电梯专业系统设计论文.doc

单片机原理与应用技术
课程设计报告（论文）

题目 基于单片机控制电梯控制器

专业班级： 电气123班
姓　　名： 桑广涛
时 间： -11-24----12-8
指引教师： 孔晓红

年 12 月 8 日

电梯控制器课程设计任务书
1．设计目与规定
1.1 基本功能
（1）显示:本设计规定实现6层控制,实时显示电梯所在楼层位置。
（2）升降控制:采用一台电动机正反转来实现电梯升降。
（3）具备不可逆响应功能：
　　 电梯上升途中只响应上升呼喊,下降途中只响应下降呼喊,任何反方向呼喊均无效。
1.2 扩展功能
（1）可增长人性化按键语音服务功能。
（2）可增长遥控或感应操作功能。
2．设计内容
（1）画出电路原理图，对的使用逻辑关系；
（2）拟定元器件及元件参数；
（3）进行电路模仿仿真；
（4）SCH文献生成与打印输出；
3．编写设计报告
　写出设计全过程，附上关于资料和图纸，有心得体会。
4．答辩
　在规定期间内，完毕论述并回答问题。

目录
1 引言 3
2 总体设计方案 3
2.1 设计思路 3
2.2 总体设计框图 3
3 电梯控制系统原理分析 4
3.1 控制电路设计 4
3.1.1 电梯内部呼喊电路和电机状态显示电路 4
3.1.2 电梯外部呼喊电路 5
3.1.3 电机控制电路 5
3.2 楼层显示电路 5
3.3 单片机最小系统设计 6
4 程序流程图 6
5 总结与体会 7
参照文献 8
附录一：电路总原理图 9
附录二：PCB板 10
附录三：程序清单 11

题目 基于单片机控制电梯控制器
班级姓名 电气123 桑广涛
摘要：随着经济高速发展，微电子技术，自动控制技术同样得到了迅速发展，电梯开始成为人们生活中一种重要交通工具，本设计选取AT89C52为核心控制元件，通过各个独立单元设立，设计一种六层电梯控制系统，通过控制电机正反转，进而实现电梯升降，实验中运用两个二极管来代替电机，通过二极管亮灭来判断电梯运营状态，对于程序则使用C语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层，并且实时显示电梯楼层和电梯上下状况。实际生活中单片机具备成本低，通用性强，灵活性大以及易于实现复杂控制等长处。因而得以被广泛应用于咱们寻常生活之中。
核心词：AT89C52 LED显示 电机正反转控制 楼层显示
1 引言
随着人们生活水平不断提高和国民经济迅速发展。各大都市建筑物在不断向高层化发展。因而电梯在咱们生活中起着举足轻重作用。电梯已不但是一种生产环节中重要设备,更是一种人们生活中重要交通运送设备。因而电梯控制技术也在不断进步和完善，惯用控制技术重要有两种技术：基于PLC控制和基于单片机控制两大技术。用PLC控制电梯性能可靠、稳定，但是造价太高;基于单片机控制电梯可以大大减少成本并且运营也较可靠，因此当前电梯控制中大多数采用单片机控制。
当前大型楼宇电梯自动控制系统普通是基于PLC,但是在某些干扰较少、层数较少、控制精度规定不高、且人员不乘状况下，使用单片机是十分适合，虽然它抗干扰及稳定性上比不上PLC，但是它价格、体积及灵活性是PLC比不上。
本文基于单片机89SC51来控制各某些电路，采用单片机构成控制系统，可大大减少成本，并且做成专用控制系统，程序被固化，加强了保密性，提高了可靠性。
2 总体设计方案
2.1 设计思路
本次设计基本思想是采用AT89C52单片机作为核心，依照输出信号来控制电路整体运营，同步运用其丰富I/O接口与外围电路配合进行控制。采用LED静态显示来实时显示电梯所在楼层，并用74LS245来驱动LED显示。采用行列式键盘矩阵作为外呼内选电路，采用定期器延时来控制电梯位置校验，当电梯到达目楼层时电机停止运营，此时即可进、出乘客，乘客进入电梯之后可选取去哪一层，然后电梯依照乘客选取判断去哪一层，继续运营。通过单片机控制电梯，在上升过程中只响应上升呼喊，下降过程中只响应下降呼喊，只响应同方向呼喊，反方向呼喊无效。
2.2 总体设计框图
此电路方框图如图1所示，电路由键盘电路、单片机最小系统电路、楼层显示电路、电机状态显示电路、电机控制电路5某些构成。其中单片机最小系统重要由复位电路和时钟电路构成。电路复位后楼层显示数字1 表达电梯此时在一楼，显示电路通过74ls164串入并出驱动8位数码管显示，如有操作者在厢外呼喊，由外呼喊电路把信号输入单片机，当车厢来到呼喊层（由定期器定期电路判断，电机控制电路控制电机正反转），则打开电梯门，人进入后关门。操作者通过选层电路把目层告知单片机，控制电机把操作者送到目楼层。系统等待下次呼喊。系统正常工作由时钟电路来保证。显示电路实时显示电梯所在楼层位置，每层之间通过8秒延时控制即每延时8秒表达电梯走了一层。电梯状态是通过两个发光管显示，绿灯亮表达电梯在向上运营，黄灯亮表达电梯在向下运营。键盘电路采用独立键盘（共12个按键），其中6个按键是各层楼外呼按键，6个表达电梯内部选取键。电梯正常工作是通过对单片机写入程序控制。总体设计方框图如下所示：

楼层显示电路

AT89C52
时钟电路

电机控制电路
复位电路

键盘电路

电机状态显示

图1.总体设计方框图
3 电梯控制系统原理分析
3.1 控制电路设计
3.1.1 电梯内部呼喊电路和电机状态显示电路
电梯设计原理是通过对按键控制，从而显示相应楼层，把人送到自己想去楼层，而按键控制分为内部按键和外部按键，一某些是电梯外部人对电梯控制使电梯得到响应，一某些是电梯内部人对其控制使其得到响应，如图2，六个目的楼层选取按键K1、K2、K3、K4、K5、K6与单片机P0口P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5连接（P0口作为输出端驱动外部电路时须外接上拉电阻）。电机状态是通过两个发光管显示，绿灯、红灯与单片P1.6、P1.7连接（须外接上拉电阻），用于显示电梯运营状态，人进入电梯内按下要去楼层相应按键，就会控制电机转动，达到相应楼层。
K1:一楼内部向下呼喊按键，此键按下表达电梯中人想去目楼层时1楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
K2:二楼内部呼喊按键，当电梯处在上升状态时，表达此时一楼人想要去二楼；当电梯处在下降状态时，表达此时二楼以上中某个楼层人想要到达二楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
K3:三楼内部呼喊按键，当电梯处在上升状态时，表达此时一楼或者二楼人想要去三楼；当电梯处在下降状态时，表达此时三楼以上中某个楼层人想要到达三楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
K4:四楼内部呼喊按键，当电梯处在上升状态时，表达此时一楼，二楼和三楼人想要去四楼；当电梯处在下降状态时，表达此时五楼和六楼某个楼层人想要到达四楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
K5:五楼内部呼喊按键，当电梯处在上升状态时，表达此时一楼，二楼，三楼和四楼人想要去五楼；当电梯处在下降状态时，表达此时六楼人想要到达五楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
K6:六楼内部向上呼喊按键，此键按下表达电梯中人想去目楼层时六楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。

内部电梯呼喊按键如图所示：

图2.电梯内部呼喊电路和电机状态显示电路
3.1.2 电梯外部呼喊电路
电梯外部呼喊电路如图3所示，按键s1out，s2out，s3out，s4out，s5out,分别与单片机p2.4，p2.3，p2.2，p2.1，p2.0口相连，若按下上升键，则电梯在上升过程中只响应上升呼喊，下降按键呼喊无效；反之亦然。
S1out：此按键按下表达此时一楼有人呼喊，想要去以上楼层，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层
S2out：此按键按下表达此时二楼有人呼喊，如若二楼向下按键，则表达二楼人想要去一楼；如若二楼向上按键，则表达二楼人想要去二楼以上楼层，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
S3out：此按键按下表达此时三楼有人呼喊，如若三楼向下按键，则表达三楼人想要去一楼或者二楼；如若三楼向上按键，则表达三楼人想要去三楼以上楼层，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
S4out：此按键按下表达此时四楼有人呼喊，如若四楼向下按键，则表达四楼人想要向下；如若四楼向上按键，则表达四楼人想要去五楼或者六楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
S5out：此按键按下表达此时五楼有人呼喊，如若五楼向下按键，则表达五楼人想要向下；如若五楼向上按键，则表达五楼人想要六楼，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
S6out：此按键按下表达此时六楼有人呼喊，表达想去如下楼层，单片机依照此信号控制电梯运营以到达目楼层。
本实验由于某些功能未能实现，在这里只列出了外部六个按键设立。

外部电梯呼喊如图所示：

图3.电梯外部呼喊电路
3.1.3 电机控制电路
电机采用普通直流电机，直流电机具备优良调速特性，调速平滑、以便，调节范畴广；过载能力强，能承受频繁冲击负载，可实现频繁无极迅速启动、制动和反转。用电机驱动芯片L298来驱动。电机控制电路用来控制电机正反转，当按下上升键时，电机正转，按下下降键时，电机反转。电路如图4所示。

图4.电机控制电路

3.2 楼层显示电路
显示电路是依照数码管状态显示进而让咱们懂得电梯此刻状态，本实验中咱们用一种八段数码管来实现，依照数码管数字显示让咱们懂得咱们需要目楼层，咱们用74ls164驱动数码管，其管脚1、2接单片机P3.0口，管脚8接P3.1口，通过3,4,5,10,11,12,13各个口输出状态进而起到对数码管显示控制作用。数码管9,10两个引脚接高电平用于保证数码管工作。

电路如图5所示

图5.显示楼层电路
3.3 单片机最小系统设计
单片机最小系统是控制单片机工作核心某些，用于控制单片机工作和脉冲变化，进而实现对其设计功能实现，而此电路组重要涉及复位电路和时钟电路两某些，其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合，电路如图6（左）所示：其中9 脚为单片机复位端，接单片机RST端，通过对按键控制实现电路复位。时钟电路如图6（右）所示，重要由晶振和电容构成，此晶振采用是12MHZ，电容则为30PF，电路XATL2和XATL1端分别与单片机18和19脚相连.

图6.最小系统电路
4 程序流程图
程序流程图是设计核心某些，可以简朴明了反映出设计思路，本实验是基于单片机电梯控制设计，电梯共六层，通过对按键扫描来判断与否有按键按下，从而是单片机响应控制电机转动，图7则为电梯设计流程图。

程序如下图：

调用选取当前要去楼层子程序
停留8s
电梯未运营或仍在运 行之中
电梯已到达相应目层？
是
否
是
否
电梯启动此时显示一楼

图7.程序流程图
5 总结与体会
实习已接近尾声，通过这次实习，让我明白了诸多，也学会了诸多，从最初刚刚拿到课题时茫然，过度到每天都与图书馆打交道，查阅各种资料，将实习中遇到难题各个击破，这其中布满了挑战和艰辛，可是这些都无所谓，由于更多则是咱们克服难题时兴奋和获得知识喜悦，咱们设计为电梯控制，从最初程序编译到电路仿真，以至于最后实物成形，中间不但融汇了咱们对基本知识应用尚有对计算机软件学习，固然期间也遗忘了诸多东西，但是通过与同窗之间讨论和教师悉心指引以及自己细心摸索，总算是完毕了制作，电梯仿真成果功能实现了，可是等到实物出来测试时，并没有实现应有成果，这让我结识到了理论与实际差距，更让我懂得了在此后学习生活中要结识到理论与实际结合重要性，在学习基本理论同步，要注重实际应用，从而把知识学习更加牢固。

参照文献
[1] 刘瑞新.单片机原理及应用教程［Ｍ］.机械工业出版社， .7
[2] 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津大学出版社，.3
[3] 夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社，
[4] 李朝青.单片机原理及接口技术［Ｍ］.北京：北京航空航天出版社，.10
[5] 肖洪兵. 跟我学用单片机. 北京：北京航空航天大学出版社,.8
[6] 曹巧媛.单片机原理及应用［Ｍ］.大连.大连理工大学出版社，1996.5
[7] 叶挺秀.应用电子学［Ｍ］.杭州：浙江大学出版社，1994
[8] 朱承高.电工及电子技术手册［Ｍ］.北京：高等教诲出版社，1990
[9] 李朝青.单片机原理及接口技术［Ｍ］.北京：北京航空航天大学出版社，
[11] 唐俊翟.单片机原理与应用［Ｍ］.冶金工业出版社， .9
[13] 刘瑞新.单片机原理及应用教程［Ｍ］.机械工业出版社， .7
[14] 吴国经.单片机应用技术［Ｍ］.中华人民共和国电力出版社， .1
[15] 何立民.单片机应用系统设计［Ｍ］.北京航空航天出版社， 1995

附录一：电路总原理图

附录二：PCB板

附录三：程序清单
#include<reg51.h>
#include"电梯.h"
sbit k1=P0^0;
sbit k2=P0^1;
sbit k3=P0^2;
sbit k4=P0^3;
sbit k5=P0^4;
sbit k6=P0^5;
sbit LedDown=P0^6;
sbit LedUp=P0^7;

sbit up1=P2^0;
sbit up2=P2^1;
sbit down2=P2^2;
sbit up3=P2^3;
sbit down3=P2^4;
sbit up4=P2^5;
sbit down4=P2^6;
sbit up5=P2^7;
sbit down5=P1^0;
sbit down6=P1^1;

sbit d11=P1^2;
sbit d12=P1^3;
sbit d21=P1^4;
sbit d22=P1^5;
sbit pwm1=P1^6;
sbit pwm2=P1^7;

void DianTiKey()；
#define uchar unsigned char
char KeyValueOld; //内部按键上次值
char KeyValueOOld; //外部按键上次值
char NowFloor; //当前所在楼层
char KeyValue; //电梯内部按键暂存值
char KeyValueO; //电梯外部按键暂存值
char GoFloor[5];
char t;
uchar code play[]={0xff,0xd7,0x32,0x92,0xd4,0x98,0x18}; //串口显示字型码
unsigned int TimeValue; // 定期器计数
char Num;
void delay(unsigned int a)
{
// unsigned int i;
TH0=(65535-10000)/256;
TL0=(65535-10000)%256;
TimeValue=0;
TR0=1;
while(TimeValue<a)
{
DianTiKey();
}
TR0=0;
}
void ShangSheng()//驱动电机上升函数
{
int i;
t=11;
LedUp=0;
LedDown=1;
for(i=0;i<10;i++)
{
d11=1,d12=0,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=1,d12=1,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=1,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=1,d21=1,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=0,d21=1,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=0,d21=1,d22=1;
delay(5);
d11=0,d12=0,d21=0,d22=1;
delay(5);
d11=1,d12=0,d21=0,d22=1;
delay(5);
}
t=0;
// d11=1,d12=1,d21=1,d22=1;

LedDown=1;
LedUp=1;
}
void XiaJiang()
{
int i;
t=10;
LedDown=0;
LedUp=1;
for(i=0;i<10;i++)
{
d11=0,d12=0,d21=0,d22=1;
delay(5);
d11=0,d12=0,d21=1,d22=1;
delay(5);
d11=0,d12=0,d21=1,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=1,d21=1,d22=0;
delay(5);
d11=0,d12=1,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=1,d12=1,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=1,d12=0,d21=0,d22=0;
delay(5);
d11=1,d12=0,d21=0,d22=1;
delay(5);
}
t=0;
// d11=1,d12=1,d21=1,d22=1;
LedDown=1;
LedUp=1;
}
void Go() //电梯内部按键响应程序
{
char temp;
if(KeyValue!=KeyValueOld)
{
KeyValueOld=KeyValue;
temp=NowFloor-KeyValue;
if(t==0)
{
if(temp>0) //电梯执行上升
{
while(temp>0)
{
ShangSheng();
Num++;
if(GoFloor[Num]!=0)
{
if(((GoFloor[Num]&0x01)+(GoFloor[Num]&0x04))>0);
}
temp--;
SBUF=play[--NowFloor];
while(!TI);
TI=0;
}
NowFloor=KeyValue;

}
if(temp<0) //电梯执行下降
{

while(temp<0)
{
XiaJiang();
temp++;
SBUF=play[++NowFloor];
while(!TI);
TI=0;
}
NowFloor=KeyValue;
}
}
}

}
void OutKey() //外部按键响应程序
{
char temp;
if(KeyValueO!=KeyValueOOld)//按键与否按下
{
KeyValueOOld=KeyValueO;
temp=NowFloor-KeyValueO;
if(t==0)
{
if(temp>0) //电梯执行上升
{

while(temp>0)
{
ShangSheng();
temp--;
SBUF=play[--NowFloor];
while(!TI);
TI=0;
}
NowFloor=KeyValueO;

}
if(temp<0) //电梯执行下降
{

while(temp<0)
{
XiaJiang();
temp++;
SBUF=play[++NowFloor];
while(!TI);
TI=0;
}
NowFloor=KeyValueO;
}
}
}
}
void DianTiKey() //电梯按键扫描函数
{
switch(~P0)
{
case 0x01:KeyValue=1;GoFloor[0]|=4;break;
case 0x02:KeyValue=2;GoFloor[1]|=4;break;
case 0x04:KeyValue=3;GoFloor[2]|=4;break;
case 0x08:KeyValue=4;GoFloor[3]|=4;break;
case 0x10:KeyValue=5;GoFloor[4]|=4;break;
case 0x20:KeyValue=6;GoFloor[5]|=4;break;
case 0x40:break;
case 0x80:break;
}
if(t==0)
{
switch(~P2) //上升按键扫描
{
case 0x01:GoFloor[0]|=1;KeyValueO=1;break;//1楼呼喊上升
case 0x02:GoFloor[1]|=1;KeyValueO=2;break;//2楼呼喊上升
case 0x04:GoFloor[2]|=1;KeyValueO=3;break;//3楼呼喊上升
case 0x08:GoFloor[3]|=1;KeyValueO=4;break;//4楼呼喊上升
case 0x10:GoFloor[4]|=1;KeyValueO=5;break;//5楼呼喊上升

case 0x20:GoFloor[0]|=2;KeyValueO=2;break;//2楼呼喊下降
case 0x40:GoFloor[1]|=2;KeyValueO=3;break;//3楼呼喊下降
case 0x80:GoFloor[2]|=2;KeyValueO=4;break;//4楼呼喊下降
}
if(!down6)
{
GoFloor[4]|=2；//6楼呼喊下降
KeyValueO=6;
}
if(!down5) //5楼呼喊下降
{
GoFloor[3]|=2；
KeyValueO=5;
}
}
else
{
if(t==11) //电梯在上升时响应上升呼喊
switch(~P2) //上升按键扫描
{
case 0x01:GoFloor[0]|=1;KeyValueO=1;break;//1楼呼喊上升
case 0x02:GoFloor[1]|=1;KeyValueO=2;break;//2楼呼喊上升
case 0x04:GoFloor[2]|=1;KeyValueO=3;break;//3楼呼喊上升
case 0x08:GoFloor[3]|=1;KeyValueO=4;break;//4楼呼喊上升
case 0x10:GoFloor[4]|=1;KeyValueO=5;break;//5楼呼喊上升
}
else if(t==10) //电梯在下降时响应下降呼喊
{
switch(~P2)
{
case 0x20:GoFloor[0]|=2;KeyValueO=2;break;//2楼呼喊下降
case 0x40:GoFloor[1]|=2;KeyValueO=3;break;//3楼呼喊下降
case 0x80:GoFloor[2]|=2;KeyValueO=4;break;//4楼呼喊下降
}
if(!down6)
{
GoFloor[4]|=2；//6楼呼喊下降
KeyValueO=6;
}
if(!down5)
{
GoFloor[3]|=2；
KeyValueO=5;
}
}
}

}
void start()

SCON=0X00;
TMOD=0X01;
ET0=1;
EA=1;
TI=0;
NowFloor=1;
KeyValueOld=KeyValueOOld=KeyValue=KeyValueO=1;
pwm1=pwm2=1;
SBUF=play[1];
while(!TI);
TI=0;
}
void main()
{
start();
while(1)
{
DianTiKey()；
OutKey();
Go();
}
}
void t0() interrupt 1
{
TH0=(65535-10000)/256;
TL0=(65535-10000)%256;
TimeValue++;
}