(精品论文)模拟电梯控制系统设计论文

20102010 届本科生毕业设计（论文）届本科生毕业设计（论文） 题目题目： 单片机模拟电梯控制系统文献综述 学学 生生 姓姓 名：名： 院院 系：系： 专业、班级专业、班级 ： 学学 号号 ： 指指 导导 教教 师：师： 完完 成成 日日 期：期： 模拟电梯控制系统设计模拟电梯控制系统设计 摘要摘要 单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ） ，是集 CPU ,RAM ,ROM , 定时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中 51 单片机是各种单片机中最为典型和最 有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理 器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中的永久垂直交 通工具。 本论文选择 AT89S51 为核心控制元件，设计了一个八层电梯系统，使用单片机汇编 语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层，并且显示电梯的楼层和上下行。利用单片机 控制电梯有成本低，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。 关键词关键词 单片机 电梯 控制 Abstract Microcontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 various SCM SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment, which is building a permanent vertical transport. This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language programming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantages KeyboardsKeyboards Single-Chip Microcomputer Elevator control 目目 录录 引引 言言.1 第一章第一章 单片机概述单片机概述.2 1.1 单片机简介.2 1.2 单片机的特点3 1.3 单片机的应用领域4 1.4 单片机的发展趋势5 1.5 单片机的主要生产厂家和机型5 第二章第二章 硬件系统实现硬件系统实现.7 2.1 功能模块图7 2.2 各功能模块介绍7 2.2.1 AT89S51 芯片.7 2.2.2 显示模块10 2.2.3 复位开关模块10 2.2.4 振荡器电路模块11 2.2.5 程序下载模块11 2.3 设计电路及连线12 第三章第三章 软件设计软件设计.13 3.1 汇编语言简介13 3.2 流程图设计14 3.3 程序设计15 3.3.1 程序初始化.15 3.3.2 主程序调用.16 3.3.3 中断程序调用.16 第四章第四章 系统调试系统调试.19 4.1 硬件调试.19 4.2 软件调试.19 结论结论.21 致谢致谢.22 参考文献参考文献.23 程序附录程序附录.24 模拟电梯控制系统设计 第- 1 页 共 33 页 引引 言言 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。1889 年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升 降机，同年在纽约市马累特大厦安装成功。随着建筑物规模越来越大，楼层也 越来越高，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性都提出了更高的要 求。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。 目前，由可编程控制器（PLC）或微型计算机组成的电梯运行逻辑控制系 统，正以很快的速度发展着。可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技 术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制 器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机，它有良好的抗干扰 性能，适应很多工业控制现场的恶劣环境，所以现在的电梯控制系统主要还是 由可编程控制器控制。但是由于 PLC 的针对性较强，每一台 PLC 都是根据一 个设备而设计的，所以价格较昂贵。而单片机价格相当便宜，如果在抗干扰功 能上有所提高的话完全可以代替 PLC 实现对工控设备的控制。当然单片机并不 象 PLC 那么有针对性，所以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。 电梯控制系统是比较复杂的一个大型系统，在计算机诞生的几十年里，继 电器控制系统为电梯控制的发展做了巨大的贡献，但在性能上和 PLC 还是有本 质上的差距。在科技的不断发展下，单片机控制系统很快可以解决抗扰性，成 为方便有效的电梯控制系统。 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 2 页 共 33 页 第一章第一章 单片机概述单片机概述 单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）,又称为微 控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller） 。 它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内 都含有 CPU、ROM、RAM、并行 I/O、串行 I/O、定时器/计数器、中断控制、系 统时钟及系统总线等。 （如图 1-1 所示） 。随着技术的发展，单片机片内集成的 功能越来越强大，并朝着 SOC（System on Chip）方向发展 图 1-1 单片机结构 单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显 著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领 域得到日益广泛的应用。 1.1 单片机简介单片机简介 模拟电梯控制系统设计 第- 3 页 共 33 页 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如 算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据 存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O 口)，可能还包括定 时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD 或 LED 驱动电路)，脉宽调制 电路(PWM)，模拟多路转换器及 A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构 成一个最小,然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、 高效地完成程序设计者事先规定的任务。 由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工 业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的 超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型 计算机控制系统，它与单板机或个人电脑(PC 机)有着本质的区别，单片机的应 用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成 电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程 序，从而使该芯片具备特定的功能。 不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽 相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须 了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术 特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技 术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们 熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源 的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可 支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的 应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系 统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在， 例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单 片机的应用领域越来越广泛。 诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益， 更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一 次革命，是一座重要的里程碑。 1.2 单片机的特点单片机的特点 单片机与通用微机相比较,在结构,指令设置上均有其独特之处,其主要特 点如下: （1（单片机的存储器 ROM 和 RAM 是严格区分的.ROM 称为程序存储器,只 存放程序,固定常数及数据表格.RAM 则为数据存储器,用作工作区及存放用户 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 4 页 共 33 页 数据.这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中,有较大的程序存储空间,把 开发成功的程序固化在 ROM 中,而把少量的随机数据存放在 RAM 中.这样,小容 量的数据存储器能以高速 RAM 形式集成在单片机内,以加速单片机的执行速度. 但单片机内的 RAM 是作为数据存储器用,而不是当作高速缓冲存储器(CACHE)使 用. （2（采用面向控制的指令系统.为满足控制的需要,单片机有更强的逻辑 控制能力,特别是具有很强的位处理能力. （3（单片机的 I/O 引脚通常是多功能的.由于单片机芯片上引脚数目有 限,为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法.引 脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分. （4（单片机的外部扩展能力强.在内部的各种功能部分不能满足应用需 求时,均可在外部进行扩展(如扩展 ROM,RAM,I/O 接口,定时器/计数器,中断系 统等),与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来极大的方便和灵 活性. 1.3 单片机的应用领域单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备 的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： (1) 在智能仪器仪表上的应用:单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、 扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型 的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、 角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪 表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如 精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪） 。 (2) 在工业控制中的应用: 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据 采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统， 与计算机联网构成二级控制系统等。 (3) 在家用电器中的应用: 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了 单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、 再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 (4) 在计算机网络和通信领域中的应用:现代的单片机普遍具备通信接口， 可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提 供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手 机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到 日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 (5) 单片机在医用设备领域中的应用:单片机在医用设备中的用途亦相当广 泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等 模拟电梯控制系统设计 第- 5 页 共 33 页 等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十 分广泛的用途。 1.4 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公 司都推出了自己的单片机，从 8 位、16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有，有 与主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片 机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： (1) 低功耗 CMOS 化 MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW，而现在的单片机普遍都在 100mW 左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本 都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像 80C51 就采用了 HMOS(即高密 度金属氧化物半导体工艺)和 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS 虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了 高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗像电池供电的应用场 合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 (2) 微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、 只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电 路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、PMW(脉宽 调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将 LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的 芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商 还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强 和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其 中 SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发 展。 (3) 主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以 80C51 为核心的单片机占 主流，兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品，ATMEL 公司的产品和 中国台湾的 Winbond 系列单片机。所以 C8051 为核心的单片机占据了半壁江山。 而 Microchip 公司的 PIC 精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾 的 HOLTEK 公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定 的市场分额。此外还有 MOTOROLA 公司的产品，日本几大公司的专用单片机。 在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断 局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 6 页 共 33 页 1.5 单片机的主要生产厂家和机型单片机的主要生产厂家和机型 目前世界是较为著名的部分 8 位单片机的生产厂家和部分主要机型如下: Intel(美国英特尔)公司: MCS-51/96 及其增强系列. NS(美国国家半导体)公司: NS8070 系列. RCA(美国无线电)公司: CDP1800 系列. TI(美国得克萨斯仪器仪表)公司: TMS7000 系列. Cypress(美国 Cypress 半导体)公司: CYXX 系列. Rockwell(美国洛克威尔)公司: 6500 系列. Motorola(美国摩托罗拉)公司: 6805 系列. Fairchild(美国仙童)公司: FS 系列和 3870 系列. Zilog(美国齐洛格)公司: Z8 系列和 SUPER 系列. Atmel(美国 Atmel)公司: AT89 系列. National(日本松下)公司: MN6800 系列. Hitachi(日本日立)公司: HD6301,HD65L05,HD6305 系列. NEC(日本电气)公司: Ucom87,(upd7800)系列. Philips(荷兰菲利浦)公司:P89C51XX 系列. 其中 Intel 公司的 MCS-51 系列及其增强型系列在 8 位单片机市场中占的 份额最大,达 50%左右. 模拟电梯控制系统设计 第- 7 页 共 33 页 第二章第二章 硬件系统实现硬件系统实现 2.1 功能模块图功能模块图 在本设计中需用到 AT89S51 芯片,1 个数码管，一个蜂鸣器，复位电 路，8 个按键，24 个发光二极管。 图 2.1 功能模块 2.2AT89S512.2AT89S51 芯片芯片 本设计主要采用 AT89S51 芯片。AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦 写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易 失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内 集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算 机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51 具有如下特点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储 器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个外部双向输入/输出 （I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计 数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省 电模式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中 断系统可继续工作。掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其 复位键 输入 时钟电路 AT89S51单片机 输出 显示 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 8 页 共 33 页 它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能性能如表 2.1 所示： 表 2.1 AT89S51 芯片的主要功能 兼容 MCS-51 指令系统 4k 可反复擦写(1000 次) ISP Flash ROM 32 个双向 I/O 口 4.5-5.5V 工作电压 2 个 16 位可编程定时/计数器 时钟频率 0-33MHz 全双工 UART 串行中断口线 128x8bit 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗（WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 引脚功能说明 VCC：电源电压。 GND：地。 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线 复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写 “1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时， 这组口线同时转换成地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内 部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时， 输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲 级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过 内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时， 因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。 表 2.2 P1 端口引脚的第二功能 端口引脚第二功能 P1.5MOSI（用于 ISP 编程） P1.6MISO（用于 ISP 编程） P1.7SCK (用于 ISP 编程) P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓 冲可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过 内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时， 因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 模拟电梯控制系统设计 第- 9 页 共 33 页 MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外 部数据存储器（如执行 MOVX Ri 指令）时，P2 口线上的内容（也即 特殊功能寄存器（SFR）区中 P2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不改变。 Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和其它控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/口。P3 口输出 缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入 “1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被 外部拉低的 P3 口将用作上拉电阻输出电流。P3 口除了作为一般的 I/O 口 线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2.3 所示： 表 2.3 P3 端口引脚的第二功能 端口引脚第二功能 P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） P3.2/INT0（外中断 0） P3.3/INT1（外中断 1） P3.4T0 (定时计数器 0) P3.5T1 (定时计数器 1) P3.6/WR (外部数据存储器写选通) P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上 高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。 ALE/ （/PROG）：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地 址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储 器，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外 输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳 过一个 ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲 （/PROG） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH 单元 的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指 令 ALE 才会被激活。此外，该引脚会被拉高，单片机执行外部程序时，应 设置 ALE 无效。 /PSEN：程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号， 当 AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的 /PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密 位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端） ，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 10 页 共 33 页 加上+12V 的编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 2.32.3 显示模块显示模块 显示电路采用了 1 个 LED 数码管,单片机 I/O 的应用最典型的是通过 I/O 口与 7 段 LED 数码管构成显示电路。7 段 LED 数码管，则在一定形状 的绝缘材料上，利用单只 LED 组合排列成“8”字型的数码管，分别引出 它们的电极，点亮相应的点划来显示出 0-9 的数字。LED 数码管根据 LED 的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED 的这些特性，对编程是很重要 的。因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也 是不同的。将多只 LED 的阴极连在一起即为共阴式，而将多只 LED 的阳极 连在一起即为共阳式。以本设计共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的 阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED 的电流通常较小，一般均需 在回路中接上限流电阻。假如我们将“b“和“c“段接上正电源，其它端接地 或悬空，那么“b“和“c“段发光，此时，数码管显示将显示数字“1” 。而将 “a“、“b“、“d“、“e“和“g“段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管 将显示“2” 。 图 2.2 LED 数码管 2.42.4 复位开关模块复位开关模块 MCS-51 单片机的复位是靠外部电路实现的。MCS-51 单片机工作之后， 只要在它的 RST 引线上加载 10ms 以上的高电平，单片机就能有效地复位。 MCS-51 单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。最简单的复 位电路如下图： 模拟电梯控制系统设计 第- 11 页 共 33 页 图 2.3 复位开关 上电瞬间，RC 电路充电，RST 引线出现正脉冲，只要 RST 保持 10ms 以上 的高电平，就能使单片机有效的复位。在应用系统中，有些外围芯片也需 要复位。如果这些芯片复位端的复位电平与单片机的复位电平的要求一致， 则可以将复位信号与之相连。 2.52.5 振荡器电路模块振荡器电路模块 MCS-51 单片机内部的振荡电路是一个增益反相放大器，引线 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自 反向振荡器的输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。单片机内部虽 然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需要附加电路。石英晶体振荡和陶 瓷振荡均可采用。输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对 外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 51 单片机的时钟产生方式有两种，分别为：内部时钟方式和外部时钟方 式。利用其内部的振荡电路 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件，内部振 荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到 XTAL2 输出的时钟信号。在 MCS-51 单片机一般常用内部时钟方式，也就是在 XTAL1 和 XTAL2 之间连 接晶体振荡器与电容构成稳定的自激振荡器，晶体和电容决定了单片机的 工作时间精度为 1 微秒。晶体可在 1.2-12MHz 之间选择。MCS-51 单片机 在通常应用情况下，使用振荡频率为 6MHZ 的石英晶体，而 12MHZ 频率的 晶体主要是在高速串行通信情况下才使用，在这里我用的是 12MHZ 石英晶 体。对电容无严格要求，但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振 荡电路起振荡速度有一点影响。C1 和 C2 可在 20-100PF 之间取值，一般 情况取 30PF。外部时钟方式是把外部振荡信号源直接接入 XTAL1 或 XTAL2。由于 XTAL2 逻辑电平不是 TTL 的，所以还要接一个上拉电阻。 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 12 页 共 33 页 2.62.6 程序下载模块程序下载模块 该模块完成的功能是把源程序代码下载到 AT89S51 芯片中，它需要和 微机上的 ISP 下载器软件配合使用来完成这样的功能。 ISP 为在线编程接口，J2 为标准 10P JTAG 下载接口。ISP 在线编程接 口为 89S51 单片机提供了方便的在线编程方法。使用时将 ISP 下载线一端 与 PC 并口相连接，一端与 ISP 接口相连，使用 ISP 下载软件即可实现 MCU 在线编程。 下载线插接说明：两排十针下载口， 1 号引脚的边上有一个小方框； 下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为 1 号引脚，这一点 一定要切记，不然的话程序下载不进去。 2.7 设计电路及连线设计电路及连线 图 2.4 电路连接图 模拟电梯控制系统设计 第- 13 页 共 33 页 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 14 页 共 33 页 第三章第三章 软件设计软件设计 3.1 软件功能描述软件功能描述 此单片机模拟电梯用绿色发光二极管组成的箭头来指示电梯当前是处于上 升状态还是下降状态,用数码管显示当前是处于哪一层,用红色发光二极管指示 电梯走到哪一层会停.电源接通后,若没有人按下停止按键,它就以每层 2 秒的速 度一直上下运行,若有人按下某一层的停止按键,它就会在相应的那一层停止 4 秒钟,并伴有开门和关门的声音提示。 模拟电梯控制系统设计 第- 15 页 共 33 页 3.2 流程图设计流程图设计 初始化 按键查询 1 层按键按下 2 层按键按下 5 层按键按下 6 层按键按下 3 层按键按下 7 层按键按下 4 层按键按下 8 层按键按下 对应中断程序 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 16 页 共 33 页 图 3.1 主程序流程图 该图为电梯上升时的流程，任意按键按下时则进入相应的中断程序，否则 一直进行 1 到 8 层按键的循环检测。电梯下降时则进行 8 到 1 层按键的循环 检测。 3.3 程序设计程序设计 3.3.1 程序初始化程序初始化 TCOUNTEQU 4CH CENGEQU 4DH ORG 0000H LJMPSTART ORG 000BH LJMPINT0X ORG 0030H ;初始化; START:MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;50MS MOV IE,#82H SETBTR0 MOV TCOUNT,#4 CLR F0 MOV 20H,#0 MOV R0,#30H MOV R1,#30 QING:MOV R0,#00H INC R0 DJNZR1,QING ;把30H到4DH这30个单元清0 MOV P0,#06H MOV P3,#0F8H 3.3.2 主程序调用主程序调用 XUN:JB P1.0,ONE LCALLYS10MS JB P1.0,ONE ;判断一层的停止按键是否按下 模拟电梯控制系统设计 第- 17 页 共 33 页 CLR P2.0 ;若按下则把对应的红色发光二极管点亮 ONE:JB P1.1,TWO LCALLYS10MS JB P1.1,TWO ;判断二层的停止按键是否按下 CLR P2.1 ;若按下则把对应的红色发光二极管点亮 TWO:JB P1.2,THR LCALLYS10MS JB P1.2,THR CLR P2.2 THR:JB P1.3,FOU LCALLYS10MS JB P1.3,FOU CLR P2.3 FOU:JB P1.4,FIV LCALLYS10MS JB P1.4,FIV CLR P2.4 FIV:JB P1.5,SIX LCALLYS10MS JB P1.5,SIX CLR P2.5 SIX:JB P1.6,SEV LCALLYS10MS JB P1.6,SEV CLR P2.6 SEV:JB P1.7,XUN LCALLYS10MS JB P1.7,XUN CLR P2.7 LJMPXUN 3.3.3 中断程序调用中断程序调用 INT0X:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC TCOUNT MOV A,TCOUNT CJNEA,#5,ZHUAN2 ;50MS*5=250MS MOV TCOUNT,#00H JB F0,ZHUAN 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 18 页 共 33 页 LJMPZHUAN1 ZHUAN:LJMPXIAJIANG ZHUAN1:MOV P3,#0F8H ;上升的箭头 MOV A,CENG CJNEA,#00H,SS2 MOV P0,#06H ;显示 JB P2.0,SS1_1 INC 30H MOV A,30H CJNEA,#1,SSX1_1 CLR P3.4 ;一层门开的声音开 SSX1_1:CJNEA,#2,SSX1_2 SETBP3.4 ;一层门开的声音关 SSX1_2:CJNEA,#16,SSX1_3 CLR P3.4 ;一层门关的声音开 SSX1_3:CJNEA,#17,ZHUAN2 ;16*250MS=4S(总共次，但实际在这里 停止的时间只有次MS） MOV 30H,#0 SETBP3.4 ;一层门关的声音关 SETBP2.0 ;熄灭对应的红色发光二极管 SS1_1:INC 31H MOV A,31H CJNEA,#9,ZHUAN2 ;8*250MS=2S（总共次，但实际上升一层只用 次MS） MOV 31H,#0 INC CENG SS2:MOV A,CENG CJNEA,#01H,SS3 MOV P0,#5BH ;显示 JB P2.1,SS2_1 INC 32H MOV A,32H CJNEA,#1,SSX2_1 CLR P3.4 ;二层门开的声音开 SSX2_1:CJNEA,#2,SSX2_2 SETBP3.4 ;二层门开的声音关 SSX2_2:CJNEA,#16,SSX2_3 CLR P3.4 ;二层门关的声音开 SSX2_3:CJNEA,#17,ZHUAN2 ;16*250MS=4S(总共次，但实际在这里 停止的时间只有次MS) MOV 32H,#0 模拟电梯控制系统设计 第- 19 页 共 33 页 SETBP3.4 ;二层门关的声音关 SETBP2.1 ;熄灭对应的红色发光二极管 SS2_1:INC 33H MOV A,33H CJNEA,#9,ZHUAN2 ;8*250MS=2S（总共次，但实际上升一层只用 次MS? MOV 33H,#0 LJMPZHUAN3 运城学院计算机科学与技术系毕业论文 第- 20 页 共 33 页 第四章第四章 系统调试系统调试 4.1 硬件调试硬件调试 硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等） ，检 查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两 步进行。 静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步：万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再 检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端 是否符合要求的值 。 第四步：联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系 统的调试。 动态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下，发现和排除用户系统硬件中 存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试 的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用 户系统硬件电路分为若干块。当调试电路时，与该元件无关的器件全部 从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当 各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，再对各块电路功能及各 电路间可能存在的相互联系进行调试，由分到合的调试就可完成。由近 及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的 分层，然后分层调试。 4.2 软件调试软件调试 软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在 的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。 (1) 实验平台 软件调试在 KEIL 编译器下进行，运行在 Windows XP 操作系统下。源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位一个一个 进行，最后可结合硬件实时调试。 模拟电梯控制系统设计 第- 21 页 共 33 页 (2) 实验步骤 1) 按照系统硬件连线图连好。 2) 把编写好的程序进行汇编并输入单片机 AT89S51 仿真器和对其 进行初始化。 3) 先按下开启键，观察 LED 能否正常显示，再观察发光二极管形 成的上升下降信号和 LED 显示的数