基于单片机(微控制器)电梯运行控制系统.doc

单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专 业： 电气工程及其自动化班 级： 电气1001班 姓 名： 韩志强 学 号： 201009009 指导教师： 王秀华 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年 3 月 7 日基于单片机的电梯控制系统设计摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于AT89C52 芯片进行电梯控制系统的设计方法，主要阐述如何使用单片机进行编程来实现电子设计的方法，利用单片机编程实现功能，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，同时使电梯控制系统体积更小功能更强大。硬件部分主要由单片机的最小模块、电梯内外按钮控制模块、数码管显示楼层模块、发光二极管显示目的楼层模块、报警显示模块组成。软件部分使用kiel软件进行C语言程序编写，用proteus软件进行仿真调试。本设计具有电梯控制系统所需的一些基本功能，能通过方向按键选择方向，能通过数字按键选择楼层，数码管显示实时楼层数，电动机控制部分采用直流电机及H桥驱动电路,使电梯箱能上下运动。硬件设计简单可靠，结合软件，基本实现了五层电梯运行的模拟仿真。关键词：AT89C52；单片机；电梯控制系统；C语言Abstract With the era of progress and development, single-chip technology has spread to our lives, work, research and in various fields, has become a relatively mature technology. This paper introduces a kind of single-chip AT89S52 chips for elevator control system design method, this paper discusses how to use microcontroller program to realize electronic design method, the microcontroller programming function, concise and changeful design method, shorten the development cycle, and make the elevator control system smaller more powerful.The hardware part is mainly composed of the smallest module of the microcontroller, the elevator button control inside and outside the module, digital display floor modules, light emitting diode display purposes floor module, alarm display modules. Keil software part of the C language program to prepare for simulation debugging with the proteus software. The design of the elevator control system required some basic functions, through the directional buttons to select the direction, through the number keys to select the floor, the digital display real-time number of floors, The part of motor control uses H Bridge type circuit to control the DC motor . motor control to lift boxes up and down movement. The hardware design is simple and reliable, combining the software, the basic five elevators running simulation.Key words: AT89C52 devices，elevator control system，the C language1 引言1.1 课程设计的目的 随着现代高科技的发展，住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。因此电梯在我们的生活中起着举足轻重的作用。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。而单片机价格相当便宜，由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善，更完美的实现设备的升级。本次课程设计使我们了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现。强化单片机应用电路的设计与分析及综合运用理论知识解决问题的能力，以达到理论结合实际，学以致用的原则。1.2 设计要求 1) 层站呼叫、自动停层、轿厢命令响应； 2) 单片机输出电压通过驱动电路然后控制电梯拖动； 3) LED 数码显示楼层数； 4) 设定故障报警功能。1.3 设计方法首先，对实际的电梯系统进行模拟，一般情况下，一个电梯应该具备相关按键、显示二极管、数码管等，由于这是一个调度模块，故没有设计具体的轿厢等机械部分。然后，结合这些实物，选择恰当的芯片，并分成若干模块，安排好各自之间的关系。由于其有诸多按键和显示环节，而单片机的I/O口管脚资源实在有限，故需要I/O口扩展，用以管理二极管；同时要有专门的按键控制芯片，从而便于按键管理。同时，如果每个选层按钮都采用独立的按键设置，可以很大程度上简化扫描按键程序，采集信号也容易得多，但是由于单片机接口有限，模拟电梯自动控制系统所需按键较多，如此会有接口不足的问题，所以本设计采用44按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。出于同样问题，显示楼层电路采用数码管从串口输出。为了更接近实际的电梯控制系统，设计中还应该添加电梯外上下行请求显示，可用五个发光二极管表示目的请求按键是否按下，有则亮，无则暗。2 设计方案及原理以单片机为主控制器的五层电梯控制系统为研究对象，选用52单片机(该机芯片选为AT89C52)作为其控制器，研究微机控制电梯运行原理。 系统组成框图如图1所示： 图1 系统框图3 硬件设计采用AT89C52单片机作为核心，利用其丰富的I/O接口与外围电路配合进行控制。采用延时函数来控制电梯的位置校验，采用数码管静态显示来实时显示电梯所在楼层。采用行列式矩阵键盘矩阵作为外呼内选电路，由于是5层楼，故选用44矩阵键盘。当电梯到达目的楼层时电机停止，通过单片机控制电梯在上升过程中只响应上升呼叫，下降过程中只响应下降呼叫。由于单片机的IO口电压过低，不能驱动电机，故电机驱动部分采用常用的H桥电路，如图2所示： 图2 直流电机H桥驱动电路键盘电路如图3 所示： 图3 键盘矩阵电路4 软件设计 1) 初始化程序使数码管显示“1”表示电梯处在一楼。 2) 主程序主要包括： (1) 判断乘客进入电梯后选择去哪一层，根据判断情况来控制电梯运行； (2) 电梯在运行过程中要不断的扫描键盘，从而来判断各楼层有无呼叫请求； (3) 电梯在运行过程中只响应同方向的呼叫请求； (4) 实时显示电梯所在位置及运行状态（上行/下行）； (5) 开关门有一定的延时来保证乘客走出/进入电梯。 程序设计流程图如图4 所示： 图4 程序设计流程图5 系统仿真及实际调试 系统仿真见附录二6 总结 虽然我们经常坐电梯，但很少有人去关心它，通过这次单片机课程设计，我对电梯的运行原理有了深入的了解。自己在课后翻阅书籍和上网，搜集到了不少有关电梯的知识。在这次课程设计中，通过用单片机控制电梯的起、降，报警等，我也对单片机的知识进行了复习和巩固。那时候觉得学习单片机是那么的枯燥乏味，觉得学了一点用都没有。但今天我发现，学习单片机是那么的有用，它可以极大的简化电路，以实现某些复杂的功能。俗话说的好，实践是检验真理的唯一标准，学习再多的理论也只能纸上谈兵，只有把理论应用到实践中，才能检验出理论的真伪。从这次的课程设计中，我也发现自己好多地方的不足，在以后的学习和工作中，我会努力去弥补这些不足，争取让自己不要被社会淘汰。 参考文献1 王思明，张金敏，苟军年，张鑫，杨乔礼.单片机原理及应用系统设计M.北 京：科学出版社，20122 冯博琴,吴宁.微型计算机原理与接口技术M.北京：清华大学出版社，2010附录附录一：C程序源代码#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit alarm1=P10;sbit alarm2=P00;sbit fz=P11;sbit zz=P12;sbit L1=P13;sbit L2=P14;sbit L3=P15;sbit L4=P16;sbit L5=P17;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x00;uint shang6=0,0,0,0,0,0;uint xia6=0,0,0,0,0,0;uint nei6=0,0,0,0,0,0;uint num,temp,flag=0,lc=1,i,n;/函数声明语句void delay(uint z);void delay3();void delay5();void keyscan();void display(uint aa);void init();void zhishideng();/主函数void main() init();while(1)keyscan();zhishideng();if(flag=0)zz=fz=0;shanglc=0;xialc=0;neilc=0;n=lc ;for(i=n+1;i=1;i-)keyscan(); zhishideng();if(shangi=1|xiai=1|neii=1)flag=2; break; if(flag=1)keyscan();zhishideng();zz=1;fz=0;delay5();lc+;display(lc);if(shanglc=1|neilc=1)shanglc=0;neilc=0;zhishideng();fz=0;zz=0;delay3(); flag=0;n=lc ;for(i=n+1;i=5)n=lc ;if(shangn=0&nein=0)fz=0;zz=0;delay3();xian=0;for(i=n-1;i=1;i-)keyscan();zhishideng();if(shangi=1|xiai=1|neii=1)flag=2;break; if(flag=2)keyscan();zhishideng();zz=0;fz=1;zz=0;fz=1;delay5();lc-;display(lc);if(xialc=1|neilc=1)xialc=0;neilc=0;zhishideng();fz=0;zz=0;delay3();flag=0;n=lc;for(i=n-1;i=1;i-)keyscan();zhishideng();if(shangi=1|xiai=1|neii=1)flag=2;break;if(flag=0|lc=1)n=lc ;if(xian=0&nein=0)fz=0;zz=0;delay3();shangn=0;for(i=n+1;i0;x-)for(y=110;y0;y-)keyscan();zhishideng();/延迟三秒函数。void delay3() uint x,y;for(x=280;x0;x-)for(y=110;y0;y-)keyscan();zhishideng();/ms级延函数。void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/键盘扫描函数。void keyscan() num=0;P3=0xfe;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=P3;switch(temp)case 0xee:num=1;break;case 0xde:num=2;break;case 0xbe:num=3;break;case 0x7e:num=4;break;while(temp!=0xf0)temp=P3;temp=temp&0xf0;P3=0xfd;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=P3;switch(temp)case 0xed:num=5;break;case 0xdd:num=6;break;case 0xbd:num=7;break;case 0x7d:num=8;break;while(temp!=0xf0)temp=P3;temp=temp&0xf0;P3=0xfb;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=P3;switch(temp)case 0xeb:num=9;break;case 0xdb:num=10;break;case 0xbb:num=11;break;case 0x7b:num=12;break;while(temp!=0xf0)temp=P3;temp=temp&0xf0; P3=0xf7;temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=P3;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=P3;switch(temp)case 0xe7:num=13;break;case 0xd7:num=14;break;case 0xb7:num=15;break;case 0x77:num=16;break;while(temp!=0xf0)temp=P3;temp=temp&0xf0; switch(num)case 1:shang1=1;break;case 2:shang2=1;break;case 3:shang3=1;break;case 4:shang4=1;break;case 5:xia2=1;break;case 6:xia3=1;break;case 7:xia4=1;break;case 8:xia5=1;break;case 9:nei1=1;break;case 10:nei2=1;break;case 11:nei3=1;break;case 12:nei4=1;break;case 13:nei5=1;break;case 14:break;case 15:break;case 16:alarm1=1;alarm2=0; zz=fz=0;while(1);break;附录二：仿真电路单片机原理及系统课程设计报告 参考： 毕 业 论 文论文题目学 院专 业年 级姓 名指导教师职 称（200 年 月）教务处制毕业设计说明书与毕业论文撰写的规范化要求一篇完整的毕业设计说明书或毕业论文有题目、摘要及关键词、目录、引言（前言）、正文、结论、谢辞、参考文献、附录等几部分构成。要求理工科专业不少于4000字，文科专业不少于6000字。一、毕业设计说明书撰写的主要内容与基本要求一份完整的毕业设计说明书应包括如下主要内容：1题目设计课题名称，要求简洁、确切、鲜明。2中外文摘要及关键词应扼要叙述本设计的主要内容、特点，文字要简练。中文摘要约300字左右；外文摘要约250个实词左右。关键词35个。3目录主要内容的目录。4前言应说明本设计的目的、意义、范围及应达到的技术要求；简述本课题在国内（外）的发展概况及存在的问题；本设计的指导思想；阐述本设计应解决的主要问题。 5正文（1）设计方案论证：应说明设计原理并进行方案选择。应说明为什么要选择这个方案（包括各种方案的分析、比较）；还应阐述所采用方案的特点（如采用了何种新技术、新措施、提高了什么性能等）。（2）设计及计算部分：这是设计说明书的重要组成部分，应详细写明设计结果及计算结果。（3）样机或试件的各种实验及测试情况：包括实验方法、线路及数据处理等。（4）方案的校验：说明所设计的系统是否满足各项性能指标的要求，能否达到预期效果。校验的方法可以是理论分析（即反推算），包括系统分析；也可以是实验测试及计算机的上机运算等。6结论概括说明本设计的情况和价值 ，分析其优点、特色，有何创新，性能达到何水平，并指出其中存在的问题和今后的改进方向。7谢辞简述自己通过本设计的体会，并对指导老师和协助完成设计的有关人员表示谢意。8参考文献应列出主要参考文献。9附录将各种篇幅较大的图纸、数据表格、计算机程序等作为附录附于说明书之后。二、毕业论文撰写的主要内容与基本要求1题目题目应该简短、明确，要有概括性，让人看后能大致了解文章的确切内容、专业的特点和学科的范畴。题目的字数要适当，一般不宜超过20字。字体为2中外文摘要及关键词摘要也称内容提要，应当以浓缩的形式概括研究课题的主要内容、方法和观点，以及取得的主要成果和结论，应反映整个论文的精华。中文摘要约300字左右为宜，同时要求写出250个实词左右的外文摘要。关键词3-5个。摘要应写得扼要、准确，一般在毕业论文全文完成后再写摘要。在写作中要注意以下几点：（1）用精练、概括的语言表达，每项内容均不宜展开论证。（2）要客观陈述，不宜加主观评价。（3）成果和结论性意见是摘要的重点内容，在文字上用量较多，以加深读者的印象。（4）要独立成文，选词用语要避免与全文尤其是前言和结论雷同。（5）既要写得简短扼要，又要行文活泼，在词语润色、表达方法和章法结构上要尽可能写得有文采，以唤起读者对全文的阅读的兴趣。3目录（必要时）论文编写完成后，为了醒目和便于读者阅读，可为论文编写一个目录。目录可分章节，每一章节之后应编写页码。4前言前言是全篇论文的开场白，它包括：（1）选题的缘由。（2）对本课题已有研究情况的评述。（3）说明所要解决的问题和采用的手段、方法。（4）概括成果及意义。作为摘要和前言，虽然所定的内容大体相同，但仍有很大的区别。区别主要在于：摘要一般要写得高度概括、简略，前言则可以稍微具体些；摘要的某些内容，如结论意见，可以作为笼统的表达，而前言中所有的内容则必须明确表达；摘要不写选题的缘由，前言则明确反映；在文字量上前言一般多于摘要。5正文正文是作者对自己研究工作的详细表述。它占全文的较多篇幅。主要内容包括研究工作的基本前提、假设和条件；模型的建立，实验方案的拟定；基本概念和理论基础；设计计算的主要方法和内容；实验方法、内容及其结果和意义的阐明；理论论证，理论在实际中的应用等等。根据课题的性质，论文正文允许包括上述部分内容。正文的写作要求：（1）理论分析部分应写明所作的假设及其合理性，所用的分析方法、计算方法、实验方法等哪些是别人用过的，哪些是自己改进的，哪些是自己创造的，以便指导教师审查和纠正。这部分所占篇幅不宜过多，应以简练、明了的文字概略表达。（2）课题研究的方法与手段分别用以下几种方法说明：a用实验方法研究课题，应具体说明实验用的装置、仪器、原材料的性能是否标准，并应对所有装置、仪器、原材料做出检验和标定。对实验的过程或操作方法，力求叙述得简明扼要，对人所共知的或细节性的内容不必详述。b用理论推导的手段和方法达到研究目的的，这方面内容一定要精心组织，做到概念准确，判断推理符合客观事物的发展规律，符合人们对客观事物的认识习惯与程序。换言之，要做到言之有序，言之有理，以论点为中枢，组织成完整而严谨的内容整体。c用调查研究的方法达到研究目的的，调查目标、对象、范围、时间、地点、调查的过程和方法等，这些内容与研究的最终结果有关系，但不是结果本身，所以，一定要简述。但对调查所提供的样本、数据、新的发现等则应详细说明，这是结论产生的依据。若写得抽象、简单、结论就立之不牢，分析就难以置信，写作中应特别予以重视。（3）结果与讨论是全文的心脏，一般要占较多篇幅，在写作时，应对研究成果精心筛选，把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等挑选出来，写进去，作为分析的依据，应尽量避免事无巨细，把所得的结果和盘托出。在对结果作定性和定量分析时，应说明数据的处理方法以及误差分析，说明现象出现的条件及其可观性，交代理论推导中认识的由来和发展，以便别人以此为依据进行核实验证，对结果进行分析后所得的结论和推论，也应说明其使用的条件与范围。恰当运用表和图作结果与分析，是科技论文通用的一种表达方式。6结论结论包括对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结；所得结果与已有结果的比较以及在本课题的研究中尚存在的问题；对进一步开展研究的见解与建议。它集中反映作者的研究成果，表达作者对所研究课题的见解和主张，是全文的思想精髓，是文章价值的体现。一般写得概括、篇幅较短。撰写时应注意下列事项：（1）结果要简单、明确。在措辞上应严密，容易被人领会。（2）结果应反映个人的研究工作，属于前人和他人已有过的结论可不提。（3）要实事求是地介绍自己研究的成果，切忌言过其实，在无充分把握时，应留有余地。因为对科学问题的探索是永无止境的。7注释如有引用他人成果的，一定要有注释。不管在论文的哪一部分，采用到前人的观点、方法、结论、成果时，都必须注明其来源。如不这样做，就有抄袭、剽窃、侵权之嫌。8参考文献与附录参考文献与附录是毕业论文不可缺少的组成部分。它反映毕业论文的取材来源、材料的广博程度及可靠程度。一份完整的参考文献也是向读者提供的一份有价值的信息资料。引用参考文献时，必须注意写法的规范性。此外，有些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入论文的附录中，如公式的推演、编写的算法语言程序等。如果论文中引用的符号较多，为了节省论文的篇幅，并且便于读者查对，可以编写一个符号说明，注名符号所代表的意义。 9谢辞谢辞是在论文的结尾处，以简短文字，对课题研究与写作过程中曾给予支持的人员，如指导老师及其他的人员，表示自己的谢意。这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。三、毕业设计（论文）格式要求：1、内容：标题、署名、中英文摘要、正文。其中署名必须注明学院、专业、学生姓名、指导教师姓名。大学毕业设计（论文）任务书大学毕业设计（论文）任务书题 目： 学 院： 教研室： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 起止日期： 指导教师： 职称： 教研室主任： 审核日期： 说 明毕业设计（论文）任务书由指导教师填写，并经教研室审定，下达到学生。进度表分前、中、后三期由学生填写，每期填写后交指导教师签署审查意见，并作为毕业论文工作检查的主要依据