1、實用文案目錄概述.1第一章液壓電梯簡述.21.1液壓傳動的概念 .21.2 液壓電梯介紹.2第二章系統(tǒng)硬件電路設計.42.1 控制及接口主要器件介紹 .42.1.1AT89S52單片機.42.1.2TLP521光電耦合器.52.1.374LS244 . 62.2系統(tǒng)硬件電路設計 .72.2.1系統(tǒng)框圖.72.2.2單片機最小系統(tǒng)電路設計.72.2.3信號指示電路設計.102.2.4控制信號輸入電路設計.122.2.5電磁閥控制電路設計.13第三章系統(tǒng)軟件設計.153.1 AT89S52 單片機內(nèi)部模塊簡介 .153.1.110口簡介.153.1.2定時器簡介.173.2 系統(tǒng)程序流程圖 .20

2、參考文獻.21標準1概述隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展， 一幢幢高樓拔地而起。 在這些建筑 中電梯是必不可少的垂直輸送工具。 在服務性和生產(chǎn)性部門， 如醫(yī)院、 商場、倉庫等也需要大量的病床電梯、自動扶梯、載貨電梯和液壓電 梯。考慮到液壓電梯的特點和市場對液壓電梯的需求， 設計出具有自 己特色的液壓電梯控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用單片機邏輯控制系統(tǒng)， 實現(xiàn) 五層液壓電梯智能管理控制器， 同多對開關閥的控制， 實現(xiàn)液壓電梯 的上升、下降、加速、減速及停車平層。單片機同時作為電梯集選、 管理的邏輯控制器，實現(xiàn)各種邏輯控制功能。第一章 液壓電梯簡介1.1液壓傳動的概念液壓傳動是利用密封工作容內(nèi)的液體壓力能力來完成由

3、原動機 向工作裝置進行能量或動力的傳遞或轉(zhuǎn)換。2液壓傳動具有以下工作特點：（1）力的傳遞是靠液體壓力來實現(xiàn)，其工作壓力由負載的 大小，即油缸柱塞受的力決定。（2）運動速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進行。因此只要 改變向油缺輸出的流量， 就可相應改變柱塞運動的速度。 可以看出液 壓傳動所傳遞的力與速度可以是無關的， 理論上可以實現(xiàn)與負載無關 的運動規(guī)律和速度調(diào)節(jié)。1.2液壓電梯介紹液壓電梯是通過液壓動力源，把油壓入油缸使柱塞作直線運動，直接或間接地通過鋼絲繩使轎廂運動的電梯。根據(jù)液壓傳動的特點可 知，只要改變油泵向油缸輸出的油量就可以改變電梯的運行速度。 所 以液壓電梯的速度控制實際上就是

4、液壓系統(tǒng)的流量控制。 液壓電梯具 有以下特點：（1）運行平穩(wěn)、乘坐舒適。液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)動力均勻平穩(wěn)，而且電梯 運行速度曲線變化平緩，因此舒適感優(yōu)于曳引調(diào)速梯。（2）安全性好、可靠性高、易于維修液壓電梯除裝備有普通曳引式 電梯具備的安全裝置外，還有：1溢流閥，可防止上運動時系統(tǒng)壓力過高。2應急手動閥， 電源發(fā)生故障時， 可使轎廂應急下降到最近的層樓位置，自動開啟轎門，使乘客安全走出轎廂。3動泵， 當系統(tǒng)發(fā)生故障時可操作手動泵打出高壓油， 使轎廂上 升到最近的層樓位置。4管道破裂閥， 當液壓系統(tǒng)管道破裂而轎廂失速下降時， 可自動 切斷油路。（3）載重量大利用巴斯克原理， 液壓電梯可以很容易地取得大的

5、頂升力， 同時 其功率重量比大，同樣功率可運載的重量大。3（4）噪聲低液壓系統(tǒng)可采用低噪聲螺桿泵， 同時油泵、 電機可設計成潛油式 的工作方式，構成一個泵站整體，大大降低了噪聲。（5）防爆性能好 液壓電梯采用低凝阻燃液壓油，油箱又為整體密封，電機、油泵 浸沒在液壓油中，能有效地防止可燃的氣體和液體的燃燒。第二章 系統(tǒng)硬件電路設計本系統(tǒng)的研究對象為采用開關閥控制的液壓電梯， 電梯的運行狀 態(tài)是由電磁閥線圈的得、 失電來決定的， 其承載方式為兩級直頂側(cè)置 式。四個接觸器分別控制電梯的停車、上行、下行、加速、減速、開 門、關門等動作。另外，每層樓設有樓層顯示屏、上呼按鈕、下呼按 鈕。電梯內(nèi)部設有樓層

6、顯示屏、5個樓層選擇按鈕。系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為主控制器，通過光耦控制被控對 象有效抑制長線干擾， 提高系統(tǒng)的可靠性。 控制系統(tǒng)的硬件設計包括： 單片機最小系統(tǒng)電路設計， 控制信號及檢測信號的接口電路設計， 指 令召喚信號顯示接口電路設計， 層樓顯示接口電路設計以及中斷信號 源接口電路的設計。2.1控制及接口主要器件介紹42.1.1 AT89S52單片機AT89S52是一種低功耗、 高性能CMOS8位微控制器， 具有8K系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器 技術制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允 許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適

7、于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有 靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌 入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52引腳結(jié)構與標準功能：5保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停 止，直到下一個中斷或硬件復位為止2.1.2 TLP521光電耦合器TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦 終端機，可控硅系統(tǒng)設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器, 如風扇，加熱器等電路之間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離， 目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設計。東芝TLP521-1, -2和4組成的砷化鎵紅外發(fā)光

8、二極管耦合到光三極管。TLP521光電耦合器引腳及參數(shù):8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗 定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向 量2級中斷結(jié)構，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié) 電模式。 空閑模式下，CPU停止 工作，允許RAM、定時器/計數(shù) 器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電(T2 EPDIPvcc(TXD) P3.1XT AL*P2_3(A11)P2 2 i：A1D|P2.1卿)PQ 5 (ADS)PDMAD6).T*jP3 =ffR) P3.flFG ” iAD-1F0.2

9、 (AD2)EAJXPAL= =F?P2.7 (A佝PZB (A 14)KM 06集電極-發(fā)射極電壓：55V（最小值）經(jīng)常轉(zhuǎn)移的比例：50% （最小）隔離電壓：2500 Vrms（最小）2.1.3 74LS244八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動器。如果輸入的數(shù)據(jù)需要保持比較長的 時間，簡單輸入接口擴展通常使用的典型芯片為74LS244,由該芯片 可構成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74LS244芯片內(nèi)部共有兩個四位三態(tài)緩沖 器，使用時可分別以1G和2G作為它們的選通工作信號。當1G和2G都為低電平時，輸出端丫和輸入端A狀態(tài)相同；當1G和2G都為高電平 時，輸出呈高阻態(tài)。TLPS21-1Anode: Cathode;

10、 Emitter: Collector71G 1A12Y41A2Y31A32/21A42 1 CNt74LS244 邏輯引腳功能圖真值表:In put古OutputOAYLLLLHHHXzL=低邏輯電平H=高邏輯電平X=高或低的邏輯電平Z=高阻抗推薦工作參數(shù):符號參數(shù)最小值典型值最大值單位VCC電源電壓4.7555.25VVIH輸入高電平電壓ViH2-V8VIL輸入低電平電壓 ViL-0.8VIOH輸岀高電平電流 IOH-15mAIOL輸岀低電平電流 IOL-24mATA工作溫度0-70C2.2 系統(tǒng)硬件電路設計2.2.2單片機最小系統(tǒng)電路設計晶振電路設計AT89S52單片機有一個用于構成內(nèi)部

11、振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧 振器都可以用來一起構成自激振蕩器。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入。電磁閥呼梯按鍵呼梯信號顯樓層及上下行顯轎廂位置檢測221系統(tǒng)框圖單片機9由于外部時鐘信號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的,所以對外部時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和 最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的。X1AL2右圖為使用振蕩器典型電路，根據(jù)不同的振蕩器選用不同的起振電容：石英晶振6= C2=30PF10PF陶瓷諧振器6= C2=40PF10PFi本系統(tǒng)采用12MHz的石英晶體振蕩器

12、，選用22pF起振電容，電路設計如下：復位電路設計一、復位電路的用途為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一 部分，復位電路的第一功能是上電復位。 一般微機電路正常工作需要 供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機電路是時序數(shù)字電路, 它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電 路開始正常工作。目前為止，單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電 路；（2）XTAL1GNDII=II10積分型復位電路；（3）比較器型復位電路； （4）看門狗型 復位電路。二、復位電路的工作原理

13、51單片機要復位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2US就可以實 現(xiàn)。在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的 時候系統(tǒng)再次復位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復位。所以可以通 過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位。 在復位電路中， 電 容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電 容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5V，所以充電到0.7倍即 為3.5V），需要的時間是10K*10UF=0.1S。也就是說在電腦啟動的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓時在03.5V增加。這個時候10K電阻兩端 的電壓為從51.5V減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓） 。所以在

14、0.1S內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓是5V1.5V。在5V正常工作的51單片機中小于1.5V的電壓信號為低電平信號，而大于1.5V的電壓信 號為高電平信號。所以在開機0.1S內(nèi)，單片機系統(tǒng)自動復位（RST引 腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右）。在單片機啟動0.1S后，電 容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關導 通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按 下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電 容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)

15、 電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更 大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復位。三、總結(jié)：1、 復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時間大于2US，即可實現(xiàn)復位，所以電路 中的電容11值是可以改變的。2、 按鍵按下系統(tǒng)復位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有 的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。本系統(tǒng)采用積分型復位電路，設計如下：2.2.3信號指示電路設計信號指示電路包括呼梯信號顯示，樓層信號顯示，上行下行信號顯示三部分組成。系統(tǒng)控制對象為24V指示燈，信號通過光耦控制指示燈。呼梯信12號表示按鍵按下后顯示

16、按下的標志， 表明系統(tǒng)已經(jīng)知道有人呼叫。樓層及上行下行信號指示，顯示電梯當前的工作狀態(tài)，所處樓層，以及13左邊三個芯片是74LS244，它有兩個作用，第一用來擴展10口。 第二用作功率放大，因為51單片機輸出高電平時拉電流能力弱，不 能直接驅(qū)動光耦，使用74LS244將驅(qū)動能力放大即可正常使用光耦。 光耦輸出端集電極接限流電阻接24V電源，發(fā)射極接指示燈到地。這 樣光耦作為一個無觸點開關，即可控制指示燈的亮滅。系統(tǒng)控制20個指示燈分別為：13個呼梯指示燈，5個樓層指示燈，2個上下行指 示燈。2.2.4控制信號輸入電路設計控制信號包括電梯的轎廂位置檢測和呼梯信號。系統(tǒng)采用矩陣掃 描的方式檢測各個

17、信號的輸入。矩陣鍵盤掃描一般采取行列掃描法。 比如先拉低所有列線，拉高行線，之后讀取行線狀態(tài)，如果行線有一 行為低，則假設有按鍵按下，此時再延時20毫秒左右后判斷行線的 某一行是否仍然為低，若為低則確認有鍵按下。這時可以進行按鍵鍵 值判斷，即判別在哪一行哪一列有按鍵按下。 判斷的方法是通過拉高 列線，依次置行線的某一行為低，讀取列線值。如果列線有一列為低, 則表示按鍵發(fā)生在該行，進而可以通過讀取到的列線值確定在哪一列，從而確定按鍵發(fā)生在具體的行和列。 為了防止按鍵按下后一直有 按鍵14被讀取，需要在程序中設定在按鍵被釋放后才能讀取具體的鍵值 來避免這一問題。同樣，按鍵檢測電路與單片機之間也需要

18、光耦隔離， 通過74LS244進行功率放大和10口復用。轎廂位置檢測用的是行程開關，與按鍵信 號采集方式相同，因此設計電路大體一致。信號輸入包括：13個轎廂位置行程開關輸入，13個呼梯信號輸入。2.2.5電磁閥控制電路設計由于電磁閥使用220v交流供電，不能用光耦直接驅(qū)動，需要通過 光耦控制交流繼電器，交流繼電器控制電磁閥。電磁閥控制電路相對 簡單，點對15點控制，而且不用74LS244進行10口擴展，原因有三個， 第一，51單片機P0口輸出低電平時灌電流能力可達15mA足以驅(qū)動 光耦。第二，單片機只有此4個口作為功率輸出，總電流在51單片機 正常工作范圍內(nèi)。第三，直接驅(qū)動響應更快更可靠。電路

19、圖設計如下：16第三章 系統(tǒng)軟件設計3.1 AT89S52 單片機內(nèi)部模塊簡介3.1.1 IO口簡介P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每 位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸 入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù) 據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)； 在程序校驗時， 輸出指令字節(jié)。 程序校驗時， 需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，pl輸出緩沖17器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“T時，內(nèi)部 上拉電阻把端口拉高，此

20、時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入 （P1.0/T2） 和時 器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入 （P1.1/T2EX） ，具體如下表所示在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。1引腳號第二功能P1.0T2（定時器“匕數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出Pl 1T2EX（崔時器丿i|數(shù)器T2的捕捉/重載觸劇；號利方向控制）P1MOSI（在系統(tǒng)編程用）PI.6MISO（在系統(tǒng)編程用）I PL7SCK（在系統(tǒng)編桎用）P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸

21、出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“T時，內(nèi)部 上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問 外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口 使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI） 訪問 外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗 時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3

22、端口寫“T時，內(nèi)部 上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)18部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦 作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號引腳號笫二功能P30RXD（串行輸入）P3TXD（串行輸出）P3.2INTO（外部中斷0）P3.3INTO（外部屮斷0）P34TO（定時器0外部輸入）P35T）（定時器1外部輸入）P3.6砸（外部數(shù)擁心儲器靂選通P3 7麗外部數(shù)據(jù)存儲器丐選通）3.1.2定時器簡介MCS-51內(nèi)部有兩個可編程的16位定時器T0和T1。通過編程，可 以設定為

23、定時器和外部計數(shù)方式。T1還可以作MCS-51串行口的波特 率發(fā)生器。定時器T0由特殊功能寄存器TL0和TH0構成，定時器T1由 特殊功能寄存器TL1和TH1構成。特殊功能寄存器TMOD控制定時器 的工作方式，TCON控制其運行，TCON還包含了定時器TO和T1的溢 出標志。定時器的中斷由中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級寄存器IP中 的相應位進行控制。定時器T0的中斷入口地址為000BH，T1的中斷 入口地址為001BH特殊功能寄存器TMOD為定時器的方式控制寄存器，其格式如下：GATEC/-TM1MOGATEC/-TM1MO19其中高4位用來對T1進行編程，低4位用來對T0進行編程。M1、M0

24、用來選擇工作方式。其含義如下圖所示：M1MO功能說明OO方式 O, 13 位定時器計數(shù)器O1方式 1，16 位定時器計數(shù)器1O方式 2，常數(shù)自動裝入的 8 位定時器計數(shù)器11方式 3，僅用于 TO，分為兩個 8 位定時器計數(shù)器C/-T用來選擇定時器和外部計數(shù)方式。當C/-T=O時為定時器方 式，它以時鐘信號的12分頻為計數(shù)器的計數(shù)信號。當C/-T=1時為外 部計數(shù)方式，以外部引線（TO為P3.4，T1為P3.5）的輸入脈沖作為 計數(shù)信號。當輸入信號由高到低變化時，計數(shù)器加1。GATE為門控位。 當GATE=0時，計數(shù)不受外部影響。當GATE=1時，計數(shù)受外部引線 輸入電平的控制（-INTO控制TO運行，-INT1控制T1運行）。特殊功能寄存器TCON為定時器控制寄存器，其格式如下：TF1TR1TFOTRO此控制寄存器中僅高4位與定時器有關。TRO、TR1為定時器TO、T1的運行控制位。當GATE（TMOD.3）為O時，由TRO控制TO的允許計數(shù)與否， 當TRO為1時允許TO計數(shù)，TRO為O時禁止TO計數(shù)。 當GATE2O(TMOD.3)為1時，TRO為1,INTO為1允許計數(shù)，其中任一個為0禁止計數(shù)。TR1用來控制T1，與TR0相似。