基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計

1、麗水學院畢業(yè)設計(論文)題 目基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計院別工學院班級自動化09二0三年四月二日基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計專業(yè)：自動化 班級：自動化09 姓名：吳惠彬 指導老師：凌忠興摘要 單片機即單片微型計算機(Single-Chip Microcomputer),是集CPU ,RAM ,ROM定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。其中51單片機是各種單片機中最為典型和最有代表性的一種，廣 基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）泛應用于各個領域。電梯是集機械原理應用、電氣控制技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學等多學科和技術(shù)分支于一體的機電設備，它是建筑中的永久垂直

2、交通工具。本文使用單片機 C語言進行編程,實現(xiàn)運送乘客到任意樓層，并且顯示電梯的樓層和上下行。利用單片機控制電梯有成本低，通用性 強，靈活性大及易于實現(xiàn)復雜控制等優(yōu)點。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。關(guān)鍵詞單片機電梯C語言Elevator simulation system based on single chip design 創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。Major: automatic class: automation 09 name: Wu Huibin Instructor:Ling Zhongxing 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。Abstract scm is the Sin gle Chip Micro

3、computer (Si ngle Chip Microcomputer), is a set of cpu, ram rom timi ng, count and various in terface, which in tegrates the micro con troller. Including 51 single chip microcomputer as the most typical and most representative of all kinds of single chip microcomputer, a widely used in various field

4、s. The elevator is set mach inery prin ciple applicati on, electrical con trol tech no logy and microprocessor tech no logy, systems engineering and other multi-disciplinary branch in the integration of mechanical and electrical equipme nt and tech no logy, it is the con structi on of perma nent ver

5、tical tran sport. Using single chip microcomputer C Ianguage programming, realize the ferry passengersto any floor, TDD and display the elevator floor and has. Using single-chip microcomputer control elevator has low cost, versatility and flexibility big and easy to realize complex con trol, etc.釅錒極

6、額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。Keyword Single chip microcomputer the elevator The C Ianguage彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。5謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。第一章電梯系統(tǒng)的方案設計61.1 系統(tǒng)設計闡述61.2系統(tǒng)設計任務61.3 系統(tǒng)功能設計 6廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。1.4 系統(tǒng)方案論證 6煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。第二章電梯系統(tǒng)控制電路設計82.1單片機STC89C52勺介紹 8鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。2.1.1 單片機 STC89C52的特點 8籟叢媽羥為贍債蟶練淨。2.1.2 單片機I/O 口的配置 11預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2.2按鍵電路的設計 12滲釤嗆儼勻諤

7、鱉調(diào)硯錦。2.3數(shù)碼管顯示電路的設計 .12鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。2.4電梯模擬指示燈的設計 .13擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2.5蜂鳴器電路的設計 1.3贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。2.6電源電路的設計14壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.6.1 穩(wěn)壓電路的介紹 14蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。2.6.2 穩(wěn)壓芯片的介紹 15買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.7 H橋驅(qū)動電路的設計 16綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。2.7.1 光耦的介紹 16驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。2.7.2 H 橋驅(qū)動電路的介紹 17貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。第三章電梯系統(tǒng)的控制程序設計19 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。3.7程序流程圖193.7.1 主程序流程圖 193

8、.7.2 中斷程序流程圖 19構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。3.7.3 電梯運行流程圖 20輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。第四章系統(tǒng)的調(diào)試21堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。4.1系統(tǒng)調(diào)試過程 21識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。4.1.1軟件調(diào)試21凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。4.1.2系統(tǒng)仿真21恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。4.1.3 硬件調(diào)試 21鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。4.2 系統(tǒng)調(diào)試成果 22碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。結(jié)束語25參考文獻26致謝27附錄一：系統(tǒng)電路總圖 28附錄二：PCB圖2930閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。附錄三：源程序9現(xiàn)代人們的生活水平顯著提高，科學技術(shù)的發(fā)展越來越快。因此電梯在我們的生活中的作用越來越大。電梯已不僅是一

9、種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設備，更是一種人們頻繁乘用的交通運輸設備。因此電梯廠也在不斷的改進設計，修改工藝，電梯常用的控制技術(shù)主要的有兩種技術(shù)：基于PLC控制和基于單片機控制兩大技術(shù)。用PLC控制的電梯性能可靠、穩(wěn)定，但是造價太高?；趩纹瑱C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8。本設計是使用宏晶公司的 STC89C52R加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作的經(jīng)濟實惠的電梯模擬系統(tǒng)。硬件部分主要由單片機最小系統(tǒng)模塊、按鍵模塊、電動機驅(qū)動模塊、報警模塊，樓層顯示模 塊，電源模塊等 6部分組成。該系統(tǒng)采用單片機作為控制核心，芯片一旦檢測到某樓層的按鍵被按

10、 下，就會在對應端口驅(qū)動電機來到該樓層，并延遲幾秒，等人進入電梯后，關(guān)門，去到要去的樓層。 在整個過程中，數(shù)碼管會顯示樓層數(shù)。最小系統(tǒng)為單片機提供時鐘信號和復位功能。單片機控制電 動機轉(zhuǎn)動，控制電梯停在目標樓層，電動機控制部分采用H橋驅(qū)動。軟件使用單片機 C語言，利用中斷方式來檢測用戶請求的按鍵信息提供給單片機信號來確定要到樓層數(shù)，之后送到數(shù)碼管進行顯 示。硬件設計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了四層電梯運行的模擬。本設計是使用宏晶公司的 STC89C52R（加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作的經(jīng)濟實惠的電梯模擬系統(tǒng)。芯片一旦檢 測到某樓層的按鍵被按下，就會在對應端口驅(qū)動電機來到該樓層，并

11、延遲幾秒，等人進入電梯后， 關(guān)門，去到要去的樓層。在整個過程中，數(shù)碼管會顯示樓層數(shù)。最小系統(tǒng)為單片機提供時鐘信號和 復位功能。 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。第一章電梯系統(tǒng)的方案設計1.1系統(tǒng)設計闡述圖1-1 模擬電梯系統(tǒng)組成框圖本次設計采用STC89C52單片機為核心，晶振電路跟復位電路是單片機最小系統(tǒng)的組成，晶振電路用外部時鐘電路和單片機內(nèi)部振蕩電路位單片機提供時鐘脈沖；復位電路采用手動復位電路為單 片機提供復位動作。判斷按鍵電路引起電平的改變發(fā)送到單片機，通過單片機輸出信號控制電機控 制電路，報警電路，顯示電路和燈光模擬電路。此次燈光模擬是模擬電梯的上下行和開關(guān)門狀態(tài)。電源模塊是分別給單片機和H

12、橋驅(qū)動電機供電。 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。1.2系統(tǒng)設計任務此次設計的任務是用單片機模擬電梯的運行狀態(tài)，用電機模擬現(xiàn)實中電梯運行時帶動電梯的上 升與下降，用發(fā)光二極管來模擬電梯中的開關(guān)門和上下行，用數(shù)碼管顯示并模擬電梯所在位置。電 源模塊中的9V電壓與5V電壓分別模擬驅(qū)動大功率電機和小功率芯片。慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。1.3系統(tǒng)功能設計此次設計的功能就是實現(xiàn)人在現(xiàn)實中使用電梯時的部分功能。當我們需要乘坐電梯時，會在， 門外召喚電梯，當電梯到達人所在樓層后，電梯開門，人進入電梯，然后選擇要到達的樓層，之后 電梯開始關(guān)門，然后運行到所需樓層。所以，這次設計用按鍵代替門內(nèi)召喚和門外召喚按鈕，數(shù)碼 管顯示

13、并模擬電梯的運行狀態(tài)。 諺辭調(diào)擔鈧諂動禪瀉類。1.4系統(tǒng)方案論證此次設計驅(qū)動電機部分有以下兩種方案。驅(qū)動電機可以用L298n驅(qū)動芯片驅(qū)動，該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V;輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A,持續(xù)工作電流為 2A;額定功率25W內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感 性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機，該芯片

14、可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅(qū)動兩臺直流電機。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。特點：1. 具有信號指示。2. 轉(zhuǎn)速可調(diào)3抗干擾能力強4具有過電壓和過電流保護5. 可單獨控制兩臺直流電機6. 可單獨控制一臺步進電機7. PWM脈寬平滑調(diào)速&可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)輸入信號端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機 M1正轉(zhuǎn)。如果信號端IN1接低電平，IN2 接高電平，電機 M1反轉(zhuǎn)6。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。用H橋驅(qū)動電路驅(qū)動電機，通過 H橋三極管的通斷來控制電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。由于考慮到使用芯片驅(qū)動電機，自己的動手能力大大減少，自己也想趁此機會了解一下H橋電路，所以就采用了方案二。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。

15、第二章電梯系統(tǒng)控制電路設計2.1單片機STC89C5的介紹基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）2.1.1單片機STC89C52勺特點STC89C52R單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。主要特性如下：(1) 增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼 容傳統(tǒng)8051.穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。(2) 工作電壓：5.5V3.3V ( 5V單片機)/3.8V2.0V ( 3V單片機)(3) 工作頻

16、率范圍：040MHz相當于普通8051的080MHz實際工作頻率可達 48MHz(4) 用戶應用程序空間為8K字節(jié)(5 )片上集成512字節(jié)RAM(6) 通用I/O 口(32個)，復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口 /弱上拉，P0口是漏極開路輸出， 作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時，需加上拉電阻。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。(7) ISP (在系統(tǒng)可編程)/IAP (在應用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口( RxD/P3.0,TxD/P3.1 )直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。(8) 具有EEPRO功能(9 )具有看門狗功能(1

17、0) 共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2(11) 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Dow模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。(12) 通用異步串行口( UART，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART(13) 工作溫度范圍：-40+85 C(工業(yè)級)/075 C(商業(yè)級)STC89C52R單片機的工作模式(1) 掉電模式：典型功耗 0.1 pA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序(2) 空閑模式：典型功耗 2mA(3) 正常工作模式：典型功耗 4mA- 7mA(4) 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便

18、攜設備STC89C52R引腳功能說明VCC( 40引腳)：電源電壓VSS( 20引腳)：接地P0端口( P0.0P0.7 , 3932引腳)：P0口是一個漏極開路的 8位雙向I/O 口。作為輸出端口， 每個引腳能驅(qū)動8個TTL負載，對端口 P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù) 存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。 在Flash ROI編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。 驗證時，要求外接上拉電阻。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。P1端口( P1.0P1.7 , 18引腳)：P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的

19、8位雙向I/O 口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2 ）和定時器/計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。P2端口（ P2.0P2.7 , 2128引腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O端口。P2的輸 出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)

20、部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DF”脂令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“ MOVX R1指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。在對Flash ROM編程和程序校驗期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。P3端口（ P3.0P3.7 , 1017引腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位

21、雙向I/O端口。P3的輸出 緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL俞入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。驍顧燁鶚巰瀆蕪領鱺賻。在對Flash ROM編程或程序校驗時，P3還接收一些控制信號。P3口除作為一般I/O 口外，還有其他一些復用功能，如下表所示：表1-1 P3 口引腳復用功能引腳號復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD （串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0 （定時器0的外部輸入）P3.5T1 （定時器1的外部輸入）P

22、3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST（ 9引腳）：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復位初始化操作?？撮T狗計時完成后，RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效?，嶀暈R曖惲錕縞馭篩涼。ALE/ （ 30引腳）：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳也用作編程輸入脈沖。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部

23、定時器或時鐘使用。 然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。如果需要，通過將地址位 8EH勺SFR的第0位置“ 1”，ALE操作將無效。這一位置“ 1”，ALE僅在 執(zhí)行MOV或MO指令時有效。否則， ALE各被微弱拉高。這個 ALE使能標志位（地址位 8EH勺SFR的第0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當AT89C51R從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。/VPP （31

24、引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH勺外部程序存儲器讀取指令，必須接GND注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定位RESET為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應該接 VCC 在Flash編程期間，也接收 12伏VPF電壓。詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。XTAL1 （19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2 （18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端1。2.1.2單片機I/O 口的配置表1-2單片機各個引腳的配置P0共陽數(shù)碼管P2.4關(guān)門發(fā)光二極管P1.0門內(nèi)1樓召喚按鈕P2.5開門發(fā)光二極管P1.1門內(nèi)2樓召喚按鈕P2.6電梯上下行發(fā)光二極管P1.2門內(nèi)3樓召喚按鈕P2.

25、7電梯運行發(fā)光二極管P1.3門內(nèi)4樓召喚按鈕P3.0門外1樓上召喚按鈕P1.4開門按鈕P3.1門外2樓上召喚按鈕P1.5關(guān)門按鈕P3.2門外2樓下召喚按鈕P1.6蜂鳴器P3.3門外3樓上召喚按鈕P2.0H橋驅(qū)動電路P3.4門外3樓下召喚按鈕P2.1H橋驅(qū)動電路P3.5門外4樓下召喚按鈕13基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計(論文)2.2按鍵電路的設計因為電梯在正常生活中的運行很少需要復位，所以在這里復位電路上的按鍵就不做介紹了，著重介紹剩余的12個按鍵。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。VCCVCCP54K12KIDKll圖2-2按鍵模塊的電路左邊六個按鍵分別對應門內(nèi)四層樓的召喚和

26、開關(guān)門，右邊六個按鍵分別對應門外1樓到樓的召喚，這些按鍵一邊接地，一邊接單片機的I/O 口，這樣就可以用低低電平去判斷，然后執(zhí)行對應鍵的操作函數(shù)。這些按鍵并聯(lián)一個1K的上拉電阻，將 VCC通過1K電阻并聯(lián)到按鍵上，目的是為了防止干擾，增強穩(wěn)定性。將輸出口保持在高電平狀態(tài)。該上拉電阻的選擇是因為單片機電源是5V, P口輸入電流不超過額定輸入電流即可，單片機I/O 口都是開漏輸出，除了 P0 口都內(nèi)置弱上拉電阻，所以選擇1K也行，電流才5mA但不能太小，防止灌電流過大。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。2.3數(shù)碼管顯示電路的設計此次采用的是共陽數(shù)碼管，陽極接公共段，陰極接單片機，所以，單片機需用低電平來控制。

27、當然，數(shù)碼管用了 103排阻，用作上拉電阻，（103=10*10A3=10000=10K歐姆）并且也加了 360 Q的 電阻用來限流。數(shù)碼管靜態(tài)時，推薦使用10-15mA;動態(tài)時，16/1動態(tài)掃描時，平均電流為 4-5mA,峰值電流為 50-60mA。一般工作電流為 5 mA -10 mA,所以（5-2.7 ） /R=I,所以R=（230 Q -460 Q ）, 所以限流電阻選擇了360 Q的。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。15VCCPR1圖2-3數(shù)碼管顯示模塊的電路2.4電梯模擬指示燈的設計圖2-4模擬指示燈的電路本次設計的指示燈共有6個，其中一個是電源模塊的指示燈(后面會有提到)，還有一個是單片機

28、電源指示燈，再一個是電梯正常運行的指示燈。這三盞燈的功能就是為了提示，不做任何模擬， 還有三盞燈分別接在 P2.4，P2.5，P2.6 口上。接在P2.6上的是表示電梯上下行的，當電梯上升時， 該指示燈亮，當電梯下降時，該指示燈呈熄滅狀態(tài)。接在P2.4和P2.5上的指示燈模擬了四個狀態(tài)。在電梯運行后，兩盞燈同時熄滅代表電梯正在關(guān)門，同時亮代表正在開門，單獨P2.4上的燈亮代表電梯處于關(guān)門狀態(tài)，單獨P2.5上的燈亮代表電梯處于開門狀態(tài)。因為發(fā)光二極管接的是5V電源，所以限流電阻分到 3V左右的壓降，發(fā)光二極管的工作電流通常是2 mA-5mA所以選擇了 1k的電阻,根據(jù)電阻公式是 R= ( U U

29、f)/ I，可以算出 R=(5-2)/(0.0020.005 ) =(6001500) Q ,所以電阻就選擇了 1K的，這樣的電流是 3mA發(fā)光二極管可以正常工作。稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。2.5蜂鳴器電路的設計圖2-5蜂鳴器電路本次設計用9012三極管驅(qū)動蜂鳴器， 當電梯到達所需樓層時，單片機給三極管基極輸入一個低電平，此時基極的電壓小于發(fā)射級的電壓，三極管導通，可以使蜂鳴器作響。三極管在蜂鳴器上的 作用是放大聲音信號。三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，當基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，基極電流

30、IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小， 即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極 管的放大作用，該三極管的放大倍數(shù)在 150-200之間。在I/O 口和三極管B級之間串接個1K左右的 電阻的作用是限制I/O 口電流，防止I/O 口過流燒壞。因為蜂鳴器正極接VCC串聯(lián)的電阻選擇1k,根據(jù)公式可以算出I/O的電流為5mA再加上蜂鳴器的內(nèi)阻，電流小于5mA可以保證I/O 口不被燒壞。陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。2.6電源電路的設計2.6.1穩(wěn)壓電路的介紹本次設計采用的電源電路是經(jīng)典的穩(wěn)壓電路。用一個電源適配器直接將220V的交流

31、電轉(zhuǎn)換成9V，然后接入板子上，一開始的設計是用兩個電源，將單片機跟電機的電源分開，但考慮到了經(jīng)濟 性和實用性，用了這個模塊，只需一個電源輸入即可。9V的電可以直接供給 H橋驅(qū)動，串聯(lián)一個二極管可以有效防止反接，然后電壓經(jīng)過輸入端濾波，由穩(wěn)壓芯片7805輸出，再由輸出端濾波輸出5V直流電給單片機供電。這里的電阻選擇1K跟上面講到的發(fā)光二極管的電阻選擇一樣，都是限流的。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應?；趩纹瑱C的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）圖2-6電源電路2.6.2穩(wěn)壓芯片的介紹此次采用的是7805三端穩(wěn)壓集成電路，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、

32、接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列 集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5V, 7905表示輸出電壓為負 5V。在實物制作中，在 7805上安裝了散熱器，為了防止溫度 過高時，穩(wěn)壓性能變差。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。TO-220GND1 - Fnpu(2, GND3. OutputT805二端植壓集成電陥圖2-7穩(wěn)壓芯片7805212.7 H橋驅(qū)動電路的設計2.7.1光耦的介紹U5圖2-8光耦內(nèi)部圖光耦。它是以

33、光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之 后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了 “電一光一電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號耦合 到輸出端的光電耦合器。這次設計時本來采用要用驅(qū)動芯片L298N來驅(qū)動電機的，但考慮到自己動手接觸過H橋電路之后會有更深的了解，后又改用H橋。但是剛好有同學也是用H橋驅(qū)動電機的，所以就加了光耦。跟原先的H橋相比，穩(wěn)定性又有所提升。光耦的主要作用就是強弱電的隔離，因為單片機是小功率的芯片，而電機是大功率的，所以光耦可以有效的起到隔離作用。懨俠劑鈍觸樂鷴燼

34、觶騮。光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸 入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路開關(guān)電路、斬波器、 多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光 耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的2。謾飽兗爭詣繚鮐癩別濾。如上圖，二極管負極接 VCC二極管正極接單片機I/O 口，發(fā)射極接地

35、，集電極接入H橋電路。當電梯需要上升或者下降時，給二極管正極輸入一個高電平或者低電平，控制二極管的通斷。假如 芯片給二極管正極的是低電平，此時二極管導通，然后三極管也導通，因為發(fā)射極是接地的，所以 集電極端也是低電平。將此信號傳輸給H橋。光耦在電路中一左一右兩個，給左邊的光耦輸入低電平了，那右邊的就是要輸入高電平，這樣才能維持電機的運轉(zhuǎn)，這個在下面的H橋電路設計中會解釋。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。2.7.2 H橋驅(qū)動電路的介紹圖2-9 H橋驅(qū)動電路圖如上為本次設計的 H橋驅(qū)動電路。電路得名于“ H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H, 4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠。在橋路左邊

36、加了一個 NPN三極管Q12和PNP 三極管Q8,右邊也同樣加了 Q7和Q11,可以更有效的控制和保護電路。要使電機運轉(zhuǎn)，必須是一條 對角線上的三極管導通。下面，我們用一個例子來解釋下H橋電路的工作原理。假設左邊是低電平，那相對應的右邊為高電平。所以左邊的光耦C腳輸入低電平，右邊的光耦內(nèi)的三極管不導通。因為PNP是低電平導通，所以左邊第一個三極管Q8導通，因為下面串聯(lián)一個電阻，所以呈高電平狀態(tài)，所以左邊第二個三極管 Q12導通，所以，H橋中右下角的三極管 Q14也導通，左上角的三極管 Q9的 基極B經(jīng)過了三個電阻，而他的發(fā)射極只經(jīng)過一個電阻，所以基極的電壓相對的低于發(fā)射極，所以 左上角的三極管

37、 Q9也導通。所以電機可以運轉(zhuǎn)。 接下來要驗證右上角的三極管Q10和左下角的三極管Q13不導通，因為光耦不導通，所以右邊第一個三極管Q7沒有構(gòu)成回路，所以不導通，右邊第二個三極管Q11和H橋右上角的三極管 Q10同理也不導通，左下角的三極管Q13 B級沒電壓，所以也不導通，所以，當左邊輸入低電平，右邊輸入高電平時，左上角和右下角的三極管Q9, Q14導通，電機正轉(zhuǎn)。反之，電機反轉(zhuǎn)。四個并聯(lián)在H橋三極管兩端的二極管起到續(xù)流保護的作用?，撝C齷蘄賞組 靄縐嚴減。第三章電梯系統(tǒng)的控制程序設計3.7程序流程圖3.7.1主程序流程圖判斷是否有按鍵當?shù)诌_所麩肅鵬鏇轎騍鐐縛當電梯上電了之后，程序開始執(zhí)行，數(shù)碼

38、管顯示為 1樓，同時開始掃描鍵盤, 按下，當有按鍵按下后，根據(jù)按鍵修改變量，然后電梯運行，同時數(shù)碼管顯示相應樓層, 需樓層樓層后，開始開門，同時蜂鳴器發(fā)出聲音，提示已到達。然后循環(huán)以上過程?？d糶。3.7.2中斷程序流程圖基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）3.7.3電梯運行流程圖圖4-1仿真圖片23當有鍵按下，電梯開始運行時，先關(guān)門，然后電梯運行，數(shù)碼管顯示電梯所在位置，當?shù)竭_所風攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。需樓層時，電梯門打開，并且蜂鳴器發(fā)出聲音，提示到達。第四章系統(tǒng)的調(diào)試4.1系統(tǒng)調(diào)試過程4.1.1軟件調(diào)試程序在調(diào)試的時候會出現(xiàn)很多錯誤，書寫格式上的疏忽或者循環(huán)錯誤及

39、參數(shù)表語法錯誤等等，此次的程序是在 keil中編譯完成的，在編寫好程序之后，出現(xiàn)的錯誤很多，比如Declaration missing“ Do statement must have while unctio”call missing 等等一大堆，然后自己根據(jù)這些提示去查找錯誤，然后一點點的修改，最后成功編譯，當編譯成功之后仿真然后在開發(fā)板上進行調(diào)試，一開始的時候一些功能實現(xiàn)不了，比如開門關(guān)門的狀態(tài)跟自己預先想的完全反了，后面又去程序中修改，這 樣反反復復直到功能全部實現(xiàn)5。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。4.1.2系統(tǒng)仿真此次系統(tǒng)仿真用的是protues進行仿真的，首先用keil編譯程序產(chǎn)生hex文件

40、并保存，然后在protues上畫出仿真圖，導入程序并進行仿真，一開始仿真的時候是使用L298N進行仿真的，正在關(guān)門的狀態(tài)顯示不出來，去查了正在關(guān)門的程序，是直接把那個和關(guān)門的程序?qū)懸粯恿?，修改過來4.1.3硬件調(diào)試在調(diào)試過程中，一開始的時候蜂鳴器一直不響，一開始以為蜂鳴器是壞的，用萬用表的二極管檔測了之后發(fā)現(xiàn)蜂鳴器能響，然后又看三極管，接法也沒錯誤，最后去檢查了程序的I/O 口才發(fā)現(xiàn)是I/O 口定義錯了，本來是應該定義P1.6的，程序上寫成了 P3.7。將這個改過來之后蜂鳴器就能響了。還有就是電機只會正轉(zhuǎn)，不會反轉(zhuǎn)，然后找到當電機反轉(zhuǎn)時電流的流向，后來發(fā)現(xiàn)光耦接反 了，按照那個接法，光耦內(nèi)的三

41、極管會一直處于斷路狀態(tài)，所以無法驅(qū)動H橋內(nèi)的電機。當全部修改好之后，電梯就可以正常運行了。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。4.2系統(tǒng)調(diào)試成果當插上電源的時候，電梯顯示的樓層在1樓，電梯運行指示燈亮，電源指示燈亮，電源模塊的二極管也亮，圖片如下：趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。圖4-2調(diào)試圖片基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）4樓,假設我在4樓，現(xiàn)在我要到1樓去，我按下4樓下召喚按鈕，然后電機反轉(zhuǎn)，電梯到達圖片如下：圖4-3調(diào)試圖片27進入門后，按下1樓按鍵，電梯運行，圖片如下：圖4-4調(diào)試圖片其他的各個功能也都能正常運行，這樣調(diào)試就好了。最后附上完成后的實物圖，如下：圖4-5實物圖

42、片結(jié)束語經(jīng)過了幾個月的努力，畢業(yè)設計到此終于算是完成了，回頭看看自己這幾個月下來的努力，真 是一段辛酸史，起初，自己對這一塊的了解只是那么一點點，僅僅只是一點點，但是接觸的越多， 發(fā)現(xiàn)自己以前學的真的太少太少，大學四年，也許只有這次是自己最認真的一次，這一次的收獲比 任何時候都多，在這過程中，每當自己接觸到自己沒有接觸過或者了解不深刻的事物，最后被我徹 底了解之后，心情總是很愉悅，這是種久違的感覺，就像曾經(jīng)的高中，當自己解出一道難題，心里 的滿足感是滿滿的，漸漸的，發(fā)現(xiàn)自己喜歡上了搞這些東西，以后有機會，一定要再自己沒有目的 的做這些設計，僅僅為了能夠讓自己滿足，也許，做這類設計已經(jīng)成為了我的

43、興趣，我將持之以恒 的堅持下去，保留這份激情。夾覡閭輇駁檔驀遷錟減?；趩纹瑱C的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計(論文)參考文獻1 張毅剛單片機原理及應用M北京：高等教育出版社，2004.2 劉守義單片機應用技術(shù)M西安電子科技大學出版社，2008.3 吉雷.Protel99 從入門到精通M西安電子科技大學出版社2001.4 清源計算機工作室.Protel99 SE原理圖于PCB設計M機械工業(yè)出版社，2003.視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。5 張義和等.例說51單片機(c語言版)(第3版)M北京人民郵電出版社，2010. 宋德杰.機電一體化與控制一一用單片機實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)J電子制作，20

44、10,(10).7 林志琦.基于Protues的單片機可視化軟硬件仿真M北京：北京航空航天大學出版社，2009.偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。8 宗群.基于NNFPF模型的電梯故障診斷方法的研究J控制與決策2005,20(3)9 FENG Yong-hui ZHANG Jian-wuThe Modeling and Simulation of Horizontal Vibrations forHigh-speed ElevatorJ. Journal of Shanghai Jiaotong University.2007,41(4)緦徑銚膾齲轎級鏜撟廟。10 YU Zhon g-huaZHOU Le

45、i. Key tech no logies of vertical press-straighte ning of elevator railJ.Journal of Zhejiang University(Engineering Scienee)， 2010， 44 (8).騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。#基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計麗水學院2013屆學生畢業(yè)設計（論文）致謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文基于單片機的模擬電梯系統(tǒng)設計終于完成了，這意味 著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各 位老師、同學和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。在此畢業(yè)論文

46、完成之際，首先要向我的指導 老師凌忠興致以誠摯的謝意，在實物的制作和論文的寫作過程中，凌老師給了我許許多多的幫助， 在老師的悉心指導下，自己的專業(yè)知識更加扎實了，也讓自己找到了正確的學習方法。凌老師治學 嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作，我才得以解決 畢業(yè)設計中遇到的種種問題。同時感謝我院、系領導對我們的教導和關(guān)注；感謝大學四年傳授我們 專業(yè)知識的所有老師，謝謝你們嘔心瀝血的教導。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的 關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿了溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將 變得困難。他們在我設計中給了我許多寶貴的意見

47、和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有 一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。最后，感謝生我養(yǎng)我的父母。謝謝他們給 了我無私的愛，為我求學所付出的巨大犧牲和努力。癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。41附錄一：系統(tǒng)電路總圖附錄二：PCB圖|?=|附錄四：源程序#in elude Ungined char codetable=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;鏃鋝過潤啟婭澗駱讕濾。sbit S1_UP=P3P/1 樓上按鍵sbit S2_UP=P3A1;2 樓上按鍵sb

48、it S2_DOWN=P3A2；2 樓下按鍵sbit S3_UP=P3A33 樓上按鍵sbit S3_DOWN=P3A4;3 樓下按鍵sbit S4_DOWN=P3A5;4 樓下按鍵sbit FAST_OPEN=P1A4；/ 開門sbit FAST_CLOSE=P1A5; / 關(guān)門sbit S仁 P1A0;1sbit S2=P1A1;2sbit S3=P1A2;3sbit S4=P1A3;4sbit BEEP=P1A6;#defi ne NOKEY0#defi ne S1UP1#defi ne S2UP2#defi ne S2DOWN 3#defi ne S3UP4#defi ne S3DOW

49、N 5#defi ne S4DOWN 6#defi ne FASTOPEN 7#defi ne FASTCLOSE 8#defi ne F19#defi ne F210#defi ne F311#defi ne F412sbit STATE=P2A6;ll電梯升降狀態(tài)sbit DOORSTATE仁卩2八5;開門關(guān)門狀態(tài)指示燈sbit DOORSTATE2=P2A4;開門關(guān)門狀態(tài)指示燈sbit LP=P2A0； sbit LN=P2A1； sbit LED=P2A7;#defi ne STOP #defi ne UP #defi ne CLOSE #defi ne CLOSING 3 #defi

50、ne DOWN 4 #defi ne OPEN 5#defi ne OPENING 6#define Rise() doLP=1;LN=0;STATE=0;while(0)#define Down() doLP=0;LN=1;STATE=1;while(0)llll上升榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。下降邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟湊。ll停止#define Stop() doLP=0;LN=0;while(0)#define Open() doDOORSTATE1=0;DOORSTATE2=1;while(0)ll 開嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。#define Opening() doDOORSTATE1=0;DOO

51、RSTATE2=0;while(0) ll 正在開該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。#define Close() doDOORSTATE1=1;DOORSTATE2=0;while(0) ll 關(guān)劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。#define Closing() doDOORSTATE1=1;DOORSTATE2=1;while(0) ll 正在關(guān)臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。un sig ned char gco un t,floor20=1; un sig ned char wait=0;un sig ned char time;un sig ned char buttom=0;un sig ned char Tim

52、er;un sig ned char Curre ntFloor=1;un sig ned char state;un sig ned char KeyNum;bit flag;void ini t();un sig ned char getkey();un sig ned char keysca n();void stop();void up();void close();void closi ng();void ope nin g();void ope n();void dow n();void Beep();void DisPlay();void delay (un sig ned char a);void mai n()in it();while(1)/數(shù)碼管顯示判斷狀態(tài)KeyNum=keysca n(); DisPlay();switch(state) / case STOP:stop(); break;case UP:up(); break; case DOWN: dow n(); break;case CLOSE: close(); break;case CLOSING: closi ng();break;case OPEN:ope n();break;case OPENING:o