基于單片機的電梯模型控制

1、文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持12-13學(xué)年第一學(xué)期開放性實驗項目題目：電梯控制模型院系名稱：信息科學(xué)與工程專業(yè)班級:電信1001學(xué)生姓名：姜莉莉?qū)W號:0130指導(dǎo)教師：王偉生教師職稱: 進迎實訓(xùn)地點：創(chuàng)新實驗室地點: 31520開放性實驗成績電梯控制模型任務(wù)書教師簽名：年月日沒計任務(wù)圖4簡化控制模型設(shè)計并制作一個電梯控制模型。示意圖如圖 3所示。二、設(shè)計要求:1、基本要求：電梯間豎井模型部分可由有機玻璃粘成無上蓋板的六面體 ABCDEFG H®度 AE為1.2m；電梯橋廂模型J通過滑輪懸掛并由電動機 M牽引，可在電梯間豎井 模型的空間內(nèi)上下運動。該電梯

2、間豎井模型每隔 20cm自下向上分成5層，具樓 層編號如圖3所小。(1)(2)(3)(4)當(dāng)某層有呼且有呼叫信號自時,榜照模型作相應(yīng)的運動，并準(zhǔn)確平層,5秒,平層結(jié)當(dāng)有多層呼應(yīng)的運動,叫時，楨廂模型%按說明aL一 ：(b»! Ih-S.111并依次在唯叫的根層停留能自動記錄、顯示示廂楣邢韋前釗達要求橋即模型,400莊的條件.F均每層運行時間不超過Fl II IT TillJ - 束時刈1提示信3梯模型運行規(guī)則作相0V °HD5層和從5層到1層的往返時間相等，單程時間不超過 12秒，往、返時間之差不 大于1秒，并自動記錄、顯示運行時間。2、發(fā)揮部分：（1）要求橋廂模型能夠加載

3、0500克的重物，顯示并存儲該物體的重 量，顯示分辨率為1克，誤差：± 3%（2）橋廂模型的額定負荷可以預(yù)置，當(dāng)加載的物體超過預(yù)置值時，將 發(fā)出超重報警信號。（3）增設(shè)模擬橋廂內(nèi)表示乘客欲到達層數(shù)的按鈕，橋廂模型將按照電 梯模型運行規(guī)則作相應(yīng)的運動。（4）其它。三、評分標(biāo)準(zhǔn)項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分 析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計義件，測試方法與儀 器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項20完成第（2）項5完成第（3）項15完成第（4）項10四、其他說明a）控制電機類型不限，其安裝位置 及安裝方式自定。b）電梯豎井間部

4、分也可簡化，由一 垂直平面代替，如圖4所示。c）平層的要求是以橋廂模型J的底 平面（或自定標(biāo)志）與表示樓層文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理,word版本可編輯.歡迎下載支持.的標(biāo)志線平齊。d)要求平層過程中橋廂模型J移動方向保持不變。e)關(guān)于電梯模型運行規(guī)則的說明：(1)電梯有兩種類型的按鈕：第一種為各樓層上的“向上”、“向下”按鈕； 第二種為電梯橋廂內(nèi)表示要到達樓層編號的數(shù)字按鈕。實際制作時， 按鈕的安裝位置不作任何限制。(2)各按鈕呼叫時應(yīng)有指示燈顯示，電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后，其指示燈 應(yīng)自動熄滅。(3)電梯運行時響應(yīng)按鈕的優(yōu)先順序如下： 方向優(yōu)先：電梯按某方向運行時，優(yōu)先響應(yīng)該運行方向的按鈕；

5、 距離優(yōu)先：同一方向有多個按鈕呼叫時，優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層。摘要本文介紹了基于單片機的電梯控制系統(tǒng)， 硬件部分主要由單片機最小系統(tǒng)模 塊、電源設(shè)計模塊、樓層檢測模塊、電動機驅(qū)動模塊、LED顯示模塊、報警模塊等7部分組成。該系統(tǒng)采用單片機(89C52)作為控制核心，內(nèi)外招使用按鍵按 下與否而引起的電平的改變，作為用戶請求信息發(fā)送到單片機， 單片機控制電動 機轉(zhuǎn)動，單片機根據(jù)樓層檢測結(jié)果控制電機停在目標(biāo)樓層。樓層檢測使用光電傳感器，電動機控制部分采用直流電動機和 L297和L298芯片驅(qū)動。軟件部分使用匯編語言，利用中斷方式來檢測用戶請求的按鍵信息，根據(jù)電梯運行到相應(yīng)樓層時，光電傳感器產(chǎn)生電平變化，

6、送到單片機計數(shù)來確定樓層數(shù)， 并送到數(shù)碼管進行顯示。硬件設(shè)計簡單可靠， 結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了五層電梯運 行的模擬。關(guān)鍵詞：單片機、電梯控制系統(tǒng)、傳感器、LED顯示。 目錄目錄 6一、引言 71.1 設(shè)計的主要內(nèi)容 71.2 設(shè)計思路 8二、硬件電路設(shè)計 102. 1單片機系統(tǒng) 112. 2系統(tǒng)顯示電路 122. 3鍵盤操彳電路 142. 4電動機控制模塊 152. 5與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計 162. 6時鐘電路的設(shè)計 162.7復(fù)位設(shè)計 172. 8單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計 182. 9樓層檢測模塊 19三、軟件設(shè)計 203. 1電梯模型控制主程序設(shè)計 204. 2LED動態(tài)顯示程序模塊

7、的設(shè)計 213. 3獨立按鍵程序設(shè)計 213. 4X5045與89C52接口電路程序模塊的設(shè)計 22四、總結(jié) 24五、參考文獻 2526六、附錄文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持.一、 引言1.1 本設(shè)計的主要內(nèi)容本次設(shè)計是電梯控制模型之單片機控制系統(tǒng)設(shè)計。主要完成的功能是使用單片機來控制電梯控制系統(tǒng)，在這里為了更好的讓教學(xué)知識與實際相連，也鍛煉我們對一些專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)能力、以及動手能力，做出實物模型出來。本電梯控制系統(tǒng)采用89C5印片機作為核心器件實現(xiàn)對電梯模擬轎廂的自動控制。該系統(tǒng)控制過程是利用紅外線發(fā)送接收對管監(jiān)測器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳到控制器。主控制器完成對轎

8、廂在不同層面、不同速度、不同方向的實時控制和邏輯協(xié)議實現(xiàn)，從而來控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、 以及停止等。主控制器還外接預(yù)制鍵盤和LED 顯示模塊等。在該系統(tǒng)中，從控制器實現(xiàn)稱重系統(tǒng)的壓力信號采集并進行數(shù)據(jù)處理后， 通過數(shù)據(jù)通信將所采集的參數(shù)發(fā)送給主控制器。在重量允許范圍里電阻應(yīng)變式拉力傳感器根據(jù)重力的變化使其阻值發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的橋式傳感器放大電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為線性電壓信號，同時將該電壓采樣轉(zhuǎn)為凈重量并在LED上顯示。 在電梯超重的情況下，主控制器接收到從控制器所采集的參數(shù)后，發(fā)出讓電機停止轉(zhuǎn)動的控制信號和系統(tǒng)報警信號，從而有效地監(jiān)控電梯系統(tǒng)的運行。對單片機控制電梯系統(tǒng)而言，設(shè)計可分為硬

9、件設(shè)計和軟件設(shè)計。在硬件設(shè)計部分，著重要完成以下幾個方面的內(nèi)容：1）單片機的選擇；2） LED顯示電路的設(shè)計；3）鍵盤操作電路的設(shè)計；4）與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計；5）與步進電動機的接口設(shè)計；6）時鐘與看門狗復(fù)位電路；7）單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計；對于系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要包括：1）系統(tǒng)主程序的設(shè)計；2）系統(tǒng)幾個中斷子程序的設(shè)計3）系統(tǒng)軟件流程圖等內(nèi)容；針對本次設(shè)計中所存在的問題，提出部分改進意見和下一步所要研究的目標(biāo)。最后，總結(jié)了設(shè)計過程的收獲與不足并展望了未來。1.2 設(shè)計思路1.21 系統(tǒng)的組成本次設(shè)計是電梯模型控制的單片機系統(tǒng)設(shè)計，單片機模塊是整個系統(tǒng)的核心部分， 在這樣一個電梯模型

10、的控制系統(tǒng)中，需要有控制電梯轎廂上行和下行的電機控制模塊、控制轎廂停止并給電機信號的紅外感應(yīng)模塊、還有電梯轎廂內(nèi)的重量檢測模塊和顯示模塊和LEEM示卞g塊。LEEM示模塊主要是顯示電梯在運行的過程中所經(jīng)過的層數(shù)，電梯欲到達的層數(shù)等。在這里，單片機基本系統(tǒng)、顯示、鍵盤設(shè)計， 單片機與步進電動機的接口設(shè)計，單片機與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計，這三個部分是本次設(shè)計的重點。1.22 顯示設(shè)計：采用傳統(tǒng)的8位數(shù)碼管（LED）顯示移動的樓層以及相關(guān)的方向問題。顯示信息量少，功耗較大，但是在這里的軟件驅(qū)動簡單，驅(qū)動電路也相對容易實現(xiàn)，硬件電路調(diào)試也方便，在主單片機中僅僅考慮到顯示樓層數(shù)和電梯運行的方向，而不需要顯示

11、大量的信息，所以用傳統(tǒng)的 8位數(shù)碼管LED顯示即可以。1.23 鍵盤設(shè)計：單片機使用的鍵盤為獨立式，獨立式實際上就是一組相互獨立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機的I/O口連接，連接方法就是每個按鍵獨立一條口線，各按鍵之間狀態(tài)不會影響且接口簡單。1.24 與電機驅(qū)動系統(tǒng)的接口設(shè)計步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進角）。我們所用的步進電機是四相電機（參數(shù)），所以需要放大四路驅(qū)動信號。采用專用步進電機控制芯片L297及L298,該芯片可以驅(qū)動一

12、個四相電機，放大四相 0到5伏控制信號，控制 5到 24伏范圍的電源驅(qū)動步進電機，且該芯片能通過使能端同時控制四路的工作狀態(tài)，輸出電壓最高可達 50V,可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出 電壓；也可以直接用單片機的I/O口提供信號；電路簡單，使用比較方便。1.25 與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計本系統(tǒng)是在轎廂內(nèi)放一稱重傳感器來采集放在轎廂內(nèi)的重物的重量的，本次設(shè)計采用應(yīng)變式稱重傳感器。此傳感器是由電阻應(yīng)變片作為敏感元件制造生產(chǎn)的稱重傳感器，即此傳感器是一種壓力傳感器，能夠很直觀的將重量信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，從而來很好的將數(shù)據(jù)傳輸給單片機。1.26 電源模塊穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入

13、電壓、輸出電壓、 輸出電流及電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。由于整個系統(tǒng)既包括模擬電路也包括數(shù)字電路，所以為減少相互擾，本系統(tǒng)設(shè)計了穩(wěn)壓源以供電機和單片機等需要使用電源的器件使用。在這里選擇的是由輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，用來產(chǎn)生4路電源+5V、-5V、+12V、-12V分別對各部分電路供電。二、 硬件電路設(shè)計根據(jù)本設(shè)計的任務(wù)、要求，我們將系統(tǒng)分為若干個模塊，以單片機為核心，完成多項功能。主控制器是通過控制驅(qū)動電機的正常運轉(zhuǎn)，控制其運行的方向、速度； 與紅外發(fā)射接收對管通信，控制轎廂的運行距離，使其在適當(dāng)?shù)奈恢?/p>

14、停下來；處理由鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，并且控制LED 顯示，從控制器是完成對應(yīng)變片放大電路的采樣，并將電壓變化量的變換轉(zhuǎn)為凈重量顯示在LED 上。本系統(tǒng)功能較多，設(shè)計極具人性化，圖3-1 為電梯系統(tǒng)架構(gòu)。考慮到現(xiàn)在市場上能夠買到的芯片以及系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能來看，采用89C52 單片機。89C52 單片機為CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和256 字節(jié)的隨機存取存儲器，片內(nèi)置通用8 位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，其強大的功能更適合較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。下面對 89C52 單片機作簡要說明。89C52單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖 3-2 89C52 的引腳排列圖

15、關(guān)于89C52片機的最小系統(tǒng)的連接圖和電路及 89C52片機芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)教材上已介紹的很詳細，在這里我們不再贅述。2.2 系統(tǒng)顯示電路2.21 LED顯示電路在這里使用的是動態(tài)掃描顯示。為了節(jié)省單片機的口線，用74LS164 移位寄存器來移位顯示要顯示的數(shù)據(jù)，并用三極管來驅(qū)動，這樣可以節(jié)省單片機的I/O口， 考慮到設(shè)計的電梯是五層的，六個數(shù)碼管中的五個用來顯示樓層，另外一個用來顯示電梯運行的方向，即是向上運行，還是向下運行。在電梯運行的過程中顯示電椅欲運行到達的樓層數(shù)，當(dāng)?shù)竭_過那一層，那個樓層數(shù)字亮。當(dāng)電梯運行過去時，那層電梯數(shù)字的數(shù)碼管滅，在到達下一層時，采用同樣的處理方法。在電梯的運行

16、過程中，如前面電梯的運行規(guī)則所說，電梯上行的過程中，只響應(yīng)比欲到達的樓層數(shù)字大的樓層，但是保留對電梯的呼叫信號，當(dāng)電梯完成當(dāng)前的呼叫后，再按照相應(yīng)的規(guī)則進行。六個數(shù)碼管用六個COM 位選端和一個數(shù)據(jù)傳送端及和其他器件共用的時鐘端來實現(xiàn)。節(jié)省了硬件資源，也使電路簡單。下面我把74LS164介紹一下：選用的型號是 74LS164。其引腳如圖3-3所示：圖3-3 74LS164弓唧圖引腳功能如下：A 與 B 串行數(shù)據(jù)輸入，每個輸入可以作為另一個輸入的高電平有效輸入，在使用時，兩個輸入端必須相連，而不同輸入端必須接高電平。CLK 時鐘信號，高電平有效。MR/ 清零復(fù)位端，低電平有效。Q0 Q7 數(shù)據(jù)輸

17、出端。2.22 電梯燈顯示電路在電梯控制系統(tǒng)中，設(shè)計一個電梯樓層的顯示燈，在這里是用傳統(tǒng)的小燈泡來顯示，原理是在每一個樓層，都會有一排小燈，這每一個小燈代表一個樓層，當(dāng)電梯在某一層時，對應(yīng)的小燈就會發(fā)光亮起來，這樣每一層的人都能夠知道電梯當(dāng)前是在何層，當(dāng)電梯運行過那一層時，小燈會相應(yīng)的滅掉，隨之而來的樓層則變亮，其原理圖見3-4 所示。2.23 鍵盤操作電路本系統(tǒng)采用獨立式按鍵，獨立式按鍵的各按鍵相互獨立，每個按鍵都有一個輸入線，各按鍵的狀態(tài)互不影響，CPU 需對按鍵狀態(tài)分別檢測，只適用于按鍵數(shù)量較少的場合。獨立按鍵與單片機接口電路如圖3-5 所示。在此電路中，按鍵輸入部分采用低電平有效，上拉

18、電阻保證了按鍵斷開時，I/0 口線有確定的電平。系統(tǒng)在正常工作時，大多數(shù)狀態(tài)下并沒有鍵盤信號輸入，因此，無論是編程工作或定時工作，CPU 經(jīng)常處于空掃描工作狀態(tài)。為了進一步提高 CPU 效率，可以采用中斷掃描工作方式。即當(dāng)鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描，執(zhí)行該鍵功能程序。在掃描時，若某位為低電平，應(yīng)先延時l0ms，然后再讀取該位，如果讀得的值仍為低電平，可確認此鍵已按下，然后調(diào)用該鍵的鍵處理子程序。2.24 電動機控制模塊設(shè)計中受控電機為四相八線制的步進電機（內(nèi)阻33 歐，步進1.8 度，額定電壓12V）。本設(shè)計是使用L297和L298N芯片來驅(qū)動電機，使用步進電機必須 由環(huán)形脈沖，功率放大等

19、組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：（ 1）脈沖信號的產(chǎn)生步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，由于控制并不復(fù)雜，故直接用單片機模擬出時序信號。2）控制換相順序文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持通電換相這一過程稱為脈沖分配。感應(yīng)子式步進電機以二、四相電機為主，本機采用四相八拍為 AB-B-BC-C-CD-D-AB,（步距角為0.9度）。（ 3）控制步進電機的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。（ 4）控制步進電機的速度如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)

20、整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。單片機留出來五個口線來與芯片 L297 和 L298 連接，以達到用單片機來驅(qū)動步進電動機的運行，上行、以及下行和停止等，具體功能的實現(xiàn)將由軟件編程來完成。（ 5）連線圖2.25 與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計模擬的電梯轎廂內(nèi)放一稱重傳感器，可以很方便的將重量信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，既而可以與單片機相連，將信號傳送給單片機，從而來控步進電動機，以達到控制轎廂上行、下行、停止的目的?？紤]到單片機接收稱重系統(tǒng)傳過來的數(shù)據(jù)可以通過串行口來發(fā)送，所以留下P3 .0 和 P3.1 兩個口線，與稱重系統(tǒng)連接，在這里是使用到了MAX1483 芯片，將從稱重傳感器傳來的RS

21、485信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成能夠和單片機連接的TTL信號。2.26 時鐘電路的設(shè)計單片機工作的速度是由時鐘電路提供的。在單片機的XTAL1 和 XTAL2兩個引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，如圖 3-6所示。電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。電路中電容C1 和 C2 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍30± 10pF； 石英晶體選擇6MHz 或 12MHz 都可以。 其結(jié)果只是機器周期時間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運算速度。2.27 復(fù)位電路的設(shè)計本設(shè)計采用看門狗復(fù)位電路：看門狗型復(fù)位電路主要利用CPU 正常工作時， 定時復(fù)

22、位計數(shù)器，使得計數(shù)器的值不超過某一值；當(dāng) CPU 不能正常工作時，由于計數(shù)器不能被復(fù)位，因此其計數(shù)會超過某一值，從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使得CPU 恢復(fù)正常工作狀態(tài)。X5045 芯片集斷電數(shù)據(jù)保存功能、看門狗功能、上電掉電復(fù)位功能、電源電壓監(jiān)控功能于一身，所以這次復(fù)位電路的設(shè)計我們嘗試用X5045 來完成。X5045 芯片介紹X5045 芯片的引腳排列如圖3-7 所示。X5045 芯片與 89C52 單片機的接口電路X5045 與微處理器的硬件接口非常簡單，X5045的信號線可與89C52的32根口線任意4根連接（主要考慮硬件接線，軟件編程現(xiàn)不考慮），用軟件控制讀寫及選通。下圖3-8 是89C52單

23、片機與X5045的接口電路。該電路為89C52擴展了上電復(fù)位、可編程看門狗定時、電源電壓監(jiān)控、串行EEPROM 等功能。該芯片在其上電后自動產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣就實現(xiàn)單片機的上電自動復(fù)位；當(dāng)電源 VCC 低于規(guī)定值時，（如VCC=5V,則規(guī)定值為4.25-2.5V）,將產(chǎn)生復(fù)位信號。這樣就實現(xiàn)系統(tǒng)電源的掉電復(fù)位；當(dāng)程序在編程選擇的時間里沒有訪問X5045時，即設(shè)有一個看 WDT的語句 Feed DOG語句，則看門狗（WDT）將起作用RST將產(chǎn)生復(fù)位信號，迫使單片機復(fù)位。電阻 R1選擇為10KQ。2.28 單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計本次設(shè)計有供單片機使用的+5V 電源，也有供步進電動機使用的

24、12V電源，當(dāng)然有些模塊的電壓大小則要求隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，且設(shè)計的電壓要求要共地?，F(xiàn)實生產(chǎn)設(shè)計中，則要有嚴(yán)格的電壓隔離措施，本次設(shè)計中，電源是分開設(shè)計的，這樣就起到了隔離的效果，也讓系統(tǒng)比較安全，見圖3-9，圖3-10 所示。圖 3-10 12V 電源原理圖系統(tǒng)是采用三端固定式集成穩(wěn)壓器來生成5V 電源， 使用 78LXX 作為輸出電壓固定的主要的芯片，對于12V 電源則是采用了DC5-12 芯片來實現(xiàn)的。2.29 樓層檢測模塊這一部分將對電梯位置檢測進行一下說明，即電梯轎廂的平層問題。在這里將使用到紅外發(fā)射接收對管來對電梯位置進行檢測，圖3-11 是紅外線發(fā)射一接收對管的示例。調(diào)

25、整發(fā)射管的限流電阻（200Q ）,可以調(diào)整靈敏度，但是注意不能讓電流超過 50 mA,以免燒毀發(fā)射管。輸出側(cè)的10k Q電阻 是提供“0”電平時的接地電阻，如果電路里已經(jīng)有信號輸入的接地電阻，則可以省略本處的10k Q電阻。此電阻阻值不能太小，否則高電平輸出會達不到3.5V以上（這是普通信號的高電平要求，如果是TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可以適當(dāng)降低，最后是要以實際電路的配合為準(zhǔn)的）只要在紅外線發(fā)射接收對管之間插入一件對紅外光有遮擋作用的物質(zhì)，圖示的輸出端口“ OUT” 的電平立即從高變成低。如果該遮擋物質(zhì)是循環(huán)連續(xù)動作的話，就是一種非常好的無觸點信號源位置檢測。使用方法是紅外發(fā)射接收對管在轎廂安裝紅外

26、線發(fā)射管，在豎井各個樓層設(shè)置紅外線接收頭，在轎廂上下運動的過程當(dāng)中紅外線發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)轎廂運動到特定位置，豎井上的紅外線接收頭收到紅外線，其輸出發(fā)生變化。單片機通過紅外線接收頭輸出的變化知道電梯轎廂的位置。由于需要較大的發(fā)射管，所以本系統(tǒng)在轎廂的底部安裝了3 個發(fā)射管。圖 3-11 紅外線發(fā)射接收對管的示例到這一節(jié)為止，整個設(shè)計的硬件部分已經(jīng)進行了詳細的說明，從電梯模型的整個控制核心單片機、顯示、鍵盤設(shè)計，以及與各個部分的接口設(shè)計，直到最后的單片機時鐘設(shè)計和復(fù)位看門狗電路的設(shè)計及電源部分設(shè)計都進行了詳細的闡述， 在下面的一個章節(jié)里將對整個系統(tǒng)中的軟件部分進行一下說明，并且將流程圖畫出

27、來。三、軟件設(shè)計3.1 電梯模型控制主程序設(shè)計本設(shè)計的軟件主程序用來驅(qū)動步進電機運行，由稱重傳感器傳來的信號來確定電梯是否運行，再將信號傳達給步進電機，以來控制電梯轎廂模型是上行還是下行。該軟件分成若干功能部分，采用匯編語言編寫。流程圖如下：3.2 LED 動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計在顯示這一塊，是有六位數(shù)碼管來實現(xiàn)的，有五位用來顯示樓層，而且在電梯轎廂運行的過程中，每經(jīng)過一層那一層的數(shù)字就亮，直到電梯轎廂到達下一層為止才熄滅，并且在電梯的運行過程中要注意對與電梯運行同向的呼叫進行記憶， 完成當(dāng)前運行的樓層后再返回去完成。在這里顯示的利用動態(tài)顯示。在采用動態(tài)掃描顯示方式時，采用70Hz左右的掃描頻

28、率，才能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用時間間隔10ms 對 LED 進行動態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時間為1ms。本設(shè)計采用硬件定時和軟件定時并用的方式，即用 定時器1溢出中斷功能實現(xiàn)10ms定時，通過軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)1ms的定時。T1定時器中斷服務(wù)程序的功能，從顯示緩沖區(qū)分別取出4 位 LED 顯示數(shù)據(jù)的位碼和段碼，送P1 口，依次顯示每一位，顯示 4位需要4ms的時間。在設(shè)定時間時候，對當(dāng)前需要調(diào)整的設(shè)定值應(yīng)具有閃爍功能，用來提醒當(dāng)前處于設(shè)置狀態(tài)。3.3 獨立按鍵程序設(shè)計1）程序設(shè)計思路按鍵接收子程序主要是實現(xiàn)對當(dāng)前設(shè)定壓力的調(diào)整。根據(jù)按鍵電路的設(shè)計可知，當(dāng)電梯啟動鍵按

29、下時可以產(chǎn)生中斷請求，CPU 響應(yīng)中斷請求時，則進入該中斷服務(wù)程序。在程序中，將對當(dāng)前按下的樓層數(shù)字進行掃描，利用步進電機的齒距來計算轎廂需要行走的時間，從而來判斷轎廂何時停。2）按鍵去抖動的處理由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定， 一般為510mso而按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次，為了確保CPU 對鍵的一次閉合僅作一次處理，按鍵的抖動可以用硬件或者軟件方法來消除。本次設(shè)計中采用軟件方法來消除按鍵抖動，具體的鍵盤掃描程序框圖如圖4-3 所示。而按鍵處理的

30、程序框圖如下圖所示。3.4 X5045與89C5取口電路程序模塊的設(shè)計X5045 看門狗復(fù)位電路的程序框圖基于圖3-5 電路原理產(chǎn)生復(fù)位信號的條件， 只要滿足：該芯片在其上電后自動產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣就實現(xiàn)單片機的上電自動復(fù)位；當(dāng)電源VCC 低于規(guī)定值時，（ 如 VCC=5V， 則規(guī)定值為4.25-2.5V） ，將產(chǎn)生復(fù)位信號。這樣就實現(xiàn)系統(tǒng)電源的掉電復(fù)位；當(dāng)程序在編程選擇的時間里沒有訪問X5045時，即設(shè)有一個看 WDT的語句Feed DOG語句，則看門 狗（WDT）將起作用RST將產(chǎn)生復(fù)位信號，迫使單片機復(fù)位。只要滿足其一， 就將使系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位，迫使程序從起點執(zhí)行，因此在軟件設(shè)計方案中必須區(qū)

31、分開上電復(fù)位、故障復(fù)位啟動這兩種情況，分別處理。其程序框圖如圖4-2 所示圖 4-2 X5045 監(jiān)控程序框圖總結(jié)這次開放性實驗我選擇了電梯模型控制，這次設(shè)計是在完成模型的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)應(yīng)用在生活領(lǐng)域的實踐性設(shè)計。雖然這次試驗我們并沒有上過多少課，實驗報告大部分也都是自己查資料來完成的，但通過這幾周的學(xué)習(xí)，自己對實驗室的儀器有了一個初步的了解，也鍛煉了自己的自學(xué)能力。在實驗室也經(jīng)常能看到在幫老師做項目的學(xué)生，在與他們的交流以及對他們的觀察過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的視野在不斷地拓寬，每次與他們接觸都能學(xué)到很多新的東西，這些都是我在課堂上學(xué)習(xí)不到的。在這次實驗中，我們同一小組的四名同學(xué)也學(xué)會了很好的配合，

32、也讓我掌握了一般的設(shè)計步驟：首先明確設(shè)計任務(wù)，在起初方案的確定中，我們幾名同學(xué)就查閱了很多的資料，在深刻了解了電梯的一些基本功能以及工業(yè)生產(chǎn)和社會生活所要求控制達到的具體情況以后，再切合老師給我們的任務(wù)要求，將我們要做的電梯的任務(wù)書完成，同時在老師給我們劃分的小范圍內(nèi)的差異性后，確定我們每名同學(xué)要做的畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容，進而對整個設(shè)計系統(tǒng)經(jīng)過深入的方案論證，確立自己的設(shè)計方案。文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持最后也非常感謝老師對我們的指導(dǎo)，雖然最終沒能真正制作出一個電梯模型， 但通過這幾周的學(xué)習(xí)，自己還是對電梯有個一個較為深刻的了解，自己的收獲還是挺大的。參考文獻1

33、 李光弟等 . 單片機基礎(chǔ). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20012 何立民. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19903 王曉明. 電動機的單片機控制. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20024 潘永雄 新編單片機原理與應(yīng)用M 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社，20035 胡漢才單片機原理及其接口技術(shù)M. 北京：清華大學(xué)出版社, 20046 朱善君，孫新亞. 單片機接口技術(shù)與應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社，20057 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分. 北京：高等教育出版社，19998 李小青 . 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19929 王

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35、碼顯示管（共陰、4位）1片LED數(shù)碼顯示管（共陰、2位）1片74LS164 1 片 X5045 1 片晶體振蕩器1 片電容（15PF*2） 2 只電位器1 只排阻（4X10 K, 8X10 K） 2 只電阻（4X4.7K, 1X10 K） 5 只三級管 8550 4 只二、89C52單片機介紹89C52 單片機是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和256 字節(jié)的隨機存取存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8 位中央處理器（ CPU）

36、和 Flash 存儲單元，其強大的功能更適合較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。下面對89C52 單片機作一下較為翔實的說明，以助與理解。引腳排列及功能89C52 的引腳排列如圖3-2 所示。首先對于I/O 口線做一介紹。 P0 口一8位、漏極開路的雙向I/O 口。當(dāng)使用片外存儲器及外擴I/O 口時， P0 口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時，P0 口可用于接收指令代碼字節(jié)；在校驗時，P0 口可輸出指令字節(jié)（須外加上拉電阻） 。 P0 口也可做通用I/O 口使用，但需加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通輸入時，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0 口可驅(qū)動8個TTL負載。 P1 口 8 位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P1 口是為用戶準(zhǔn)備的I/O 口雙向口。在編程和校驗時，可用做輸入低8 位地址。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1 口可驅(qū)動4個TTL負載。 P2 口一8位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)使用片外存儲器或外擴I/O 口時， P2 口輸出高8 位地址。在編程/校驗時， P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。P2 口也可做普通I/O 口使用。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1。P1 口可驅(qū)動4個TTL負載。