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1、 單片機原理與應用技術 課程設計報告（論文） 題目 基于單片機控制的電梯控制器 專業(yè)班級： 電氣123班 姓　　名： 桑廣濤 時 間： 2014-11-24---2014-12-8 指導教師： 孔曉紅 2014 年 12 月 8 日 電梯控制器課程設計任務書 1．設計目的與要求 1.1 基本功能

2、 （1）顯示:本設計要求實現(xiàn)6層控制,實時顯示電梯所在樓層位置。 （2）升降控制:采用一臺電動機的正反轉來實現(xiàn)電梯的升降。 （3）具備不可逆響應的功能： 　　 電梯上升途中只響應上升呼叫,下降途中只響應下降呼叫,任何反方向呼叫均無效。 1.2 擴展功能 （1）可增加人性化的按鍵語音服務功能。 （2）可增加遙控或感應操作功能。 2．設計內容 （1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關系； （2）確定元器件及元件參數(shù)； （3）進行電路模擬仿真； （4）SCH文件生成與打印輸出； 3．編寫設計報告 　寫出設計的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。 4．答辯 　在規(guī)定時間

3、內，完成敘述并回答問題。 目錄 1 引言 3 2 總體設計方案 3 2.1 設計思路 3 2.2 總體設計框圖 3 3 電梯控制系統(tǒng)原理分析 4 3.1 控制電路的設計 4 3.1.1 電梯內部呼叫電路和電機狀態(tài)顯示電路 4 3.1.2 電梯外部呼叫電路 5 3.1.3 電機控制電路 5 3.2 樓層顯示電路 5 3.3 單片機最小系統(tǒng)的設計 6 4 程序流程圖 6 5 總結與體會 7 參考文獻 8 附錄一：電路總原理圖 9 附錄二：PCB板 10 附錄三：程序清單 11

4、 1 題目 基于單片機控制的電梯控制器 班級姓名 電氣123 桑廣濤 摘要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術，自動控制技術同樣得到了迅速的發(fā)展，電梯開始成為人們生活中的一種重要交通工具，本設計選擇AT89C52為核心控制元件，通過各個獨立單元的設置，設計一個六層電梯控制系統(tǒng)，通過控制電機的正反轉，進而實現(xiàn)電梯的升降，試驗中利用兩個二極管來代替電機，通過二極管的亮滅來判斷電梯的運行狀態(tài)，對于程序則使用C語言進行編程，實現(xiàn)運送乘客到任意樓層，并且實時顯示電梯的樓層和電梯的上下情況。實際生活中單片機具有成本低，通用性強，靈活性大以及易于實現(xiàn)復雜控制等優(yōu)點。因此得以

5、被廣泛應用于我們日常生活之中。 關鍵詞：AT89C52 LED顯示 電機正反轉控制 樓層顯示 1 引言 隨著人們生活水平的不斷提高和國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展。各大城市建筑物在不斷向高層化發(fā)展。因此電梯在我們的生活中起著舉足輕重的作用。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設備,更是一種人們生活中重要的的交通運輸設備。因此電梯控制技術也在不斷的進步和完善，常用的控制技術主要的有兩種技術：基于PLC控制和基于單片機控制兩大技術。用PLC控制的電梯性能可靠、穩(wěn)定，但是造價太高;基于單片機控制的電梯可以大大的降低成本而且運行也較可靠，所以現(xiàn)在電梯控制中大多數(shù)采用單片機控制。 目前大型樓宇的電梯自動控

6、制系統(tǒng)一般是基于PLC,但是在一些干擾較少、層數(shù)較少、控制精度要求不高、且人員不乘的情況下，使用單片機是十分適合的，雖然它的抗干擾及穩(wěn)定性上比不上PLC，但是它的價格、體積及靈活性是PLC比不上的。 本文基于單片機89SC51來控制各部分電路，采用單片機構成控制系統(tǒng)，可大大降低成本，而且做成專用控制系統(tǒng)，程序被固化，加強了保密性，提高了可靠性。 2 總體設計方案 2.1 設計思路 本次設計的基本思想是采用AT89C52單片機作為核心，根據(jù)輸出信號來控制電路的整體運行，同時利用其豐富的I/O接口與外圍電路配合進行控制。采用LED靜態(tài)顯示來實時顯示電梯所在樓層，并用74LS245來驅

7、動LED顯示。采用行列式鍵盤矩陣作為外呼內選電路，采用定時器延時來控制電梯的位置校驗，當電梯到達目的樓層時電機停止運行，此時即可進、出乘客，乘客進入電梯之后可選擇去哪一層，然后電梯根據(jù)乘客的選擇判斷去哪一層，繼續(xù)運行。通過單片機控制電梯，在上升過程中只響應上升呼叫，下降過程中只響應下降呼叫，只響應同方向的呼叫，反方向呼叫無效。 2.2 總體設計框圖 此電路方框圖如圖1所示，電路由鍵盤電路、單片機最小系統(tǒng)電路、樓層顯示電路、電機狀態(tài)顯示電路、電機控制電路5部分構成。其中單片機最小系統(tǒng)主要由復位電路和時鐘電路組成。電路復位后樓層顯示數(shù)字1 表示電梯此時在一樓，顯示電路通過74ls164串入并出

8、驅動8位數(shù)碼管顯示，如有操作者在廂外呼叫，由外呼叫電路把信號輸入單片機，當車廂來到呼叫層（由定時器定時電路判斷，電機控制電路控制電機的正反轉），則打開電梯門，人進入后關門。操作者通過選層電路把目的層告知單片機，控制電機把操作者送到目的樓層。系統(tǒng)等待下次呼叫。系統(tǒng)的正常工作由時鐘電路來保證。顯示電路實時顯示電梯所在的樓層位置，每層之間通過8秒延時控制即每延時8秒表示電梯走了一層。電梯狀態(tài)是通過兩個發(fā)光管顯示的，綠燈亮表示電梯在向上運行，黃燈亮表示電梯在向下運行。鍵盤電路采用獨立鍵盤（共12個按鍵），其中6個按鍵是各層樓外呼按鍵，6個表示電梯內部的選擇鍵。電梯的正常工作是通過對單片機寫入程序控制的

9、?？傮w設計方框圖如下所示： 樓層顯示電路 AT89C52 時鐘電路 電機控制電路 復位電路 鍵盤電路 電機狀態(tài)顯示 圖1.總體設計方框圖 3 電梯控制系統(tǒng)原理分析 3.1 控制電路的設計 3.1.1 電梯內部呼叫電路和電機狀態(tài)顯示電路 電梯設計原理是通過對按鍵的控制，從而顯示相應的樓層，把人送到自己想去的樓層，而按鍵的控制分為內部按鍵和外部按鍵，一部分是電梯外部的人對電梯控制使電梯得到響應，一部分是電梯內部

10、的人對其控制使其得到響應，如圖2，六個目標樓層選擇按鍵K1、K2、K3、K4、K5、K6與單片機P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5連接（P0口作為輸出端驅動外部電路時須外接上拉電阻）。電機狀態(tài)是通過兩個發(fā)光管顯示的，綠燈、紅燈與單片的P1.6、P1.7連接（須外接上拉電阻），用于顯示電梯的運行狀態(tài)，人進入電梯內按下要去的樓層對應的按鍵，就會控制電機轉動，達到相應樓層。 K1:一樓內部向下呼叫按鍵，此鍵按下表示電梯中的人想去的目的樓層時1樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 K2:二樓內部呼叫按鍵，當電梯處于上升狀態(tài)時，表示此時一樓的人想要去二樓

11、；當電梯處于下降狀態(tài)時，表示此時二樓以上中某個樓層的人想要到達二樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 K3:三樓內部呼叫按鍵，當電梯處于上升狀態(tài)時，表示此時一樓或者二樓的人想要去三樓；當電梯處于下降狀態(tài)時，表示此時三樓以上中某個樓層的人想要到達三樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 K4:四樓內部呼叫按鍵，當電梯處于上升狀態(tài)時，表示此時一樓，二樓和三樓的人想要去四樓；當電梯處于下降狀態(tài)時，表示此時五樓和六樓某個樓層的人想要到達四樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 K5:五樓內部呼叫按鍵，當電梯處于上升狀態(tài)時，表示此時一樓，二樓，三樓和四樓的人想

12、要去五樓；當電梯處于下降狀態(tài)時，表示此時六樓的人想要到達五樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 K6:六樓內部向上呼叫按鍵，此鍵按下表示電梯中的人想去的目的樓層時六樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 內部電梯呼叫按鍵如圖所示： 圖2.電梯內部呼叫電路和電機狀態(tài)顯示電路 3.1.2 電梯外部呼叫電路 電梯外部呼叫電路如圖3所示，按鍵s1out，s2out，s3out，s4out，s5out,分別與單片機的p2.4，p2.3，p2.2，p2.1，p2.0口相連，若按下上升鍵，則電梯在上升過程中只響應上升呼

13、叫，下降按鍵呼叫無效；反之亦然。 S1out：此按鍵按下表示此時一樓有人呼叫，想要去以上樓層，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層 S2out：此按鍵按下表示此時二樓有人呼叫，如若二樓向下按鍵，則表示二樓的人想要去一樓；如若二樓向上按鍵，則表示二樓的人想要去二樓以上樓層，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 S3out：此按鍵按下表示此時三樓有人呼叫，如若三樓向下按鍵，則表示三樓的人想要去一樓或者二樓；如若三樓向上按鍵，則表示三樓的人想要去三樓以上樓層，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 S4out：此按鍵按下表示此時四樓有人呼叫，如若四樓向下按鍵，則表示

14、四樓的人想要向下；如若四樓向上按鍵，則表示四樓的人想要去五樓或者六樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 S5out：此按鍵按下表示此時五樓有人呼叫，如若五樓向下按鍵，則表示五樓的人想要向下；如若五樓向上按鍵，則表示五樓的人想要六樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 S6out：此按鍵按下表示此時六樓有人呼叫，表示想去以下樓層，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行以到達目的樓層。 本實驗由于部分功能未能實現(xiàn)，在這里只列出了外部六個按鍵的設置。 外部電梯呼叫如圖所示： 圖3.電梯外部呼叫電路 3.1.3 電機控制電路 電機采用普通直流電機

15、，直流電機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無極快速啟動、制動和反轉。用電機驅動芯片L298來驅動。電機控制電路用來控制電機的正反轉，當按下上升鍵時，電機正轉，按下下降鍵時，電機反轉。電路如圖4所示。 圖4.電機控制電路 3.2 樓層顯示電路 顯示電路是根據(jù)數(shù)碼管的狀態(tài)顯示進而讓我們知道電梯此刻的狀態(tài)，本實驗中我們用一個八段數(shù)碼管來實現(xiàn)，根據(jù)數(shù)碼管的數(shù)字顯示讓我們知道我們需要的目的樓層，我們用74ls164驅動數(shù)碼管，其管腳1、2接單片機P3.0口，管腳8接P3.1

16、口，通過3,4,5,10,11,12,13各個口的輸出狀態(tài)進而起到對數(shù)碼管的顯示控制作用。數(shù)碼管的9,10兩個引腳接高電平用于保證數(shù)碼管的工作。 電路如圖5所示 圖5.顯示樓層電路 3.3 單片機最小系統(tǒng)的設計 單片機的最小系統(tǒng)是控制單片機工作的核心部分，用于控制單片機的工作和脈沖的變化，進而實現(xiàn)對其設計功能的實現(xiàn)，而此電路組主要包括復位電路和時鐘電路兩部分，其中復位電路采用按鍵手動復位和上電自動復位組合，電路如圖6（左）所示：其中9 腳為單片機的復位端，接單片機的RST端，通過對按鍵的控制實現(xiàn)電路的復位。時鐘電路如圖6（右）所示，主要由晶振和電容構成，此晶振采用的是12MHZ

17、的，電容則為30PF，電路的XATL2和XATL1端分別與單片機的18和19腳相連. 圖6.最小系統(tǒng)電路 4 程序流程圖 程序流程圖是設計的核心部分，可以簡單明了的反應出設計的思路，本實驗是基于單片機的電梯控制設計，電梯共六層，通過對按鍵的掃描來判斷是否有按鍵的按下，從而是單片機響應控制電機的轉動，圖7則為電梯設計流程圖。 程序如下圖： 調用選擇當前要去的樓層子程序 停留8s 電梯未運行或仍在運 行之中 電梯已到達相應的目的層？ 是 否 是 否 電梯啟動此時顯示一樓 圖7.程序流

18、程圖 5 總結與體會 實習已接近尾聲，通過這次實習，讓我明白了很多，也學會了很多，從最初剛剛拿到課題時的茫然，過度到每天都與圖書館打交道，查閱各種資料，將實習中遇到的難題各個擊破，這其中充滿了挑戰(zhàn)和艱辛，可是這些都無所謂，因為更多的則是我們克服難題時的興奮和獲得知識的喜悅，我們的設計為電梯控制，從最初程序的編譯到電路的仿真，以至于最后的實物成形，中間不僅融匯了我們對基礎知識的應用還有對計算機軟件的學習，當然期間也遺忘了很多東西，不過經(jīng)過與同學之間的討論和老師悉心的指導以及自己的細心摸索，總算是完成了制作，電梯的仿真結果功能實現(xiàn)了，可是等到實物出來測試時，并沒有實現(xiàn)應有的結果，這讓我認識到了

19、理論與實際的差距，更讓我懂得了在今后的學習生活中要認識到理論與實際結合的重要性，在學習基礎理論的同時，要重視實際的應用，從而把知識學習的更加牢固。 參考文獻 [1] 劉瑞新.單片機原理及應用教程［Ｍ］.機械工業(yè)出版社， 2003.7 [2] 趙曉安. MCS-51單片機原理及應用. 天津大學出版社，2001.3 [3] 夏繼強. 單片機實驗與實踐教程. 北京：北京航空航天大學出版社, 2001 [4] 李朝青.單片機原理及接口技術［Ｍ］.北京：北京航空航天出版社，2005.10 [5] 肖洪兵. 跟我學用單片機. 北京：北京航空航天大學出版社,2002.8 [6] 曹巧媛

20、.單片機原理及應用［Ｍ］.大連.大連理工大學出版社，1996.5 [7] 葉挺秀.應用電子學［Ｍ］.杭州：浙江大學出版社，1994 [8] 朱承高.電工及電子技術手冊［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1990 [9] 李朝青.單片機原理及接口技術［Ｍ］.北京：北京航空航天大學出版社，2006 [11] 唐俊翟.單片機原理與應用［Ｍ］.冶金工業(yè)出版社， 2003.9 [13] 劉瑞新.單片機原理及應用教程［Ｍ］.機械工業(yè)出版社， 2003.7 [14] 吳國經(jīng).單片機應用技術［Ｍ］.中國電力出版社， 2004.1 [15] 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計［Ｍ］.北京航空航天出版社， 199

21、5 附錄一：電路總原理圖 附錄二：PCB板 附錄三：程序清單 #include #include"電梯.h" sbit k1=P0^0; sbit k2=P0^1; sbit k3=P0^2; sbit k4=P0^3; sbit k5=P0^4; sbit k6=P0^5; sbit LedDown=P0^6; sbit LedUp=P0^7; sbit up1=P2^0; sbit up2=P

22、2^1; sbit down2=P2^2; sbit up3=P2^3; sbit down3=P2^4; sbit up4=P2^5; sbit down4=P2^6; sbit up5=P2^7; sbit down5=P1^0; sbit down6=P1^1; sbit d11=P1^2; sbit d12=P1^3; sbit d21=P1^4; sbit d22=P1^5; sbit pwm1=P1^6; sbit pwm2=P1^7; void DianTiKey(); #define uchar unsigned char char

23、KeyValueOld; //內部按鍵上次值 char KeyValueOOld; //外部按鍵上次值 char NowFloor; //當前所在樓層 char KeyValue; //電梯內部按鍵暫存值 char KeyValueO; //電梯外部按鍵暫存值 char GoFloor[5]; char t; uchar code play[]={0xff,0xd7,0x32,0x92,0xd4,0x98,0x18}; //串口顯示字型碼 unsigned int TimeValue; // 定時器計數(shù) char Num; void

24、 delay(unsigned int a) { // unsigned int i; TH0=(65535-10000)/256; TL0=(65535-10000)%256; TimeValue=0; TR0=1; while(TimeValue

25、=0; delay(5); d11=1,d12=1,d21=0,d22=0; delay(5); d11=0,d12=1,d21=0,d22=0; delay(5); d11=0,d12=1,d21=1,d22=0; delay(5); d11=0,d12=0,d21=1,d22=0; delay(5); d11=0,d12=0,d21=1,d22=1; delay(5); d11=0,d12=0,d21=0,d22=1; delay(5); d11=1,d12=0,d21=0,d22=1; dela

26、y(5); } t=0; // d11=1,d12=1,d21=1,d22=1; LedDown=1; LedUp=1; } void XiaJiang() { int i; t=10; LedDown=0; LedUp=1; for(i=0;i<10;i++) { d11=0,d12=0,d21=0,d22=1; delay(5); d11=0,d12=0,d21=1,d22=1; delay(5); d11=0,d12=0,d21=1,d22=0; delay(5); d11=0,d12=

27、1,d21=1,d22=0; delay(5); d11=0,d12=1,d21=0,d22=0; delay(5); d11=1,d12=1,d21=0,d22=0; delay(5); d11=1,d12=0,d21=0,d22=0; delay(5); d11=1,d12=0,d21=0,d22=1; delay(5); } t=0; // d11=1,d12=1,d21=1,d22=1; LedDown=1; LedUp=1; } void Go() //電梯內部按鍵響應程序 { char tem

28、p; if(KeyValue!=KeyValueOld) { KeyValueOld=KeyValue; temp=NowFloor-KeyValue; if(t==0) { if(temp>0) //電梯執(zhí)行上升 { while(temp>0) { ShangSheng(); Num++; if(GoFloor[Num]!=0) { if(((GoFloor[Num]&0x01)+(GoFloor[Num]&0x04))>0); } temp--; SBUF=

29、play[--NowFloor]; while(!TI); TI=0; } NowFloor=KeyValue; } if(temp<0) //電梯執(zhí)行下降 { while(temp<0) { XiaJiang(); temp++; SBUF=play[++NowFloor]; while(!TI); TI=0; } NowFloor=KeyValue; } } } } void OutK

30、ey() //外部按鍵響應程序 { char temp; if(KeyValueO!=KeyValueOOld)//按鍵是否按下 { KeyValueOOld=KeyValueO; temp=NowFloor-KeyValueO; if(t==0) { if(temp>0) //電梯執(zhí)行上升 { while(temp>0) { ShangSheng(); temp--; SBUF=play[--NowFloor]; while(!TI);

31、 TI=0; } NowFloor=KeyValueO; } if(temp<0) //電梯執(zhí)行下降 { while(temp<0) { XiaJiang(); temp++; SBUF=play[++NowFloor]; while(!TI); TI=0; } NowFloor=KeyValueO; } } } } void DianTiKey() //電梯按鍵掃描函數(shù)

32、 { switch(~P0) { case 0x01:KeyValue=1;GoFloor[0]|=4;break; case 0x02:KeyValue=2;GoFloor[1]|=4;break; case 0x04:KeyValue=3;GoFloor[2]|=4;break; case 0x08:KeyValue=4;GoFloor[3]|=4;break; case 0x10:KeyValue=5;GoFloor[4]|=4;break; case 0x20:KeyValue=6;GoFloor[5]|=4;break; case 0

33、x40:break; case 0x80:break; } if(t==0) { switch(~P2) //上升按鍵掃描 { case 0x01:GoFloor[0]|=1;KeyValueO=1;break;//1樓呼叫上升 case 0x02:GoFloor[1]|=1;KeyValueO=2;break;//2樓呼叫上升 case 0x04:GoFloor[2]|=1;KeyValueO=3;break;//3樓呼叫上升 case 0x08:GoFloor[3]|=1;KeyValueO=4;break;//4

34、樓呼叫上升 case 0x10:GoFloor[4]|=1;KeyValueO=5;break;//5樓呼叫上升 case 0x20:GoFloor[0]|=2;KeyValueO=2;break;//2樓呼叫下降 case 0x40:GoFloor[1]|=2;KeyValueO=3;break;//3樓呼叫下降 case 0x80:GoFloor[2]|=2;KeyValueO=4;break;//4樓呼叫下降 } if(!down6) { GoFloor[4]|=2; //6樓呼叫下降

35、 KeyValueO=6; } if(!down5) //5樓呼叫下降 { GoFloor[3]|=2; KeyValueO=5; } } else { if(t==11) //電梯在上升時響應上升呼叫 switch(~P2) //上升按鍵掃描 { case 0x01:GoFloor[0]|=1;KeyValueO=1;break;//1樓呼叫上升 case 0x02:GoFloor[1]|=1;KeyValueO=2;break;//2樓呼叫上升

36、 case 0x04:GoFloor[2]|=1;KeyValueO=3;break;//3樓呼叫上升 case 0x08:GoFloor[3]|=1;KeyValueO=4;break;//4樓呼叫上升 case 0x10:GoFloor[4]|=1;KeyValueO=5;break;//5樓呼叫上升 } else if(t==10) //電梯在下降時響應下降呼叫 { switch(~P2) { case 0x20:GoFloor[0]|=2;KeyValueO=2;break;//2樓呼叫下降 cas

37、e 0x40:GoFloor[1]|=2;KeyValueO=3;break;//3樓呼叫下降 case 0x80:GoFloor[2]|=2;KeyValueO=4;break;//4樓呼叫下降 } if(!down6) { GoFloor[4]|=2; //6樓呼叫下降 KeyValueO=6; } if(!down5) { GoFloor[3]|=2; KeyValueO=5; } } } } v

38、oid start() SCON=0X00; TMOD=0X01; ET0=1; EA=1; TI=0; NowFloor=1; KeyValueOld=KeyValueOOld=KeyValue=KeyValueO=1; pwm1=pwm2=1; SBUF=play[1]; while(!TI); TI=0; } void main() { start(); while(1) { DianTiKey(); OutKey(); Go(); } } void t0() interrupt 1 { TH0=(65535-10000)/256; TL0=(65535-10000)%256; TimeValue++; } 18