自动电梯模拟系统课程设计.doc

课程设计自动电梯模拟系统 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日大学学院课程设计教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘要：当前，人们对住房的需求量越来越多，很多家庭都不止一套住房。但是，我国的住房面积有限，为了更好的解决这一问题，于是，很多住房都像商务建筑一样，修建成电梯公寓的形式，这样便能容纳更多的住户。对于电梯的人性化设计，也显得很重要了。本次设计，就是基于AT89S51系列单片机的自动电梯工作的模拟方案。其中涉及到按键中断模块、LCD人机交互显示界面模块、LED流水灯控制模块、PWM步进电机模拟控制模块。关键字：AT89S51 ，电梯， 脉宽调制Abstract：Currently, more people demand for housing condition, many families have more than an apartment. However,the area we can use is limited, in order to better solving this problem, so many houses are the same as commercial buildings, elevator apartment building into a form that can accommodate more tenants. The user-friendly design for the elevator, it is very important. The design is based on AT89S51 MCU escalator works as a simulation program. Refering to key interrupt module, LCD interactive display interface module, LED water lamp control module, PWM stepper motor control module simulation in this program.Key words：AT89S51 ，Elevator ,PWM目 录1.总体设计方案11.1 硬件设计框图11.2 软件设计流程图22.模块设计32.1 电源设计32.1.1 电源相关元件的选取3（1）电容3（2）稳压芯片32.2 电梯升降状态指示灯43.硬件电路设计53.1 原理图53.2 PCB图54.软件程序代码64.1 相关头文件64.2 主程序代码95.设计总结146.参考文献15 前言随着经济的发展，人们对住房的需求量越来越多，很多家庭都不止一套住房。但是，我国的住房面积有限，为了更好的解决这一问题，于是，很多住房都像商务建筑一样，修建成电梯公寓的形式，这样便能容纳更多的住户。对于电梯的人性化设计，也显得很重要了。本次设计，就是基于AT89S51系列单片机的自动电梯工作的模拟方案。其中设计到按键中断模块、LCD人机交互显示界面模块、LED流水灯控制模块、PWM步进电机模拟控制模块。首先，通过按键和LCD1602设置电梯运行环境，比如说总共楼层设置、报警设置等（还可以新增其他功能，即是对系统进行升级）。然后，电梯开始运动，电梯每隔20秒上（或下）一层楼，每到一层楼，停留20秒。通过流水灯方向，可以判断电梯的上下情况，通过LCD1602的显示内容，可以得到电梯当前所到的楼层。本次设计没有使用任何已被别人写好的程序或者电路模块，所有工程文件都是从开始创建到最终定稿的步骤完成的，也许有很多不足之处，但通过不断升级、改进，相信会做到更好的。1.总体设计方案1.1 硬件设计框图MCUAT89S51电源模块时钟电路按键电路LCD显示流水灯控制电机模拟图1 硬件结构框图硬件结构相对简单，除最小系统外，其他外设包括：LCD1602显示（负责设置电梯工作环境时人机交互界面和当前楼层的显示）、带方向箭头的LED灯群（一流水灯得形式负责指示电梯升降状态）、电机模拟灯（两个灯分别模拟PWM控制电梯电机的正反转）以及一个简单的按键电路（负责电机的工作环境的初始化设置。1.2 软件设计流程图开始定时器与外中断初始化设置LCD1602初始化开中断LCD1602显示当前楼层和提示信息流水方向控制与模拟电机控制有中断？外中断定时器设置电梯相关参数PWM发生与控制设置完成？NOYESYESNO图2 程序流程图2.模块设计2.1 电源设计2.1.1 电源相关元件的选取（1）电容电路设计中，在电源的设计部分时，都要考虑到电源的稳定性。在一般与电网相连的情况下，都会有各种各样的干扰信号，为了保证电路能够正常工作，我们需要对电源的输入输出部分进行滤波、整流。因而会用到旁路、去耦电容。通过计算，选取104或者105电容，效果较好。另外，为了使输出端的信号更平滑，可以加上22UF220UF的电容。（2）稳压芯片在很多简单的电源电路，使用5V稳压芯片7805的居多，但这块芯片有很多不足之处，很重要的一个因素就是它的输入端要求比输出端高3V以上的电压才能正常工作。在实际电路中，要满足8V的电压输入，似乎有些繁琐。所以本次设计采用了三端可调稳压管LM317作为电源部分的稳压芯片。可以通过一个10K的变阻器调节输出端的电压，如图3。图 3 稳压模块电路图输出电压可通过公式进行运算。因为控制在小于100uA时，这一项的误差可以忽略不计。因此，调节R2与R1的关系就可得到我们在应用中需要的输出电压。加上滤波电容，就是我们的电源模块，如图4。图4 电源电路图2.2 电梯升降状态指示灯图5 升降状态指示灯群当电梯向上或者向下运动的时候，都会有对应的带方向的箭头LED灯群像流水灯一样动态显示。如上图，竖直一列的6个LED灯两旁的箭头灯都是由另外的IO口控制共同控制的。这个效果在实物工作的时候，就很容易观赏到。再看每个箭头部分，其限流保护电阻的阻值略有不同，这是因为同样的IO口，驱动的LED的数量却不同，为了尽量是每只LED发光强度一样，所以选择的电阻有所差异。3.硬件电路设计3.1电路原理图图6 电路原理图3.2 电路PCB图图7 电路PCB图4.软件程序代码4.1头文件程序软件代码部分自己写的头文件代码只包含一个与LCD1602显示的H文件-“1602C51.h”。详细代码内容如下： /使用该1602驱动库文件时，须调用包含文件或#define dataport P0 /定义相关端口和引脚sbit RS=P23;sbit RW=P24;sbit EN=P25;sbit busy_flag=P07;void delay(void)unsigned char i;for(i=0;i140;i+);/*void check_busy(void)/查忙信号函数 do dataport=0xff; RS=0; RW=1; EN=1; EN=0;delay(); while(busy_flag); */void command(unsigned char dat) /指令操作函数 RS=0; RW=0; dataport=dat; EN=1; EN=0; delay(); void init(void)/LCD1602初始化 command(0x38); delay(); command(0x38); delay(); command(0x38); delay(); command(0x38); delay(); command(0x18); delay(); command(0x06); delay(); command(0x0c); delay(); command(0x01); delay(); command(0x01); delay();void display_addr(unsigned char x,unsigned char y) /显示字符时须/调用显示地址初始值、设置函数if(x16)if(y=0) x=0x80+x;else x=0xc0+x;command(x);void w_char(unsigned char dat) /显示字符 /check_busy(); RS=1; RW=0; dataport=dat; EN=1; EN=0; delay();void w_str(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) /显示字/符串display_addr(x,y);while(*s!=0)w_char(*(s+);4.2 主程序代码#includeregx52.h#include1602C51.h#define U8 unsigned char#define U16 unsigned int#define floor_init 50 / Default the numbers of floors#define LEDS_PORT P1 / defined for describing elevators statussbit sw_up=P27; / defined for describing elevators direction and low level is effectivesbit sw_down=P26; / defined for describing elevators direction and low level is effectivesbit LED1=P20; / defined for describing motor to step forwardsbit LED2=P21; / defined for describing motor to step backwardU8 *str=0123456789; /define string str for LCD1602s displayingU8 key_1;/record the value of keysbit key_2=0;U8 floors=floor_init; /max value is floor_initU8 floors_counter=1; /max value is floorsU8 LED_flow=0; /max value is 7 for there are 7 status LEDSU8 clock_counter=80*floor_init;/within 20 seconds past a floor and pause for 20 secondsbit clock_flag=0;bit motor_PWM_flag=0;bit up_down_flag=0; /0for up , 1for downbit motor_pause=0;void delay_nms(U8 i)U8 j;U16 k; for(j=0;ji;j+)for(k=0;k1000;k+);void lcd_disp(void)switch(key_1)case(0):w_str(0,0,current floor is);display_addr(0,1);w_char();w_char(strfloors_counter/10);w_char(strfloors_counter%10);w_str(4,1,key1 to set);break;case(1): if(key_2!=key_2)floors+;if(floors=(floor_init+1)floors=1;w_str(0,0,set floors No. );w_str(0,1,floors No. is:);display_addr(15,1);w_char(strfloors/10);w_char(strfloors%10);break;main(void)IT0=1;IT1=1;TMOD=0x01;TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;TMOD=0x10;TH1=(65536-200)/256;TL1=(65536-200)%256;ET1=1;ET0=1;TR1=1;EX0=1;EX1=1;EA=1;init(); /LCD1602 initializedkey_1=key_2=0;while(1)lcd_disp();if(motor_pause=1)if(up_down_flag=0) /up sw_down=1; sw_up=0;LEDS_PORT=0xff(8-LED_flow);LED1=0;LED2=motor_PWM_flag;else LED1=1;LED2=1;void t0(void) interrupt 1TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;TF0=0; clock_flag=clock_flag; /5ms signal used when it is nessaryLED_flow+;if(LED_flow=7)LED_flow=0;clock_counter+;if(clock_counter=80*floors)clock_counter=0;if(clock_counter%80)/40)/motor_pause=0;else motor_pause=1;if(!(clock_counter%80)floors_counter+;if(floors_counter=(floors+1)floors_