基于51单片机模拟电梯模拟点阵毕业设计说明书

毕业设计说明题目：基于51单片机模拟电梯模拟点阵产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：___________学号：___________学院：__电子信息工程学院___专业：_____应用电子技术_______班级：_________________学校指导教师：_____企业指导教师：___________________2016年4月16日摘要该设计主要介绍了基于51单片机模拟电梯点阵显示设计，设计模拟电梯的结构特点和运行方法。基于51单片机模拟电梯点阵显示设计主要由五大部分组成：键盘输入模块、单片机最小系统、驱动电路模块、显示模块电路、电源模块电路。键盘输入模块用来输入停止楼层数；驱动电路模块的核心是H桥驱动电机组成的L298芯片，用来模拟电梯运行；显示模块是用点阵显示模拟电梯到达的层数。设计模拟运行功能正常。关键词：STC89C52单片机；驱动芯片L298；模拟电梯；点阵显示

目录1.引言 .引言该设计给出了一种基于单片机的电梯模拟控制系统。以单片机为核心，再辅以适当的硬件电路来模拟检测电梯到达楼层的信号，配以程序，能实现模拟电梯的运行。本设计介绍了模拟电梯的结构特点和运行方法。2.系统总体方案2.1设计完成的功能(1)初始时电梯在一楼，当有按键按下时电梯所到相应楼层数时，驱动模块控制电机正转运行，检测到所到层数时电机停止运行；(2)电梯在一楼以上时，当有按键按下时电梯所到相应楼层数时，当输入的层数小于所在层数时驱动模块控制电机反转运行，模拟电梯下行，检测到所到层数时电机停止运行；当输入的层数大于所在层数时驱动模块控制电机正转运行，模拟电梯上行，检测到所到层数时电机停止运行；（3）电梯运行所到达的层数的状态由点阵屏显示；2.2设计方框图该设计电路主要由4大部分组成：键盘模块、单片机最小系统控制电路、显示模块电路、驱动模块电路。其中单片机最小系统主要复位电路，电路复位后楼层显示楼层数字1，模拟电梯此时停在一楼，而电梯楼层位置是由程序中的延时模块控制的，假设延时2秒为运行一层，即电梯运行2秒走过一层。系统总体方框图如图2.2所示。图2.2系统总体框图2.3模拟电梯楼层显示模块模拟电梯楼层显示模块采用8×8的点阵一块，它的内部电路结构如图2.3所示。图2.3模拟楼层显示的点阵内部结构点阵的行由单片机的P0口控制点阵的行，单片机的P2口控制点阵的列，单片机控制点阵的扫描方式为列扫描和行扫描方式，扫描频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms，它能符合视觉暂留要求。同时为了让LED亮度满足要求，在行或列上外加驱动电路提高电流。2.4单片机的最小系统电梯模拟系统控制器的核心是STC89C52单片机，它的最小系统是由单片机STC89C52、复位电路、振荡电路、单片机的31脚接电源等组成。它的电路原理图如图2.4所示。图2.4单片机最小系统原理图2.5模拟电梯楼层的输入模块模拟电梯楼层的输入模块采用独立式键盘，直接用I/O口线构成的单按键开关电路，其特点是每个按键独立占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其他I/O口线的状态。本次设计中仅使用到6个按键。分别与单片机的6个I/O口相连。模拟电梯楼层的输入模块原理图如图2.5所示。图2.5模拟电梯楼层的输入模块原理图2.6模拟电梯运行的驱动模块模拟电梯运行的驱动模块核心是L298N，L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。H桥的工作原理电路如图2.6所示。图2.6模拟电梯运行的驱动模块与单片机端口连接电路图H桥的工作原理：当Q3、Q2导通时电流从5V经Q3、MG、Q2到地，这时电机有从左至右的电流通过，电机正转；当Q4、Q1导通时电流从5V经Q4、MG、Q1到地，这时电机有从右至左的电流通过，电机反转。要想满足上述功能，只需控制A~D的高低电平，Q1、Q2导通让单片机输出高电平，Q3、Q4导通让单片机输出电平为低。为了保证两侧的三极管不同时导通，将A、B和C、D的控制信号经过一个反相器来控制。L298N内部集成H桥，L298N可接受标准TTL逻辑电平信号高电平，高电平可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。在该设计中接5V，输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，模拟电梯运行中选用驱动一台电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，分别与单片机P3^0、P3^1、P3^2、P3^3相连接，控制电机的正反转。ENA、ENB接使能端控制，分别与单片机P3^4、P3^5端口相连，控制电机的停转。ENA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当ENA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。3.软件设计当模拟电梯运行控制系统接通电源时，单片机上电复位，相当于电梯停止在第一层，这时如果有人要到3层或有人要从3层下来，则按下按钮S3，当单片机接收到按钮S3按下时，让点阵屏显示数字3，同时单片机的P3口给L298送入相应的控制信号，控制电机正机，相当于电梯上行，调延时模块延时4秒，表示电梯上行到3楼，这时单片机的P3口给L298送入电机刹停控制信号。如果在这时有人在6楼要下来，则按下按钮S6，当单片机接收到按钮S6按下时，让点阵屏显示数字6，同时单片机的P3口给L298送入相应的控制信号，控制电机正机，相当于电梯上行，调延时模块延时6秒，表示电梯从3楼上行到6楼，这时单片机的P3口给L298送入电机刹停控制信号。如果这时有人要到3层或有人要下到3层，则按下按钮S3，当单片机接收到按钮S3按下时，让点阵屏显示数字3，同时单片机的P3口给L298送入相应的控制信号，控制电机反机，相当于电梯下行，调延时模块延时6秒，表示电梯下行到3楼，这时单片机的P3口给L298送入电机刹停控制信号。5.总结通过这次制作一个模拟电梯运行的毕业设计，巩固单片机知识、电路绘图知识、文档处理知识，用按键设定来控制电梯升降的目标楼层，按下目标楼层后，点阵显示电梯升降的过程，当达到制定楼层后，显示的数字停止，按下其它楼层按键时后，电梯继续运行。参考文献[1]杨欣电路设计与仿真·清华大学出版社·2006·56~102[2]楼然苗51系列单片机设计实例·航空航天大学出版·2004·89~152[3]王田苗·嵌入式系统设计与实例开发·清华大学出版社·2005·35~89致谢完成毕业设计的时刻，我要向所有在我毕业设计阶段乃至我大学三年帮助过我的老师和同学们致以深深的谢意，感谢他们在学习和生活上给我的帮助。通过本次毕业设计，我在指导老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的指导下，在同学的热情帮助下,终于迎刃而解。同时，在老师的身上我学到很多实用的知识，在此，我表示感谢！最后，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢。感谢三年对我的教育与培养，对所有的老师和领导说一声，您们辛苦了。附录源程序：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharm=0,n=0;ucharo,p,d;uchartime=0;/******************************************************数码显示数据定义*******************************************************/ucharcodetaba[]={0xff,0xef,0xef,0xef,0xab,0xc7,0xef,0xff};ucharcodetab1[]={0xff,0xef,0xcf,0xef,0xef,0xef,0xef,0xc7};ucharcodetab2[]={0xff,0xc7,0xbb,0xfb,0xf7,0xcf,0xbf,0x83};ucharcodetab3[]={0xff,0xc7,0xbb,0xfb,0xe7,0xfb,0xbb,0xc7};ucharcodetab4[]={0xff,0xf7,0xe7,0xd7,0xb7,0xb7,0x83,0xf7};ucharcodetab5[]={0xff,0x83,0xbf,0x87,0xfb,0xfb,0xbb,0xc7};ucharcodetab6[]={0xff,0xe7,0xdf,0xbf,0x87,0xbb,0xbb,0xc7};/******************************************************延时*******************************************************/voiddelay(ucharn){ uchari,j; for(i=n;i>0;i--) { for(j=255;j>0;j--); }}/******************************************************T/C0中断服务程序入口*******************************************************/timer0()interrupt1using1{ TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if(o>p) { d=1; } elseif(o<p) { d=2; } else { d=0; } time++; if(time==1) { n=~(1<<(p+1)); } elseif(time==5) { if(d==0) { n=~(1<<(p+1)); } elseif(d==1) { p++; n=0xfe; } elseif(d==2) { p--; n=0xfd; } } elseif(time==20) { time=0; }}/******************************************************定时器T/C0初始化*******************************************************/voidcom_initialize(void){ TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;}/******************************************************主函数*******************************************************/voidmain(){ uchari=0,j=0,k=0; uchartmp=0; ucharom=0; d=0; m=0; o=1; p=1; n=0xff; com_initialize(); while(1) { for(i=0;i<8;i++) { P1=0xff; P0=0x80>>i;//刷新 if(++k==50)//延时 { k=0; } m=P1;//记录按键 if(m!=0xff&&d==0&&m!=om) { om=m; switch(m) { case0xfb: tmp=1;break; case0xf7: tmp=2;break; case0xef: tmp=3;break; case0xdf: tmp=4;break; case0xbf: tmp=5;break; case0x7f: tmp=6;break; default: tmp=o;break; } if(o!=tmp) { p=o; o=tmp; time=0; } n=m; } if(n==0xfe)//识别按键值 { if(k==0) j=++j%8; P2=taba[7-(i+j)%8]; } elseif(n==0xfd) { if(k==0) { if(j>0) j--; else j=7; } P2=tab