设计基于单片机的电梯模型设计毕业论文.doc

摘 要本次课设主要是运用单片机及按键、数码管显示等常见外围电路知识，结合实际生活中电梯的运作，实现对三层电梯控制模型的设计。，硬件部分主要由单片机最小系统模块、电梯内外电路按键矩阵模拟检测模块、电梯外请求发光管显示模块、楼层显示数码管模块、电梯上下行显示模块等5部分组成。该系统采用单片机（AT89S51）作为控制核心，使用按键按下与否而引起的电平的改变，作为用户请求信息发送到单片机，单片机控制电动机转动，单片机根据楼层检测结果控制电机停在目标楼层。软件部分使用C语言，利用查询方式来检测用户请求的按键信息，根据电梯运行到相应楼层时，模拟按键引起电平变化，送到单片机计数来确定楼层数，并送到数码管进行显示。关键词：AT89S51、模拟电梯、LED和数码管显示 、按键控制 AbstractThis lecture is mainly a single-chip processor is used and buttons, digital tube display common knowledge buffer circuit, and combining with actual life in the operation of the elevator, and to realize the three layers of elevator control model design. , hardware mainly by single chip minimize system of internal and external circuit module, the elevator buttons matrix simulation test module, the glowing tube elevator request that module, floor shows digital tube module, the elevator has display module, and five parts. The system USES the monolithic (AT89S51) as control core, use keys pressed or not caused by the change of level, as users request information sent to the microcontroller, SCM control motor rotation, SCM according to the testing results of floor control motor stops in the target floor. Software in part using C language, using inquires to detect the user request way key information, according to the operation to the corresponding floor, simulate keystrokes cause level change, to the single chip microcomputer count to determine several floors, and sent to the digital tube displayed.Keywords: AT89S51, simulation elevator, LED digital display, and the key control1、引言 电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具，在国民经济和生活中有着广泛的应用，随着城乡建设的不断发展，电梯也会以更快的速度进入到我们的日常生活当中，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。因此电梯控制技术也在不断的进步和完善，常用的控制技术主要的有两种技术：基于PLC控制和基于单片机控制两大技术。用PLC控制的电梯性能可靠、稳定，但是造价太高。基于单片机控制的电梯可以大大的降低成本而且运行也较可靠，所以现在电梯控制中大多数采用单片机控制。2 设计任务及要求1、掌握单片机最小系统的设计方法；2、掌握数码管动态扫描原理与实现方法；3、掌握矩阵键盘的工作原理和使用方法4、利用51单片机设计三层电梯的控制模型5、利用按键和数码管实现对电梯的控制和运行模拟6、实现合理的电梯调度方案3、 方案论证和选择3.1 设计方案本次设计的基本思想是采用AT89C51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。采用定时器延时来控制电梯的位置校验，采用LED静态显示来实时显示电梯所在楼层。采用行列式键盘矩阵作为外呼内选电路，由于是3层楼，故选用42矩阵键盘。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。电梯的正常运行通过单片机的控制来实现。3.2 设计选择在工业上，多采用可编程控制器或微型计算机实现电梯逻辑控制，可编程控制器抗干扰性强，但针对性强、价格较贵，为实现电梯控制的模拟，本设计采用单片机为控制中心，针对所在的不同楼层分别进行合理的调度。设计中按键用于给用户发出服务请求，LED电路用于显示请求状态及电梯运行状态、数码管显示电路来显示实时楼层，而电梯上升或下降的过程则通过定时来模拟。4、系统框图本系统以单片机为核心，通过扫描键盘点亮相应的指示灯，数码管显示实时楼层，单片机通过扫描按键指示灯来读取请求，根据所在楼层的不同，进行不同的分析、调度，然后做出正确的响应，更新状态并在指示灯和数码管上显示出来。系统结构如图1所示：单片机控制系统P3、P1口接LED指示灯42矩阵键盘P2接2*4键盘行、列LED代表上下和到达P0接数码管段选数 码 管 用 来 显 示 楼 层 层 图1系统框图 图2 键盘矩阵电路5、2单片机最小系统设计通过下载器电路下载程序进入单片机。由内部振荡电路（12M晶振）产生12MHz的频率供单片机使用。使用按键按下时电平的改变使单片机复位，此电路组要是复位电路和内部晶振电路两部分，其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合。图3 下载口电路 图4 复位电路 图5 内部晶振电路 5、3 AT89S51单片机如图6，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。（1）主要特性4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 全静态工作：0Hz-33MHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路（2）管脚介绍VCC：供电电压。 GND：接地。 P0：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，作为普通IO口使用需要外加上拉电阻P1：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P2：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流。P3：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。RST：复位输入。PSEN：外部程序存储器的选通信号。EA/VPP：当EA保持低电平时，访问外部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 第5页 共20页图6 AT89S51单片机5、4 显示电路设计5.4.1 数码管显示 此电路采用共阴极数码管来显示楼层。采用三极管来驱动数码管， 因为51系列单片的输出方式为强下拉/弱上拉，高电平输出电流很小，所以数码管会很暗。因为传统8051单片机IO驱动能力很弱无法驱动数码管，数码管需要驱动的电流比单片机的端口能提供的大 图7 数码管显示楼层5.4.2 LED显示 图8 LED显示楼层以及上下行附 录1附图1 原理图 附图2 PCB图 图3 仿真图 元件清单： 元器件清单 课题： 基于单片机的电梯控制模型设计 序 号名 称数 量单 价备 注1色环电阻3028个1K的、一个220欧的、4.7K的一个2按键93排阻19个引脚4下载口15晶振16LED_G7发光二极管（绿色）7LED_Y2发光二极管（黄色）8LED-R5发光二极管（红色）9电容230pF10电解电容110uf/25v11数码管1共阴极的12NPN三极管1S901H13圆孔插针1*402排14双面板110CM*15CM15合计 附录2电梯模拟程序；#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f;uchar num,temp,busy, flag,uf,df,ref,now,next,setf;uint tn;sbit start=P10 ;sbit F1=P11 ;sbit F2=P12 ;sbit F3=P13 ;sbit UPI=P14 ;sbit DNI=P15 ;sbit UPO=P16 ;sbit DNO=P17 ;sbit UP1=P30 ;sbit UP2=P31 ;sbit DN2=P32 ;sbit DN3=P33 ;void display(uchar now);void delay(uint z);uchar keyscan();void pause();void ocdoor();void main() busy=1; /初始化 now=1; flag=1; num=0; P1=0xff; P3=0x0f;TMOD=0x01; /设置为定时器0 方式1TH0=0x3c;TL0=0xb0; EA=1; /CPU允许中断ET0=1; /开定时器0中断 while(1) /当表达式为非0值时，执行while语句中的嵌套语句。display(now); /显示初始楼层if(P2!=0xfc) /有键按下则扫描 delay(20);if(P2!=0xfc)keyscan(); /*/1楼的分析程序 while(now=1) display(now); if(UP2=0 | F2=0 | DN2=0) TR0=1; UPI=0; / delay(50); UPI=0;else if(DN3=0|F3=0) UPO=UPI=0;TR0=1; P2=0xfc;if(P2!=0xfc) delay(20); if(P2!=0xfc) keyscan(); /*/2楼的分析程序while(now=2) display(now); if(DN3=0|F3=0) UPO=0;TR0=1; else if(UP1=0|F1=0)TR0=1; DNI=0; P2=0xfc;if(P2!=0xfc) delay(20); if(P2!=0xfc) keyscan(); /*/ /3楼的分析程序while(now=3)display(now); if(DN2=0 | F2=0 | UP2=0) TR0=1; DNO=0; flag=0;else if(UP1=0|F1=0)TR0=1; DNO=DNI=0; flag=0;P2=0xfc;if(P2!=0xfc) delay(20); if(P2!=0xfc) keyscan(); /*/中断服务程序void time0() interrupt 1 tn+;TH0=0x3c; TL0=0xb0; TR0=1;if(tn=40) tn=0;if(flag=1)now+; elsenow-;display(now); if(now=3) if(F3=0 | DN3=0)TR0=0;ocdoor(); pause(); F3=1;/三楼灯灭DN3=1;flag=0;start=1; TR0=0;UPI=UPO=DNI=DNO=1; else if(now=1)if(F1=0 | UP1=0)TR0=0; pause();ocdoor(); F1=1;UP1=1;flag=1;start=1; TR0=0;UPI=UPO=DNI=DNO=1; else if(now=2) if(F2=0|UP2=0) UP2=1;TR0=0; pause(); else if(F2=0 |DN2=0) DN2=1;TR0=0;pause(); F2=1;start=1; TR0=0; UPI=UPO=DNI=DNO=1; /*/键盘扫描子程序uchar keyscan() P2=0xfe; /扫描第一行temp=P2;temp=temp&0xfc;while(temp!=0xfc) delay(5); temp=P2; temp=temp&0xfc; while(temp!=0xfc) temp=P2; switch(temp) case 0xfa: num=0;start=0; break; case 0xf6: num=1;F1=0; break; case 0xee: num=2;F2=0;break; case 0xde: num=3;F3=0;break; while(temp!=0xfc) temp=P2; temp=temp&0xfc; P2=0xfd; /扫描第二行 temp=P2; temp=temp&0xfc; while(temp!=0xfc) delay(5); temp=P2; temp=temp&0xfc; while(temp!=0xfc) temp=P2;switch(temp)case 0xf9: num=4; UP1=0;break; case 0xf5: num=5; UP2=0;break; case 0xed: num=6; DN2=0;break; case 0xdd: num=7; DN3=0;break; while(temp!=0xfc) temp=P2; temp=temp&0xfc; return num;/*/数码管显示函数void display(uchar now) P0=tablenow;delay(15); /*/延时函数 void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=222;y0;y-);/*/到达目标层，灯闪烁void pause()int 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羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃