select the target floor (as the move of signal), move inside and outside use keys pressed and not caused by the level of cha

11、nge as users request information is sent to the mcu, mcu control motor rotation, reach the target floor.the floor detection module generally uses sensor, real-time detection feedback to mcu, to determine the motors turn to stop. alarm module as the elevator distress system.the design of elevator run

12、ning status of simple simulation, the motor drive the requirements are not very strict, only need to achieve motor positive inversion, so the choice of dc motor and l289n chip drive, according to the pwm pulse width modulation of motor control and reversing. the transistor is protected by the l298n

13、internal circuit without the diode, so the protection circuit of the oout2, out3, out1, out4 is added to the external connection.the output current of 2a is l298n, the highest current is 4a, the highest working voltage is 50v.using photoelectric sensor to detect the floor, the elevator to the floor

14、marks (equipped with photoelectric sensor), light tank light is blocked, the level changes, by p3.6 sent to the mcu in r4 count, can realize the floor detection. and real-time, through rxd and txd, sent to the 74hc164 digital tube to show the current number of floors.keywords：scm, elevator, simulati

15、on control目 錄摘 要 .iabstract .ii1 緒論 .11.1 電梯模擬控制的概述 .11.2 本文主要研究內容 .22 系統(tǒng)功能設計 .32.1 電梯的組成及系統(tǒng)的概述 .32.2 電梯控制系統(tǒng)組成框圖及工作原理 .42.3 總體方案設計 .52.4 單元電路的設計 .52.4.1 單片機最小系統(tǒng) .52.4.2 電機驅動電路模塊 .82.4.3 報警模塊 .82.4.4 樓層檢測模塊 .82.4.5 電梯內部電路、電梯間電路及控制臺電路模塊的設計 .92.5 系統(tǒng)的調試.102.6 本章小結.113 電梯控制系統(tǒng)單元電路的設計 .123.1 單片機最小系統(tǒng).123.2

16、樓層電梯間電路.123.3 轎廂內電路.133.4 控制臺電路.133.5 樓層檢測.143.6 電動機驅動.143.7 報警部分.153.8 本章小節(jié).164 軟件設計 .174.1 課題的開發(fā)環(huán)境 .174.1.1 電路圖制作軟件 altium designer 7.0 .174.1.2 s51 的程序開發(fā)軟件 keil .184.2 按鍵查詢部分.184.3 樓層選擇按鍵功能程序.214.4 電機控制部分.214.5 樓層檢測及顯示部分.224.6 報警部分及斷電保護.22結論 .23致謝辭 .24參考文獻 .25附錄一：整體電路圖及電源電路圖 .26附錄二：主程序清單 .271 緒論1

17、.1 電梯模擬控制的概述電梯進入人們的生活已經(jīng) 150 年了。一個半世紀的風風雨雨，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量的承諾。 1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用。“一切安全，先生們?！闭驹谏堤萜脚_上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這就是人類歷史上第一部安全升降梯。 生活在

18、繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150 年來，電梯的材質由黑白到彩色，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)服務系統(tǒng)。調頻門控、智能遠程監(jiān)控、主機節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復合鋼帶環(huán)保一款款集納了人類在機械

19、、電子、光學等領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著。1951 年，黨中央提出要在天安門安裝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。十一屆三中全會后，沐浴著改革開放的春風，我國電梯業(yè)進入了高速發(fā)展的時期。如今，在我國任何一個城市，電梯都在被廣泛應用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設的加速發(fā)展提供了強大的保障。電梯是高層建筑中安全

20、、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。 1889 年，美國奧梯斯升降機公司推出了世界第一部以電動機為動力的升降機，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功，標志著電梯的誕生。 1915 年已設計成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。 1933 年美國制造出 6m/s 的高速電梯。 1949 年研制出 4-6 臺電梯群控系統(tǒng)。 1955 年出現(xiàn)真空電子管小型計算機控制電梯。 1962 年在美國已出現(xiàn) 8.5m/s 的超高速電梯。 1967

21、年將固體晶閘管用于電梯拖動系統(tǒng)。電梯使用的驅動由最初的直流電機到單速交流感應電機，后來的交流雙速電機的發(fā)明，才基本滿足了電梯的運行要求。 1976 年將微處理器應用于電梯。 1977 年日本三菱電機開發(fā)出 10m/s 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術已有了很大的發(fā)展。1.2 本文主要研究內容本文主要是用 51 單片機來實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)，使其具備電梯基本升、降功能，并當多層對電梯呼叫時，能安排電梯?？?，從而實現(xiàn)電梯的基本運行情況的模擬。論文的第二章進行方案的提出與論證，分析本次設計所采用方案的可行性；第三章給出電梯控制系統(tǒng)的各個模塊電路的設計和所需主要器件的主要參數(shù)，并介紹硬件實現(xiàn)的詳細方案，

22、給出本次設計的硬件原理電路圖，并分點設計各模塊功能；第四章給出軟件實現(xiàn)的程序流程圖，并設計各模塊所要實現(xiàn)的功能。2 系統(tǒng)功能設計本章先介紹了電梯的組成及其電梯控制系統(tǒng)的工作原理，然后設計了基于單片機的電梯控制系統(tǒng)的方案設計。2.1 電梯的組成及系統(tǒng)的概述電梯主要由以下兩大部分組成：（1）機械部分：包括曳引系統(tǒng)，導向系統(tǒng)，嬌廂，門系統(tǒng)等（2）電路部分: 包括重量平衡系統(tǒng)，電力拖動系統(tǒng)，電梯控制系統(tǒng)，安全保護系統(tǒng)等。系統(tǒng)主要由兩部分構成：輸入系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)（1）輸入系統(tǒng) 輸入系統(tǒng)在本設計中主要是體現(xiàn)在電梯呼叫信號的發(fā)起的元件上.本系統(tǒng)中主要的輸入設備有 button(按鈕)和光電接收裝置。butt

23、on:有外呼叫和內呼叫兩種.簡單來說就是電梯內的按鈕和電梯外的按鈕.電梯內的按鈕要比電梯外的多一些,這個不用說相信大家都知道;電梯外的主要用于電梯的呼叫,當電梯到達該呼叫樓層時,電梯自動開門后該呼叫請求會自動清掉,保證下次呼叫的正確性。光電接收裝置:由于本系統(tǒng)只是對電梯控制進行模擬,所以我們就只用了兩套光電收發(fā)裝置進行模擬。一套專門用于斷電保護人身安全的:當電梯運行在中間樓層時,我們用光電裝置來監(jiān)測復位時,電梯的停放情況,如果電梯并沒有在最底層,那么我的系統(tǒng)會自動將電梯運行到最底層,這樣保證了人的安全,也保證了電梯不會因為斷電而無法運行。另一套光電裝置其實是本系統(tǒng) 8 層樓中 8 套行程限位的

24、代表,當電梯運行到某一樓層時該樓層發(fā)射裝置發(fā)射的光信號會傳遞到電梯本身身上的光電接收裝置,如果 cpu 每12 秒收到了一次這個信號,那么說明電梯運行無誤,否則 cpu 將自動報警,并停止電梯的運行,當檢修人員發(fā)現(xiàn)電梯出現(xiàn)故障后,按下檢修開關,電梯自動運行到最底層,并顯示當前電梯處于修理中,等檢修師傅檢修好后在次按下檢修開關電梯就可以再次投入使用了。（2）輸出系統(tǒng)本設計中作為輸出系統(tǒng)的元件有 lcd,蜂鳴器,發(fā)光二極管和繼電器。lcd:本設計采用的是 lm1602b 液晶顯示器.與紅外收發(fā)裝置一樣,lcd 我們也只用了兩套,一套用于電梯箱內的當前信息顯示;另一套用于電梯箱外,主要是給需要呼叫電

25、梯的人一個選擇的權利,因為一般必須先響應同方向的呼叫,后處理反方向呼叫。 lcd 的主要顯示內容: 1.電梯的運行方向; 2.電梯當前所在位置; 3.警告信息; 4.檢修信息;蜂鳴器:系統(tǒng)采用的是 5v 驅動電壓的蜂鳴器,主要是模擬聲光報警用的.當電梯出錯或檢修時,蜂鳴器接通,表示聲光報警。發(fā)光二極管和繼電器:本系統(tǒng)采用 5v 驅動電壓的繼電器,繼電器用于電動機的正反轉控制,當 km1 繼電器吸合時發(fā)光二極管 l1 點亮,表示電梯向上運行.當 km2 繼電器吸合,發(fā)光二極管 l2 點亮,表示電梯向下運行.電梯停止時 l1/l2 熄滅,發(fā)光二極管 l3 點亮,表示電梯門開啟,電動機停止.當電梯出

26、錯或檢修時,發(fā)光二極管 l4 點亮,表示聲光報警。本文主要是針對電梯控制系統(tǒng)所作的研究，設計一種基于 mcu 的電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯運行的模擬。2.2 電梯控制系統(tǒng)組成框圖及工作原理該系統(tǒng)主要由 mcu 控制模塊、電梯間電路模塊、電梯內電路模塊、控制臺電路、樓層檢測模塊、電動機驅動模塊、報警模塊等 7 部分組成。該系統(tǒng)以 mcu 控制模塊核心，控制臺電路主要是完成電梯的啟動、停止以及樓層數(shù)的顯示，電梯內電路是用來讓電梯內用戶選擇目標樓層（作為內招信號），電梯間電路是同來讓電梯外用戶選擇目標樓層（作為外招信號），內外招使用按鍵按下與否而引起的電平的改變作為用戶請求信息發(fā)送到 mcu，mcu 控

27、制電動機轉動，到達目標樓層。樓層檢測模塊一般采用傳感器，實時檢測反饋給 mcu，來確定的電機的轉停。報警模塊作為電梯的求救系統(tǒng)。圖 2-1 系統(tǒng)總原理圖 控制模塊電動機控制模塊樓層模塊轎廂電路電梯間電路報警電路控制臺電路2.3 總體方案設計方案一：采用可編程控制器（plc）作為主要器件來控制電機的運動、內外按鍵的響應、按鍵后的電路顯示等等。用 plc 編程較簡單，電路也不復雜，但此方案的各個模塊的費用都比較高，硬件設計不靈活，故不采用本方案。方案二：mcu 采用一個單片機控制所有的按鍵、數(shù)碼管顯示、電動機的轉動、傳感器的輸出信號等等，并對以上所有信號進行處理。單片機技術目前較為成熟，自身資源豐

28、富，硬件設計簡單，成本低，可靠性高，結合軟件完全可以實現(xiàn)電梯運行狀況的簡單模擬。故采用本方案。系統(tǒng)框圖 2-1 所示。2.4 單元電路的設計通過對系統(tǒng)總框圖的分析，此系統(tǒng)的各個模塊方案設計如下： 2.4.1 單片機最小系統(tǒng) 本設計主要采用 at89s51 芯片。at89s51 是一個低功耗，高性能 cmos 8 位單片機，片內含 4k bytes isp(in-system programmable)的可反復擦寫 1000 次的 flash 只讀程序存儲器，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 mcs-51指令系統(tǒng)及 80s51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位

29、中央處理器和 isp flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 at89s51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。at89s51 具有如下特點：40 個引腳，4k bytes flash 片內程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32 個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5 個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內時鐘振蕩器。此外，at89s51 設計和配置了振蕩頻率可為 0hz 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，cpu 暫停工作，而 ram 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系

30、統(tǒng)可繼續(xù)工作。掉電模式凍結振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。主要功能性能如表 2.1 所示： 表 2-1 at89s51 芯片的主要功能兼容 mcs-51 指令系統(tǒng) 4k 可反復擦寫 isp flash rom 32 個雙向 i/o 口 4.5-5.5v 工作電壓 2 個 16 位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率 0-33mhz 全雙工 uart 串行中斷口線 128x8bit 內部 ram 2 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級加密位 看門狗（

31、wdt）電路 軟件設置空閑和省電功能 靈活的 isp 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針引腳功能說明 vcc：電源電壓。gnd：地。 p0 口：p0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 i/o 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 ttl 邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線同時轉換成地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 flash 編程時，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 p1 口：p1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1

32、的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 ttl 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。flash 編程和程序校驗期間，p1 接收低 8 位地址。 表 2-2 p1 端口引腳的第二功能端口引腳第二功能p1.5mosi（用于 isp 編程）p1.6miso（用于 isp 編程）p1.7sck (用于 isp 編程) p2 口：p2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 的輸出緩沖可驅動（吸收或輸出電流）4 個 ttl 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上

33、拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 movx dptr 指令）時，p2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 movx ri指令）時，p2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中 p2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。flash 編程或校驗時，p2 亦接收高位地址和其它控制信號。p3 口：p3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 i/口。p3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 ttl 邏輯門

34、電路。對 p3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 p3 口將用作上拉電阻輸出電流。p3 口除了作為一般的 i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2.3 所示： 表 2-3 p3 端口引腳的第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外中斷 0）p3.3/int1（外中斷 1）p3.4t0 (定時計數(shù)器 0)p3.5t1 (定時計數(shù)器 1)p3.6/wr (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） rst：復位輸入。當振蕩器工作時，rst 引腳出現(xiàn)兩個機器周期

35、以上高電平將使單片機復位。wdt 溢出將使該引腳輸出高電平，設置 sfr auxr 的 disrto 位（地址 8eh）可打開或關閉該功能。disrto 位缺省為 reset 輸出高電平打開狀態(tài)。 ale/ （/prog）：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ale 脈沖。對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存

36、器（sfr）區(qū)中的8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。該位置位后，只有一條 movx 和 movc 指令ale 才會被激活。此外，該引腳會被拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ale 無效。 /psen：程序存儲允許（/psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 at89s51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 psen 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的/psen 信號。 ea/vpp：外部訪問允許。欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000hffffh），ea 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 lb1

37、被編程，復位時內部會鎖存 ea 端狀態(tài)。如 ea 端為高電平（接 vcc 端），cpu 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。flash 存儲器編程時，該引腳加上+12v 的編程電壓 vpp。 xtal1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。主要特性：與 mcs-51 兼容4k 字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命：1000 寫/擦，循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0hz-24hz三級程序存儲器鎖定128*8 位內部 ram32 可編程 i/o 線兩個 16 位定時器/計數(shù)器5 個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路2.4.2 電機

38、驅動電路模塊采用 l298n 芯片驅動，根據(jù)單片機系統(tǒng)程序設定 pwm 信號，在輸出端接入直流電機，根據(jù)不同按鍵的不同信號就可以實現(xiàn)電梯上升與下降以及電梯門的開關。2.4.3 報警模塊直接采用單片機控制輸出口電平的高低來控制蜂鳴器的發(fā)聲與否。這樣做的優(yōu)點是電路比較簡單，控制也較簡單。2.4.4 樓層檢測模塊現(xiàn)在，檢測技術多種多樣，其中光電檢測方法占有十分重要的地位，不僅具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，體積小的特點，所以在此次設計當中選擇光電傳感器作為樓層檢測部分的主要部件，完成樓層檢測的功能。(1)光電傳感器原理 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中

39、實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件，分為脈沖式和模擬式兩種，而模擬式光電傳感器又分為吸收式、反射式、遮光式和輻射式，其工作原理是基于光電元件的光電特性,由于光通量是隨被測量而變的,光電流就成為被測量的函數(shù),故又被為光電傳感器的函數(shù)運用狀態(tài)光電傳感器。此外，光電傳感器的體積很小，而敏感范圍很寬，加上機殼有很多樣式，所以使用范圍很廣。近年來，隨著光電技術的發(fā)展，光電傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，目前已在各種自動機上已獲得廣泛的應用。此處采用脈沖式光電傳感器，通過電梯行至相應樓層裝有傳感器的地方時，產(chǎn)生的電

40、平變化，發(fā)送到單片機計數(shù)就可以確定樓層數(shù)。結構簡單，易于控制。(2)光電傳感器的選擇在本設計中選擇 gk-310c 型光電管作為本次設計樓層檢測部分主要器件。gk-310c型光電管是將砷化鎵紅外光發(fā)光管和硅光敏三級管裝在中間帶槽的支架上。當槽內無物體時，砷化鎵發(fā)光管發(fā)出的光直接照在硅光敏三級管的窗口上，從而產(chǎn)生大的電流輸出，當有物體經(jīng)過槽內時則擋住光線，此時光敏管的輸出端為低電平，這樣可識別物體的有無。gk-310c 型光電管的主要技術參數(shù)：最大正向電流 ifmax=50ma正向壓降 vf1.5v反向耐壓 vr5v反向漏電 ir50ua輸出特性如下：暗電流 id0.1ua反向耐壓 vbr(ce

41、o)=20v光電流 il 為 2 至 3ma響應時間 tr3us，tf4us2.4.5 電梯內部電路、電梯間電路及控制臺電路模塊的設計電梯控制系統(tǒng)由各樓層的電梯間電路、電梯內電路和控制臺電路三部分組成。各樓層的電梯間：電路二、三樓的電梯間均有“上升和“下降”選擇按鍵，一樓只有“上升按鍵，四樓只有“下降按鍵，每個按鍵配一只發(fā)光二極管，作為指示燈。電梯內部電路：目標樓層號 1-4 選擇按鍵。每個按鍵配有相應指示燈。控制臺電路：兩個按鍵用于手動控制。控制電梯的“開始運行和“停止運行。兩個指示燈，分別指示電梯當前的升降情況。 顯示電路采用了 1 個 led 數(shù)碼管,單片機 i/o 的應用最典型的是通過

42、 i/o 口與 7 段led 數(shù)碼管構成顯示電路。7 段 led 數(shù)碼管，則在一定形狀的絕緣材料上，利用單只led 組合排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應的點劃來顯示出0-9 的數(shù)字。led 數(shù)碼管根據(jù) led 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 led 的這些特性，對編程是很重要的。因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。將多只 led 的陰極連在一起即為共陰式，而將多只 led 的陽極連在一起即為共陽式。以本設計共陰式為例，如把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當然，led 的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如

43、我們將b和c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么b和c段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將a、b、d、e和g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示“2”。 圖 2-1 七段數(shù)碼管顯示樓層顯示部分用一只數(shù)碼管，顯示電梯當前所在的樓層。采用 74hc164 驅動共陰極數(shù)碼管顯示，公共端接地。圖2-274hc164共陰極數(shù)碼管引腳表2-4 74hc164共陰極數(shù)碼管數(shù)字編碼表顯示數(shù)字0123456789代碼3fh06h5bh4fh66h6dh7dh07h7fh6fh 2.5 系統(tǒng)的調試 將 can 總線用于電梯樓層控制器通訊中可以可以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，而且可以減少各部件

44、之間的連線和節(jié)省人力、物力的投資，提高自動化水平。通過編譯器軟件生成的文件信息傳輸?shù)?mcs89s51 單片機芯片中，通過 can 總線與主板進行信息的傳輸。具體過程：（1）按下樓層板的上行、下行、鎖行或消防中的任何一個按鈕，單片機將待發(fā)送的信息發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)，can 控制器啟動發(fā)送命令，通過總線收發(fā)器將信息送至小總線上。主板收到總線發(fā)送的信號后，根據(jù)優(yōu)先級和濾波等條件決定是否接收信息和響應。待主板響應后，發(fā)送中斷給樓層板，樓層板接收到中斷后，樓層板對接收的信息進行處理，通過輸出指示燈表明信息已經(jīng)響應。例如，如果是上行請求，則上行指示燈會亮。（2）同時，樓層還應完成當前轎廂樓層及轎廂的運行方

45、向的顯示功能。當電梯在工作時，主板控制器根據(jù)當前轎廂所在位置以及運行方向發(fā)送信息給樓層控制器。接收到總線中斷后，通過接收信息的地址判別，得出是什么信號，通過數(shù)碼管（采用驅動共陰極）顯示所在樓層及運行方向。 2.6 本章小結在第二章當中，給出了基于單片機的電梯控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構框圖，該設計所要完成的功能，并對系統(tǒng)主要功能模塊方案選擇進行論證以及器件的選擇，以上各個模塊實際電路將在下一章中設計。3 電梯控制系統(tǒng)單元電路的設計3.1 單片機最小系統(tǒng) reset19p134p145p156p167p178t014t115int012int113x118x219ea/vp31rxd10 d8-10txd

46、11 d8-11wr16rd15ale/p30p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0733p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728p10/t1p11/t2p123psen29at89c51c130pc230pc3capresetsw-pbgndvccc4vccrgndp1.0p1.1p1.2p3.0p3.1p0.0p0.1p0.2p0.4p0.5p0.6p0.7p2.0p2.1p2.2p2.3p2.4p2.5p2.6p2.7p0.3p1.4p1.5p1.6p1.7p1.3stopstartp3.2p3.3 圖3-1 單

47、片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路如圖 3-1 所示，單片機采用 atmel 公司的 at89s51，晶體振蕩器選 12mhz，c1、c2 為 30p 瓷片電容，與晶體振蕩器構成時鐘電路。電容 c3 按鍵reset 構成上電復位和手動復位電路。3.2 樓層電梯間電路如下圖所示，此部分電路是提供給處于各個樓層電梯外的用戶發(fā)出上下樓請求。按鍵與單片機的 p1.0-p1.5 分別相連，指示燈通過 p0.0-p0.5 來控制。其中r52、r55、r56、r59、r60 和 r62 是上拉電阻，其作用是保證按鍵未按下時，端口p1.0p1.5 為高電位。當按鍵按下時，端口 p1.0p1.5 通過按鍵接地，使得

48、.0p1.5變?yōu)榈碗娖健８鳂菍与娞莸纳颠x擇按鍵均與單片機 p1 口連接，上升按鍵與 p1 口的p1.0p1.2 連接，下降按鍵與 p1 口的 p1.3p1.5 連接。即由 p1 口可以讀到電梯間升、降按鍵的狀態(tài)。每個上升、下降按鍵均有一只發(fā)光二極管作為指示燈與之配合，發(fā)光二極管與 po 口的p0.0p0.5 連接。每個發(fā)光二極管通過一只阻值為 470 的限流電阻接電源(vcc)，這樣流經(jīng)發(fā)光二極管的電流約為 75 ma，有適當?shù)牧炼龋瑫r單片機的端口在不加驅動的情況下可以承受。圖 3-2 各個樓層控制電路3.3 轎廂內電路 電梯內電路如圖 3-3 所示，提供給電梯內的乘客用戶使用，四個目標樓

49、層選擇按鍵 f1、f2、f3、f4 和 4 個與之配合的發(fā)光二極管作為指示燈，即 fs1、fs2、fs3 和fs4。按鍵與 p3 口的 p3.2p3.5 連接，指示燈與 p2 口的 p2.0p2.3 相連。上拉電阻r11r14 的作用同上。1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:13-dec-2011sheet of file:c:usershpdesktoplesson11.ddbdrawn by:p2.4p2.5p2.6p2.7d?ledd?ledd?ledd?ledr?res2r?res2r?res2r?res2r?res2s?sw-p

50、br?res2s?sw-pbr?res2s?sw-pbr?res2s?sw-pbu?gndp2.0p2.1p2.2p2.3p3.4p3.5p3.2p3.3 圖 3-3 電梯內部控制電路resresresresresresresresresresresresresresresresresresresresresressw?sw-pbsw?sw-pbsw?sw-pbsw?sw-pbsw?sw-pbsw?sw-pbsw?sw-pbv?diodev?diodev?diodev?diodev?diodev?diodegndgndgndgndgndgndresresgnd3.4 控制臺電路控制臺電路如下圖

51、 3-4 所示。發(fā)光二極管 power 是電源指示燈，用以顯示供電是否正常。采用共陰極數(shù)碼管來顯示當前樓層，采用 74hc164 數(shù)碼管，clk 接單片機的rxd，a、b 接單片機的 txd，clr 接 5v 電壓，q0 到 q7 接共陰極數(shù)碼管，數(shù)碼管公共端接地。stop 鍵和 start 鍵分別接單片機的 p1.6 和 p1.7，上下指示燈分別接單片機的p0.7 和 p0.6 。1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:13-dec-2011sheet of file:c:usershpdesktoplesson11.ddbdrawn by

52、:d?ledd?ledr?res2r?res2r?res2s?sw-pbu?gndr?res2r?res2s?sw-pbd?ledu?gndp0.6p0.7p1.7p1.6q0q1q2q3q4q5q6q7baclkclku?component_1abfcgdedpy1234567abcdefg8dpdpds?dpy_7-seg_dp+5vrxdtxdu?gnd 3.5 樓層檢測在本設計當中，光電傳感器電路連接圖如下所示：如圖所示，d1，t1 組成紅外發(fā)射-接受對管，d1 通電后發(fā)出紅外信號，光槽若未擋住，t1 將導通，比較器 lm339 輸出低電平，光槽光線若被擋，t1 截止，lm339 輸出

53、高電平。利用電梯行至樓層標志處光槽光線被電梯遮擋所帶來的電平變化發(fā)送到單片機 p3.6 計數(shù)即可實現(xiàn)樓層檢測。3.6 電動機驅動 直流電動機驅動電路主要是用來控制直流電動機的轉動方向，通過改變直流電動機兩端的電壓可以控制電動機的轉動方向。采用 l298n 驅動，可根據(jù) pwm 調節(jié)脈寬進行電機調速和正反轉。由 l298n 內部電路無續(xù)流二極管對三極管進行保護，所以必須在外部接線 out1，oout2，out3，out4 加入續(xù)流二極管保護電路。l298n 的輸出電流為2a，最高電流為 4a，最高工作電壓為 50v.一臺用于電梯上升和下降，另臺電機用于帶動電梯門的開關。圖 3-4 電梯控制臺電路

54、1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:13-dec-2011sheet of file:c:usershpdesktoplesson11.ddbdrawn by:r?res2d?ledr?res2r?res2q?npnar?opampr?pot2+5v+vccu?gndp3.6三三三三三三 圖3-5 樓層檢測電路 1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizea4date:13-dec-2011sheet of file:h:三三lesson11.ddbdrawn by:r?res2q?npnr?res2r?

55、res2q?npnf?fuse1d?dioded?dioded?dioded?dioded?dioded?dioded?dioded?diodea-+mg?a-+mg?motor servom1m2vssvsin1in2in3in4emaembsensasensbgndout1out2out3out4u?gnd+5v+48vp2.6p2.7p2.4p2.5c?capc?capu?gnd 圖 3-6 電機驅動電路 3.7 報警部分 如圖 3-7 所示，此處利用兩個常用三極管 cs9013，連接成達林頓管結構，此電路與單片機 p3.7 相連。其中 r 為限流電阻，當電梯運行過程中出現(xiàn)故障停止， p

56、3.7 輸出高電平，蜂鳴器報警，另外用戶在電梯中如果遇到緊急情況也可按“help”直接報警求救。 d?photo sen1kr?res2q?npnq?npns?sw-pbls?speakerf?fuse 11kr?res2gndvcc+5vs?sw-pbp0.0p1.0報報警警電電路路圖 3-7 報警電路3.8 本章小節(jié)在本章當中，給出了本次設計電梯控制系統(tǒng)的各項性能指標和所需器件的特性及主要參數(shù)，并分部份設計用硬件實現(xiàn)本設計各模塊的詳細方案，并結合方案出硬件電路圖。4 軟件設計由于本設計采用單片機實現(xiàn)控制，所以軟件設計部份的程序編寫用匯編語言來完成。其中主程序部分主要完成系統(tǒng)的初始化，如中斷

57、方式的設置，開中斷，存儲單元的清零等。在中斷子程序中完成，按鍵查詢等，其它的如數(shù)碼管的顯示，鍵盤的響應，轉動電機的控制，延時等均由相應的子程序來完成。軟件編程是實現(xiàn)多功能、智能化、操作方便的關鍵。在本設計中，可以把程序的各部分相互結合起來，達到完成各項設計的功能。軟件設計思想：用開關作為電梯內部的請求按鍵，按鍵和單片機口連接，按鍵按下為低電平，將信號傳送給單片機，單片機根據(jù)各口的信號進行處理，處理完畢后控制步進電機運動，實現(xiàn)電梯的上下運動，采用傳感器確定電梯所在的樓層和電梯準確停止的位置，用七段數(shù)碼管顯示電梯所在的樓層，用 led 燈顯示電梯上下運動的狀態(tài)。主流程圖如圖 4-1 所示.圖 4-

58、1 系統(tǒng)主流程圖4.1 課題的開發(fā)環(huán)境4.1.1 電路圖制作軟件 altium designer 7.0altium designer 7.0 不斷通過為高速設計提供各種功能來提高用戶生產(chǎn)力，這些功能包括交互式長度調整和 pcb 層片增強等功能。新增的庫工具和各種新功能將 altium designer 提升成為統(tǒng)一的電子產(chǎn)品開發(fā)解決方案。這款最新的更新程序將進一步增強您的能力，讓您能夠在更短的 “設計到制造 ”周期內生產(chǎn)更為尖端、更具創(chuàng)新性的電子產(chǎn)品。（ altium designer 完全取代了 protel） altium designer summer 08 新增匯入 allegro

59、pcb(*.brd)的轉文件功能。 altium designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術和功能。 altium designer 在單一設計環(huán)境中集成板級和fpga 系統(tǒng)設計、基于 fpga 和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及pcb 版圖設計、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設計數(shù)據(jù)管理功能 ,使得 altium designer 成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案一個既滿足當前，也滿足未來開發(fā)需求的解決方案。4.1.2 s51 的程序開發(fā)軟件 keil單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?cpu 可以執(zhí)行的機器碼有兩種

60、方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于mcs-51 單片機的匯編軟件有早期的 a51，隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，keil 軟件是目前最流行開發(fā) mcs-51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 keil 即可看出。keil 提供了包括 c 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部份組合在一起。運行 keil 軟件需要 pentium 或