基于单片机的电梯控制系统

1、宜宾学院本科毕业设计（论文） 1 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 题题 目：目： 基于单片机的电梯控制系统基于单片机的电梯控制系统 专专 业：业： 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 学生姓名：学生姓名： 刘刘 永永 强强 学生学号：学生学号： 040302011040302011 系系 别：别： 物理与电子工程系物理与电子工程系 年级、班：年级、班： 20042004 级级 2 2 班班 指导教师：指导教师： 李李 庆庆 职称职称 讲师讲师 2008 年 5 月 25 日 宜宾学院宜宾学院 yibinyibin universityuniversity 宜宾学院本科毕业设计（论文

2、） i 摘要摘要 本文介绍了基于单片机的电梯控制系统，硬件部分主要由单片机最小系统 模块、电梯间电路模块、电梯内电路模块、楼层检测模块、电动机驱动模块、报 警模块等7部分组成。该系统采用单片机（89c51）作为控制核心，内外招使用 按键按下与否而引起的电平的改变，作为用户请求信息发送到单片机，单片机控 制电动机转动，单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。楼层检测使用 光电传感器，电动机控制部分采用直流电动机及h h桥式驱动。 软件部分使用汇编语言，利用中断方式来检测用户请求的按键信息，根据 电梯运行到相应楼层时，光电传感器产生电平变化，送到单片机计数来确定楼层 数，并送到数码管进行显示。

3、硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了四层电 梯运行的模拟。 关键词：at89c51；电梯控制系统； 宜宾学院本科毕业设计（论文） ii abstractabstract thisthis texttext primarilyprimarily introduced elevator control system that based on scm (single-chip microcomputer) control system and hardware from some of the major minimum system modules, elevator between circ

4、uit blocks, lift circuit module, floors detection module, the motor drive module, alarm module composed of seven parts. the system uses scm (89 c51) as a core control, the use of internal and external strokes press the button or not arising from the level of change, as users request information sent

5、 to the microcontroller, motor control microcontroller rotation, the floor under the scm test results parked motor control in the target floor. floor detection using photoelectric sensors, motor control part of a dc motor and h-bridge driver. some use of assembly language software, the use of method

6、s to detect interrupt the user requests the key information, according to the lift operation to the appropriate floor, a photoelectric sensor-level changes to the scm count to determine the number of floors, and sent to the digital display. hardware design is simple and reliable, the combination of

7、software, basically a four-story elevator operation of the simulation. key words: at89c51; elevator control system; 宜宾学院本科毕业设计（论文） 3 目 录 摘要摘要.i abstractabstract.ii 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 电梯的概述 .1 1.2 本文主要研究内容 .2 第二章第二章 系统功能介绍及方案论证系统功能介绍及方案论证.3 2.1 电梯的组成 .3 2.2 电梯控制系统组成框图及工作原理.3 2.3 总体方案设计与论证 .4 2.4 单元电路的

8、设计与论证.4 2.4.1 单片机最小系统.4 2.4.2 电机驱动电路模块 .5 2.4.3 报警模块.6 2.4.4 楼层检测模块.6 2.4.5 电梯内部电路、电梯间电路及控制台电路模块的设计.7 2.5 本章小结.9 第三章 基于单片机的电梯控制系统单元电路的设计.10 3.1 单片机最小系统.10 3.2 各楼层电梯间电路 .10 3.3 电梯内电路.12 3.4 控制台电路.12 3.5 楼层检测.13 3.6 电动机驱动.14 3.7 报警部分.15 3.8 本章小节.15 第四章 软件设计.16 4.1 按键查询部分.17 4.2 楼层选择按键功能程序.19 4.3 电机控制部

9、分.26 4.4 楼层检测及显示部分 .26 4.5 报警部分.27 第 5 章 系统仿真.28 5.1 软件编译调试.28 5.2 硬件仿真.29 结 论.30 参考文献.31 致谢辞致谢辞.32 附录二：附录二：.35 宜宾学院本科毕业设计（论文） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 电梯的概述电梯的概述 电梯进入人们的生活已经 150 年了。一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的 是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。 1854 年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥 的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手 将平台拉升到观众都

10、能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降 梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中 奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升 降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人 类历史上第一部安全升降梯。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150 年来，电梯的材质由黑白到 彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按 钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智 能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动 人行道扶梯的出现大大

11、节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、 半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国 奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的 研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、 控制柜低噪音耐用、复合钢带环保一款款集纳了人类在机械、电子、光学等 领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉， 人们的生活因此变得更加美好。 中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于 1901 年安装的。 1932 年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。 1951 年，

12、党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生 电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后， 沐浴着改革开放的春风，我国电梯业进入了高速发展的时期。如今，在我国任何 宜宾学院本科毕业设计（论文） 2 一个城市，电梯都在被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，也为我国现 代化建设的加速发展提供了强大的保障。 电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳 动强度起到很大的作用。电梯的应用范围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、 商场、娱乐场所、仓库以及居民住宅大楼等。在现代社会中，电梯已成为人类必 不可少的垂直运输交通工具。 188

13、9 年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降 机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功，标志着电梯的诞生。 1915 年已设计成功电梯自动平层控制系统。 1933 年美国制造出 6m/s 的高速电梯。 1949 年研制出 4-6 台电梯群控系统。 1955 年出现真空电子管小型计算机控制电梯。 1962 年在美国已出现 8.5m/s 的超高速电梯。 1967 年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。电梯使用的驱动由最初的直流电 机到单速交流感应电机，后来的交流双速电机的发明，才基本满足了电梯的运行 要求。 1976 年将微处理器应用于电梯。 1977 年日本三菱电机开发出 10m/s

14、的超高速电梯。至此，电梯的控制技术 已有了很大的发展. 1.2 本文主要研究内容本文主要研究内容 本文主要是用 51 单片机来实现电梯控制系统，使其具备电梯基本升、降 功能，并当多层对电梯呼叫时，能安排电梯停靠，从而实现电梯的基本运行情况 的模拟。论文的第 2 章进行方案的提出与论证，分析本次设计所采用方案的可行 性； 第 3 章给出电梯控制系统的各个模块电路的设计和所需主要器件的主要参数，并 介绍硬件实现的详细方案，给出本次设计的硬件原理电路图，并分点描述各模块 功能；第 4 章给出软件实现的程序流程图，并介绍各模块所要实现的功能。第 5 章系统的仿真方法。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 3

15、 第二章第二章 系统功能介绍及方案论证系统功能介绍及方案论证 本章先简要介绍了电梯的组成及其电梯控制系统的工作原理，然后详细介绍 了基于单片机的电梯控制系统的方案设计。 2.1 电梯的组成电梯的组成 电梯主要由以下两大部分组成： （1）机械部分：包括曳引系统，导向系统，娇厢，门系统等 （2）电路部分: 包括重量平衡系统，电力拖动系统，电梯控制系统，安全 保护系统等。 本文主要是针对电梯控制系统所作的研究，设计一种基于 mcu 的电梯控制 系统，实现电梯运行的模拟。 2.2 电梯控制系统组成框图及工作原理电梯控制系统组成框图及工作原理 该系统主要由mcu控制模块、电梯间电路模块、电梯内电路模块、

16、控制台电 路、楼层检测模块、电动机驱动模块、报警模块等7部分组成。 控制模块 电梯内电路电梯间电路 报警电路 电动机控制模块楼层检测 控制台电路 图 2-1 系统总原理图 宜宾学院本科毕业设计（论文） 4 该系统以mcu控制模块核心，控制台电路主要是完成电梯的启动、停止以及 楼层数的显示，电梯内电路是用来让电梯内用户选择目标楼层（作为内招信号）， 电梯间电路是同来让电梯外用户选择目标楼层（作为外招信号），内外招使用按 键按下与否而引起的电平的改变作为用户请求信息发送到mcu，mcu控制电动机转 动，到达目标楼层。楼层检测模块一般采用传感器，实时检测反馈给mcu，来确 定的电机的转停。报警模块作

17、为电梯的求救系统。 2.3 总体方案设计与论证总体方案设计与论证 方案一：方案一：采用可编程控制器（plc）作为主要器件来控制电机的运动、内外 按键的响应、按键后的电路显示等等。用plc编程较简单，电路也不复杂，但此 方案的各个模块的费用都比较高，硬件设计不灵活，故不采用本方案。 方案二：方案二：mcu采用一个单片机控制所有的按键、数码管显示、电动机的转动、 传感器的输出信号等等，并对以上所有信号进行处理。单片机技术目前较为成熟， 自身资源丰富，硬件设计简单，成本低，可靠性高，结合软件完全可以实现电梯 运行状况的简单模拟。故采用本方案。系统框图2-1所示。 2.4 单元电路的设计与论证单元电路

18、的设计与论证 通过对系统总框图的分析，此系统的各个模块方案设计如下： 2.4.1 单片机最小系统单片机最小系统 此处选用最常用的 at89c51，它是一种带 4k 字节闪烁可编程可擦除只读 存储器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory） 的低电压，高性能 cmos8 位微处理器。该器件采用 atmel 高密度非易失存储 器制造技术制造，与工业标准的 mcs-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多 功能 8 位 cpu 和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel 的 at89c51 是一种高 效微控制器，at89c2051 是

19、它的一种精简版本。at89c 单片机为很多嵌入式控 制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如下图所示 宜宾学院本科毕业设计（论文） 5 主要特性：主要特性： 与 mcs-51 兼容 4k字节可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦，循环数据保留时间：10年 全静态工作：0hz-24hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部ram 32可编程i/o线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2.4.2 电机驱动电路模块电机驱动电路模块 方案一：电机选用直流电机。 驱动部分采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速

20、的目的。 但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。再加上一 图 2-2 宜宾学院本科毕业设计（论文） 6 般电动机的电阻很小，但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。更 为主要的问题是一般电动机如直流电机很难使其立即停止，达不到电梯的在定点 停止的效果。 方案二：直接用步进电机及其驱动器by-2hb03m。 直流电机在断电的时候很难控制其速度，容易出现电机不能快速停止的情况。用 步进电机再加上程序控制基本上可克服上述困难。 但是基于本设计只是对电梯运行状况的模拟而已，对电机驱动这部分要求 不是很严格，只需要实现电机的正反转就可以了，所以选择直流电机及常用的h 桥式

21、驱动，就可以实现电梯上升与下降的模拟。 2.4.3 报警模块报警模块 直接采用单片机控制输出口电平的高低来控制蜂鸣器的发声与否。这样做 的优点是电路比较简单，控制也较简单。 2.4.4 楼层检测模块楼层检测模块 在当下检测技术多种多样，其中光电检测方法占有十分重要的地位，不仅 具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形 式灵活多样，体积小的特点，所以在此次设计当中选择光电传感器作为楼层检测 部分的主要部件，完成楼层检测的功能。 2.4.4.1 光电传感器原理光电传感器原理 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信 号（红外、可见及紫外光辐射）

22、转变成为电信号的器件，分为脉冲式和模拟式两 种，而模拟式光电传感器又分为吸收式、反射式、遮光式和辐射式，其工作原理 是基于光电元件的光电特性,由于光通量是随被测量而变的,光电流就成为被测量 的函数,故又被为光电传感器的函数运用状态光电传感器。 此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式， 所以使用范围很广。近年来，随着光电技术的发展，光电传感器已成为系列产品， 宜宾学院本科毕业设计（论文） 7 其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格产品，目前已在各种自动 机上已获得广泛的应用。 此处采用脉冲式光电传感器，通过电梯行至相应楼层装有传感器的地方时， 产生的电平变化，发

23、送到单片机计数就可以确定楼层数。结构简单，易于控制。 2.4.4.2 光电传感器的选择 在本设计中选择 gk-310c 型光电管作为本次设计楼层检测部分主要器件。 gk-310 型光电管是将砷化镓红外光发光管和硅光敏三级管装在中间带槽的支架 上。当槽内无物体时，砷化镓发光管发出的光直接照在硅光敏三级管的窗口上， 从而产生大的电流输出，当有物体经过槽内时则挡住光线，此时光敏管的输出端 为低电平，这样可识别物体的有无。 gk-310c 型光电管的主要技术参数： 最大正向电流 ifmax=50ma 正向压降 vf1.5v 反向耐压 vr5v 反向漏电 ir50ua 输出特性如下： 暗电流 id0.1

24、ua 反向耐压 vbr(ceo)=20v 光电流 il为 2 至 3ma 响应时间 tr3us，tf4us 2.4.5 电梯内部电路、电梯间电路及控制台电路模块的设计电梯内部电路、电梯间电路及控制台电路模块的设计 电梯控制系统由各楼层的电梯间电路、电梯内电路和控制台电路三部分组 成。各楼层的电梯间：电路二、三楼的电梯间均有“上升和“下降”选择按键， 一楼只有“上升按键，四楼只有“下降按键，每个按键配一只发光二极管，作 为指示灯。电梯内部电路：目标楼层号1-4选择按键。每个按键配有相应指示灯。 控制台电路：两个按键用于手动控制。控制电梯的“开始运行和“停止运行。 两个指示灯，分别指示电梯当前的升

25、降情况。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 8 楼层显示部分用一只数码管，显示电梯当前所在的楼层。cd4511作为译 码器，它是一个用于驱动共阴极 led （数码管）显示器的 bcd 码七段码译码 器，特点如下：具有bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmos电 路能提供较大的拉电流。可直接驱动led显示器。以下是cd4511的详细资料： 图 2-3 cd4511的引脚图 1.引脚功能： bi：4脚是消隐输入控制端，当bi=0 时，不管其它输入端状态如何，七段 数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。 lt：3脚是测试输入端，当bi=1，lt=0 时，译码输出全为1，不管输入 dcb

26、a 状态如何，七段数码管均发亮，显示“8”，用来检测数码管是否损坏。 le：锁定控制端，当le=0时，允许译码输出，le=1时，译码器是锁定保 持状态，译码器输出被保持在le=0时的数值。 a1、a2、a3、a4、为8421bcd码输入端 a,b,c,d,e,f,g:译码输出端，输出高电平有效。 2.cd45112.cd4511的工作原理 （1）锁存功能：译码器的锁存电路由传输门和反相器组成，传输门的导 通与截止由控制端le的电平状态决定。当le为“1”时，此时有锁存作用。 （2）译码： cd4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入 端与非门对输入数据b、c进行组合，得出、四项，

27、然后将输入的 数据a、d一起用或非门译码。如图2-4 。 （3）消隐：bi为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使b端输出为低电 平，字形消隐。消隐输出j的电平为 j= =（c+b）d+bi如不考虑消隐bi项， 宜宾学院本科毕业设计（论文） 9 便得j=（b+c）d，据上式，当输入bcd代码从1010-1111时，j端都为“1”电平， 从而使显示器中的字形消隐。 输 入 输 出 lebilidcbaabcdefg 显示 xx0xxxx11111118 x01xxxx0000000 消隐 011000011111100 011000101100001 011001011011012 0110011

28、11110013 011010001100114 011010110110115 011011000111116 011011111100007 011100011111118 011100111100119 01110100000000 消隐 01110110000000 消隐 01111000000000 消隐 01111010000000 消隐 01111100000000 消隐 0111111000000 消隐 111xxxx 锁 存 锁存 图 2-4 cd4511 的真值表 8421bcd 码对应表 2.5 本章小结本章小结 在第2章当中，给出了基于单片机的电梯控制系统的系统结构框图

29、，该设计 所要完成的功能，并对系统主要功能模块方案选择进行论证以及器件的选择，以 上各个模块实际电路将在下一章中详细介绍。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 10 第三章 基于单片机的电梯控制系统单元电路的设计 3.1 单片机最小系统单片机最小系统 ea/vp 31 x1 19 x2 18 reset 9 rd 17 wr 16 int0 12 int1 13 t0 14 t1 15 p10 1 p11 2 p12 3 p13 4 p14 5 p15 6 p16 7 p17 8 p00 39 p01 38 p02 37 p03 36 p04 35 p05 34 p06 33 p07 32 p20

30、21 p21 22 p22 23 p23 24 p24 25 p25 26 p26 27 p27 28 psen 29 ale /p 30 txd 11 rxd 10 u1 at89c51 x1 c1 30p c2 30p c3 22u reset vcc p3.4 p3.5 p3.6 p3.7 st op st art p1.0 p1.0 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p3.0 p3.1 p3.3 p3.2 p0.0 p0.1 p0.2 p0.3 p0.4 p0.5 p0.6 p0.7 p2.0 p2.1 p2.2 p2.3 p2.4 p2.5 p2.6 p2.7 vcc 图3-1

31、 单片机最小系统 单片机最小系统电路如图 3-1 所示，单片机采用 atmel 公司的 at89c51，晶 体振荡器选 12mhz，c1、c2为 30p 瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路。电容 c3按键 reset 构成上电复位和手动复位电路。 3.2 各楼层电梯间电路各楼层电梯间电路 如下图所示，此部分电路是提供给处于各个楼层电梯外的用户发出上下楼 请求。按键与单片机的 p1.0-p1.5 分别相连，指示灯通过 p0.0-p0.5 来控制。其 中 r52、r55、r56、r59、r60和 r62是上拉电阻，其作用是保证按键未按下时， up2down2 c52c53 r53 470 r54

32、470 p0.1 p0.3 r55 10k r56 10k p1.3 p1.1 downa2upa2 vcc 宜宾学院本科毕业设计（论文） 11 端口 p1.0p1.5 为高电位。当按键按下时，端口 p1.0p1.5 通过按键接地， 使得 p1.0p1.5 变为低电平。电容 c51c56的作用是消除抖动和抗干扰。各楼 层电梯间的升降选择按键均与单片机 p1 口连接，上升按键与 p1 口的 p1.0p1.2 连接，下降按键与 p1 口的 p1.3p1.5 连接。即由 p1 口可以读到电梯间升、降 按键的状态。每个上升、下降按键均有一只发光二极管作为指示灯与之配合，发 光二极管与 po 口的 p0

33、.0p0.5 连接。每个发光二极管通过一只阻值为 470 的限流电阻接电源(vcc)，这样流经发光二极管的电流约为 75 ma，有适当的 亮度，同时单片机的端口在不加驱动的情况下可以承受。 图 3-3 一层按键电路图 3-4 二层按键电路 图 3-6 四层按键电路图 3-5 三层按键电路 r51 470 up1 le dc51 r52 10k p0.0 p1.0 upa 1 +5 up2down2 c52c53 r53 470 r54 470 p0.1 p0.3 r55 10k r56 10k p1.3 p1.1 downa2upa2 +5 up3down3 c52c53 r57 470 r5

34、8 470 p0.2 p0.4 r59 10k r60 10k p1.4 p1.2 downa3up3 +5 r61 470 down4 c51 r62 10k p0.5 p1.5 down4 +5 宜宾学院本科毕业设计（论文） 12 3.3 电梯内电路电梯内电路 电梯内电路如图 3-7 所示，提供给电梯内的乘客用户使用，四个目标楼层 选择按键 f1、f2、f3、f4 和 4 个与之配合的发光二极管作为指示灯，即 fs1、fs2、fs3 和 fs4。按键与 p3 口的 p3.0p3.3 连接，指示灯与 p2 口的 p2.0p2.3 相连。上拉电阻 r11r14和电容 c41c14的作用同上。

35、r11 10k r12 10k r13 10k r14 10k c11 c12c13c14 p3.0 p3.1 p3.2 p3.3 vcc r16 470 r17 470 r18 470 r19 470 fs1fs2fs3fs4 p2.0 p2.1 p2.2 p2.3 f1f2f3f4 3.4 控制台电路控制台电路 控制台电路如下图所示。发光二极管 power 是电源指示灯，用以显示供电 是否正常。采用共阴极数码管来显示当前楼层，采用 cd4511 作译码器，le 接 vcc，译码器处于锁存状态。经 r31r37(阻值为 470)对数码管限流。 up、down两只发光管用来显示电梯运行的方向。

36、start 与 stop 分别 与单片机的 p1.6、p1.7 连接，用来控制电梯的起停。如图 3-9 所示，cd4511 的 a0-a3 分别与 p3.4-p3.7 相连，r31-r37 为限流电阻。 图 3-7 电梯内电路 宜宾学院本科毕业设计（论文） 13 图 3-9 电梯控制台显示电路 3.5 楼层检测楼层检测 在本设计当中，光电传感器电路连接图如下所示： 5 4 2 312 u2a lm339 r2 10k r3 10k r? pot 2 +5 vcc p2.6 d1 t1 r1 300 图 3-8 电梯控制台电路 图 3-12 楼层检测电路 a1 1 a2 2 a3 6 a0 7

37、out a 13 out b 12 out c 11 out d 10 out e 9 out f 15 out g 14 lt 3 bl 4 le 5 cd4511 r31 r32 r33 r34 r35 r36 r37 p3.4 p3.5 p3.6 p3.7 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 9 gnd a bf c g d e dp disp vcc powerc41c42 r41 10k r42 10k r45 470 vcc r43 470 r44 470 updwon p0.7 p0.6 st opst art p1.6 p1.7 宜宾学院本科毕业设

38、计（论文） 14 如图所示，d1，t1组成红外发射-接受对管，d1通电后发出红外信号，光槽 若未挡住，t1将导通，比较器lm339输出低电平，光槽光线若被挡，t1截止， lm339输出高电平。利用电梯行至楼层标志处光槽光线被电梯遮挡所带来的电平 变化发送到单片机p2.6计数即可实现楼层检测。 3.6 电动机驱动电动机驱动 直流电动机驱动电路主要是用来控制直流电动机的转动方向，通过改变直 流电动机两端的电压可以控制电动机的转动方向。电路采用功率三级管8050和 8550，以满足电动机启动的瞬间的大电流要求。 如图所示输入端分别与单片机p2.4和p2.5相连，电梯上升时， p2.4输出为 低电平，

39、p2.5输出为高电平，晶体管功率放大器vt3，vt2导通，vt1，vt4截止。 vt3，vt2与直流电动机一起形成回路，驱动电机正转。电梯下降时，p2.4输出为 高电平，p2.5输出为低电平，晶体管功率放大器vt3，vt2截止，vt1，vt4导通， vt1，vt4与直流电动机形成回路，驱动电动机反转。4个二极管起到保护晶体管 的作用。功率晶体管采用tp521光耦器驱动，将控制部分与电动机驱动部分隔离。 光耦器的电源为+5v，h型驱动电路中的晶体管功率放大器vt3，vt1的发射极所加 的 电源为12v。 a - + motor servo vt1 8050 vt2 8050 r73 3.3k r

40、74 3.3k vt3 8550 vt4 8550 c31 0.1u r75 0.1k r77 4.7k r72 0.1k r78 4.7k +5 u5a tp521-2 u5b tp521-2 +55v r76 470 r71 470 vd5 vd6 vd1 in4148 vd2 in4148 vd3 in4148 vd4 in4148 p2.4 p2.5 宜宾学院本科毕业设计（论文） 15 图3-13 电动机驱动电路 3.7 报警部分报警部分 如图3-14所示，此处利用两个常用三极管cs9013，连接成达林顿管结构， 此电路与单片机p2.7相连。其中r为限流电阻，当电梯运行过程中出现故障停

41、止， p2.7输出高电平，蜂鸣器报警，另外用户在电梯中如果遇到紧急情况也可按 “help”直接报警求救。 图 3-14 报警电路 3.8 本章小节本章小节 在本章当中，给出了本次设计电梯控制系统的各项性能指标和所需器件的 特性及主要参数，并分部份阐述用硬件实现本设计各模块的详细方案，并结合方 案出硬件电路图。 r5 1k cs9013 npn cs9013 npn speaker +5 p2.7 hel p 宜宾学院本科毕业设计（论文） 16 第四章 软件设计 由于本设计采用单片机实现控制，所以软件设计部份的程序编写用汇编语言 来完成。其中主程序部分主要完成系统的初始化，如中断方式的设置，开中

42、断， 存储单元的清零等。在中断子程序中完成，按键查询等，其它的如数码管的显示， 键盘的响应，转动电机的控制，延时等均由相应的子程序来完成。软件编程是实 现多功能、智能化、操作方便的关键。在本设计中，可以把程序的各部分相互结 合起来，达到完成各项设计的功能。 软件设计思想：采用模块化的分层次设计方法，将软件系统功能由多个实现 单一功能的子程序实现。通过调用不同的子程序，实现了复杂功能控制。这样便 于调试、修改。主流程图如图 4-1 所示. 宜宾学院本科毕业设计（论文） 17 图 4-1 系统主流程图 4.1 按键查询部分按键查询部分 在本设计当中，键盘采用独立式按键，按键由 p1 口和 p3.0

43、-p3.3 控制，采 用定时器 t1 中断查询按键状态，当有键按下时，即转入相应功能程序。键盘程 序流程图如图 4-2 所示： 图 4-2 键盘查询程序流程图 程序清单如下： 宜宾学院本科毕业设计（论文） 18 定时器 t1 中断服务程序：按键状态检查 time1： mov th1，#0ech ；每 10s 检查一次按键 mov tl1，#78h mov 6eh，a mov 30h，p1 ；读入所有按键状态 mov 31h，p3 jb p1.6，time11 ；若 stop 键未按下,则正常运 行 mov r3，#0ffh ；stop 键按下,标志 r3 置非 0 数 mov 20h，#0 ；

44、清除全部电梯间上升请求 mov 21h，#0 ；清除全部电梯间下降请求 mov 22h，#0 ；清除全部电梯内目标楼层请求 mov 30h，#0ffh ；修改读入的按键状态,使之为 mov 31h，#0feh ；电梯内目标为一楼 clr tr1 ；并关闭 t1,不再读取按键 time11： mov a，30h cpl a anl a，#07h ；取得电梯间上升请求 orl 20h，a mov a，20h ；取得上升指示灯状态 cpl a anl a，#07h mov 32h，a mov a，30h cpl a anl a，#38h ；取得电梯间下降请求 rr a rr a orl 21h，a

45、宜宾学院本科毕业设计（论文） 19 mov a，21h cpl a anl a，#0eh rl a rl a orl 32h，a mov a，p0 anl a，#0c0h orl a，32h mov p0，a ；刷新上升、下降请求指示灯 mov a，31h anl a，#0fh；取得电梯内目标楼层请求 orl 22h，a mov a，22h cpl a mov p2，a；刷新电梯内目标楼层指示灯 time12： mova，6eh reti 4.2 楼层选择按键功能程序楼层选择按键功能程序 （1）存储单元分配： 20h电梯间上升请求： 20h.01 楼；20h.12 楼；20h.23 楼，20h

46、.34 楼 21h电梯间下降请求： 21h.01 楼；21h.12 楼；21h.23 楼；21h.34 楼。 22hh 电梯内目标楼层请求： 22h.01 楼；22h.12 楼；22h.23 楼；21h.34 楼。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 20 20h22h：0=无请求；1=有请求。 堆栈栈底：70h 单元。 t1 中断服务程序中 6eh 单元保护累加器 a 的内容。 30h，31h 单元分别临时存放 p1，p3 按键状态。 32h 作为单元按键及指示灯处理的中间单元。 r3 作为 stop 键曾经按下过的记录。 （2）如图 4-3 电梯模型上电后，系统一直等待，电梯的起始位置为一楼，

47、等待控制台 start 按键按下，数码管显示“1”。当 start 按键按下后，电梯开始 向上运动，电动机开始转动，控制台的上升指示灯 up 亮。到达二楼，电梯运行 经过楼层检测传感器时，r4 计数加 1，送到数码管显示“2并在二楼停留 5 s， 然后继续上升。每楼层停留 5 s，直到四楼后，在四楼停留 5 s 后开始下降，控 制台的下降指示灯 down 亮。每层楼停留 5 s，直到一楼。然后重复上述过程。 （3）如果按下过 stop 键，强制电梯直接下降到一楼，然后电梯停止工作。 直到再次按下 start 键后重新恢复工作。 （4）中断服务程序每 10ms 一次检查所有按键状态，并记录在相应

48、存储单 元，同时控制相应指示灯。 （5）定时器 t0 定时 100ms，r2 作为 5s 定时的计数器。t0 每中断一次 r2 加 1，当 r2=50 时，5s 计时完成。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 21 开始 初始化 在一楼 p1.7=0？ n 二，三，四楼有请 求？ 上升到达二楼 本楼层是否请求目 标？ 停留 5 秒 三,四楼是否有 请求？ 上升到达三楼 本楼层是否请求目 标？ 停留 5 秒 一楼是否有请求？ 本楼层是否请求目 标？ 停留 5 秒 下降到达一楼 r3=0？ 四楼是否有请求？ 上升到达四楼 停留 5 秒 一，二三楼是 否有请求？ 下降到达三楼 楼 停留 5 秒 一，二楼是

49、否有 请求？ 下降到达二楼 本楼层是请求目标？ 停留 5 秒 n y y n y y y n y y y y n n n n n n y y n n y 图 4-3 按键功能程序流程图 宜宾学院本科毕业设计（论文） 22 程序清单如下： ;*start 启动程序* start： mov tmod，#11h mov ie，#8ah mov th0，#3ch ；定时 100ms mov tl0，#0b0h mov th1，#0ech ；定时 10ms mov tl1，#78h setb tr0 mov sp，#6fh ;*stop 停止程序* stop： clr p0.6 clr p0.7 mov

50、 r3，#0 mov p3，#1fh ；数码管显示“1” jb p1.7，$ ；等待开始工作指令 setb p0.6 setb tr1 ；启动 t1 ；10ms 一次读取按键 宜宾学院本科毕业设计（论文） 23 ;*一楼上升按键选择程序* up1： mov a，20h ；目前在 1 楼 orl a，21h ；取得1 楼请求情况 orl a，22h anl a，#0eh jz up1 ；无请求，则等待 clr p0.7 ；上升指示灯亮 acall dly ；上升 2s ;*二楼上升按键选择程序* up2： mov p3，#2fh ；到达 2 楼，数码管显示“2” jb 20h.1，up21 ；是

51、 2 楼电梯间的上升请求，转 up21 jb 22h.1，up21 ；是电梯内目标 2 楼请求，转 up21 sjmp up22 up21： clr 20h.1 ；清二楼电梯间上升请求标志位 clr 22h.1 ；清电梯内目标 2 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 up22： mov a,20h orl a,21h orl a,22h anl a，#0ch ；取得2 楼请求情况 jnz up23 ajmp down22 ；2 楼无请求，转 2 楼下降 up23： clr p0.7 ；上升指示灯

52、亮 acall dly ；上升 2s ;*三楼上升按键选择程序* up3： mov p3，#3fh ；到达 3 楼，数码管显示“3” jb 20h.2，up31 ；是 3 楼电梯间的上升请求，转 up31 宜宾学院本科毕业设计（论文） 24 jb 22h.2，up31 ；是电梯内目标 3 楼请求，转 up31 sjmp up32 up31： clr 20h.1 ；清 3 楼电梯间上升请求标志位 clr 22h.1 ；清电梯内目标 3 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 up32： mov a，2

53、0h orl a，21h orl a，22h anl a，#08h ；取得3 楼请求情况 jnz up33 ajmp down32 ；3 楼无请求，转 3 楼下降 up33： clr p0.7 ；上升指示灯亮 acall dly ；上升 2s up34： mov p3，#4fh ；到达 4 楼，数码管显示“4” ;*四楼下降按键选择程序* up41： clr 20.h3 ；清 4 楼电梯间下降请求标志位 clr 22h.3 ；清电梯内目标 4 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 ud4： mov

54、 a，50h orl a，21h orl a，22h anl a，#07h ；取得4 楼的请求情况 jnz down4 ajmp ud4 down4： clr p0.6 ；下降指示灯亮 宜宾学院本科毕业设计（论文） 25 acall dly ；下降 2s ;*三楼下降按键选择程序* down3： mov p3，#3fh ；到达 3 楼，数码管显示“3” jb 21h.2，down31 ；是 3 楼电梯间的下降请求，转 down31 jb 22h.2，down31 ；是电梯内目标 3 楼请求，转 down31 s jmp down32 down31：clr 21h.2 ；清 3 楼电梯间下降请求

55、标志位 clr 22h.2 ；清电梯内目标 3 楼请求标志位 setb p0.6 ；下降指示灯灭 mov r2,#0 ；5s 定时开始 cjne r2,#50,$ ；等待 5s 延时 down32：mov，20h orl a，21h orl ，22h anl a，#03h ；取得3 楼的请求情况 jnz down33 ajmp up32 ；3 无楼请求,转 3 楼上升 down33：clr p0.6 ；下降指示灯亮 acall dly ;*二楼下降按键选择程序* down2： mov p3，#2fh ；到达 2 楼,数码管显示“2” jb 21h.1，down21 ；是 2 电梯间的下降请求，

56、转 down21 jb 22h.1,down2 ；是电梯内目标 3 楼请求，转 down21 sjmp down22 down21：clr 21h.1 ；清 2 楼电梯间下降请求标志位 宜宾学院本科毕业设计（论文） 26 clr 22h.1 ；清电梯内目标 2 楼请求标志位 setb p0.6 ；下降指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 down22：mov a，20h orl a，21h orl a，22h anl a，#02h ；取得2 的请求情况 jnz down23 ajmp up22 ；1 楼请求情况 orl a，22h an

57、l a，#0eh jz up1 ；无请求，则等待 clr p0.7 ；上升指示灯亮 clr p2.4 sebt p2.5 ；电动机正转上升 acall dly ；上升 2s ;*二楼上升按键选择程序* up2： mov p3，#2fh ；到达 2 楼，数码管显示“2” jb 20h.1，up21 ；是 2 楼电梯间的上升请求，转 up21 jb 22h.1，up21 ；是电梯内目标 2 楼请求，转 up21 sjmp up22 up21： clr 20h.1 ；清二楼电梯间上升请求标志位 clr 22h.1 ；清电梯内目标 2 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#

58、0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 up22： mov a,20h orl a,21h orl a,22h anl a，#0ch ；取得2 楼请求情况 jnz up23 ajmp down22 ；2 楼无请求，转 2 楼下降 up23： clr p0.7 ；上升指示灯亮 clr p2.4 sebt p2.5 ；电动机正转上升 acall dly ；上升 2s ;*三楼上升按键选择程序* 宜宾学院本科毕业设计（论文） 37 up3： mov p3，#3fh ；到达 3 楼，数码管显示“3” jb 20h.2，up31 ；是 3 楼电梯间的上升请求，转 up31

59、jb 22h.2，up31 ；是电梯内目标 3 楼请求，转 up31 sjmp up32 up31： clr 20h.1 ；清 3 楼电梯间上升请求标志位 clr 22h.1 ；清电梯内目标 3 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 up32： mov a，20h orl a，21h orl a，22h anl a，#08h ；取得3 楼请求情况 jnz up33 ajmp down32 ；3 楼无请求，转 3 楼下降 up33： clr p0.7 ；上升指示灯亮 acall dly ；上升 2s

60、 up34： mov p3，#4fh ；到达 4 楼，数码管显示“4” ;*四楼下降按键选择程序* up41： clr 20.h3 ；清 4 楼电梯间下降请求标志位 clr 22h.3 ；清电梯内目标 4 楼请求标志位 setb p0.7 ；上升指示灯灭 mov r2，#0 ；5s 定时开始 cjne r2，#50，$ ；等待 5s 延时 ud4： mov a，50h orl a，21h orl a，22h anl a，#07h ；取得4 楼的请求情况 jnz down4 宜宾学院本科毕业设计（论文） 38 ajmp ud4 down4： clr p0.6 ；下降指示灯亮 clr p2.4 s