微機課程設(shè)計2

接口課程設(shè)計

題目:電梯自動控制系統(tǒng)設(shè)計主要內(nèi)容設(shè)計一個電梯自動控制系統(tǒng)，由電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，1路A/D輸入，12個按鍵，4個8段的LED顯示器，8個LED指示燈，1路聲控報警系統(tǒng)組成。4個8段的LED顯示器，8個LED指示燈及12個鍵盤作為控制系統(tǒng)的控制臺設(shè)計，以提供人機交互，控制電機的停啟。1路模擬輸入主要對電梯中人員重量進行控制，若超重，電梯停止運行，并提示報警。電梯運行按電梯運行規(guī)則實現(xiàn)。

一、電梯自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖CPU主機板8255（1）8255（2）8段LED顯示鍵盤控制步進電機控制LED控制0809重量檢測

二、操作步驟把整個電機運行軌跡分成8等分，模擬8個層面，由控制臺按鍵決定電機運行，鍵盤有12個鍵組成，其中8個為數(shù)字鍵定義1~8，4個為控制鍵定義為開門鍵，關(guān)門鍵，報警鍵，清除鍵。1.鍵盤控制數(shù)字鍵：當從鍵盤按下某個數(shù)字鍵，相應(yīng)的LED指示燈點亮，并按電梯運行規(guī)則（在關(guān)門的情況下，按前進方向最接近當前位置的樓層?？浚┩？?，如在某個樓層停靠，相應(yīng)的LED指示燈熄滅。

控制鍵：開門鍵：任何時候都可以按開門鍵，按過開門鍵，電梯在最近的樓層?？浚@示器顯示OPEN,如不按關(guān)門鍵，電梯不會運行。關(guān)門鍵：當電梯處于開門狀態(tài)時，電梯不會運行，只有按關(guān)門鍵，電梯處于關(guān)門狀態(tài)，此時如有其它層面要求停靠的請求，電梯才會根據(jù)指令運行。報警鍵：該鍵模擬電梯故障，按下改鍵，表示電梯有故障，則提示告警，該狀態(tài)可通過清除鍵清除。清除鍵：清除告警信號及所有樓面的請求信號。

2.顯示控制本系統(tǒng)顯示包含2部分：一部分是由4個8段LEN顯示器，另一部分是8個LED指示燈4個8段LED顯示：按下開門鍵：顯示OPEN.按下報警鍵或檢測出超重顯示Err當電梯在運行過程中，則自動顯示到達樓層號，如在某個樓面?？浚娞葑詣犹幱陂_門狀態(tài)，顯示的內(nèi)容不變。顯示樓層號的格式為noX,其中X為樓層號。8個LED指示當前樓層有否請求，亮表示有請求。

3.控制規(guī)則在無故障情況下，如果鍵盤有樓層停靠請求，則在按下關(guān)門鍵后，能按電梯運行規(guī)則選擇相應(yīng)的樓面?？浚？亢箅娞葑詣犹幱陂_門狀態(tài)。顯示器實時顯示電梯走過的樓面，如要接受下一次請求，則需再按關(guān)門鍵。樓層請求要有記憶功能，?？康拇涡蚝桶存I的次序無關(guān)，和電梯運行規(guī)則有關(guān)，如2次以上按同一層停靠，只做一次處理。每次按下關(guān)門鍵，需要檢測電梯是否在正常負荷下運行（A/D值檢測大于4.5V為超重），如超重或按報警鍵表示電梯有故障，電梯停止運行，并報警，通過減小A/D或按清除鍵清除故障狀態(tài)。

三、硬件設(shè)計電機驅(qū)動a.步進電機驅(qū)動接口步進電機驅(qū)動器步進電機負載方向步進電機驅(qū)動示意圖步進電機接受的脈沖信號，每個脈沖將電機轉(zhuǎn)動一個固定的步矩角度，步進電機一般不需要反饋位置信號。

步進電機分三相，四相，五相，六相四種，其旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序有關(guān)。下面以三相電機為例說明三相步進電機有三種工作方式：單三拍，通電順序：ABC雙三拍，通電順序：ABBCCA三相六拍，通電順序：AABBBCCCA

控制原理：如果用8255PA口的PA2~PA0來控制三相步進電機單三拍PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0C相B相A相100101h201002h310004h正向0102040102…..反向0104020104…..

雙三拍PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0C相B相A相101103H211006H310105H正向03H06H05H03H06H05H….反向03H05H06H03H05H06H….

三相六拍PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0C相B相A相100101H201103H301002H411006H510004H610105H正向：01H03H02H06H04H05H01H03H02H….反向01H05H04H06H02H03H01H05H04H….

AEDK-DJ6機電實驗平臺可實現(xiàn)步進電機控制本裝置使用8255口PA0~PA3作為四相步進電機A,B,C,D相驅(qū)動步進電機走拍子程序功能：根據(jù)方向每調(diào)用一次，走一拍

DIREDB?;0表示正走，0FFH表示反正STEPDB0;表示4拍中的位置0~3STEPTABDB01H,02H,04H,08H;拍表PA255EQU208H；假設(shè)8255口地址208h~20BHSTEPMOTORPROCMOVAL,STEPMOVBX,OFFSETSTEPTABXTAL;讀拍表的值OUTPA255,AL

MOVAL,DIRECMPAL,00HJNZSTEP1INCSTEP;正走MOVAL,STEPCMPAL,04HJNZSTEPENDMOVSTEP,0;正走0-1-2-3-0JMPSTEPENDSTEP1:DECSTEP;反走0-3-2-1-0MOVAL,STEPCMPAL,0FFHJNZSTEPENDMOVSTEP,03HSTEPEND:CALLDEL;延時子程序，實際程序中可調(diào)用顯示子程序RETSTEPMOTORENDP

b.直流電機驅(qū)動占空比的設(shè)定寬度脈沖發(fā)生器驅(qū)動器電子開關(guān)電動機直流電機通過脈寬調(diào)制來控制電機的速度，即通過改變電機電樞電壓接通或斷開時間的比值（占空比）來控制馬達的速度，這種方法簡稱脈寬調(diào)制（PWM）脈沖寬度發(fā)生器：由計算機根據(jù)平均速度，計算占空比，由軟件實現(xiàn)驅(qū)動器：將計算機輸出的脈沖寬度調(diào)制信號加以放大，以便用來控制電機定子電壓接通或斷開的時間。通常由放大器或繼電器組成電子開關(guān)：用來接通或斷開電機定子電源，可用晶體管或場效應(yīng)管開關(guān)組成，也可由繼電器或可控硅控制AEDK-DJ6機電實驗平臺可實現(xiàn)直流電機控制，由D/A輸出實現(xiàn)調(diào)速，直流電機每轉(zhuǎn)一圈，有一個位置反饋，可根據(jù)該信號測當前電機所在的位置。直流電機的啟停，方向由D/A0832輸出值來定從00H,7FH,FFH的D/A輸出值00表示正傳的最大速，該值增大，速度依次減小，到7FH電機停止運轉(zhuǎn)，在增加，電機反向運轉(zhuǎn)，此時速度較低，到0FFH，電機反向運轉(zhuǎn)最大速

2.鍵盤顯示驅(qū)動

七段顯示器24pb0pb1pb28255（1）abcdefg

pc0pc1pc2pc3pc4pc5pc674LS138Y0Y1Y3ABC

7段碼的顯示電路

鍵盤驅(qū)動電路4故障

5清除

6

7

08

19

2開

3關(guān)

+5V74LS138Y0Y1 Pa7Pa6Pa5Pa4Pa3Pa2Pa1Pa0ABCPb0Pb1Pb28255（1）本設(shè)計使用非編碼鍵盤，所以鍵盤操作的去抖動、防串鍵、按鍵識別和鍵碼產(chǎn)生4個基本功能都有軟件來完成，鍵盤程序分2部分，一個是鍵盤掃描程序，主要完成掃描鍵盤上是否有鍵按下，另一個是鍵處理程序，用于完成對各個按鍵的處理。

8255（2）+5vpb0pb1pb2pb3pb4pb5pb6pb7LED指示燈驅(qū)動電路電機Pa0pa1pa2pa33.重量檢測重量，溫度，流量，速度等是計算機常要控制的對象，而這些都是連續(xù)變化的量，且是非電量，首先通過傳感器把這些非電量的信息轉(zhuǎn)換成電量，而后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換輸入到計算機。重量檢測可以使用壓力傳感器，這些傳感器的輸出一般是電壓型或電流型2種，如果傳感器信號比較弱則可在A/D輸入端加運放。

四、軟件設(shè)計1.思路：根據(jù)要求，程序由幾個功能模塊（任務(wù)）組成模塊之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，接口是怎樣（程序要編成卸掉一個模塊，程序照樣能走）實時系統(tǒng)需要強調(diào)實時性（忌用軟件延時，多用中斷代替查詢）

2.本系統(tǒng)可以劃分的任務(wù)：初始化程序初始化程序一般只走一次，在程序的最開始，初始化的工作主要是像電機歸0，8255初始化，變量設(shè)置等。鍵盤處理子程序鍵盤處理是對控制臺命令監(jiān)聽，所以是程序主要核心，該程序包含2部分，一個是鍵盤掃描子程序，主要完成掃描鍵盤上是否有鍵按下，另一個是鍵處理程序，用于完成對各個按鍵的處理，鍵盤分數(shù)字鍵和功能鍵。鍵處理程序僅記憶一個狀態(tài)，真正執(zhí)行在相關(guān)的執(zhí)行程序里完成。顯示子程序顯示子程序的主要功能把顯示緩存的內(nèi)容送顯示器由于使用動態(tài)掃描，所以顯示程序需要不斷刷新，如果軟件處理上有時延，會影響顯示，所以有延時的地方，都可以用顯示子程序來替代。按鍵處理中或者執(zhí)行需要更新顯示內(nèi)容，只要更新顯示緩存就可以，本系統(tǒng)用到4個7段顯示器，所以只要開辟4個顯緩（顯示子程序中XH）,顯示緩存的內(nèi)容即為要顯示內(nèi)容的序號。

LED指示子程序控制臺上有8個LED指示燈，用來指示當前那個樓層有請求的需要，在內(nèi)存中開辟8個單元為NUM1~NUM8,每個單元表示對應(yīng)的樓層的請求情況，當該單元的值為0，表示該樓層沒有請求，當該單元的值為0FFH，表示該樓層有請求，LED指示子程序僅僅根據(jù)NUM1~NUM8完成指示，而NUM1~NUM8的修改則是由鍵盤，或其他執(zhí)行程序完成。電機控制子程序電機控制子程序主要的功能是啟動一次電機運行。啟動電機運行的條件：電機未在走拍程序，電機未出現(xiàn)故障電機在關(guān)門狀態(tài)，有樓層停靠的請求。電機每次啟動只走一個層面，啟動后，由電機走拍子程序完成控制電機運行。電機走拍子程序電機走拍程序控制電機運轉(zhuǎn)，步進電機的走步程序非常講究，特別是在停啟的時候，從停止到啟動，需要的扭矩非常大，往往要加大電流，增加走拍的時間，而從啟動到停止，也需要降低步進電機的速度，防止過沖。走拍子程序根據(jù)方向按拍表的內(nèi)容走步，由既定的步數(shù)走到相應(yīng)的樓層，根據(jù)請求表，做相關(guān)的處理。重量檢測子程序通過對ADC08090號通道的模擬量檢測，濾波（采集8次求平均值）判斷是否超重（模擬量的大于4.5V），如超重，則ALARM置成0FFH，顯示緩存送ERR，電機狀態(tài)STATUS置成開門狀態(tài)。該子程序不在主流程中,僅僅在按鍵處理若按關(guān)門鍵時，調(diào)用一次即可。

3.用到的內(nèi)容變量Xh顯示緩存4個單元Dmdb3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dhdb7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39hdb5eh,79h,71h,73h,00h,40h段碼表NUMI~NUM8樓層請求單元0無請求，1有請求STATUS電機開關(guān)門狀態(tài)0表示開門，0FFH表示關(guān)門，1表示走拍ALARM電機故障指示0無故障，0FFH有故障NUM電機當前運行的樓層DIRE電機運行方向0表示正走，0FFH表示反正STEP電機在走拍程序中4拍的位置STEPNUM(字單元)電機走拍次數(shù)

I/端口的定義8255（1）的端口的定義8255（2）的端口的定義0809的0通道的定義CSAD

pa55equ218hpb55equ219hpc55equ21ahp55ctlequ21bhPA255EQU208HPB255EQU209HPC255EQU20AHP255CTLEQU20BH

4.程序總流程初始化子程序調(diào)用顯示子程序調(diào)用LED指示子程序調(diào)用鍵盤子程序調(diào)用電機控制子程序調(diào)用電機走拍子程序

初始化子程序:STEP=0,STSTUS=0,XH1~4=0,ALARM=0NUM=0,DIRE=08255(1)初始化（B口，C口方式0，輸出,A口方式0輸入）8255（2）初始化（A口，B口方式0輸出）8255（2）A口，B口清0

顯示子程序:XH

顯示緩存DM0的段碼1的段碼2的段碼8的段碼9的段碼E的段碼r的段碼P的段碼n的段碼暗碼位置01289ABCDF3FH06H5BH7FH6FH79H若要顯示OPEn，則顯緩的內(nèi)容分別是00H,0CH,0AH,0DH若要顯示Err，則顯示緩存的內(nèi)容分別是0AH,0BH,0BH,0FH

顯示子程序流程：

設(shè)置顯緩指針設(shè)置當前掃描的位置把掃描燈位的控制信號送I/O端口根據(jù)顯緩指針查段碼表段碼送I/O端口延時1MS四個LED掃描結(jié)束修改掃描位置修改顯緩指針N返回xhdb01h,02h,03h,04hDmdb3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dhdb7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch,39hdb5eh,79h,71h,73h,00h,40h

pa55equ218hpb55equ219hpc55equ21ahp55ctlequ21bh

dispprocnearpushbxmovsi,offsetxhmovcl,03hhh:moval,clmovdx,pb55outdx,almoval,[si]leabx,dmxlatmovdx,pc55outdx,alpushcx

movbx,0008hee:movcx,0cfffhcc:noploopccdecbxjnzee；延時popcxincsicmpcl,00hjebbdeccljmphhbb:popbxretdispendp

鍵盤子程序：鍵盤掃描

判是否有鍵按下?

數(shù)字鍵（鍵值1~8）開門鍵關(guān)門鍵報警鍵清除鍵NUM1~NUM8清0ALARM清0返回ALARM置FFHSTATUS置開門返回STATUS清0STATUS置0FFH返回返回根據(jù)鍵值置NUM1~8為0FFH返回YN返回鍵盤只是記憶一個狀態(tài)，操作是在電機控制程序完成調(diào)用重量檢測程序更新顯緩Err

鍵盤掃描流程：

把0送行掃描單元行掃描值送I/O端口讀列值判列值是否是0FFHY該行無鍵按下，行掃描單元加1判行全部掃描完？Y返回NN（無鍵）延時，防鍵抖動（可調(diào)用顯示子程序）AB

A把行掃描信號送I/O端口讀列值并判該行有鍵按下？根據(jù)列信號確定鍵值判當前掃描是第0行？鍵值加8NY鍵值送內(nèi)存單元轉(zhuǎn)鍵處理程序有鍵B(重新掃描)無鍵

pa55equ218hpb55equ219hpc55equ21ahp55ctlequ21bhR2db?R4db?keyprocnearwait3:movr2,00h;選擇行wait1:moval,r2movdx,pb55outdx,almovdx,pa55inal,dxcmpal,0ffhjnewait2；有鍵按下

incr2；選擇下一行cmpr2,02h；只掃描2行

jzkeyend;掃描結(jié)束jmpwait1；掃描下一行wait2:calldispcalldispcalldisp；延時，防鍵抖動moval,r2movdx,pb55outdx,almovdx,pa55inal,dxcmpal,0ffh；在判該行有鍵按下jewait3；無鍵按下，從新掃描

movr4,00；有鍵按下

lk3:

rcral,1jnclk4incr4jmplk3lk4:moval,r2cmpal,01hjnzlk5moval,08haddal,r4movr4,al;第2行有鍵按下lk5:calldispcalldispcalldisp

；鍵處理keyendretkeyendp

電機控制子程序：當前啟動走拍程序？判電梯是否開門狀態(tài)?關(guān)門NUM1~8是否全為0？N判前進方向？正前進方向有請求？Y當前層次加1拍數(shù)送STEPNUM反前進方向有請求？Y當前層次減1

返回NN開門返回

Y返回Y返回（沒有請求）啟動電機走拍程序（STATUS置為1）

N改變方向改變方向

電機走拍子程序：

判步進電機走步方向？正向拍數(shù)STEP加1拍數(shù)為04？拍數(shù)清0NY反向

根據(jù)拍數(shù)STEP查拍表并送端口拍數(shù)STEP減1拍數(shù)為0FFH？YN拍數(shù)置03H軟件延時總步數(shù)減1，判總步數(shù)為0？判該層NUM是否為0FFH?Y該單元清0，STATUS置成開門返回N把層號送顯示緩存,STATUS置0FFH(關(guān)門)YSTATUS是否是01H?YNYN

LED指示子程序：根據(jù)NUM1~8的值送8個LED指示燈

NUM10NUM2FFNUM30NUM40NUM50NUM6FFNUM70NUM8011011101L7L6L5L4L3L2L1L0硬件連接上采用共陽，所以低電平點亮，使用靜態(tài)掃描，不需要刷新。

DISPLEDPROCMOVAL,0MOVCX,8MOVBX,OFFSETNUM1DISPLED3:MOVAH,[BX]CMPAH,0JZDISPLED1CLC;進位位清0JMPDISPLED2DISPLED1:STC;進位位置1DISPLED2:RCRAL,1INCBXDECCXJNZDISPLED3MOVDX,PB255;8255B口的地址OUTDX,ALRETDISPLEDENDP

重量檢測子程序：A/D總和單元清0設(shè)置采集次數(shù)啟動A/D調(diào)用延時子程序讀A/D值加到總和單元采集次數(shù)到？求平均值判超重？ALARM送0FFH,STATUS送0，更新顯緩返回YNYN

A_DPROCMOVAX,BXMOVBX,0RCRAX,1MOVCL,8RCRAX,1BB:MOVDX,CSADRCRAX,1;/8OUTDX,AL;啟動A/D超重檢測PUSHDXRETPUSHCXA_DENDPCALLDISP;調(diào)用顯示POPCXPOPDXINAL,DXMOVAH,0ADDBX,AXLOOPBB

程序可按子程序編寫，最后把他們穿起來，匯編語言的格式DATASEGMENT;此處輸入數(shù)據(jù)段代碼DATAENDSSTACK

SEGMENTSTACK‘STACK’;此處輸入堆棧段代碼STACKENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AX;此處輸入代碼段代碼

MOVAH,4CHINT21H;放子程序CODEENDSENDSTART程序要有正常退出功能，可通過PC機上按某個鍵來退出

5.程序調(diào)試和檢查程序按模塊（子程序）一個一個加首先是鍵盤顯示----單項檢查鍵盤程序是否能掃描到鍵，按鍵后顯示內(nèi)容是否更新。加上重量檢測程序----單項檢查按下關(guān)門鍵，如在ADC0809加載大于4.5V電壓（用電位器模擬），顯示應(yīng)該報出錯。加上LED指示子程序----單項檢查按下數(shù)字鍵1~8，對應(yīng)的指示燈亮，按下清除鍵，所有LED暗。加上電機控制子程序----單項檢查按下數(shù)字鍵是否能啟動電機運行，此時由于沒加電機走拍程序，電機運行時看不到，改程序運行是否正確，看相關(guān)的內(nèi)存單元（STATUS,STEPNUM,STEP,NUM）這些單元的值是保證電機走拍程序正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵

加上步進走拍程序----步進電機走拍程序可以單獨檢查，只要給出前面的變量的設(shè)置，加入該子程序，就應(yīng)該能啟動電機運轉(zhuǎn)，這樣就可以和電機控制子程序分開。聯(lián)調(diào)----注意事項注意子程序之間的接口，如果子程序中調(diào)用其他子程序，則要注意寄存器使用上是否有沖突，如有沖突可通過堆棧保護。

6.方案改進實時系統(tǒng)中盡量少軟件延時，本系統(tǒng)中鍵處理中防抖動，步進電機拍與拍之間間隔都用了軟件延時，用此方法因為系統(tǒng)實時性并不高，只有控制臺鍵盤輸入，但軟件延時會影響顯示，所以延時的地方用調(diào)用顯示來完成，這樣延時的精度會受影響，改進的方法就是用定時中斷，可使用8253，8259來完成，特別是步進電機的走步程序，如按此方案，走步程序就在中斷服務(wù)程序里完成，同時