单片机的电梯控制设计

1、单片机的电梯控制设计Document number ： BGCG-0857-BTDO-0089-2022单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10 分）守纪（10 分）过程（30 分）设计报告 （30 分）答辩（20 分）总成绩 （100 分）专业：自动化班级：动1101姓名：孙海文学号：,指导教师：赵峰兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年1月15日1设计任务及要求设计题目基于单片机的三层电梯控制模型的设计设计具体要求(1)用户可通过按键发出请求；(2)可显示电梯所在楼层；(3)满足用户升降要求；(4)显示电梯升降超重状态；2所用器件原理介绍AT89c51是一个低功耗，高性能CMOS 8位

2、单片机，片内含4kBytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。AT89C51是低功耗、 高性能的CMOS型8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器，且允许在系 统内改写或用编程器编程。片内有128B的RAM、32条I/O 口线、2个16 位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等，完全满足该课题的需 要。3系统设计本系统以AT89c51单片机的电梯自动控制系统为核心，有硬件设计， 软件设计，软件调试等几个部分。数码管显示实时楼层，单片机通过扫描 按键指示灯来读取请求，根据所在楼层的不同，进行不同的分析、调度， 然后做出正确的响应，更新状态并在指示灯和数码管上显示出

3、来，还有报 警器的设计，上下呼叫指示灯的部分组成。总体设计框图如图1所示。数码管单片机控制系统P3P1 口接LED指示灯；LED指不灯键盘按键PLP2接2*4键盘硬件设计(1) AT89c51 接口由单片机的P0 口控制数码管的位码，P1 口控制数据的读取，P2 口控 制电机运行状态、电梯运行状态和蜂鸣器状态。(2)按键控制图为了节省单片机的接口，故选用行列键盘矩阵，本电路初始按键一端 都加低电平，有按键按下时，电路导通给输入口 P1输入低电平信号，然后 根据按键不同功能实现电梯的控制。按键控制电路如图2所示。9尸四第三层向下Pio O 0第二层【可上P13 K3广，第二层向下p* 第一层向上

4、内。 O OK5产、电梯内F3 pxK6电梯内 F2 pi5.o 。K7尸，电梯内F1 pi、9超重指示P27 O O(4)数码管显示图2按键控制图(3) LED指示灯在本次设计中电机正反转用两个发光管来表示，用单片机的P1 口做输 入口来输入，其中L1亮表示电机正转电梯向上运行，L2亮表示电机反转 电梯向下运行，L3亮表示超重。当电梯超重时，单片机产生低电平由P25 口输出，同时由P17, P37 口输出高电平，以此控制LED指示灯。LED指示灯如图3所示。图3 LED指示灯数显管的基本功能是具备显示当前电梯的层数。采用共阳极接法，把 二极管的阳极连接到一起构成共阳极，使用时公共阳极接+5V

5、。这样阴极段 端输入低电平的段发光二极管导通点亮，而输入高电平不点亮。因为POD 没有上拉电阻所以不能输出高电平，所以要接上拉电阻，排阻就是好多电 阻连接一起，有一个公共端输入高电平，因为采用共阳极接法，所以采用 上拉。数码管显示电路如图4所示。图4数码管显示(5)蜂鸣器对于电梯超重问题的提示报警选用蜂鸣器，P25 口输出信号，为了使 蜂鸣器有较大的声音，给它加一个三极管放大，使其增大脉冲电流信号z蜂鸣器电路图如图5所示。软件设计(1)程序流程图软件设计思想：采用模块化的设计方法，不同功能由不同子程序实 现。由于本设计采用单片机实现控制，其中主程序部分完成了系统初始 化，定时器的工作方式，中断

6、产生，延时等。电梯的整个软件设计包括以 下几个部分：电梯逻辑控制模块、电梯运行模块、电机启动模块、电机正 反转模块、楼层数显模块、键盘按键输入模块、指示灯模块、超重报警器 模块。程序流程图如图6所示。初始化（设定电梯 初始状态）R示当前楼层now等待中断图6主程序流程图软件设计源程序如附录2所示。4软件编译调试在软件调试中，采用keil仿真软件进行程序调试。首先分别调试各个 功能程序，再对整个程序进行调试，以便修改错误码。首先在keil软件中 选择AT89c51作为CPU,新建一个.c文件，将各个功能程序录入，先检查 程序有无明显错误，保存过后编译程序，当有错误时就根据提示加以修 改，当各个功

7、能程序编译完成后，再对整个程序全速执行，查看程序有哪 些地方出现错误，对应错误提示逐步调整程序，纠正错误直到程序正确无 误。分析实际生活中的电梯运行情况，总结电梯运行规律及原则。电梯在 扫描到请求后，到底是否立即响应、何时响应，总是遵循“顺路”的原 则，若请求的运动方向与电梯现行方向相同且在该方向上继续运行即可响 应该请求，则“顺路”响应。5硬件仿真硬件仿真使用的是Proteus模拟单片机外围器件的工具，它可以仿真 51系列、AVR, PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD, RAM, ROM,键 盘，马达，LED, AD/DA,部分SPI器件，部分IIC器件.）。然后右键 AT89C51

8、 再左键，出现Edit Componetn ,在 Program File 中单击 出 现文件浏览对话框，找到文件，单击确定.完成添加文件，单击0K退 出。单击仿真按钮，系统开始工作，通过按键，电梯都能完成请求，基本 实现了电梯运行的模拟。首先利用Proteus中的器件库完成电路的连接，如附录1所示。6设计总结本次课程设计主要是对单片机控制的实践，经过这一实践，让我更对 单片机的工作原理、功能、应用及其常见的外围电路都有了更进一步的理 解和切身的体会。无论是查资料、分析课题、设计电路、调试电路、设计 软件、调试程序还是系统调试，每一步都认真的去学习，把理论知识应用 到实践中，动手能力得到很大提

9、高。本次课设过程中遇到了很多问题，如数码管和按键模块的电阻阻值设 置不合理，分析课题时没有抓准电梯运行的规律、原则导致程序设计的不 完善，写条件语句时考虑不全面等等。这些问题不但使我深深的感到对原 理知识理解、运用的缺乏，还让我体会到了许多理论与实际的差距。在解 决这些问题的过程中，让我懂得了在面对不同的故障现象时，如何找出故 障原因及排除故障的方法，充分锻炼了分析、解决问题的能力。参考文献1王思明，张金敏，张鑫等.单片机原理及应用系统设计M.北京:北京科 学出版社,2012.2李超青.单片机原理及接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社，1社9.3何立民.单片机应用系统设计M.北京:北京航空

10、航天大学出版社，1990.附录1: Proteus电路的连接图“尸J第三层向下pl 上产产第二层向1 p* 心尸产第二层向下a- 臣尹式第一是向上p”.K5产产电梯内F3 p帕K7个电梯内门尹士超重指不puPZ(U1411，%_.上jLtD-GKEENRio_ A 下行 pnSBSft LtD-GKEENLS1号 i盘歪四、 ICLCD-GRCCNCUJpmwaPD.IftDIPU2AD2muP33ACO即岫”POSADSPJS* 6rstPD.7IAD?P2 口修P21A电P2tprP211ALEP2Mt2ESP2m口92&MiP2.7依 6pwP31WXDphP11.TXDP12PJ2XT

11、TUP13PJ3IHTTPUP3VTOPISP35nlPIS内创识Plf加T191Ug01。 1P112P匕 3 P13 4P14 5PIS 邑 P16 ?pi73ATOCS1C123466?7；9P1 RESVM*2122 NW附图1 Proteus电路的连接图附录2:电梯源程序ttincludeOttincludeOttdefine uint unsigned int /预定义#define uchar unsigned charuchar code LED_CODES 二OxcO, 0xf9, 0xa4, OxbO; 字形代表码 0-3sbitweight=P2 7;超重信号sbitF3

12、D=pro；/3楼向下按钮sbitFiu=pri；/I楼向上按钮sbitF2D 二P2;/2楼向下按钮sbitF2U=P3;/2楼向上按钮sbitF1=P14;电梯内1楼sbitF2=P1-5;电梯内2楼sbitF3=P1-6;电梯内3楼sbitledu=P37;上行指示灯sbitledd二P7;下行指示灯sbitledw=P2*6;超重指示灯sbitbeep=P2-5;超重报警sbitINA = P2P;电机信号1sbitINB = P21;电机信号2ucharnf=l;当前楼层ucharcf;呼叫楼层uchardf;要去楼层uchar fl, f2;楼层差（电梯停止依据）：fl= cf-n

13、f ;f2=|df-nfuchar tl, t2;暂存当前楼层（显示码指针）：tl二nf; t2=nfuchar flag;呼叫 flagR,乘电梯 flag=luchar dir; 电机方向1 -正转，0-反转uint MA;脉冲频率uint Speed=25;50%占空比，脉冲宽度占电机周期比 void delay (uint z)uint x, y;for(x=z;x0;x一)for(y=125;y0;y-);)定时器初始化void Timer_Init() THO-OxEC;TL0=0x78;TMOD=OxOl;ETO-1;EA=1;EXO=1;ITO=1;EX1=1;IT1=1;)/

14、电机运行及指示灯函数void step (uchar dir)电机启动 (if(dir=l)(TRO=1; 开定时器，启动电机ledu=0; 正反转指示灯ledd=l;)else if(dir=0)(TRO=1; 开定时器，启动电机ledd=0;ledu=l;)else if(dir=2)TRO=O;delay(50); 延时稳定电机)乘坐电梯运行，flag=l为该运行方式标记置乘坐运行标记；置目的楼层；若当前电梯正在1楼则不动作；计算当前电梯距目标楼层的层数；置电机转向；暂存当前楼层；修改当前楼层为目的楼层；电梯运转；void Floors()电梯内部呼叫(if(Fl=0)flag=l;df

15、=l;if(df=nf)return;f2=abs(df- nf);dir=0;t2=nf;nf=df;step(dir);delay (5000);else if(F2=0)flag=l;df=2;if (df=nf)return;f2=abs(df-nf);if(dfnf)dir=l;else dir=0;t2=nf;nf=df;step(dir);delay (5000);else if (F3=0)flag=l;df=3;if(df=nf)return;f2=abs (df- nf) ;dir=l;t2=nf;nf=df;step(dir);delay(5000);dir=2;dela

16、y(50);)呼叫电梯运行，flag=0为该运行方式标记同乘坐电梯运行void Calls()电梯外部呼叫(if(F3D=0)flag=0;cf=3;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);dir=l;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000);else if(FlU=0)flag=0;cf=l;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf) ;dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000);else if(F2D=0)flag=0;cf=2;if(cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);if(cfnf)dir=l;else dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay (5000); else if(F2U=0)flag=0;cf=2;if (cf=nf)return;fl=abs(cf-nf);if(cfnf)dir=l;else dir=0;tl=nf;nf=cf;step(dir);delay(5000); dir=2; 停止电机 delay (50);)void main()主函数，LED数显管显示(Timer_Init ();定时器初始化PO=LED_CO