基于单片机的电梯控制系统.doc

邵阳学院本科毕业设计 论文 I 摘 要 本文介绍了基于单片机的电梯控制系统 硬件部分主要由单片机最小系统模块 电梯间电路模块 电梯内电路模块 楼层检测模块 电动机驱动模块 报警模块等7 部分组成 该系统采用单片机 89C51 作为控制核心 内外招使用按键按下与否 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 楼层检测使用光电传感器 电动 机控制部分采用直流电动机及H桥式驱动 软件部分使用汇编语言 利用中断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 光电传感器产生电平变化 送到单片机计数来确定楼层数 并 送到数码管进行显示 硬件设计简单可靠 结合软件 基本实现了四层电梯运行的 模拟 关键词 AT89C51 电梯控制系统 报警电路 邵阳学院本科毕业设计 论文 II Abstract This text primarily introduced Elevator control system that based on SCM Single Chip Microcomputer control system and hardware from some of the major minimum system modules elevator between circuit blocks lift circuit module floors detection module the motor drive module alarm module composed of seven parts The system uses SCM 89 C51 as a core control the use of internal and external strokes press the button or not arising from the level of change as users request information sent to the microcontroller motor control microcontroller rotation the floor under the SCM Test results parked motor control in the target floor Floor detection using photoelectric sensors motor control part of a DC motor and H bridge driver Some use of assembly language software the use of methods to detect interrupt the user requests the key information according to the lift operation to the appropriate floor a photoelectric sensor level changes to the SCM count to determine the number of floors and sent to the digital display Hardware design is simple and reliable the combination of software basically a four story elevator operation of the simulation Key words AT89C51 elevator control system alarm module 邵阳学院本科毕业设计 论文 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪 论 1 1 1 电梯的概述 1 1 2 本文主要研究内容 2 第 2 章 系统功能介绍及方案论证 3 2 1 电梯的组成 3 2 2 电梯控制系统组成框图及工作原理 3 2 3 总体方案设计与论证 4 2 4 单元电路的设计与论证 4 2 5 本章小结 9 第3章 基于单片机的电梯控制系统单元电路的设计 10 3 1 单片机最小系统 10 3 2 各楼层电梯间电路 10 3 3 电梯内电路 12 3 4 控制台电路 12 3 5 楼层检测 13 3 6 电动机驱动 14 3 7 报警部分 15 3 8 本章小节 16 第 4 章 软件设计 17 4 1 按键查询部分 18 4 2 楼层选择按键功能程序 20 4 3 电机控制部分 25 4 4 楼层检测及显示部分 25 4 5 报警部分 25 第 5 章 系统仿真 25 5 1 软件编译调试 25 5 2 硬件仿真 26 邵阳学院本科毕业设计 论文 4 结 论 27 参考文献 28 致 谢 29 附录一 系统电路图 30 附录二 主程序清单 33 邵阳学院本科毕业设计 论文 1 第1章 绪 论 1 1电梯的概述 电梯进入人们的生活已经150年了 一个半世纪的风风雨雨 翻天覆地的是历 史的变迁 永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺 1854年 在纽约水晶宫举行的世界博览会上 美国人伊莱沙 格雷夫斯 奥的斯 第一次向世人展示了他的发明 他站在装满货物的升降梯平台上 命令助手将平台 拉升到观众都能看得到的高度 然后发出信号 令助手用利斧砍断了升降梯的提拉 缆绳 令人惊讶的是 升降梯并没有坠毁 而是牢牢地固定在半空中 奥的斯先 生发明的升降梯安全装置发挥了作用 一切安全 先生们 站在升降梯平台上的 奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意 谁也不会想到 这就是人类历史上第一部 安全升降梯 生活在继续 科技在发展 电梯也在进步 150年来 电梯的材质由黑白到彩 色 样式由直式到斜式 在操纵控制方面更是步步出新 手柄开关操纵 按钮控 制 信号控制 集选控制 人机对话等等 多台电梯还出现了并联控制 智能群控 双层轿厢电梯展示出节省井道空间 提升运输能力的优势 变速式自动人行道扶梯 的出现大大节省了行人的时间 不同外形 扇形 三角形 半菱形 半圆形 整 圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭 如今 以美国奥的斯公司为 代表的世界各大著名电梯公司各展风姿 仍在继续进行电梯新品的研发 并不断完 善维修和保养服务系统 调频门控 智能远程监控 主机节能 控制柜低噪音耐用 复合钢带环保 一款款集纳了人类在机械 电子 光学等领域最新科研成果的新 型电梯竞相问世 冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉 人们的生活因此变得更加 美好 中国最早的一部电梯出现在上海 是由美国奥的斯公司于1901年安装的 1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着 1951年 党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯 天津从庆生电 机厂荣接此任 四个月后不辱使命 顺利地完成了任务 十一届三中全会后 沐浴 着改革开放的春风 我国电梯业进入了高速发展的时期 如今 在我国任何一个城 市 电梯都在被广泛应用着 电梯给人们的生活带来了便利 也为我国现代化建设 的加速发展提供了强大的保障 邵阳学院本科毕业设计 论文 2 电梯是高层建筑中安全 可靠 垂直上下的运载工具 对改善劳动条件 减轻 劳动强度起到很大的作用 电梯的应用范围很广 可用于宾馆 饭店 办公大楼 商场 娱乐场所 仓库以及居民住宅大楼等 在现代社会中 电梯已成为人类必不 可少的垂直运输交通工具 1889年 美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机 同年在纽约市的马累特大厦安装成功 标志着电梯的诞生 1915年已设计成功电梯自动平层控制系统 1933年美国制造出6m s的高速电梯 1949年研制出4 6台电梯群控系统 1955年出现真空电子管小型计算机控制电梯 1962年在美国已出现8 5m s的超高速电梯 1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统 电梯使用的驱动由最初的直流电机 到单速交流感应电机 后来的交流双速电机的发明 才基本满足了电梯的运行要求 1976年将微处理器应用于电梯 1977年日本三菱电机开发出10m s 的超高速电梯 至此 电梯的控制技术已 有了很大的发展 1 2本文主要研究内容 本文主要是用51单片机来实现电梯控制系统 使其具备电梯基本升 降功能 并当多层对电梯呼叫时 能安排电梯停靠 从而实现电梯的基本运行情况的模拟 论文的第2章进行方案的提出与论证 分析本次设计所采用方案的可行性 第3章给出电梯控制系统的各个模块电路的设计和所需主要器件的主要参数 并介绍硬件实现的详细方案 给出本次设计的 硬件原理电路图 并分点描述各模块 功能 第4章给出软件实现的程序流程图 并介绍各模块所要实现的功能 第5章 系统的仿真方法 邵阳学院本科毕业设计 论文 3 第2章 系统功能介绍及方案论证 本章先简要介绍了电梯的组成及其电梯控制系统的工作原理 然后详细介绍了 基于单片机的电梯控制系统的方案设计 2 1电梯的组成 电梯主要由以下两大部分组成 1 机械部分 包括曳引系统 导向系统 娇厢 门系统等 2 电路部分 包括重量平衡系统 电力拖动系统 电梯控制系统 安全保 护系统等 本文主要是针对电梯控制系统所作的研究 设计一种基于MCU的电梯控制 系统 实现电梯运行的模拟 2 2 电梯控制系统组成框图及工作原理 该系统主要由MCU控制模块 电梯间电路模块 电梯内电路模块 控制台电路 楼层检测模块 电动机驱动模块 报警模块等7部分组成 如图2 2所示 邵阳学院本科毕业设计 论文 4 控制模块 电梯内电路电梯间电路 报警电路 电动机控制模块楼层检测 控制台电路 图 2 2 系统总原理图 该系统以MCU控制模块核心 控制台电路主要是完成电梯的启动 停止以及 楼层数的显示 电梯内电路是用来让电梯内用户选择目标楼层 作为内招信号 电梯间电路是同来让电梯外用户选择目标楼层 作为外招信号 内外招使用按键 按下与否而引起的电平的改变作为用户请求信息发送到MCU MCU控制电动机转 动 到达目标楼层 楼层检测模块一般采用传感器 实时检测反馈给MCU 来确 定的电机的转停 报警模块作为电梯的求救系统 2 3 总体方案设计与论证 方案一 方案一 采用可编程控制器 PLC 作为主要器件来控制电机的运动 内外按 键的响应 按键后的电路显示等等 用PLC编程较简单 电路也不复杂 但此方案 的各个模块的费用都比较高 硬件设计不灵活 故不采用本方案 方案二 方案二 MCU采用一个单片机控制所有的按键 数码管显示 电动机的转动 传感器的输出信号等等 并对以上所有信号进行处理 单片机技术目前较为成熟 自身资源丰富 硬件设计简单 成本低 可靠性高 结合软件完全可以实现电梯运 行状况的简单模拟 故采用本方案 系统框图2 1所示 2 4 单元电路的设计与论证 通过对系统总框图的分析 此系统的各个模块方案设计如下 邵阳学院本科毕业设计 论文 5 2 4 1单片机最小系统 此处选用最常用的AT89C51 它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存 储器 FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的 低电压 高性能CMOS8位微处理器 该器件采用ATMEL高密度非易失存储器 制造技术制造 与工业标准的MCS 51指令集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL的AT89C51是一种高效微 控制器 AT89C2051是它的一种精简版本 AT89C单片机为很多嵌入式控制系 统提供了一种灵活性高且价廉的方案 外形及引脚排列如图2 4所示 主要特性 与MCS 51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命 1000写 擦 循环数据保留时间 10年 全静态工作 0Hz 24Hz 三级程序存储器锁定 128 8位内部RAM 32可编程I O线 两个16位定时器 计数器 5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 邵阳学院本科毕业设计 论文 6 2 4 2 电机驱动电路模块 方案一 方案一 电机选用直流电机 驱动部分采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压 从而达到调速的目的 但是电阻网络只能实现有级调速 而数字电阻的元器件价格比较昂贵 再加上一般 电动机的电阻很小 但电流很大 分压不仅会降低效率 而且实现很困难 更为主 要的问题是一般电动机如直流电机很难使其立即停止 达不到电梯的在定点停止的 效果 方案二 方案二 直接用步进电机及其驱动器BY 2HB03M 直流电机在断电的时候很难控制其速度 容易出现电机不能快速停止的情况 用步进电机再加上程序控制基本上可克服上述困难 但是基于本设计只是对电梯运行状况的模拟而已 对电机驱动这部分要求不是 很严格 只需要实现电机的正反转就可以了 所以选择直流电机及常用的H桥式驱动 就可以实现电梯上升与下降的模拟 2 4 3 报警模块报警模块 图 2 4 AT89C 系列单片机 邵阳学院本科毕业设计 论文 7 直接采用单片机控制输出口电平的高低来控制蜂鸣器的发声与否 这样做的优 点是电路比较简单 控制也较简单 2 4 4 楼层检测模块 在当下检测技术多种多样 其中光电检测方法占有十分重要的地位 不仅具有 精度高 反应快 非接触等优点 而且可测参数多 传感器的结构简单 形式灵活 多样 体积小的特点 所以在此次设计当中选择光电传感器作为楼层检测部分的主 要部件 完成楼层检测的功能 1 光电传感器原理 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件 它是把光信号 红外 可见及紫外光辐射 转变成为电信号的器件 分为脉冲式和模拟式两种 而模拟式光电传感器又分为吸收式 反射式 遮光式和辐射式 其工作原理是基于 光电元件的光电特性 由于光通量是随被测量而变的 光电流就成为被测量的函数 故 又被为光电传感器的函数运用状态光电传感器 此外 光电传感器的体积很小 而敏感范围很宽 加上机壳有很多样式 所以 使用范围很广 近年来 随着光电技术的发展 光电传感器已成为系列产品 其品 种及产量日益增加 用户可根据需要选用各种规格产品 目前已在各种自动机上已 获得广泛的应用 此处采用脉冲式光电传感器 通过电梯行至相应楼层装有传感器的地方时 产 生的电平变化 发送到单片机计数就可以确定楼层数 结构简单 易于控制 2 光电传感器的选择 在本设计中选择GK 310C型光电管作为本次设计楼层检测部分主要器件 GK 310型光电管是将砷化镓红外光发光管和硅光敏三级管装在中间带槽的支架上 当槽内无物体时 砷化镓发光管发出的光直接照在硅光敏三级管的窗口上 从而产 生大的电流输出 当有物体经过槽内时则挡住光线 此时光敏管的输出端为低电平 这样可识别物体的有无 GK 310C型光电管的主要技术参数 最大正向电流IFMAX 50uA 正向压降VF 1 5V 反向耐压VR 5V 反向漏电IR 50uA 输出特性如下 邵阳学院本科毕业设计 论文 8 暗电流ID 0 1uA 反向耐压VBR CEO 20V 光电流IL为2至3mA 响应时间tr 3us tf 4us 2 4 5 电梯内部电路 电梯间电路及控制台电路模块的设计 电梯控制系统由各楼层的电梯间电路 电梯内电路和控制台电路三部分组成 各楼层的电梯间 电路二 三楼的电梯间均有 上升 和 下降 选择按键 一楼只 有 上升 按键 四楼只有 下降 按键 每个按键配一只发光二极管 作为指示灯 电梯内部电路 目标楼层号1 4选择按键 每个按键配有相应指示灯 控制台电路 两个按键用于手动控制 控制电梯的 开始运行 和 停止运行 两个指示灯 分 别指示电梯当前的升降情况 楼层显示部分用一只数码管 显示电梯当前所在的楼层 CD4511作为译码器 它是一个用于驱动共阴极 LED 数码管 显示器的 BCD 码 七段码译码器 特点如下 具有BCD转换 消隐和锁存控制 七段译码及驱动功能的CMOS电路 能提供较大的拉电流 可直接驱动LED显示器 如图2 3所示 图2 3 CD4511的引脚图 1 引脚功能 BI 4脚是消隐输入控制端 当BI 0 时 不管其它输入端状态如何 七段数 码管均处于熄灭 消隐 状态 不显示数字 LT 3脚是测试输入端 当BI 1 LT 0 时 译码输出全为1 不管输入 DCBA 状态如何 七段数码管均发亮 显示 8 用来检测数码管是否损坏 LE 锁定控制端 当LE 0时 允许译码输出 LE 1时 译码器是锁定保持 状态 译码器输出被保持在LE 0时的数值 A1 A2 A3 A4 为8421BCD码输入端 邵阳学院本科毕业设计 论文 9 a b c d e f g 译码输出端 输出高电平有效 2 CD4511的工作原理 锁存功能 译码器的锁存电路由传输门和反相器组成 传输门的导通与截止由 控制端LE的电平状态决定 当LE为 1 时 此时有锁存作用 译码 CD4511译码用两级或非门担任 为了简化线路 先用二输入端与非门 对输入数据B C进行组合 得出四项 然后将输入的数据A D一起用或非门译码 如表2 1 消隐 BI为消隐功能端 该端施加某一电平后 迫使B端输出为低电平 字形 消隐 根据消隐输出J的电平公式如不考虑消隐BI项 便得J B C D 据上式 当输入BCD代码从1010 1111时 J端都为 1 电平 从而使显示器中的字形消 隐 表2 1 CD4511的真值表 输 入输 出 LEBILTDCBAabCdefg显示 XX0XXXX11111118 X01XXXX0000000消隐 011000011111100 011000101100001 011001011011012 011001111110013 011010001100114 011010110110115 011011000111116 011011111100007 011100011111118 011100111100119 01110100000000消隐 01110110000000消隐 01111000000000消隐 01111010000000消隐 01111100000000消隐 01111110000000消隐 111XXXX锁 存锁存 3 数码管的工作原理 邵阳学院本科毕业设计 论文 10 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管 八段数码管比七段数码管多一 个发光二极管单元 多一个小数点显示 按能显示多少个 8 可分为1位 2位 4位等等数码管 按发光二极管单元连接 方式分为共阳极数码管和共阴极数码管 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 COM 的数码 管 共阳数码管在应用时应将公共极COM接到 5V 当某一字段发光二极管的 阴极为低电平时 相应字段就点亮 当某一字段的阴极为高电平时 相应字段就 不亮 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 COM 的数码管 共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上 当 某一字段发光二极管的阳极为高电平时 相应字段就点亮 当某一字段的阳极为 低电平时 相应字段就不亮 显示部分是当键盘中断程序扫描到有按键按下时 显示部分 LED 马上工作 显示按键值所对应商品待售数量 在本次设计当中 选择静态显示 由74LS245驱动8155芯片 通过47译码器将要显示的待售数量 BCD码送到七段数码管 显示的数字如图 2 4 图 2 4 数码管的显示 2 5 本章小结 在第2章当中 给出了基于单片机的电梯控制系统的系统结构框图 该设计所要 完成的功能 并对系统主要功能模块方案选择进行论证以及器件的选择 以上各个 模块实际电路将在下一章中详细介绍 邵阳学院本科毕业设计 论文 11 第3章 基于单片机的电梯控制系统单元电路的设计 3 1 单片机最小系统 EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 U1 AT89C51 X1 C1 30P C2 30P C3 22u RESET VCC P3 4 P3 5 P3 6 P3 7 ST OP ST ART P1 0 P1 0 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P3 0 P3 1 P3 3 P3 2 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 VCC 图3 1 单片机最小系统 单片机最小系统电路如图3 1所示 单片机采用ATMEL公司的AT89C51 晶体振荡器选12MHz C1 C2为30p瓷片电容 与晶体振荡器构成时钟电路 电容C3按键RESET构成上电复位和手动复位电路 3 2各楼层电梯间电路 如下图所示 此部分电路是提供给处于各个楼层电梯外的用户发出上下楼请求 按键与单片机的P1 0 P1 5分别相连 指示灯通过P0 0 P0 5来控制 其中 R52 R55 R56 R59 R60和R62是上拉电阻 其作用是保证按键未按下时 端口 P1 0 P1 5为高电位 当按键按下时 端口P1 0 P1 5通过按键接地 使得 P1 0 P1 5变为低电平 电容C51 C56的作用是消除抖动和抗干扰 各楼层电梯 间的升降选择按键均与单片机P1口连接 上升按键与P1口的P1 0 P1 2连接 下降按键与P1口的P1 3 P1 5连接 即由P1口可以读到电梯间升 降按键的状 态 每个上升 下降按键均有一只发光二极管作为指示灯与之配合 发光二极管与 邵阳学院本科毕业设计 论文 12 PO口的P0 0 P0 5连接 每个发光二极管通过一只阻值为470 的限流电阻接 电源 VCC 这样流经发光二极管的电流约为7 5 mA 有适当的亮度 同时单片机 的端口在不加驱动的情况下可以承受 3 3 电梯内电路 电梯内电路如图3 7所示 提供给电梯内的乘客用户使用 四个目标楼层选择 按键F1 F2 F3 F4和4个与之配合的发光二极管作为指示灯 即 FS1 FS2 FS3和FS4 按键与P3口的P3 0 P3 3连接 指示灯与P2口的 P2 0 P2 3相连 上拉电阻R11 R14和电容C41 C14的作用同上 图 3 3 一层按键电路 图 3 4 二层按键电 路 图 3 6 四层按键电路图 3 5 三层按键电路 R51 470 UP1 LE DC51 R52 10K P0 0 P1 0 UPA 1 5 UP2DOWN2 C52C53 R53 470 R54 470 P0 1 P0 3 R55 10K R56 10K P1 3 P1 1 DOWNA2UPA2 5 UP3DOWN3 C52C53 R57 470 R58 470 P0 2 P0 4 R59 10K R60 10K P1 4 P1 2 DOWNA3UP3 5 R61 470 DOWN4 C51 R62 10K P0 5 P1 5 DOWN4 5 邵阳学院本科毕业设计 论文 13 R11 10K R12 10K R13 10K R14 10K C11 C12C13C14 P3 0 P3 1 P3 2 P3 3 VCC R16 470 R17 470 R18 470 R19 470 FS1FS2FS3FS4 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 F1F2F3F4 3 4 控制台电路 控制台电路如下图所示 发光二极管Power是电源指示灯 用以显示供电是否 正常 采用共阴极数码管来显示当前楼层 采用CD4511作译码器 LE接 VCC 译码器处于锁存状态 经R31 R37 阻值为470 对数码管限流 UP DOWN 两只发光管用来显示电梯运行的方向 START与STOP分别 与单片机的P1 6 P1 7连接 用来控制电梯的起停 如图3 9所示 CD4511的 A0 A3分别与P3 4 P3 7 相连 R31 R37为限流电阻 图 3 7 电梯内电路 POWERC41C42 R41 10K R42 10K R45 470 VCC R43 470 R44 470 UPDWON P0 7 P0 6 ST OPST ART P1 6 P1 7 邵阳学院本科毕业设计 论文 14 图 3 9 电梯控制台显示电路 3 5 楼层检测 在本设计中 光电传感器电路连接图如所3 12示 D1 T1组成红外发射 接受 对管 D1通电后发出红外信号 光槽若未挡住 T1将导通 比较器LM339输出低 电平 光槽光线若被挡 T1截止 LM339输出高电平 利用电梯行至楼层标志处 光槽光线被电梯遮挡所带来的电平变化发送到单片机P2 6计数即可实现楼层检测 图 3 8 电梯控制台电路 A1 1 A2 2 A3 6 A0 7 OUT A 13 OUT B 12 OUT C 11 OUT D 10 OUT E 9 OUT F 15 OUT G 14 LT 3 BL 4 LE 5 CD4511 R31 R32 R33 R34 R35 R36 R37 P3 4 P3 5 P3 6 P3 7 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 9 GND a bf c g d e dp DISP VCC 邵阳学院本科毕业设计 论文 15 5 4 2 312 U2A LM 339 R2 10k R3 10k R POT 2 5 VCC P2 6 D1 T1 R1 300 3 6 电动机驱动 直流电动机驱动电路主要是用来控制直流电动机的转动方向 通过改变直流电 动机两端的电压可以控制电动机的转动方向 电路采用功率三级管8050和8550 以满足电动机启动的瞬间的大电流要求 如图所示输入端分别与单片机P2 4和P2 5相连 电梯上升时 P2 4输出为低 电平 P2 5输出为高电平 晶体管功率放大器VT3 VT2导通 VT1 VT4截止 VT3 VT2与直流电动机一起形成回路 驱动电机正转 电梯下降时 P2 4输出为 高电平 P2 5输出为低电平 晶体管功率放大器VT3 VT2截止 VT1 VT4导 通 VT1 VT4与直流电动机形成回路 驱动电动机反转 4个二极管起到保护晶 体管的作用 功率晶体管采用TP521光耦器驱动 将控制部分与电动机驱动部分隔 离 光耦器的电源为 5V H型驱动电路中的晶体管功率放大器VT3 VT1的发射 极所加的电源为12V 图3 12 楼层检测电 路 邵阳学院本科毕业设计 论文 16 图3 13 电动机驱动电路 3 7 报警部分 如图3 14所示 此处利用两个常用三极管CS9013 连接成达林顿管结构 此 电路与单片机P2 7相连 其中R为限流电阻 当电梯运行过程中出现故障停止 P2 7输出高电平 蜂鸣器报警 另外用户在电梯中如果遇到紧急情况也可按 HELP 直接报警求救 3 8 本章小节 在本章当中 给出了本次设计电梯控制系统的各项性能指标和所需器件的特 性及主要参数 并分部份阐述用硬件实现本设计各模块的详细方案 并结合方 案出硬件电路图 A MOTOR SERVO VT1 8050 VT2 8050 R73 3 3K R74 3 3K VT3 8550 VT4 8550 C31 0 1u R75 0 1K R77 4 7K R72 0 1K R78 4 7K 5 U5A TP521 2 U5B TP521 2 55V R76 470 R71 470 VD5 VD6 VD1 IN4148 VD2 IN4148 VD3 IN4148 VD4 IN4148 P2 4 P2 5 R5 1k CS9013 NPN CS9013 NPN SPEAKER 5 P2 7 HEL P 邵阳学院本科毕业设计 论文 17 图3 14 报警电路 3 8 本章小节 在本章当中 给出了本次设计电梯控制系统的各项性能指标和所需器件的特 性及主要参数 并分部份阐述用硬件实现本设计各模块的详细方案 并结合方 案出硬件电路图 第4章 软件设计 由于本设计采用单片机实现控制 所以软件设计部份的程序编写用汇编语言来 完成 其中主程序部分主要完成系统的初始化 如中断方式的设置 开中断 存储 单元的清零等 在中断子程序中完成 按键查询等 其它的如数码管的显示 键盘 的响应 转动电机的控制 延时等均由相应的子程序来完成 软件编程是实现多功 邵阳学院本科毕业设计 论文 18 能 智能化 操作方便的关键 在本设计中 可以把程序的各部分相互结合起来 达到完成各项设计的功能 软件设计思想 采用模块化的分层次设计方法 将软件系统功能由多个实现单 一功能的子程序实现 通过调用不同的子程序 实现了复杂功能控制 这样便于调 试 修改 主流程图如图4 1所示 初始化 调用按键子程序 控制电动机转动 楼层检测 到达后显示目标楼层 开始 按键查询 返回 Y N 图 4 1 系统主流程图 4 1 按键查询部分 在本设计当中 键盘采用独立式按键 按键由P1口和P3 0 P3 3控制 采用 定时器T1中断查询按键状态 当有键按下时 即转入相应功能程序 键盘程序流 程图如图4 2所示 邵阳学院本科毕业设计 论文 19 开 始 读取所有按键键 Stop 按下 取得电梯上升请求 并刷新指示灯 标志 R3 非 0 数 清除全部电梯上升请求 清除全部电梯下降请求 清除全部电梯内目标楼层请求 修改读入的按键状态使之为仅 有电梯内目标为一楼 开关闭 T1 不在读取按键 取得电梯下降请求 并 刷新指示灯 返回 图 4 2 键盘查询程序流程图 程序清单如下 定时器T1中断服务程序 按键状态检查 TIME1 MOV TH1 0ECH 每10s检查一次按键 MOV TL1 78H MOV 6EH A MOV 30H P1 读入所有按键状态 MOV 31H P3 JB P1 6 TIME11 若Stop键未按下 则正常运行 MOV R3 0FFH Stop键按下 标志R3置非0数 MOV 20H 0 清除全部电梯间上升请求 MOV 21H 0 清除全部电梯间下降请求 邵阳学院本科毕业设计 论文 20 MOV 22H 0 清除全部电梯内目标楼层请求 MOV 30H 0FFH 修改读入的按键状态 使之为 电梯内目标为一楼 MOV 31H 0FEH CLR TR1 并关闭T1 不再读取按键 TIME11 MOV A 30H CPL A ANL A 07H 取得电梯间上升请求 ORL 20H A MOV A 20H 取得上升指示灯状态 CPL A ANL A 07H MOV 32H A MOV A 30H CPL A ANL A 38H 取得电梯间下降请求 RR A RR A ORL 21H A MOV A 21H CPL A ANL A 0EH RL A RL A ORL 32H A MOV A P0 ANL A 0C0H ORL A 32H MOV P0 A 刷新上升 下降请求指示灯 MOV A 31H ANL A 0FH 取得电梯内目标楼层请求 邵阳学院本科毕业设计 论文 21 ORL 22H A MOV A 22H CPL A MOV P2 A 刷新电梯内目标楼层指示灯 TIME12 MOV A 6EH RETI 4 2 楼层选择按键功能程序 4 2 1存储单元分配 20H 电梯间上升请求 20H 0 1楼 20H 1 2楼 20H 2 3楼 20H 3 4楼 21H 电梯间下降请求 21H 0 1楼 21H 1 2楼 21H 2 3楼 21H 3 4楼 22H H电梯内目标楼层请求 22H 0 1楼 22H 1 2楼 22H 2 3楼 21H 3 4楼 20H 22H 0 无请求 1 有请求 堆栈栈底 70H单元 T1中断服务程序中6EH单元保护累加器A的内容 30H 31H单元分别临时存放P1 P3 按键状态 32H作为单元按键及指示灯处理的中间单元 R3作为Stop键曾经按下过的记录 4 2 2电梯模型 如图4 3电梯模型 见附录一 上电后 系统一直等待 电梯的起始位置为一 楼 等待控制台Start按键按下 数码管显示 1 当Start按键按下后 电梯开 始向上运动 电动机开始转动 控制台的上升指示灯UP亮 到达二楼 电梯运行 经过楼层检测传感器时 R4计数加1 送到数码管显示 2 并在二楼停留5 s 然 后继续上升 每楼层停留5 s 直到四楼后 在四楼停留5 s后开始下降 控制台 的下降指示灯DOWN亮 每层楼停留5 s 直到一楼 然后重复上述过程 1 如果按下过Stop键 强制电梯直接下降到一楼 然后电梯停止工作 直 到再次按下Start键后重新恢复工作 邵阳学院本科毕业设计 论文 22 2 中断服务程序每10ms一次检查所有按键状态 并记录在相应存储单元 同时控制相应指示灯 3 定时器T0定时100ms R2作为5s定时的计数器 T0每中断一次R2 加1 当R2 50时 5s计时完成 程序清单如下 START启动程序 START MOV TMOD 11H MOV IE 8AH MOV TH0 3CH 定时100ms MOV TL0 0B0H MOV TH1 0ECH 定时10ms MOV TL1 78H SETB TR0 MOV SP 6FH STOP停止程序 STOP CLR P0 6 CLR P0 7 MOV R3 0 MOV P3 1FH 数码管显示 1 JB P1 7 等待开始工作指令 SETB P0 6 SETB TR1 启动T1 10ms一次读取按键 一楼上升按键选择程序 UP1 MOV A 20H 目前在1楼 ORL A 21H 取得 1楼请求情况 ORL A 22H ANL A 0EH JZ UP1 无请求 则等待 CLR P0 7 上升指示灯亮 邵阳学院本科毕业设计 论文 23 ACALL DLY 上升2s 二楼上升按键选择程序 UP2 MOV P3 2FH 到达2楼 数码管显示 2 JB 20H 1 UP21 是2楼电梯间的上升请求 转 UP21 JB 22H 1 UP21 是电梯内目标2楼请求 转 UP21 SJMP UP22 UP21 CLR 20H 1 清二楼电梯间上升请求标志位 CLR 22H 1 清电梯内目标2楼请求标志位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 UP22 MOV A 20H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 0CH 取得 2楼请求情况 JNZ UP23 AJMP DOWN22 2楼无请求 转2楼下降 UP23 CLR P0 7 上升指示灯亮 ACALL DLY 上升2s 三楼上升按键选择程序 UP3 MOV P3 3FH 到达3楼 数码管显示 3 JB 20H 2 UP31 是3楼电梯间的上升请求 转UP31 JB 22H 2 UP31 是电梯内目标3楼请求 转UP31 SJMP UP32 UP31 CLR 20H 1 清3楼电梯间上升请求标志位 CLR 22H 1 清电梯内目标3楼请求标志位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s 定时开始 CJNE R2 50 等待 5s 延时 邵阳学院本科毕业设计 论文 24 UP32 MOV A 20H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 08H 取得 3楼请求情况 JNZ UP33 AJMP DOWN32 3楼无请求 转3楼下 降 UP33 CLR P0 7 上升指示灯亮 ACALL DLY 上升2s UP34 MOV P3 4FH 到达4楼 数码管显示 4 四楼下降按键选择程序 UP41 CLR 20 H3 清4楼电梯间下降请求标志位 CLR 22H 3 清电梯内目标4楼请求标志 位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 UD4 MOV A 50H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 07H 取得 4楼的请求情况 JNZ DOWN4 AJMP UD4 DOWN4 CLR P0 6 下降指示灯亮 ACALL DLY 下降2s 三楼下降按键选择程序 DOWN3 MOV P3 3FH 到达3楼 数码管显示 3 JB 21H 2 DOWN31 是3楼电梯间的下降请求 转 DOWN31 JB 22H 2 DOWN31 是电梯内目标3楼请求 转 DOWN31 邵阳学院本科毕业设计 论文 25 S JMP DOWN32 DOWN31 CLR 21H 2 清3楼电梯间下降请求标志位 CLR 22H 2 清电梯内目标3楼请求标志位 SETB P0 6 下降指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 DOWN32 MOV 20H ORL A 21H ORL 22H ANL A 03H 取得 3楼的请求情况 JNZ DOWN33 AJMP UP32 3无楼请求 转3楼上升 DOWN33 CLR P0 6 下降指示灯亮 ACALL DLY 二楼下降按键选择程序 DOWN2 MOV P3 2FH 到达2楼 数码管显示 2 JB 21H 1 DOWN21 是2电梯间的下降请求 转 DOWN21 JB 22H 1 DOWN2 是电梯内目标3楼请求 转 DOWN21 SJMP DOWN22 DOWN21 CLR 21H 1 清2楼电梯间下降请求标志位 CLR 22H 1 清电梯内目标2楼请求标志位 SETB P0 6 下降指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 DOWN22 MOV A 20H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 02H 取得 2的请求情况 JNZ DOWN23 邵阳学院本科毕业设计 论文 26 AJMP UP22 1楼请求情况 ORL A 22H 邵阳学院本科毕业设计 论文 37 ANL A 0EH JZ UP1 无请求 则等待 CLR P0 7 上升指示灯亮 CLR P2 4 SEBT P2 5 电动机正转上升 ACALL DLY 上升2s 二楼上升按键选择程序 UP2 MOV P3 2FH 到达2楼 数码管显示 2 JB 20H 1 UP21 是2楼电梯间的上升请求 转UP21 JB 22H 1 UP21 是电梯内目标2楼请求 转 UP21 SJMP UP22 UP21 CLR 20H 1 清二楼电梯间上升请求标志位 CLR 22H 1 清电梯内目标2楼请求标志位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 UP22 MOV A 20H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 0CH 取得 2楼请求情况 JNZ UP23 AJMP DOWN22 2楼无请求 转2楼下 降 UP23 CLR P0 7 上升指示灯亮 CLR P2 4 SEBT P2 5 电动机正转上升 ACALL DLY 上升 2s 三楼上升按键选择程序 UP3 MOV P3 3FH 到达3楼 数码管显示 3 邵阳学院本科毕业设计 论文 38 JB 20H 2 UP31 是3楼电梯间的上升请求 转 UP31 JB 22H 2 UP31 是电梯内目标3楼请求 转 UP31 SJMP UP32 UP31 CLR 20H 1 清3楼电梯间上升请求标志位 CLR 22H 1 清电梯内目标3楼请求标志位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 UP32 MOV A 20H ORL A 21H ORL A 22H ANL A 08H 取得 3楼请求情况 JNZ UP33 AJMP DOWN32 3楼无请求 转 3楼下 降 UP33 CLR P0 7 上升指示灯亮 ACALL DLY 上升2s UP34 MOV P3 4FH 到达 4 楼 数码管显示 4 四楼下降按键选择程序 UP41 CLR 20H 3 清4楼电梯间下降请求标志 位 CLR 22H 3 清电梯内目标4楼请求标志 位 SETB P0 7 上升指示灯灭 MOV R2 0 5s定时开始 CJNE R2 50 等待5s延时 UD4 MOV A 50H ORL A 21H 邵阳学院本科毕业设计 论文 39 ORL A 22H ANL A 07H 取得 4楼的请求情况 JNZ DOWN4 AJMP UD4 DOWN4 CLR P0 6 下降指示