《基于单片机的电梯轿厢显示屏优化路径研究》5500字（论文）

基于单片机的电梯轿厢显示屏优化路径研究摘要:随着城市化进程的加快，人们对电梯的依赖性也与日俱增。电梯是人们日常生活中不可或缺的一种交通工具，它的安全性和可靠性是不容忽视的。现在的电梯在安全性上已经达到了登峰造极的地步，所以才会更加的人性化。电梯显示屏是一部电梯的重要组成部分，它是一种很好的表现形式，它会影响到乘客的情绪。本文设计一种当旅客抵达指定的楼层时，会有声音和灯光警告，以通知旅客立即离开，以提高电梯的运输效率。设计中所选择的元器件具有经济、费用低廉、容易购置、便于日后更换、维修等。该电路结构简单，具有很高的实际应用价值。关键词：电梯；单片机；点阵屏目录TOC\o"1-3"\h\u269641、绪论 1101552、电梯轿厢显示方案优化 1220342.1方案设计 153222.2方案选择 2103173、电梯轿厢显示硬件电路优化 3139413.1单片机介绍 3191603.2楼层显示模块设计 3179953.3声光报警模块设计 426983.4按键检测模块设计 4145184、电梯轿厢显示软件程序优化设计 485534.1楼层显示屏主程序设计 486654.2楼层按键检测模块设计 5297884.3楼层显示模块设计 6140945、电梯轿厢显示屏实现 7243755.1一楼状态 7310235.2上行状态 726545.3下行状态 813883总结 824151参考文献 101、绪论如今，电梯不但为人们的生活带来了巨大的便利，也为我们国家的现代化建设提供了强有力的保障。电梯是一种安全、可靠的垂直起重运输方法，对提高工人的劳动环境、降低劳动强度起到了很大的作用。在传统电梯显示系统中，继电器是一项重要的工作。继电器在使用继电器进行控制时，由于继电器的不断吸油，会导致继电器失效。另外，在以后的维护和替换中，也是一件很麻烦的事情。该系统的主要优点是：材料费用低廉、系统结构简单、使用寿命长。本课题旨在开发一种以单片机为核心的电梯轿厢显示系统。本系统可方便、直观、直观、声音报警，有效地解决了由于工作人员的注意力不集中造成的电梯运行效率下降的问题。而从现有的数据中，还没有太多的可供选择的方案，因此在现阶段，开发一款新型的电梯显示器并不是一件简单的事，由于没有具体的技术指标，也没有可供参考的对象，因此笔者决定使用单片机。19世纪，美国人奥的斯发明了第一台电梯，自此以后，高楼就不再是一个可怕的靶子。从最初的疑惑，到现在的依赖。为了适应人类的需求，开发了各种用途的电梯，如防爆电梯、观光电梯、汽车电梯、别墅电梯等。地面监视器是任何一种电梯都无法脱离的设备，它是机组人员与电梯交互的一种重要工具，同时也是引导乘客使用电梯的一种重要工具。电梯上的显示屏可以清晰的显示出他们所处的楼层，当有人到达的时候，就会发出提示，提醒旅客们尽快撤离，这样既能确保工作效率，又能保障空姐的安全。全文共分为六章：第一章，阐述了电梯展示系统的设计意义，国内外发展现状及今后的工作。第二章着重于电梯显示系统的设计和显示方式的选择。第三章重点阐述了电梯显示系统的硬件选型和各个模块的实现。第四章对各个模块进行了详细的程序设计。第五章主要是对电梯显示系统进行仿真与调试。第六章，对论文的设计进行了总结，并提出了存在的问题，并提出了今后的发展趋势。2、电梯轿厢显示方案优化2.1方案设计本系统由AT89C52单片机、按键检测、楼层显示、声光报警四个部分组成，当按键检测电路检测到有低电平触发器时，由单片机判断是否上、下，再利用位移缓冲器在点阵上显示控制要求。当乘客抵达指定楼层时，会发出响声及灯光提示。图2-1所示为一个整体的框架。按键检测电路按键检测电路位移缓存器单片机声光报警楼层显示图2-1AT89C52按键检测结构框图这个按键相当于我们日常的电器控制开关，可以看到它是一种电子开关，这个设计中，我们将采用一个独立的按钮，当它使用时，它可以打开与它相连的电路，当它松开时，它会自动弹起。它的主要目的是通过开关来对由单片机接收的信号进行控制。然后，由微处理器根据信号来控制相关的执行元件的工作。而在本设计中，因为仅有三个键，所以不用考虑界面的问题，就直接选择了一个单独的按键，单独的按键分为3种，这里就不多说了，另外，我们还要考虑到其他一些客观因素，如经济、费用等，所以，我们将使用机械触控键，即轻触开关。2.2方案选择本设计中，所涉及到的方案选择，以地面显示模块为重点。目前主要有三种类型：数字管显示，液晶显示，点阵显示。数码管主要由七个发光管组成，排列成“8”，便于数字的显示。若采用动态显示方式，可大大降低单片机I/O口的使用率，使电路更加简单、节能。数码管在静态显示模式下，其稳定性较好，但若出现大量的显示器，则需由CPU轮流进行，若持续时间过长，则不能迅速响应，也不能随时间变化。LCD具有高分辨率、高清晰度、低功耗、使用寿命长等优点，具有良好的显示效果和多种色彩。然而，由于其编程困难，LCD对MCU指令的反应时间过长，容易导致图像显示不清楚、不连贯。LCD显示屏的重量要比其它材料轻，并且很容易破碎。点阵显示技术虽然能够很好的实现动态图形，但由于其在硬件上的应用难度较大，且点阵型界面数目众多，且连接顺序混乱。特别是在设计图纸的过程中，网络上几乎没有什么包装，全是自己动手做的。点阵显示技术具有亮度高、寿命长、连接方便等特点，具有广泛的应用领域，例如：文本、图象等。对于电梯的楼层显示，采用价格低廉、稳定性好、易于购买的设备，是今后更换和维护的最佳选择。通过对以上方案的分析，得出了点阵显示方法更合理的结论。3、电梯轿厢显示硬件电路优化3.1单片机介绍从上个世纪开始，计算机的出现带来了一次信息革命，计算机的出现，对整个行业来说，都是一个巨大的转折点。作为微机的核心部件，以其独特的机械构造与功能而得到了快速的发展。该技术在各种场合都有应用。本论文着重对AT89C52单片机进行了详细的论述。（1）单片机的性能特点AT89C52是ATMEL公司研制的第三代单片机，由ATMEL公司研制，具有不会丢失、不会丢失、不会丢失、数据存储性能好、工作频率高达34MHz、不需要外部扩展内存，操作更加方便。（2）单片机在工业控制、家用电器、办公自动化和商业营销及其他智能领域都有所应用。（3）单片机最小系统单片机最小系统指能维持单片机运转所需要的最基本电路系统，主要由时钟电路、复位电路和电源电路组成。如图3-1所示为单片机最小系统。图3-1单片机最小系统3.2楼层显示模块设计LED点阵屏一般采用扫描方式，可分为点扫描、行扫描和列扫描三类，并对其进行扫描。在使用点扫描时，必须保证一定的扫描频率，以达到短暂停留的目的。例如，16×16的点阵式显示屏，点阵扫描的频率要高于32X256=8192赫兹，并且每隔1ms的间隔。这与MCU的运行效率和响应速度有很大的关系。若采用行、列两种方法，其频率比点阵低，且周期较长，适用于普通单片机。纵向扫描，按照一定的顺序排列。在驱动电路被连接的情况下，采用逐行扫描方式，可以将多个列共享在一起。以16X16为例，采用了共阳极的连接方式，将LED的正极排列在一起。在进行扫描时，先将LED的亮度和亮度调暗，并将其锁存。然后，控制二极管持续发光一段时间，再关掉；接下来，控制第2行的二极管，重复第1行，直至16行，再回到第1行，如此循环，直至完成。在一定的扫描速度下，利用人眼的临时性效应，可以在点阵上观测到一幅稳定的图象。由于数据传输采用串口，所以只使用一根线的控制电路，所以它的硬件开销和维护成本都比较高。3.3声光报警模块设计本系统的声光报警系统由LED、蜂鸣器组成，当电梯到达地面时，二极管与蜂鸣器同时启动，并发出声光报警。蜂鸣器是一种由压电蜂鸣器和电磁蜂鸣器组成的综合电子装置。该设备为电子玩具、报警器等电子产品提供直流电源。由于蜂鸣器工作电流大，无法与单片机直接连接，因此需要使用放大器来驱动。通常使用三极管。3.4按键检测模块设计电梯的楼层键是从一楼到八楼的八个独立的按钮来控制的。该按键与P1接口相连，而其另一端则与地面相连。当单片机上电后，按键会保持在高电平，当按键按下时，会触发一个低电平的信号，并被单片机控制。按下第二层的单片机P1，其余的楼层都保持原样，依次按下按钮，不同的楼层会出现不同的编号。这是一种重要的检测设备。4、电梯轿厢显示软件程序优化设计4.1楼层显示屏主程序设计采用单片机控制系统，按键扫描检测，楼层上下、位置显示三大模块。以单片机为中心，接收按键输出的低电平信号，由缓冲器驱动点阵式屏幕进行显示，并发出声音和灯光警告。图4-1是一个主要的流程。有无按键初始化开始键盘扫描KRY-1有无按键初始化开始键盘扫描KRY-1确定按键上下行以及楼层显示键盘扫描LED显示楼层到达电梯开门图4-1系统总体结构在接通电源后，MCU的初始化和所有的功能都会被重新设定。然后，在键盘上扫了一遍，如果没有，那就继续扫描。只要检测到有低级别的信息，系统就会立刻做出反应，判定是哪一层的按键被触发，再进行两次操作。此时，点阵屏会有变动，上升时，点阵屏会呈现上升的图形，上升到某个楼层，就会发出提示，发出警报，然后电梯门开启，乘客走下楼梯，系统会自动扫描，直至显示在显示屏上。4.2楼层按键检测模块设计楼层按键检测模块主要对按键不断的扫描，一旦接收到触发信号，迅速判断楼层位置是上行还是下行，然后做出相应动作。图4-2为楼层按键模块流程框图。开始开始初始化有键按下否是否抖动确定按键返回主程序图4-2按键检测模块结构当系统开始运行时，启动按键模块。如果没有按下按键，则该系统将永远保持在最初的状态。点击一个按钮，启动一个初级的按键，就会有一个确定的提示，再按下一个，就会自动关闭，恢复到原来的状态。一旦按下了按钮，就不会被激活，而是会根据主程序的提示，进行相应的操作。4.3楼层显示模块设计楼层显示模块的作用是判断楼层的位置，如果旅客选择的楼层与当前的楼层发生冲突，如果发生冲突，则系统会自动取消该功能。如果不是矛盾，那就看是上升，还是下降。首先，在初始化之前，系统会启动T0中断。把阵列按照大小排列，然后再进行运算，如果没有，就重新排序。当计数器满了，则进入T0中断，此时开始检测键是否被触发，当按键被触碰时，输入外部中断存储键的数值，判断是上升还是下降，系统进入T0中断状态。判断是否上升，如果上升，点阵将会向上，当到达特定的楼层时，LED灯将会亮起并报警。5、电梯轿厢显示屏实现5.1一楼状态从单片机接口、缓存器、点阵屏等方面的工作原理和实际应用出发，进行合理的布线和布线。经过多次调试，最终完成仿真。仿真结果达到了设计要求，能够实时地对各楼层进行显示、声光报警。单片机启动后，首先通电，然后重新设置。此时，大屏幕上正播放着一层的起始坐标。LED灯是开着的，代表着此时的电梯没有启动。微处理器不断地在键盘上扫描.图5-1为一楼升降机的仿真屏幕。图5-1一楼状态5.2上行状态当在电梯轿厢内按下第六层按键时，系统做出判断，当所选楼层大于当前所处的二层楼时，为上行，上行过程中点阵屏不断向上滚动显示箭头，当到达第六层后，led灯亮起，同时蜂鸣器报警。如图5-2为电梯停在二楼的状态，图5-3为上行箭头不断向上滚动，图5-4为电梯到达六层后，蜂鸣器报警，led灯亮起。图5-2上行初始状态5.3下行状态当电梯轿厢里的四个按钮被按下后，系统会立刻做出反应，如果选择的楼层比现在的八层小，那么它就会下降，而下一层的时候，屏幕会继续往下滚动，当第四层的时候，指示灯就会亮起来，发出警报。图5-5是8层的升降机的起始位置。图5-6是在向下运行的升降机，箭头继续向下滚动，图5-7是下降到4楼的升降机。图5-5下行初始状态总结本文主要是根据在专科学习中涉及到的一些电梯方面的知识和问题，结合本科学习的单片机和电力电子方面的知识，来进行相关问题的设计。在经过网上查阅大量资料，咨询老师和同学后，着手设计电梯轿厢显示屏的工作。在最初的设计中，先进行了方案的设计，通过不断的对比和讨论，最后选定了一套适合自己的设计思路和能力的方案。接下来就是硬件的选择，虽然有很多种型号，但从实用和经济上的角度来看，最后还是选择了一款既能满足用户的要求，又能节省成本的产品。而其他的部件，也是按照这样的思路，进行了最后的设计。选择只是一个方面，关键是怎么用。于是他上网看了一下这些零件的使用手册和视频，终于明白了这些零件的作用和用法。他在选题的时候，就选了自己比较熟悉的那一块，可是，仔细一想，却又觉得，这并不是一件简单的事。因为这是一种很特别的装置，属于比较特别的一种，平时很少有人会用到。网络上的资料也很少。在硬件上，由于使用了大量的微处理器，因此很难进行硬件的选取。一款8*8的显示屏，加上74LS245的芯片，就能让升降电梯，不过这也太简单了吧？点阵式显示屏的显示方法过于简陋，箭头和号码间距过大，导致画面不和谐。后来，我们选择了16*16的高密度显示屏，并增加了74HC595的缓冲区。当电梯抵达指定楼层时，安装声光报警装置，当到达指定楼层时，会自动报警，提高工作效率。在软件方面，点阵式屏幕的应用更加复杂，尤其是对上下、楼层数字的判断，更是难上加难。在写数组的时候，我们花了大量的时间和速度，以使得它的运行更加完美。仿真过程中，由于使用了大量的缓冲和点阵接口，导致仿真过程中出现了接口错误，花费了大量的时间，最终通过查阅相关器件的使用说明，最终实现了仿真。最困难的还是设计图，由