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32 总体设计方案32.1 设计思路32.2 总体设计框图33 电梯控制系统原理分析43.1 控制电路设计43.1.1 电梯内部呼喊电路和电机状态显示电路43.1.2 电梯外部呼喊电路53.1.3 电机控制电路53.2 楼层显示电路53.3 单片机最小系统设计64 程序流程图65 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.机械工业出版社， .72 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津大学出版社，.33 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.北京：北京航空航天出版社，.105 肖洪兵. 跟我学用单片机. 北京：北京航空航天大学出版社,.86 曹巧媛.单片机原理及应用.大连.大连理工大学出版社，1996.57 叶挺秀.应用电子学.杭州：浙江大学出版社，19948 朱承高.电工及电子技术手册.北京：高等教诲出版社，19909 李朝青.单片机原理及接口技术.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.冶金工业出版社， .913 刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社， .714 吴国经.单片机应用技术.中华人民共和国电力出版社， .115 何立民.单片机应用系统设计.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#include电梯.hsbit k1=P00;sbit k2=P01;sbit k3=P02;sbit k4=P03;sbit k5=P04;sbit k6=P05;sbit LedDown=P06;sbit LedUp=P07;sbit up1=P20;sbit up2=P21;sbit down2=P22;sbit up3=P23;sbit down3=P24;sbit up4=P25;sbit down4=P26;sbit up5=P27;sbit down5=P10;sbit down6=P11;sbit d11=P12;sbit d12=P13;sbit d21=P14;sbit d22=P15;sbit pwm1=P16;sbit pwm2=P17;void DianTiKey()；#define uchar unsigned charchar 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 GoFloor5;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(TimeValuea)DianTiKey();TR0=0;void ShangSheng()/驱动电机上升函数int i;t=11;LedUp=0;LedDown=1;for(i=0;i10;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;i0) /电梯执行上升 while(temp0)ShangSheng();Num+;if(GoFloorNum!=0)if(GoFloorNum&0x01)+(GoFloorNum&0x04)0);temp-;SBUF=play-NowFloor;while(!TI);TI=0;NowFloor=KeyValue; if(temp0) /电梯执行下降while(temp0) /电梯执行上升while(temp0)ShangSheng();temp-;SBUF=play-NowFloor;while(!TI);TI=0;NowFloor=KeyValueO;if(temp0) /电梯执行下降while(temp0)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;GoFloor0|=4;break;case 0x02:KeyValue=2;GoFloor1|=4;break;case 0x04:KeyValue=3;GoFloor2|=4;break;case 0x08:KeyValue=4;GoFloor3|=4;break;case 0x10:KeyValue=5;GoFloor4|=4;break;case 0x20:KeyValue=6;GoFloor5|=4;break;case 0x40:break;case 0x80:break;if(t=0) switch(P2) /上升按键扫描case 0x01:GoFloor0|=1;KeyValueO=1;break;/1楼呼喊上升case 0x02:GoFloor1|=1;KeyValueO=2;break;/2楼呼喊上升case 0x04:GoFloor2|=1;KeyValueO=3;break;/3楼呼喊上升case 0x08:GoFloor3|=1;KeyValueO=4;break;/4楼呼喊上升case 0x10:GoFloor4|=1;KeyValueO=5;break;/5楼呼喊上升 case 0x20:GoFloor0|=2;KeyValueO=2;break;/2楼呼喊下降case 0x40:GoFloor1|=2;KeyValueO=3;break;/3楼呼喊下降case 0x80:GoFloor2|=2;KeyValueO=4;break;/4楼呼喊下降 if(!down6)GoFloor4|=2；/6楼呼喊下降KeyValueO=6;if(!down5) /5楼呼喊下降GoFloor3|=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:GoFloor0|=1;KeyValueO=1;break;/1楼呼喊上升case 0x02:GoFloor1|=1;KeyValueO=2;break;/2楼呼喊上升case 0x04:GoFloor2|=1;KeyValueO=3;break;/3楼呼喊上升case 0x08:GoFloor3|=1;KeyValueO=4;break;/4楼呼喊上升case 0x10:GoFloor4|=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:GoFloor0|=2;KeyValueO=2;break;/2楼呼喊下降case 0x40:GoFloor1|=2;KeyValueO=3;break;/3楼呼喊下降case 0x80:GoFloor2|=2;KeyValueO=4;break;/4楼呼喊下降if(!down6)GoFloor4|=2；/6楼呼喊下降KeyValueO=6;if(!down5) GoFloor3|=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=play1;while(!TI);TI=0; void main()start();while(1)DianTiKey()；OutKey(); Go(); void t0() interrupt 1TH0=(65535-10000)/256;TL0=(65535-10000)%256;TimeValue+;