《基于單片機(jī)的電梯轎廂顯示屏設(shè)計(jì)》11000字（論文）

目錄第1章緒論1.1開(kāi)發(fā)背景現(xiàn)在，電梯不僅極大地方便了人民的日常生活，而且為加快我國(guó)的現(xiàn)代化進(jìn)程提供了有力的保證。升降機(jī)是一種安全可靠的垂直升降運(yùn)輸方式，它在改善勞動(dòng)條件和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面發(fā)揮著重要作用。在傳統(tǒng)的升降機(jī)顯示器上，采用繼電器作為控制單元，是一種非常重要的功能。繼電器在采用繼電器進(jìn)行控制時(shí)，會(huì)因繼電器持續(xù)的吸油作用而發(fā)生故障。而且，后期維修和更換比較困難。該系統(tǒng)具有材料成本低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。本項(xiàng)目的目的是研制一款由單片機(jī)構(gòu)成的電梯轎廂顯示系統(tǒng)。[1]該系統(tǒng)為電梯工作人員提供了一種方便、直觀的顯示屏，并具有聲光報(bào)警，有效地解決了因注意力不集中而導(dǎo)致的電梯效率低下的問(wèn)題。從目前的資料來(lái)看，關(guān)于這一主題的設(shè)計(jì)方案并不多，所以在現(xiàn)階段，要研究出一種新的升降機(jī)顯示屏，并不是一件容易的事情，因?yàn)闆](méi)有特定的要求，也沒(méi)有合適的參考，所以作者打算采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。美國(guó)人奧的斯于19世紀(jì)發(fā)明了世界上首部升降機(jī)，從此，高層建筑就不再是令人畏懼的目標(biāo)。從一開(kāi)始的懷疑，到后來(lái)的依賴。為滿足人們的需要，人們研制出防爆電梯、觀光電梯、汽車電梯、別墅電梯等多種功能電梯。任何一種升降機(jī)都離不開(kāi)地面顯示器，它是乘務(wù)員和升降機(jī)互動(dòng)的重要手段，也是指導(dǎo)人們乘坐電梯的重要手段。[2]電梯的顯示屏可以清楚的顯示出所在樓層的位置，一旦有乘客抵達(dá)，就會(huì)發(fā)出聲音和燈光，讓乘客及時(shí)離開(kāi)，保證了電梯的效率，也保證了乘務(wù)員的安全。本文由六個(gè)部分組成：第一章介紹了電梯顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和需要做的工作。第二章重點(diǎn)介紹了電梯顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及顯示模式的選取。第三章著重介紹了電梯顯示系統(tǒng)的硬件選擇及各部分的設(shè)計(jì)。第四章重點(diǎn)介紹了各模塊的軟件編程過(guò)程。第五章重點(diǎn)介紹了電梯顯示系統(tǒng)軟件的模擬和調(diào)試。第六章，對(duì)本文的設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，指出了存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀后來(lái)隨著油泵，控制閥以及活塞式，升降機(jī)的研究發(fā)展，以這種液壓電梯設(shè)計(jì)出來(lái)的，以這種液壓技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)出來(lái)的電梯被廣泛的采用，而且當(dāng)今很多電梯也是有液壓系統(tǒng)的，隨著電動(dòng)機(jī)被發(fā)明出來(lái)之后，在上個(gè)世在18世紀(jì)末的時(shí)候，便有了電梯的應(yīng)用，將電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在電梯上。隨著電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的控制也更加的性能更加的優(yōu)越，在20世紀(jì)初的時(shí)候，美國(guó)的一些公司首先利用直流發(fā)電機(jī)，通過(guò)輪槽驅(qū)動(dòng)直流電梯。從當(dāng)時(shí)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，電梯的制造與設(shè)計(jì)，都是逐漸逐漸發(fā)展起來(lái)的控制技術(shù)以，電梯的拖動(dòng)技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，從早期的蒸汽機(jī)到后來(lái)的水壓電梯，以及再到后來(lái)發(fā)展過(guò)程中的油壓液壓電梯，直到電動(dòng)機(jī)發(fā)展起來(lái)，才有了現(xiàn)代的電機(jī)的雛形。所以技術(shù)的推動(dòng)與發(fā)展都是相輔相成的，一種新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用都會(huì)促進(jìn)許多領(lǐng)域與乃至許多行業(yè)的發(fā)展。[3]后來(lái)隨著電梯控制的發(fā)展，從早期的模擬量控制技術(shù)，到后期的數(shù)字化控制，電梯也開(kāi)始進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。從而使得電梯的控制技術(shù)水平更高，而且電梯的穩(wěn)定性更好，可靠性更更強(qiáng)，隨著大功率晶閘管的應(yīng)用，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的條數(shù)也更加的優(yōu)越，以美國(guó)的奧德斯和西門(mén)子公司為主要的代表，這些公司對(duì)電梯的電梯的調(diào)速都有很好的應(yīng)用。我國(guó)在電梯的發(fā)展過(guò)程中起步較晚，然而我國(guó)具有巨大的市場(chǎng)，在2004年。電梯的產(chǎn)量就達(dá)到了8萬(wàn)臺(tái)，然而我國(guó)最大的特點(diǎn)就是人均的電梯使用量達(dá)不到平均水平，一般來(lái)說(shuō)1000人便有一臺(tái)電梯，而我國(guó)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)水平的，隨著我國(guó)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的電梯公司也在飛速的進(jìn)步，包括浙江的巨人公司這些公司，通過(guò)改進(jìn)新的技術(shù)來(lái)發(fā)展電梯的控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定可靠的電梯的設(shè)計(jì)。[4]當(dāng)前，我國(guó)的升降機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很慢，新技術(shù)也很匱乏。我國(guó)電梯生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，許多廠家仍采用相對(duì)傳統(tǒng)的操作邏輯控制方式，而在顯示屏上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)更是停滯不前。但是，目前我國(guó)的幾家大型升降機(jī)公司，都是使用PLC與單片機(jī)構(gòu)成的，其運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)更加安全、可靠。比如，通力的電梯，增加了語(yǔ)音播報(bào)、天氣預(yù)報(bào)、新聞熱點(diǎn)等多種功能，讓乘客在乘坐電梯的時(shí)候，更加方便。蘇州東南升降機(jī)，專業(yè)生產(chǎn)和制造專用升降機(jī)。近幾年，我國(guó)的人均GDP在持續(xù)增長(zhǎng)，人民對(duì)生活品質(zhì)的需求也在逐漸增加。東南電梯制造的別墅升降機(jī)逐漸走入人們的視線。[5]由于別墅電梯的特性，所以它的顯示屏也是按照客戶要求進(jìn)行的。將最近的備忘錄顯示在螢?zāi)簧希蕴嵝咽褂谜咭鍪裁?；智能住宅方便了人們的日常生活，讓使用者在乘坐電梯的時(shí)候，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的操控，既省時(shí)又省力。目前國(guó)外的電梯生產(chǎn)企業(yè)大多采用的是群控。這也使得屏幕更簡(jiǎn)潔，僅顯示垂直和垂直，而非水平。群控系統(tǒng)可以提高電梯的利用率，也可以縮短等待電梯的時(shí)間。當(dāng)旅客按下上下鍵時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)與閑置的升降機(jī)相匹配?？赡苡行╇娞莞拷每停乾F(xiàn)在還在工作，這個(gè)電梯會(huì)優(yōu)先處理自己的工作，而不會(huì)對(duì)臨時(shí)增加的工作做出反應(yīng)。換言之，跨站不停車是一種不可避免的控制方式。因此，為了防止乘客們出現(xiàn)焦慮，從群體控制的角度來(lái)看，電梯公司是不會(huì)允許乘客們看見(jiàn)的。最好不要在這個(gè)時(shí)候顯示當(dāng)前的電梯。這種電梯的控制系統(tǒng)，即使是不能看到電梯的工作情況，只要有信號(hào)，它的反應(yīng)就會(huì)更快。[6]1.3研究任務(wù)與目標(biāo)本論文以單片機(jī)為核心的升降機(jī)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)和目的是：全面理解和掌握有關(guān)的電梯技術(shù)。熟悉和掌握微處理器的基本構(gòu)造及操作，利用Keil軟件進(jìn)行編程，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。在不同的應(yīng)用過(guò)程中，要想辦法改進(jìn)。電梯顯示屏是一種新型的交通工具，它是一種新型的交通工具。這個(gè)屏幕可以清楚的顯示出他們所在的位置，并且在電梯運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，屏幕上會(huì)有一個(gè)不停的滾動(dòng)箭頭，提醒著乘客們目前的情況。在到達(dá)旅客所要求的樓層時(shí)，會(huì)有聲音和燈光的警報(bào)，提示旅客從樓梯上下來(lái)，并快速開(kāi)啟。第2章方案設(shè)計(jì)與選擇第2章電梯轎廂顯示方案設(shè)計(jì)與選擇2.1方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要包括單片機(jī)AT89C52、按鍵檢測(cè)、樓層顯示、聲光報(bào)警四大模塊，在按鍵檢測(cè)電路檢測(cè)到有低電平觸發(fā)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行判定，確定是否上、下，再用移位緩沖裝置將控制需求顯示在點(diǎn)陣屏幕上。[7]在到達(dá)指定的樓層時(shí)，會(huì)有聲音和燈光警告，以通知旅客。如圖2-1中所顯示的是一個(gè)完整的框架。按鍵檢測(cè)電路按鍵檢測(cè)電路位移緩存器單片機(jī)聲光報(bào)警樓層顯示圖2-1AT89C52按鍵檢測(cè)結(jié)構(gòu)框圖2.1.1電子開(kāi)關(guān)按鍵等于我們普通控制家電開(kāi)關(guān)，可看出是電子開(kāi)關(guān)的一種，本設(shè)計(jì)中，我們將使用單獨(dú)的按鍵，其使用時(shí)輕按開(kāi)關(guān)，可使開(kāi)關(guān)所接電路導(dǎo)通，并且在放松的時(shí)候，開(kāi)關(guān)自動(dòng)彈起。其主要用途是用開(kāi)關(guān)控制單片機(jī)所接受到的信號(hào)電平。單片機(jī)然后依據(jù)信號(hào)來(lái)控制有關(guān)執(zhí)行器件工作。而本設(shè)計(jì)，由于只需要三個(gè)按鍵，因此，我們不需要去思考接口這個(gè)問(wèn)題，直接采用獨(dú)立按鍵，獨(dú)立按鍵分3類在此不再贅述，而且我們還必須考慮經(jīng)濟(jì)成本等客觀因素的影響，因此，在該系統(tǒng)中，機(jī)械接觸式按鍵將被使用，簡(jiǎn)稱輕觸開(kāi)關(guān)。機(jī)械接觸按鈕利用機(jī)械的靈活性來(lái)還原鑰匙，從而實(shí)現(xiàn)連接，過(guò)程、覺(jué)得簡(jiǎn)單易懂，更適合做成單件。見(jiàn)圖為四腳輕觸開(kāi)關(guān)的實(shí)物圖圖2-2四腳電子開(kāi)關(guān)四腳按鍵開(kāi)關(guān)工作原理這種開(kāi)關(guān)的工作原理，其實(shí)和普通按鈕開(kāi)關(guān)的工作原理差不多，由常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)組合而成，在四腳按鍵開(kāi)關(guān)中，常開(kāi)觸點(diǎn)的作用，就是當(dāng)壓力向常開(kāi)觸點(diǎn)施壓時(shí)，這個(gè)電路就呈現(xiàn)接通狀態(tài)；當(dāng)撤銷這種壓力的時(shí)候，就恢復(fù)到了原始的常閉觸點(diǎn)，也就是所謂的斷開(kāi)。2.1.2電機(jī)選用電梯的另一重要組成部分就是電機(jī)，任何系統(tǒng)均需執(zhí)行元件，但本電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)執(zhí)行元件為N20直流電機(jī)，直流電機(jī)的控制和調(diào)試都很容易，更適用于該設(shè)計(jì)。因其體積小，轉(zhuǎn)矩較大等特點(diǎn)，常應(yīng)用于實(shí)踐。2.2方案選擇在這一設(shè)計(jì)中，所涉及的方案選擇，主要是在地面顯示模塊的選取上。目前，數(shù)字管顯示、液晶顯示、點(diǎn)陣顯示三大類。數(shù)碼管主要是七根發(fā)光管，以“8”的形式排列，更方便地進(jìn)行數(shù)字的顯示。如果采用動(dòng)態(tài)顯示，則減少了單片機(jī)I/O端口的使用，從而使電路更加簡(jiǎn)單、節(jié)能。數(shù)字管在采用靜止顯示模式時(shí)，其穩(wěn)定性比較好，但是當(dāng)顯示數(shù)目多的時(shí)候，CPU需要輪流進(jìn)行掃描，掃描時(shí)間太長(zhǎng)，無(wú)法做出快速的反應(yīng)，無(wú)法根據(jù)電梯的顯示時(shí)間而改變。[8]LCD具有更好的顯示性能和較多的顏色，具有高分辨率、高清晰度、低功耗和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。但是，它的編程難度較大，而且液晶顯示器對(duì)單片機(jī)指令的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，易造成動(dòng)態(tài)圖象顯示不清楚、連貫性。[9]LCD屏幕比其他材質(zhì)要輕，而且易碎。點(diǎn)陣顯示技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖像的顯示，但是在硬件接口上很難實(shí)現(xiàn)，而且點(diǎn)陣式屏幕界面數(shù)量很多，并且接口和緩存之間的鏈接次序比較混亂。尤其是在設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候，網(wǎng)上很少有用來(lái)包裝的屏幕，都是自己畫(huà)出來(lái)的。點(diǎn)陣顯示器是一種具有高亮度、長(zhǎng)壽命、易于連接的LED陣列，其應(yīng)用范圍非常廣，如文字和圖像信息的播放。在電梯樓層顯示方面，使用一種價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、易于購(gòu)買的單元，是最適合以后的替換和維修工作。經(jīng)過(guò)上述方案的論證，最后確定采用點(diǎn)陣顯示方式是比較合理的。[10]第3章硬件電路設(shè)計(jì)第3章電梯轎廂顯示硬件電路設(shè)計(jì)此次電梯轎廂顯示系統(tǒng)采用C52單片機(jī)為核心，8個(gè)單獨(dú)的按鈕作為電梯轎廂的樓層按鍵，16*16的LED點(diǎn)陣屏作為轎廂的地面顯示，LED和蜂鳴器是轎廂內(nèi)部的聲光報(bào)警設(shè)備。3.1單片機(jī)介紹自上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電腦的問(wèn)世掀起了一場(chǎng)信息革命，而微機(jī)的誕生，也是工業(yè)界的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折。作為微型計(jì)算機(jī)的主體，單片機(jī)由于其特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能而迅速發(fā)展。這種技術(shù)應(yīng)用于不同的情況。[11]本文主要介紹AT89C52微處理器。（1）單片機(jī)的性能特點(diǎn)AT89C52是ATMEL公司開(kāi)發(fā)的第3代微控制器，它是ATMEL公司開(kāi)發(fā)的一款可重復(fù)擦寫(xiě)的MCU，它不會(huì)丟失，不會(huì)丟失，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力強(qiáng)，與以前的產(chǎn)品相比，它的工作頻率達(dá)到了34MHz，而且無(wú)需外接擴(kuò)充內(nèi)存，使用起來(lái)更為便捷。[12]圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)（2）單片機(jī)在工業(yè)控制、家用電器、辦公自動(dòng)化和商業(yè)營(yíng)銷及其他智能領(lǐng)域都有所應(yīng)用。（3）單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)指能維持單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的最基本電路系統(tǒng)，主要由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源電路組成。如圖3-1所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)。3.1.1電源電路設(shè)計(jì)采用自鎖式開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)供電，通常工作電壓為+5V。圖3-2是一個(gè)實(shí)際的自動(dòng)鎖定的交換機(jī)。該自鎖式開(kāi)關(guān)共有六個(gè)插針，在不被按壓的情況下，插針2、6被打開(kāi)，插針1、5被打開(kāi)；當(dāng)自鎖開(kāi)關(guān)被壓下時(shí)，4、6被打開(kāi)，1和3被打開(kāi)，見(jiàn)圖3-3示。圖3-2自鎖開(kāi)關(guān)圖3-3引腳圖自鎖開(kāi)關(guān)一般是指開(kāi)關(guān)自帶機(jī)械鎖定功能，按下去，松手后按鈕是不會(huì)完全跳起來(lái)的，處于鎖定狀態(tài)，需要再按一次，才解鎖完全跳起來(lái)。它就叫自鎖開(kāi)關(guān)。早期的直接完全斷電的電視機(jī)、顯示器就是使用的這種開(kāi)關(guān)。引腳是指從集成電路（芯片）內(nèi)部電路引出與外圍電路的接線，引腳構(gòu)成了這塊芯片的接口。按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶振或振蕩器、多功能I/O口，以及控制、選通和復(fù)位四類。3.1.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在完成一系列的操作之后，它就能重新設(shè)置MCU的狀態(tài)，并將其恢復(fù)到初始狀態(tài)。主要包括電容，按鍵，電阻等。外部電源和接地端與MCURST接口相連。[12]當(dāng)重置鍵被按下后，單片機(jī)會(huì)將高電平的訊號(hào)送至RES端口，這時(shí)單片機(jī)就會(huì)停止運(yùn)作，各元件又恢復(fù)初始狀態(tài)。[13]圖3-4復(fù)位電路圖3-5為復(fù)位電路在仿真圖中與單片機(jī)的連接：圖3-5復(fù)位電路它的操作原理與計(jì)算器有著異曲同工之妙，只是啟動(dòng)原理和手段有所不同。復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計(jì)算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計(jì)算。和計(jì)算器清零按鈕有所不同的是，復(fù)位電路啟動(dòng)的手段有所不同。3.1.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的正常工作與時(shí)鐘電路的時(shí)鐘周期密不可分，沒(méi)有了時(shí)鐘循環(huán)，單片機(jī)就不能正常工作。[14]該時(shí)鐘電路包括一個(gè)單晶振蕩器和兩個(gè)外部接地的電容。由于單片機(jī)具有內(nèi)、外兩種晶振特性，其內(nèi)部晶振精度不高，存在著很大的誤差，僅適用于某些精度要求不高的工作。[15]圖3-6時(shí)鐘電路外置晶振對(duì)環(huán)境的要求不高，應(yīng)用范圍廣泛。該系統(tǒng)具有很高的精確度，在不工作狀態(tài)下，可以自動(dòng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，減輕了單片機(jī)的負(fù)荷。圖3-6是一個(gè)單片機(jī)的時(shí)鐘電路。3.2樓層顯示模塊設(shè)計(jì)該模塊電路包括16×16的點(diǎn)陣屏和74HC595緩沖，其中，點(diǎn)陣為顯示層，74HC595為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣。下面將分別介紹三種元件。3.2.116*16LED點(diǎn)陣介紹點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括許多LED，它們分別置于行線與列線的交界處。共陽(yáng)極接合時(shí)，點(diǎn)陣內(nèi)部的LED在共陽(yáng)端處于高電平，共陰端處于低電平。只要將對(duì)應(yīng)的二極管接通，就能完成上下方向的箭頭和數(shù)字的顯示。圖3-7顯示了8×8LED點(diǎn)陣的內(nèi)部構(gòu)造。圖3-78*8LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)考慮到電梯轎廂顯示的效果，本次設(shè)計(jì)沒(méi)有采用8*8的點(diǎn)陣屏，而是采用擁有256個(gè)高亮度發(fā)光二極管，組成了16行16列的發(fā)光點(diǎn)陣。如圖3-8所示為一個(gè)16*16LED點(diǎn)陣的組成結(jié)構(gòu)。圖3-816*16點(diǎn)陣的構(gòu)成LED點(diǎn)陣屏通常采用掃描式的形式，分為點(diǎn)掃描、行掃描和列掃描三種。在采用點(diǎn)掃描的情況下，要保證一定的掃描頻率，才能滿足人的暫時(shí)停留效果。以16*16點(diǎn)陣屏幕為例，在點(diǎn)陣掃描時(shí)，其頻率要超過(guò)32X256=8192赫茲，且間隔時(shí)間不超過(guò)1毫秒。這直接關(guān)系到MCU的工作效率和反應(yīng)速度，并且需要更高的性能。如果采用行、列兩種方式，其頻率要小于點(diǎn)陣，而且周期長(zhǎng)，一般的單片機(jī)也可以應(yīng)用。垂直掃描，也就是一排一排的順序。通過(guò)逐行掃描，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路連接時(shí)，可以使多個(gè)列列共用一組列。以16X16點(diǎn)陣為例，利用共陽(yáng)極連接方法將陽(yáng)極連成一排LED。在進(jìn)行掃描時(shí)，首先對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行亮、熄燈，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。圖3-9為點(diǎn)陣電路在仿真圖中與緩存器的連接：圖3-9點(diǎn)陣電路然后，控制二極管在一段時(shí)間內(nèi)保持發(fā)光，然后關(guān)閉；接著，第二排的發(fā)光管被控制，重復(fù)第一排二極管的工作，如此反復(fù)，直到第16排，然后返回第一排，如此反復(fù)，如此，第一次掃描就結(jié)束了。在一定的掃描速率下，通過(guò)人眼的暫時(shí)作用，可以在點(diǎn)陣屏幕上觀察到穩(wěn)定的圖像。由于采用了串口方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因此控制電路僅用一條線路，因此其硬件費(fèi)用和維修費(fèi)用都很高。3.2.274HC595緩存器介紹74HC595緩存器是一種能夠與低壓TTL電路相兼容的硅CMOS器件，它是一種用于點(diǎn)陣屏上的數(shù)字和文本的驅(qū)動(dòng)程序。74HC595具有一個(gè)移位寄存器和內(nèi)存，具有三種狀態(tài)的輸出。移位寄存器與內(nèi)存不會(huì)互相干擾，每個(gè)都有自己的時(shí)鐘。74HC595的引腳圖如在圖3至10中所示。圖3-1074HC595如表3-1為引腳功能說(shuō)明:表3-174HC595引腳說(shuō)明引腳名功能說(shuō)明Q0--Q7八位并行輸出端口Q7'級(jí)聯(lián)輸出端,連接下一個(gè)級(jí)的DS端DS串行數(shù)據(jù)輸入端,級(jí)聯(lián)接上一級(jí)的Q7'/MR低電平時(shí)將數(shù)據(jù)清零,防止數(shù)據(jù)清零，通常接到VCCSH_CP高電平時(shí)寄存器的數(shù)據(jù)移位，低電平時(shí)數(shù)據(jù)不變ST_CP高電平時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，低電平時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變/OE輸出數(shù)據(jù)控制端，低電平時(shí)有效圖3-12為74HC595緩存器在仿真圖中與單片機(jī)的連接：圖3-11緩存器電路它是電力電子器件的一種重要的保護(hù)電路

，不僅用于半控型器件的保護(hù)，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的應(yīng)用技術(shù)中，起著更重要的作用。中文名

緩沖電路

外文名SnubberCircuit別名吸收電路

作用減小器件的開(kāi)關(guān)損耗目錄1工作原理2工作波形工作原理編輯播報(bào)

緩沖電路的基本工作原理是利用電感電流不能突變的特性抑制器件的電流上升率，利用電容電壓不能突變的特性抑制器件的電壓上升率。3.3聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)主要包括LED和蜂鳴器，在電梯抵達(dá)地面后，二極管和蜂鳴器會(huì)在同一時(shí)間接通，并產(chǎn)生聲光報(bào)警。蜂鳴器是一種集成的電子設(shè)備，它包括壓電蜂鳴器和電磁蜂鳴器兩大類。圖3-12聲光報(bào)警電路本機(jī)采用直流電源，用作電子玩具、報(bào)警器等電器的聲音元件。蜂鳴器工作電流較大，不能直接與單片機(jī)的接口相結(jié)合，必須采用放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。三極管是一種常用的放大器。圖3-12是一個(gè)聲光警報(bào)模組。3.4按鍵檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)升降機(jī)的樓層按鍵由八個(gè)單獨(dú)的按鈕控制，分別從一樓到八樓。按鍵與P1端口相連接，另一端與地連接。圖3-13按鍵檢測(cè)在單片機(jī)上電后，該鍵將維持在高電平，并在按樓層鍵時(shí)觸發(fā)低電平信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)所述樓層進(jìn)行響應(yīng)。按下二樓層電梯單片機(jī)P1通電，其他樓層保存不變，以此類推按鍵不同的樓層顯示不同的數(shù)字并運(yùn)行。如圖3-13所示，是一個(gè)關(guān)鍵的探測(cè)模塊。第4章軟件程序設(shè)計(jì)第4章電梯轎廂顯示軟件程序設(shè)計(jì)4.1樓層顯示屏主程序設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的轎廂顯示屏設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、按鍵掃描檢測(cè)、樓層上下和位置顯示三個(gè)部分。單片機(jī)作為核心控制元件，接收按鍵發(fā)出的低電平信號(hào)，并通過(guò)緩存器驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣屏顯示，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示。圖4-1為主程序流程圖。有無(wú)按鍵初始化開(kāi)始鍵盤(pán)掃描KRY-1有無(wú)按鍵初始化開(kāi)始鍵盤(pán)掃描KRY-1確定按鍵上下行以及樓層顯示鍵盤(pán)掃描LED顯示樓層到達(dá)電梯開(kāi)門(mén)圖4-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)在接通電源后，首先對(duì)MCU進(jìn)行初始化，并將其全部功能重新設(shè)置。然后再掃描鍵盤(pán)，若不能按下按鈕，則會(huì)繼續(xù)掃描鍵盤(pán)。一旦偵測(cè)到有低級(jí)的輸入，系統(tǒng)就會(huì)立即作出反應(yīng)，判斷是哪個(gè)樓層的按鈕被觸動(dòng)了，然后才會(huì)進(jìn)行上下兩個(gè)動(dòng)作。這時(shí)點(diǎn)陣屏就會(huì)發(fā)生變化，向上的時(shí)候，點(diǎn)陣屏就會(huì)出現(xiàn)向上的圖案，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的樓層，就會(huì)出現(xiàn)聲音和燈光的警告，當(dāng)電梯門(mén)打開(kāi)，乘客從樓梯上下來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)掃描按鈕，直到屏幕上出現(xiàn)一個(gè)按鈕。4.2樓層按鍵檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)樓層按鍵檢測(cè)模塊主要對(duì)按鍵不斷的掃描，一旦接收到觸發(fā)信號(hào)，迅速判斷樓層位置是上行還是下行，然后做出相應(yīng)動(dòng)作。圖4-2為樓層按鍵模塊流程框圖。開(kāi)始開(kāi)始初始化有鍵按下否是否抖動(dòng)確定按鍵返回主程序圖4-2按鍵檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)啟動(dòng)后，啟動(dòng)按鈕模塊。如果不觸發(fā)按鈕，那么系統(tǒng)就會(huì)一直處于初始狀態(tài)。只要按下一個(gè)按鈕，激活一個(gè)低級(jí)按鈕，就會(huì)得到一個(gè)確認(rèn)，如果再次按下一個(gè)按鈕，那么這個(gè)按鈕就會(huì)立刻結(jié)束，回到初始狀態(tài)。當(dāng)按鍵被按下后，不會(huì)再被觸發(fā)，系統(tǒng)將會(huì)立刻對(duì)此動(dòng)作做出反應(yīng)，并按照主程式中的對(duì)應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行處理。4.3樓層顯示模塊設(shè)計(jì)樓層顯示模塊主要是對(duì)樓層位置做出判斷，乘客所選樓層是否與當(dāng)前所處樓層沖突，若沖突，系統(tǒng)自動(dòng)取消本次操作；若不沖突，判斷是上行還是下行。圖4-3為樓層顯示模塊流程圖。開(kāi)始開(kāi)始創(chuàng)建變量數(shù)值主程序開(kāi)T0中斷初始化數(shù)組大小排列計(jì)數(shù)計(jì)滿進(jìn)入T0中斷有無(wú)按鍵點(diǎn)陣掃描樓層進(jìn)入外部中斷儲(chǔ)存值判斷上升下降是否上行點(diǎn)陣上行掃描是否到達(dá)指定樓層LED閃爍有無(wú)上下請(qǐng)求圖4-3樓層顯示模塊結(jié)構(gòu)首先，系統(tǒng)將開(kāi)啟T0中斷，然后進(jìn)行系統(tǒng)的初始化。將數(shù)組按尺寸排列，再計(jì)算，若計(jì)數(shù)不到，則重新排序。在計(jì)數(shù)器已滿時(shí)，進(jìn)入T0中斷，這時(shí)開(kāi)始偵測(cè)鍵是否被觸發(fā)，在觸動(dòng)鍵時(shí)，進(jìn)入外部中斷儲(chǔ)存鍵的數(shù)值，判定上升或下降，系統(tǒng)進(jìn)入T0中斷狀態(tài)。判斷是否向上，若向上，則點(diǎn)陣向上顯示，并在到達(dá)指定的樓層時(shí)，LED燈會(huì)發(fā)光，并發(fā)出警報(bào)。第5章電梯轎廂顯示屏實(shí)現(xiàn)第5章電梯轎廂顯示屏實(shí)現(xiàn)5.1一樓狀態(tài)根據(jù)單片機(jī)接口、緩存器、點(diǎn)陣屏的工作原理及應(yīng)用，進(jìn)行合理的接線與配線。通過(guò)反復(fù)的調(diào)整，最后實(shí)現(xiàn)了模擬。模擬結(jié)果滿足了設(shè)計(jì)的基本需求，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層的實(shí)時(shí)顯示和聲光報(bào)警。單片機(jī)開(kāi)機(jī)后，先上電，再進(jìn)行重置。此時(shí)屏幕上顯示的是一樓的初始位置。LED燈是亮著的，說(shuō)明電梯在這個(gè)時(shí)候是不動(dòng)的。單片機(jī)不停地掃描鍵盤(pán)。圖5-1是當(dāng)電梯在1層時(shí)的模擬截屏。圖5-1一樓狀態(tài)5.2上行狀態(tài)當(dāng)在電梯轎廂內(nèi)按下第六層按鍵時(shí)，系統(tǒng)做出判斷，當(dāng)所選樓層大于當(dāng)前所處的二層樓時(shí)，為上行，上行過(guò)程中點(diǎn)陣屏不斷向上滾動(dòng)顯示箭頭，當(dāng)?shù)竭_(dá)第六層后，led燈亮起，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。如圖5-2為電梯停在二樓的狀態(tài)，圖5-3為上行箭頭不斷向上滾動(dòng)，圖5-4為電梯到達(dá)六層后，蜂鳴器報(bào)警，led燈亮起。圖5-2上行初始狀態(tài)圖5-3電梯處于上行狀態(tài)圖5-4電梯到達(dá)六樓5.3下行狀態(tài)當(dāng)在電梯轎廂內(nèi)按下第四層按鍵時(shí)，系統(tǒng)立即響應(yīng)，判斷所選樓層小于當(dāng)前第八層時(shí)，為下行，下行過(guò)程中點(diǎn)陣屏不斷向下滾動(dòng)顯示箭頭，當(dāng)?shù)竭_(dá)四層后，led燈亮起，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。如圖5-5為電梯初始位置在八樓。圖5-6為電梯處于下行狀態(tài)，箭頭不斷向下滾動(dòng)，圖5-7為電梯下行到達(dá)四層的狀態(tài)。圖5-5下行初始狀態(tài)圖5-6下行狀態(tài)圖5-7下行到站狀態(tài)第6章總結(jié)與展望第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本文主要是根據(jù)在?？茖W(xué)習(xí)中涉及到的一些電梯方面的知識(shí)和問(wèn)題，結(jié)合本科學(xué)習(xí)的單片機(jī)和電力電子方面的知識(shí)，來(lái)進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的設(shè)計(jì)。在經(jīng)過(guò)網(wǎng)上查閱大量資料，咨詢老師和同學(xué)后，著手設(shè)計(jì)電梯轎廂顯示屏的工作。在設(shè)計(jì)之初，首先是方案的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證比較，最終選擇了一項(xiàng)符合自己設(shè)計(jì)理念和能力的方案。接著是硬件的選型，單片機(jī)的型號(hào)有很多，功能也很多，但本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)成本考慮，最終選擇了一款功能可以滿足需求，并且經(jīng)濟(jì)成本最高的。其他的元件也本著這個(gè)理念，最終確定了下來(lái)。選型只是一方面，真正要做到的還是如何使用。所以又在網(wǎng)上查閱相關(guān)的元件使用說(shuō)明書(shū)和一些使用實(shí)例的視頻，真正做到弄懂這個(gè)元件的工作原理和使用方法。在選擇題目的時(shí)候，他選擇了自己熟悉的電梯行業(yè)，但是，仔細(xì)分析之后，他發(fā)現(xiàn)，投資并不是一件容易的事情。因?yàn)殡娞菔且环N特殊的設(shè)備，是一種特殊的設(shè)備，一般情況下，能接觸到的人并不多。網(wǎng)上的信息也是有限的。在硬件方面，由于采用了大量的單片機(jī)，使得硬件的選擇變得非常困難。一開(kāi)始選擇的是8*8屏幕，配合74LS245芯片，可以讓電梯上下移動(dòng)，但太過(guò)簡(jiǎn)單。點(diǎn)陣式屏幕的顯示方式太粗糙，箭頭與數(shù)字之間的間隔太大，造成視覺(jué)上的不協(xié)調(diào)。之后，選擇了16*16的密度更大的屏幕，再加上74HC595的緩沖。在電梯到達(dá)指定樓層時(shí)，加裝聲光報(bào)警器，使乘客在到達(dá)指定的樓層時(shí)，可以發(fā)出提示，從而進(jìn)一步提升了電梯的工作效率。在軟件上，點(diǎn)陣屏的使用更為復(fù)雜，給編程帶來(lái)了很大的困難，特別是對(duì)上下、樓層的數(shù)字顯示的判定。在編寫(xiě)數(shù)組時(shí)，花費(fèi)了很多精力，為了使其運(yùn)行更完善，并對(duì)運(yùn)行時(shí)間和速度進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。在模擬中，由于采用了大量的緩存器和大量的點(diǎn)陣界面，在最初的模擬設(shè)計(jì)中，因?yàn)槎丝诘倪B接出錯(cuò)，耗費(fèi)了大量的時(shí)間，最后在參考了有關(guān)元件的操作手冊(cè)后，終于完成了模擬。最難的是圖紙的繪制，因?yàn)樗麖膩?lái)沒(méi)有做過(guò)圖紙，所以他把大部分的時(shí)間都花在了軟件的學(xué)習(xí)上。最后，學(xué)習(xí)如何包裝元素，如何創(chuàng)建和導(dǎo)入元素。盡管其中有不少都是自己研究出來(lái)的，但要自己動(dòng)手，還是有些困難。一些設(shè)計(jì)方案太過(guò)理想化，在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，最后不得不放棄，白白浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。這使我明白了列方案的重要，因?yàn)槲覀儾荒芄饷髡蟮卣J(rèn)為自己可以設(shè)計(jì)，卻忽視了某些實(shí)際問(wèn)題。例如能力不足、元件原理不明確、程式編寫(xiě)不當(dāng)?shù)?，都可能?dǎo)致設(shè)計(jì)失敗。從這次設(shè)計(jì)中，我了解到了在設(shè)計(jì)之前，一定要將設(shè)計(jì)大綱和可能出現(xiàn)的問(wèn)題都羅列出來(lái)，通過(guò)反復(fù)的討論，最終得出最好的方案，從而為后續(xù)的工作提供更多的參考。6.2展望因?yàn)槭苷n程和個(gè)人能力的限制，我現(xiàn)在只能對(duì)單片機(jī)的基本功能進(jìn)行初步的了解，還存在著大量的實(shí)際應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)調(diào)查和社會(huì)發(fā)展的需要，電梯顯示技術(shù)正朝著人性化和智能化方向發(fā)展。原本的安全化、規(guī)范化，早已成為了人們的共識(shí)。近幾年，隨著疫情的蔓延，電梯是一種封閉的場(chǎng)所，按鍵的接觸越來(lái)越多，已經(jīng)成為了防控工作的重中之重。因此，在人工智能的輔助下，可以將按鈕給去掉。只要有一臺(tái)智能機(jī)器人，就可以向人們提出要求，并且做出回應(yīng)。遠(yuǎn)離人群。在顯示屏上增加了一個(gè)無(wú)線通信模塊，在電梯發(fā)生故障或滯留人員被困時(shí)，該顯示屏可以將緊急呼叫信號(hào)顯示出來(lái)，省去了手動(dòng)撥打的麻煩。隨著高層建筑的不斷增加，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)引起嚴(yán)重的災(zāi)害。在顯示屏上加入一個(gè)溫度顯示模塊，既能監(jiān)控電梯內(nèi)部的溫度，又能探測(cè)各個(gè)樓層的溫度，如果到達(dá)的樓層溫度太高，則自動(dòng)關(guān)閉，并迅速下降至一樓，讓旅客得以自由活動(dòng)。滿足消防要求的升降機(jī)，能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將旅客上下車，迅速撤離危房。別墅電梯的特殊用處，使得一些功能也有所不同。在電梯屏上接入智能家居系統(tǒng)，讓人們無(wú)時(shí)無(wú)刻都能享受到掌控全局的感覺(jué)。值得我思考的問(wèn)題和學(xué)習(xí)的知識(shí)有很多，我想通過(guò)今后的學(xué)習(xí)和工作中能鍛煉自己的邏輯和工作能力，能使自己為社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步提供一份綿薄之力。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]趙素玲.基于AT89C51單片機(jī)控制的LED顯示屏的設(shè)計(jì)[J].河北農(nóng)機(jī),2020(5):2.[2]劉琦,占華林,葉立穎,等.基于STM32嵌入式口袋機(jī)電梯點(diǎn)陣屏滾動(dòng)顯示的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021(20):2.[3]劉琦,占華林,葉立穎,等.基于STM32嵌入式口袋機(jī)電梯點(diǎn)陣屏滾動(dòng)顯示的設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息,2021(000-020).[4]郝海燕,龔杰.基于單片機(jī)的LED電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技,2021,42(12):2.[5]何金鳳.基于STM8單片機(jī)的電鍋爐控制器的設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼世界,2020(2):1.[6]林熾華,韋宏益,田維虎.基于STM32單片機(jī)的智能嬰兒床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息周刊,2020(7):1.[7]陳萬(wàn)疆.基于單片機(jī)LED顯示屏顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子元器件與信息技術(shù),2020,4(8):3.[8]劉程.基于單片機(jī)電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2020,27(4):2.[9]孫守明.一種電梯轎廂過(guò)載保護(hù)裝置:,CN212450160U[P].2021.[10]施學(xué)鋒,鄭鋒,張海波,等.一種基于應(yīng)變感應(yīng)的電梯稱重測(cè)量方法:,CN112125082A[P].2020.[11]陳雨飛,何汪洋,王晨光.基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2020(1):2.[12]史二娜,張曉博.基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2020(2):3.[13]李欣陽(yáng),張博文,王慧敏.基于單片機(jī)的智能電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù):學(xué)術(shù)版,2021,17(32):3.[14]江偉,周俊生.一種電梯電子限速器及鎖定電路系統(tǒng):,CN210795426U[P].2020.[15]李竹媛,鄒強(qiáng).電梯轎廂停留位置檢測(cè)的電梯安全防護(hù)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法:,CN111824881A[P].2020.[16]周義翔.一種具有緊急制動(dòng)機(jī)構(gòu)的電梯轎廂:,CN211078068U[P].2020.[17]梁橋輝,郭耀建,李斌.一種便于電梯維護(hù)的轎廂速度檢測(cè)裝置:,2020.[18]高紫豪,馬逸超.基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].電腦樂(lè)園,2020(11):1.附錄附錄/*顯示器模擬電梯數(shù)字位移顯示器采用74HC595實(shí)現(xiàn)在16*16點(diǎn)陣上仿電梯運(yùn)行滾動(dòng)顯示。采取圖片的形式，使用pctolcd2002軟件的正代碼逐行讀取模塊*/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeDigits_1[]={0xFF,0xE7,0xDB,0xDB,0xDB,0xDB,0xE7,0xFF,/*"未命名文件",0*/ 0xFF,0xF7,0xF3,0xF7,0xF7,0xF7,0xE3,0xFF,/*"未命名文件",1*/0xFF,0xF7,0xE3,0xD5,0xF7,0xF7,0xF7,0xFF,/*"未命名文件",0*/ //這是向上箭頭；0xFF,0xC1,0xDF,0xDF,0xC1,0xFD,0xC1,0xFF,/*"未命名文件",2*/0xFF,0xF7,0xE3,0xD5,0xF7,0xF7,0xF7,0xFF,/*"未命名文件",0*/ //這是向上箭頭；0xFF,0xFF,0xC1,0xDF,0xC1,0xDF,0xC1,0xFF,/*"未命名文件",3*/};ucharcodeDigits_2[]={0xFF,0xE7,0xDB,0xDB,0xDB,0xDB,0xE7,0xFF,/*0*/ 0xFF,0xF7,0xF3,0xF7,0xF7,0xF7,0xE3,0xFF,/*1*/0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xAB,0xC7,0xEF,0xFF,/*0*///這是箭頭向下0xFF,0xC1,0xDF,0xDF,0xC1,0xFD,0xC1,0xFF,/*,2*/0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xAB,0xC7,0xEF,0xFF,/*0*///這是箭頭向下0xFF,0xFF,0xC1,0xDF,0xC1,0xDF,0xC1,0xFF,/*3*/0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xAB,0xC7,0xEF,0xFF,/*0*///這是箭頭向下；};uintr=0;charoffset=0;ucharCurrent_Level=1,x=0,t=0,Dest_Level=0;voiddelay_ms(uintz)//延時(shí)子程序{uintx,y;for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}//主程序voidmain(void){