1、精品文檔單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評語：考勤10分守紀(jì)10分過程30分設(shè)計(jì)報(bào)告30分答其20分總成績（100分）專 業(yè)：自動化班 級：自動化02班姓 名：魏振東學(xué) 號：201209110指導(dǎo)教師：張星蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2015年1月7日單片機(jī)的6層電梯模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的這次設(shè)計(jì)給出了一種基于 AT89C52單片機(jī)的電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以單片 機(jī)為核心，再輔以適當(dāng)?shù)挠布娐泛涂刂瞥绦騺頇z測和控制整個電梯的信號，具 有成本低、通用性強(qiáng)、靈活性大、擴(kuò)展容易及易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點(diǎn)。2方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求(1)設(shè)置電梯的內(nèi)外按鍵，即電梯外都有上或下的按鍵，電梯內(nèi)有樓層的選擇 按

2、鍵。(2)電梯狀態(tài)要有指示燈顯示，即電梯目前運(yùn)行到達(dá)樓層的實(shí)時(shí)顯示，電梯升 降的狀態(tài)顯示等。(3)電梯無人時(shí)，應(yīng)默認(rèn)停在第一層。2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖2-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如上圖2-1所示，樓層電梯呼叫按鍵就是樓層外面的上行、下行按鍵，有需 求時(shí)即可按下；電梯內(nèi)呼叫按鍵就是電梯內(nèi)部的數(shù)字按鍵，它是內(nèi)部按鍵需求的 輸入；單片機(jī)就是整個系統(tǒng)的核心，接收輸入信息，經(jīng)過處理后輸出信息；樓層 顯示數(shù)碼管就是接收單片機(jī)處理的信息，顯示此時(shí)的樓層數(shù)；電梯狀態(tài)指示燈就 是接收單片機(jī)處理的信息，顯示電梯的狀態(tài)：上升、下降、停止。電動機(jī)的驅(qū)動 和控制就是接收單片機(jī)的PWM脈沖信號來控制驅(qū)動器，進(jìn)而控制電動機(jī)的正反

3、 轉(zhuǎn)，使電動機(jī)牽引電梯做上下運(yùn)動。2.3 電動機(jī)的選擇我們選用Y100L24三相異步電動機(jī)，因?yàn)樗€具有性能好、壽命長、可靠性 高、維護(hù)方便、啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，其功能參數(shù)為額定電壓380V,額定頻率50HZ, 額定功率3000W,額定轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分。2.4 AT89C52 單片機(jī)這次設(shè)計(jì)采用的是AT89C52單片機(jī)，AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼 容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。其外形及引腳排列如

4、圖2-2所示：仃XAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2TXAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5RSIP0.6/AD6P0.7/AD7AT98C52P2.0/A8PSENP2.1/A9ALEP2.2/A10EAP2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0/T2P1.1/T2EXP3.0/RXDP12P3.1/TXDP3.2/INT0PI.3AP3.3/INTTPl.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P17P3.6/WRP3.7/RD圖2-2 AT89C52單片機(jī)外形及引腳排列21_22_23_24_25_

5、26_27-28_10-11-12-13-14-15一16一17_2993031-12工45-6-7-8 一39938十逛竺34_33_32_3硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)思路電梯最底層為1樓，因此在1樓僅有上升按鍵，而電梯最高層為6樓，因此6樓 應(yīng)僅有下降按鍵。其他樓層則既有上升按鍵，也有下降按鍵。在電梯內(nèi)部按鍵設(shè) 置方面，則應(yīng)有16樓的各層選擇按鍵。按鍵的一端接地，另一端通過集成電路 芯片連至單片機(jī)引腳。這里用五片雙4輸入與門74LS21實(shí)現(xiàn)16個按鍵對象的集 體與運(yùn)算的最終結(jié)果，按鍵動作最終是送到單片機(jī)的INT0端。無論哪一個按鍵有動作，低電平信號就會送到 INTO端，從而引發(fā)外部中斷0

6、 服務(wù)子程序運(yùn)行。當(dāng)定時(shí)器0中斷時(shí)，單片機(jī)向電動機(jī)發(fā)送 PWM脈沖信號，電 動機(jī)接到脈沖信號后，經(jīng)過驅(qū)動器的驅(qū)動，電動機(jī)便牽引電梯上下運(yùn)動。電梯的樓層顯示用七段數(shù)碼管完成顯示。數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)通過單片機(jī)的P0口來進(jìn)行傳送。電梯升降的狀態(tài)用上升和下降指示燈來進(jìn)行顯示，通過單片機(jī)的P3.7和P3.6引腳分別連接上升和下降指示燈的負(fù)極，其正極均連接至系統(tǒng)正電源處。3.2 時(shí)鐘電路XTAL1C130pF精品文檔X130pFXTAL2C2圖3-1時(shí)鐘電路圖單片機(jī)的時(shí)鐘電路有振蕩電路和分頻電路組成。其中振蕩電路由反相器以及 并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。而分頻電路則用于把振蕩 脈沖分頻，

7、以得到所需要的時(shí)鐘信號。這次設(shè)計(jì)選擇頻率為12MHz的晶振，當(dāng)振蕩脈沖頻率為12MHz時(shí)，一個機(jī)器周期為1us。3.3 復(fù)位電路VCC RSTR110KC1 10uF圖3-2復(fù)位電路圖復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，程序給單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST加大于2個機(jī)器 周期（即24個時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可使單片機(jī)復(fù)位。我們采用電平方式的 復(fù)位。如圖3-2所示，我們通過RST端經(jīng)由電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)，當(dāng)按 鍵按下時(shí)，RST端為高電平復(fù)位。3.4 中斷電路各中斷的優(yōu)先級：外部0中斷、定時(shí)器T0中斷、外部1中斷、定時(shí)器T0中斷、串行發(fā)送中斷、串行接收中斷、定時(shí)器 T2中斷。圖3-3中斷電路圖中斷電路如

8、上圖3-3所示。圖中外部0中斷INT0與74LS21與門相接，低電 平有效，所以當(dāng)單片機(jī)接電源后，P1.0P1.3引腳此時(shí)為高電平，當(dāng)任一按鍵按 下后，相應(yīng)的中斷輸入口直接與地相接，高電平變?yōu)榈碗娖剑獠?0中斷立即響 應(yīng)，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入中斷控制子程序系統(tǒng)，在中斷服務(wù)子程序中做出相應(yīng)的執(zhí)行 指令。3.5 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路L1 L2 L3圖3-4帶有聯(lián)鎖的正反控制電路如上圖3-4所示，繼電接觸控制電路，通過接觸器、繼電器之間的相互聯(lián)鎖， 可以實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備按生產(chǎn)工藝進(jìn)行工作，是實(shí)現(xiàn)自動控制及保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。當(dāng) 接通電源后，閉合負(fù)荷開關(guān) QM,按下開關(guān)SB1,線圈C1得電，使電動機(jī)啟動， 此時(shí)電

9、動機(jī)正轉(zhuǎn)。按下開關(guān) SB2,線圈C2得電，線圈C1斷開，此時(shí)電機(jī)開始反 轉(zhuǎn)。3.6 數(shù)碼管顯示模塊LED是Light Emiting Diode （發(fā)光二極管）的縮寫，發(fā)光二極管是可以將電 信號轉(zhuǎn)換為光信號的電致發(fā)光器件。由條形發(fā)光二極管組成“8”字形的LED顯示器稱數(shù)碼管。通過數(shù)碼管中發(fā)光二極管的亮暗組合，可以顯示多種數(shù)字 ，字母以 及其他符號。這次設(shè)計(jì)采用七段數(shù)碼管。外形如圖 3-5所示，即左邊的7個引腳 跟單片機(jī)P0 口相接，下邊的引腳連接地。圖3-5七段數(shù)碼管3.7 按鈕控制電路模塊圖3-6電梯不同樓層的按鈕如圖3-6所示，按鍵顯示電路模塊包括電梯內(nèi)部的按鈕和每層樓的上下按鈕， 這些按

10、鈕一端與地相接，一端又與單片機(jī)和與門74LS21相接，外部0中斷低電平 有效，這樣可以實(shí)現(xiàn)模擬按鍵的自如操作。3.8 模擬電路圖U5uiPM E1打COHrt1B2B1B13121GTOR-BIDCBULH-3HM申及的；JLil 2* P薩4:PH 57 PI5 6* PE 1 PIT 5 XTM1K1.1ADIK1JM2XTfiJLZMWKJ如5N3J6WW6RSTm啟m理聆aP3.1JM9I2ZA1DPGMFE加 1!前KM.1l*27115PIDTJPIJPJJfliffTTPMFD.iJTO戶1息r:3 VlPIJ5Q酬所Pl.TP3lT 而51(kISu-，前GRAAl呻改II六樓

11、阡叫按鈕F6下FID F1上F2TF3下O*O*TECT=F2TE-F3 JtUE日U2AF4下F5 FTILZIF5上四接砰叫按鈕 五樓畔叫膝鈕晅稱內(nèi)vTECtF4RP1Down LED,D2 LED-ELLM上行下行指示燈1D1USS1圖3-7模擬電路原理圖4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)計(jì)思路首先，必須得合理考慮按鍵的響應(yīng)問題。一段時(shí)間內(nèi)可能有多個不同的按鍵 有動作，程序必須記錄每一個按鍵的動作，并根據(jù)電梯本身所處的樓層情況與按 鍵樓層之間的位置關(guān)系，合理判斷出電梯應(yīng)當(dāng)做出上升或下降的響應(yīng)動作。其次，電梯系統(tǒng)還有一個判斷是否無人的情況。即電梯到達(dá)某樓層后，其他樓層無按鍵動作，且電梯內(nèi)也無樓

12、層選擇按鍵動作，電梯應(yīng)自動返回到1層等待。然后，兩個樓層之間應(yīng)考慮有一段運(yùn)行時(shí)間，而且也要設(shè)置在一個樓層的停留時(shí)間。本設(shè)計(jì)中兩個樓層之間的運(yùn)行時(shí)間設(shè)為 1s,每層停留時(shí)間設(shè)為5s。另外, 當(dāng)電梯上升或者下降時(shí)，相應(yīng)的狀態(tài)指示燈應(yīng)及時(shí)同步點(diǎn)亮。4.2 程序流程圖啟動電梯顯示在 1樓圖4-2啟動電梯子程序流程圖N電梯在當(dāng)前層?圖4-3選擇當(dāng)前要去樓層子程序流程圖選擇當(dāng)本設(shè)計(jì)程序流程圖主要包括主程序流程圖、啟動電梯子程序流程圖、 前要去樓層子程序流程圖。如上圖所示。5.電路仿真及調(diào)試:EUIXTWisrJL4?-F 精器 + ka2+i- 0* & p3S( pZT o-Alfe53hst 口 p

13、p R p IX EpP1OR4 ,3LVI rxanrm P33WP3frn raSIFZiAtl PZfA1i PZ.VA-C FH 5rAo fzjStau皿*:整 R.b*i h. UDnnuon工幫岬N凄間，房寸e按包五晶中M艮厘圖5-1電梯默認(rèn)停在一樓解析：如上圖5-1所示，電梯沒有其他響應(yīng)時(shí)，默認(rèn)停在一樓，數(shù)碼管顯示1樓。此時(shí)各內(nèi)外按鍵接地的一側(cè)全部為低電平， 接單片和74LS21與門一側(cè)全部為高電 平，一旦按鈕按下，凡是按鍵所接的引腳全部為低電平，此時(shí)外部0中斷低電平有效，外部0中斷立即響應(yīng)。當(dāng)定時(shí)器0中斷響應(yīng)后，開始計(jì)時(shí)并向電動機(jī)發(fā)送 PWM脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動后，電動機(jī)就

14、會牽引電梯做上升或者下降運(yùn)動，數(shù)碼管收到單片機(jī)的控制信號后就會顯示樓層的同步變化，相應(yīng)的上升、下降指示 燈會有所指示。UM.EDAU2F 口口爭 FD.IMti F 口加虻 EAm FU/J, F 口弟AH ，口正怕IK raiwtT口出 0Ml/m邛a FJLTTO pazyirra paarwnP1.4/IZ M-| I qMW F3TiTTmFU一口大口劑Z13331 “ rhJ尸 r a. -f f-O-OX0OOOO口-72u11n131*1s 器s:累r r 2 z z f 2 z;上JQXii-1T一特外叫他也二 歸包 占招嘩叫揖的物4/取iM 加碼班1WowwAEDD2IJ3

15、EiU4 AO血 a p=riu7,U46T+LCu*U5A口。工Q fi131 11141 0匕e o A廣 圖5-2電梯處于上行中，經(jīng)過三樓，上行指示燈亮解析：如上圖5-2所示，電梯在四樓及以上有響應(yīng)，經(jīng)過三樓，上升指示燈亮。按 鍵按下后，外部0中斷立即響應(yīng)，去執(zhí)行外部0中斷服務(wù)子程序。當(dāng)定時(shí)器 T0 開始計(jì)數(shù)時(shí)，并向電動機(jī)發(fā)送 PWM脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動后，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)， 就會牽引電梯做上升運(yùn)動，電梯經(jīng)過三樓，數(shù)碼管同步顯示3樓，上升指示燈亮,下降指示燈滅。2-11/nzl P 0 上精干Ij拖吊內(nèi)U2琥桃景喜褂WB赭1Azi3l+lFIcl?lHRP1-X痛足國加工 HUfAQI P

16、EL -即， EjW. 陽口MG 陌琳到rzjru FZ.SMPF2iin Ri*il* M rzanMS 工 JBfM+ KJMiffranruxi fzvtxp flz-IiT3 faj-frnF； -TH ram raaFW 37M刖F圖5-3電梯處于下行中，經(jīng)過四樓，下行指示燈亮解析：如上圖5-3所示，電梯可能沒有響應(yīng)，在四樓以上停了 5s就返回一樓，或者 是在四樓以下有響應(yīng)，執(zhí)行外部0中斷服務(wù)子程序。當(dāng)定時(shí)器T0開始計(jì)數(shù)時(shí)，并 向電動機(jī)發(fā)送PWM脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動后，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，就會牽引電梯 做下降運(yùn)動，電梯下行，經(jīng)過四樓，數(shù)碼管同步顯示4樓，上升指示燈滅，下降指示燈亮。這次設(shè)

17、計(jì)是對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)電梯的部分改進(jìn)，可以降低電梯的設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)樓 層快速通行的模擬控制。另外由于此次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能簡單，簡化處理了一些實(shí) 際情況，沒有去考慮電梯在實(shí)際應(yīng)用中的故障問題，以及一些更智能的硬件與軟 件的安裝與調(diào)試。由于時(shí)間緊迫，而我能力有限，還有許多功能可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，例 如可以擴(kuò)展單片機(jī)增加智能識別系統(tǒng)，增加電梯內(nèi)部的溫度控制、增加單片機(jī)的 故障預(yù)警等一些智能控制系統(tǒng)。隨著科技與經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的不斷 進(jìn)步，以后的電梯控制系統(tǒng)將會越來越智能化，這對提升人們的生活質(zhì)量有著深 遠(yuǎn)的意義。精品文檔此次設(shè)計(jì)中我也是遇到了各種各樣的難題，經(jīng)過我的努力以及同學(xué)的幫助也是解決了。

18、通過這次的課程設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識到一個人的能力是有限的，但是一群人的能力是無限的，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，要勤奮踏實(shí)，善于思考，這樣才能在競爭激烈的社會中提升自我的實(shí)用價(jià)值。最后我還要感謝老師的指點(diǎn)迷津以及細(xì)心答疑，這讓我受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 王思明,張金敏,茍軍年.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京:人民郵電出版社,2008.2 馮育長,鄒小兵.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例指導(dǎo)M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2004.附錄：源程序代碼#include#define MAXFLOOR 6unsigned char code LED_CODES=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,

19、0x7d;/電梯外面的按鍵上下鍵sbit F6D=P1A0;sbit F1U=PW1；sbit F2D=P1A2;sbit F2U=P1A3;sbit F3D=P1A4;sbit F3U=P1A5;sbit F4D=P1A6;sbit F4U=P1A7;sbit F5D=P3A0;sbit F5U=P3A1;/電梯內(nèi)的按鍵sbit F1=P2A0;sbit F2=P3A3;sbit F3=P3A4;sbit F4=P3A5;sbit F5=P2A1;sbit F6=P2A2;/指示燈sbit ledu=P3A7;sbit ledd=P3A6;sbit open=P2A3; /開門鍵sbit c

20、lose=P0A7; /關(guān)門鍵/電動機(jī)的驅(qū)動接線sbit a1=P2A4;sbit a2=P2A5;sbit a3=P2A6;sbit a4=P2A7;bit dir=1,stop=0;/dir表示1為向上，0為向下；stop表電梯是否停止unsigned char nf=1; /當(dāng)前樓層unsigned char cf=1; /要去樓層unsigned char df; /樓層差(電梯停止依據(jù))： df=|cf-nf|unsigned char tf; /暫存當(dāng)前樓層(顯示碼指針)： tf=nfunsigned char flag,count=0; /flag=1 表示正在運(yùn)行；count=

21、乘坐時(shí)計(jì)數(shù)值unsigned int timer1=0,timer2=0; /timer1 為樓層間運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)值，timer2 為等待計(jì)數(shù)值unsigned char call_floor7=0,0,0,0,0,0,0; / 存儲每層樓的信息，1 為有人呼叫或者有人前往/主程序void select_next();void step(bit dir);void delay(unsigned int z);void main(void)P0=LED_CODES1;TH0=0x3C;TL0=0xB0;TMOD=0x01;/ 工作方式1ET0=1;允許定時(shí)器中斷EA=1;中斷總允許EX0=1;允許

22、外部0中斷IT0=1;為脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效while(1) if(!flag&!stop)select_next();/ 決定電梯去哪一層step(dir);/ 電梯啟動else if(stop)timer2=0;TR0=1; /啟動定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作while(timer2=1;i-) /向下運(yùn)行時(shí)查找下一個要去的樓層 if(call_floori) cf=i;return;dir=1;for(i=nf+1;i=MAXFLOOR;i+)/沒有向下走的人，即反向運(yùn)行if(call_floori)cf=i;return;dir=0;cf=1;/經(jīng)過上面的判斷此處表示電梯沒有人，默認(rèn)停在一樓if(call_floornf=1)call_floornf=0;stop=1;return