1、綜合電子創新訓練研究報告研究題目：CTS1600-1控制技術綜合試驗院系名稱：專業名稱：學生姓名：指導教師：xxxx年xx月xx日xxxxxxxxxx目錄第一章緒論11.1 課題背景與目的11.2 課題研究方法1第二章電梯模型硬件設備22.1 實驗單片機模型與接口定義22.1.1 實驗用單片機22.1.2 單片機接口定義32.1.3 I/O接口DATA控制命令表42.2 電梯控制命令說明62.3 實驗用電梯模型9第三章與電梯模型相關的實驗程序103.1 數碼管連續顯示103.1.1 程序流程圖103.1.2 功能簡介113.1.3 功能實現過程113.1.4 問題的解決及收獲113.2 外部按

2、鍵燈連續閃爍123.2.1 程序流程圖123.2.2 功能簡介123.2.3 功能實現過程123.2.4 問題的解決及收獲133.3 鍵、燈、數碼管 143.8.1程序流程圖 281.1.2 功能簡介141.1.3 功能實現過程141.1.4 問題的解決及收獲153.4 外部按鍵上下行163.4.1 程序流程圖163.4.2 功能簡介173.4.3 功能實現過程173.4.4 問題的解決及收獲183.5 計算器193.5.1 程序流程圖193.5.2 功能簡介213.5.3 功能實現過程213.5.4 問題的解決及收獲223.6 密碼鎖233.6.1 程序流程圖233.6.2 功能簡介243.

3、6.3 實現功能過程243.6.4 問題的解決及收獲243.7 逐層停自動開關門循環253.7.1 程序流程圖253.7.2 功能簡介273.7.3 實現功能過程273.7.4 問題的解決及收獲273.8.2 功能簡介293.8.3 實現功能過程293.8.4 問題的解決及收獲293.9外部按鍵電梯303.9.1 主程序303.9.2 開關門模塊313.9.3 上下行模塊323.9.4 LED模塊34第四章電梯模型完整控制程序364.1 完整控制程序（main函數）364.1.1 功能說明364.1.2 功能實現過程374.1.3 問題的解決及收獲374.2 按鍵掃描模塊（getto函數）38

4、4.2.1 功能簡介384.2.2 問題的解決及收獲384.3 當前層判斷模塊（getat函數）384.3.1 功能簡介384.3.2 問題的解決及收獲384.4 電梯門的選通、禁止模塊（DoorEnable函數）384.4.1 功能簡介384.4.2 問題的解決及收獲39#.5 電梯開關門模塊（ openandclose 函數） 394.5.2 功能實現過程394.5.3 問題的解決及收獲39第五章總結與致謝415.1 總結415.2 致謝415.3 控制電梯模型相關程序42附錄一數碼管連續顯示42附錄二外部按鍵燈連續閃爍43附錄三外部按鍵逐個亮滅45附錄四鍵、燈、數碼管47附錄五外部按鍵上

5、下行49附錄六計算器51附錄七密碼鎖56附錄八逐層停開關門循環59附錄九可記錄順序逐層停自動開關門64附錄十外部按鍵電梯70附錄十一完整電梯程序77圖目錄Figure 1 凌陽單片機2Figure 2 凌陽單片機接口定義3Figure 3 實驗用電梯模型9Figure 4 數碼管連續顯示流程圖10Figure 5 外部按鍵燈連續閃爍流程圖12Figure 6 LED1to7流程圖13Figure 7 鍵、燈、數碼管流程圖14Figure 8 外部按鍵上下行流程圖16Figure 9 計算器數字掃描函數流程圖19Figure 10 計算器主函數流程圖20Figure 11 密碼鎖流程圖23Fig

6、ure 12 逐層停自動開關門循環main函數25Figure 13 逐層停自動開關門循環AtAndTo函數26Figure 14 逐層停自動開關門循環OpenAndClose函數26Figure 15 可記錄順序逐層停自動開關門28Figure 16 外部按鍵電梯主函數流程圖30Figure 17 外部按鍵電梯開關門函數流程圖31Figure 18 外部按鍵電梯上下行函數流程圖32Figure 19 外部按鍵電梯LED函數流程圖34Figure 20 外部按鍵電梯btLED函數流程圖35Figure 21 電梯完整程序主函數36Figure 22 電梯完整程序openandclose 函數流

7、程圖 39第一章緒論1.1 課題背景與目的現代社會中，電梯已經成為不可缺少的運輸設備。電梯的存在使得每幢高層建筑的交通更為便利。電梯控制技術的發展主要經歷了三個階段：繼電器控制階段，微機控制階段，現場總線控制階段。隨著經濟的高速發展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。電梯是現代高層建筑的垂直交通工具，其設計要求穩定性、安全性及高。隨著人們生活水平的不斷提高,對電梯的要求的也相應提高，電梯得到了快速發展。電梯模型將機械和電氣兩方面有機地結合起來，充分體現了機電結合的特點，同時微機控制即單片機控制的電梯在成本上較低，同時還

8、有著較高的精度，非常適合在學生機電實驗方面得到廣泛的應用，可以提高大家的編程能力，加深對單片機的理解和應用，同時增強創新精神和團隊合作精神。1.2 課題研究方法參照凌陽SPCE061AFF發的相關資料，加深對控制電梯模型的單片機的了解，進行61板的相關實驗，掌握單片機實現基本功能的技術。對單片機編寫程序，以達到控制電梯模型的目的。0第二章電梯模型硬件設備2.1 實驗單片機模型與接口定義2.1.1 實驗用單片機實驗用單片機為凌陽SPCE061儆控制器（簡稱61板），是以凌陽16位單片機SPCE061的核心的精簡開發-仿真-電路板。61板除了具備單片機最小系統電路外，還包括有電源電路、音頻電路、復

9、位電路等，采用電池供電，方便攜帶。SPCE061A是繼unSP?系列產品SPCE500A?之后凌陽科技推出的又一款16位結構的微控制器。跟市面上常見的avr、51等單片機相比，這款單片機具有一個絕招：語言功能。與SPCE500M同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調試等功能，SPCE061A里只內嵌32K字的閃存（FLASH。較高的處理速度使unSP?能夠非常容易地、快速地處理復雜的數字信號。SPCE061左要包才S輸入/輸出端口、定時/計數器、數/模轉換、模/數轉換、申行設備輸入/輸出、通用異步串行接口、低電壓檢測和復位等部分，且內置在線仿真電路ICE接口，較高的處

10、理速度使其能夠快速地處理復雜的數字信號。本電梯模型就是采用此單片機進行程序編寫和實現電梯的運行控制Figure 1 凌陽單片機2.1.2單片機接口定義實驗用單片機接口定義如圖，其中A口為輸入，B口為輸出電梯內按鍵各樓層按鍵+去二層去三層去四層一層上二層上二層下三層上10一+電梯上下運行（1上0下）電梯運行選通（1行0停）開關門運行（1開0關）開關門選通（1行0禁）各樓層按鍵燈一層上燈二層上燈二層下燈三層上燈20A0A8A1A9A2A10A3A11A4A12A5A13A6A14A7、A15實驗單機B0書妾B8B1口B9B2B10B3B11B4B12B5B13B6B14B7B15三層下四層下一層到

11、達二層到達三層到達四層到達開門30關門十三層下燈四層下燈開門到位關門到位40各樓層按鍵電梯內按鍵各樓層按鍵燈Figure 2凌陽單片機接口定義2.1.3I/O接口DATA空制命令表單片機A口DATA空制命令表A口（信號輸入）*P_IOA_Data接口編號電梯動作0x0001A0去一層（內部按鍵）0x0002A1去二層（內部按鍵）0x0004A2去三層（內部按鍵）0x0008A3去四層（內部按鍵）0x0010A4一層上（外部按鍵）0x0020A5二層上（外部按鍵）0x0040A6二層卜（外部按鍵）0x0080A7三層上（外部按鍵）0x0100A8三層卜（外部按鍵）0x0200A9四層卜（外部按鍵

12、）0x0400A10一層到達（外部按鍵）0x0800A11二層到達（外部按鍵）0x1000A12三層到達（外部按鍵）0x2000A13四層到達（外部按鍵）0x4000A14開門（內部按鍵）0x8000A15關門（內部按鍵）單片機A口DATA空制命令表A口（信號輸入）*P_IOB_Data接口編號電梯動作0x0001B0電梯上下運行（1上0下）0x0002B1電梯運行選通（1行0停）0x0004B2開關門運行（1開0關）0x0008B3開關門選通（1行0禁）0x0010B4一層上燈0x0020B5二層上燈0x0040B6二層卜燈0x0080B7三層上燈0x0100B8三層卜燈0x0200B9四層

13、卜燈0x0400B10開門到位0x0800B11關門到位0x1000B12數碼管0x2000B13數碼管0x4000B14數碼管0x8000B15單片機接口屬性設置：*P_IOA_Dir=0*P_IOA_Attrib=0*P_IOA_Data=0（設A0-A15口為輸入）*P_IOB_Dir=0xf3ffB0-B9 口為輸出，B10、 B11 口為輸入）*P_IOB_Attrib=0xf3ff*P_IOB_Data=0;2.2電梯控制命令說明1 .一層上按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0010;使一層上按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0010,同時其它層按鍵燈熄滅；

14、如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，保持原來的狀態，則輸入的命令應為：*P_IOB_Data=0x0010|P_IOB_Data；2 .二層上按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0020使二層上按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0020同時其它層按鍵燈熄滅；如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，保持原來的狀態，則輸入的命令應為：*P_IOB_Data=0x0020|P_IOB_Data；3 .二層下按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0040使二層下按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0040時其它層按鍵燈熄滅；如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，

15、保持原來的狀態，則輸入的命令應為：*P_IOB_Data=0x0040|P_IOB_Data；4 .三層上按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0080使三層上按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0080;同時其它層按鍵燈熄滅；如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，保持原來的狀態，則輸入的命令應為：*P_IOB_Data=0x0080|P_IOB_Data；5 .三層下按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0100,使三層下按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0100,同時其它層按鍵燈熄滅；如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，保持原來的狀態，則輸入的命令應

16、為：*P_IOB_Data=0x0100|P_IOB_Data；6 .四層下按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x0200,使四層上按鍵燈亮起的命令為：*P_IOB_Data=0x0200,同時其它層按鍵燈熄滅；如果要使其它層按鍵燈不受此按鍵燈影響，保持原來的狀態，則輸入的命令應為：*P_IOB_Data=0x0200|P_IOB_Data；7 .電梯內部開門按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x4000,使電梯開門的命令為：*P_IOB_Data=0x000c；8 .電梯內部關門按鈕按下，*P_IOA_Data輸入值為0x8000;使電梯關門的命令為：*P_IOB_Data=0x

17、0008。我們為了能夠簡化我們的程序，我們在頭文件define.h中定義了直觀易懂的單詞來表示數字指令，這樣使得編程過程更加容易直觀，并且使得程序的可讀性更強，但是這種方法是在之前不斷地嘗試的基礎上才逐漸摸索出來的，因而在后來編寫的程序中普遍用到了這種方法，而在開始訓練階段編寫的程序還往往是使用數字型的指令，具體的定義如下：#ifndef_DEFINE_h_#define_DEFINE_h_#defineIOA*P_IOA_Data#defineIOB*P_IOB_Data#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineulonguns

18、ignedlong#definestop0x0000#definedown0x0002#defineup0x0003#definebt1up0x0010#definebt2up0x0020#definebt2down0x0040#definebt3up0x0080#definebt3down0x0100#definebt4down0x0200#definebtin10x0001#definebtin20x0002#definebtin30x0004#definebtin40x0008#definebtopen0x4000#definebtclose0x8000#defineopenok0x04

19、00#definecloseok0x0800#definedown0x0002#defineup0x0003#defineclose0x0008#defineopen0x000c#defineL10x1000#defineL20x2000#defineL30x3000#defineL40x4000#defineL1up0x0010#defineL2up0x0020#defineL2down0x0040#defineL3up0x0080#defineL3down0x0100#defineL4down0x0200#defineat10x0400#defineat20x0800#defineat30

20、x1000#defineat40x2000#endifdog方便使用：#includespce061A.h#includedingyi.hvoiddog()*P_Watchdog_Clear=0x0001;2.3實驗用電梯模型v2-，叫稅X M叫機噩事.卜 Rftni& KAi丸9-丸邦笑hId X，蛆開 黑* 1L，* 12.饞VHi14.安全*!51 9ft IB- HMftin. Mftt信林*x *o21 *Di赧*tti ：s fifli24.2L糜鼻11驚燈.H hat，那么電梯應向上運行，直到獲取的當前值at=to之后，電梯停止運行：if(toat)*P_IOB_Data=up;

21、*P_Watchdog_Clear=0x0001;若目標層等于當前層，即to=at，那么電梯停止運行：if(to=at)*P_IOB_Data=stop;*P_Watchdog_Clear=0x0001;若目標層小于當前層，即toat，那么電梯應向下運行，直到獲取的當前值at=to之后，電梯停止運行：if(to：iArtiKlci出三性雷：|亮敢嗎管顯不占軟南M延出后我明廿晨以;：牯叱工匕。，仁敵洲“正遲岡線走 Z *pe riKJbe O 1+ 優電仲L?jill X.1 t Inrl n l -ji 敏FTE用申，； 就因杵皿球層的 調用延退嗡弱此以At And。C味粉idAOjj+-AJ

22、Ll。出數電府F打11(And：ol,小駝LttJikAtAmlTu力困數Figure13逐層停自動開關門循環AtAndTo函數Figure 14逐層停自動開關門循環 OpenAndClose函數3.7.2 功能簡介程序初始化完成后，電梯自動完成上下行以及開關門動作，不斷循環。3.7.3 實現功能過程在這個程序中我們引入了一個指示上下行的變量shangxia，一層到位之后令該變量為1，指示電梯之后的運行狀態為上行；當四層到位之后令該變量為0，指示電梯之后的運行狀態為下行。這樣電梯在二、三層進行上下行的判斷時，只需判斷現在指示電梯運行狀態的shangxia則可以保證電梯的正常運行。代碼詳見附錄八

23、3.7.4 問題的解決及收獲逐層停自動開關門程序在前面諸多程序的鋪墊下相對比較容易，不同點在于在這個程序中定義了一個指示電梯先前運動狀態的變量，從而控制電梯現在時刻的上下行，這為之后的電梯完整程序打下了一定的基礎。Figure 15可記錄順序逐層停自動開關門3.8可記錄順序逐層停自動開關門3.8.1程序流程圖.in-?T1嘴定！D-3.8.2功能簡介在程序初始化完成后，首先連續輸入目標層數，點擊確定按鍵之后，電梯按照之前按鍵設定的順序自動運行，完成上下行和相應的開關門功能。3.8.3 實現功能過程代碼詳見附錄九3.8.4 問題的解決及收獲這個程序在實現的過程中我們借鑒了密碼鎖的相關經驗，不同之

24、處在與之前的密碼鎖是有確定個數的輸入的，而現在的可記錄順序的逐層停開關門的輸入是不確定個數的，同時它還具備了清零和確定的選項，但是它是把之前的密碼匹配部分改為了電梯的上下行和到達目標層之后自動開關門的功能，所以可記錄順序的逐層停自動開關門程序是繼承了密碼鎖程序的一些特點的基礎上，在功能上又有所拓展和創新。3.9外部按鍵電梯3.9.1主程序3.9.1.1程序流程圖Figure 16外部按鍵電梯主函數流程圖3.9.3.2功能過程在程序初始化完成后，進入AtAndTo函數，判斷當前層數和目標層，之后進入UpAndDow函數通過對at與to的大小比較，判斷電梯的上下行，并將電梯送至目標層，進入Open

25、AndClose函數后進行開關門操作。（代碼詳見附錄十）3.9.2 開關門模塊3.9.2.1程序流程圖電梯自動開門，開門到位后，如果按下內部當從主函數進入開關門模塊后，關門按鍵，電梯關門。3.9.2.3 實現功能過程當從主函數進入開關門模塊后，首先判斷at和to的值，如果二者相等且DoorEnable允許開門即為1,此時執行開門動作，當開門到位且內部關門按鍵按下后，電梯關門。3.9.3上下行模塊3.9.3.1程序流程圖Figure 18外部按鍵電梯上下行函數流程圖3.9.#.2 功能過程程序初始化完成后，若外部按鍵按下后，電梯運行到目標層。3.9.2.4 實現功能過程這個函數定義了一個指示當前

26、所在層的變量at，以及一個指示目標層的變量to，程序初始化完成后，給變量at賦上對應的層數值，如若當前所在層為2層：if(t&0x0800)=0x0800)/判斷當前所在層數，若當前所在層數為2層at=2;/給變量at賦當前層數值2*P_Watchdog_Clear=0x0001;掃描外部按鍵是否按下，若按下，則對變量to賦上對應層數值，如若三層上或三層下按鍵被按下：if(t&0x0080)=0x0080)|(t&0x0100)=0x0100)/若三層上、三層下按鍵被按下to=3;/給變量to賦目標層數為3*P_Watchdog_Clear=0x0001;進行目標層與當前層的比較判斷，若目標層

27、大于當前層，即toat，那么電梯應向上運行，直到獲取的當前值at=to之后，電梯停止運行：if(toat)*P_IOB_Data=up;*P_Watchdog_Clear=0x0001;若目標層等于當前層，即to=at，那么電梯停止運行：if(to=at)P_IOB_Data=stop;P_Watchdog_Clear=0x0001;若目標層小于當前層，即toat,那么電梯應向下運行，直到獲取的當前值at=to之后，電梯停止運行:if(toat)P_IOB_Data=down;P_Watchdog_Clear=0x0001;3.9.4LED模塊3.9.4.1 程序流程圖LEDO函數Figure

28、 19外部按鍵電梯LED函數流程圖ht【ED。函數3.9.4.2 功能過程程序初始化完成后，外部按鍵燈以及指示層數的數碼管根據現在電梯的運行狀態正常顯示。3.9.4.3 實現功能過程當外部六個按鍵按下后，外部按鍵的燈亮，電梯上部的LED燈顯示當前運行的所在層數。3.9.4.4 問題的解決及收獲在程序調試過程中，我們發現如果在電梯運行的過程中，即電梯不處于某層到位的狀態時，若按下電梯外部的按鍵后，電梯有可能會卡死在中間部位，并且導致電梯無法運行，在發現這樣的問題之后，我們對程序進行了修改，針對上下行部分，我們加入了使得電梯停止的條件，如果電梯沒有處于到位狀態的話就始終保持先前上行或下行的狀態不變

29、，從而使得問題得到了有效的解決。第四章電梯模型完整控制程序4.1 完整控制程序（main函數）4.1.1 功能說明Ff?y ”層.開門Figure 21電梯完整程序主函數代碼見附錄4.1.2 功能實現過程在上下行的優先級別判斷上，我們沒有使用以前的數組或者at和to大小判斷的方式，而是按照內外部層數按鍵的個數分別定義了4個和6個變量，分別來指示目標層數，而何時選擇上下行這一問題，舉例如下：如果電梯目前處于二層，首先判斷電梯之前的運行方向，如果電梯之前運行方向向下，那么，若外部二層下按鍵或者內部二層按鍵被按下，電梯執行開門程序；若外部按鍵二層下被按下且外部按鍵一層上與內部一層按鍵均未被按下，電梯

30、執行開門程序。之后進行上下行的判斷，如果電梯外部按鍵一層上或者內部按鍵一層被按下，那么電梯下行至一層再做出判斷；如果電梯外部按鍵一層上或者內部按鍵一層均未被按下，且三、四層按鍵至少有一個被按下之后，電梯上行至三層再做出判斷。如果電梯之前運行方向向上，那門，如果外部二層上或者內部二層按鍵被按下，電梯執行開門程序；若外部按鍵二層下被按下，且三、四層均沒有按鍵被按下，那么電梯也執行開門程序。之后進行上下行的判斷，如果電梯三、四層有至少一個按鍵被按下之后，電梯上行至三層再做出判斷；如果電梯外部按鍵一層上被按下且三、四層都沒有按鍵被按下的情況先，電梯執行下行動作至一層再做出判斷。其它功能的實現主要通過主

31、函數調用其它函數實現，例如開關門函數，LED控制函數，外部按鍵掃描函數，獲取目標層函數等等。4.1.3 問題的解決及收獲在電梯完整程序中，我們改變了以往c文件過多的特點，盡量把一些判斷都放在了主函數中完成，這也造成了主函數比較復雜。4.2 按鍵掃描模塊（getto函數）4.2.1 功能簡介程序初始化完成后，隨時掃描內外部按鍵從而獲得目標層，并通過各層的標志位將其記錄下來。4.2.2 問題的解決及收獲此次使用的獲取目標層的函數雖與以往相同，但是由于實際的電梯會實時記錄電梯內外按鍵的情況，同時在目標層之后會把相應的層數及方向清零并且對上下行做出判斷，所以在獲取目標層與及時清除已到達層這一問題上思路

32、完全是嶄新的，而這部分主要是體現在主函數中，在此不做贅述。4.3 當前層判斷模塊（getat函數）4.3.1 功能簡介當程序初始化完成后，實時確定當前所在層數。4.3.2 問題的解決及收獲或許當前層數的模塊在前面使用也較多，但是在這一部分我們加入了一個判斷當前上部LED指示的部分，即上部LED顯示當前所在的層數，并且通過此事state的狀態來判斷LED顯示部分箭頭的指向。4.4 電梯門的選通、禁止模塊（DoorEnable函數）4.4.1 功能簡介程序初始化完成后，根據電梯當前的狀態判斷此時能否開門的一個標志位，例如當電梯某層的兩個按鍵同時按下且上面層數沒有按鍵被按下的情況下，只開門一次且清掉兩個按鍵的燈和相應的標志位。4.4.2 問題的解決及收獲在開關門選通的這一問題上，由于前期做過很多這方面的訓練，所以解決起來比較容易，主要是保證它能夠在應該可能需要開門的情況下該位是選通的，在不能開門的情況下該位一定要是禁止的。4.5 電梯開關門模塊（openandclose函數）4.5.1 功能簡介開門部分的實現相對較為簡單，在這里僅對關門模塊進行分析，流程圖如下：Figure22電梯完整程序openandclose函