基于单片机控制的电铃控制器设计

基于单片机控制的电梯控制器一 设计要求（一）基本功能1 显示： 本设计要求实现 6 层控制，实时显示电梯所在楼层号位置2 升降控制：采用一台电动机，利用电机的正反转来实现电梯的升降。3 具备不可逆响应的功能： 电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效。 （二）扩展功能1 可增加人性化的按键语音服务功能2 可增加遥控或感应操作功能二 计划完成时间 三周1 第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。2 第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。3 第三周完成软件和硬件的联合调试。目 录1 引言12 电路总体设计方案12.1 设计思路12.2 设计方框图13 设计原理分析23.1 模拟信号输入电路的设计23.2 模拟信号输出电路的设计33.2.1 显示电路的设计33.2.2 电机控制电路的设计33.3 复位和时钟电路43.4 系统软件设计 44 结束语6参考文献 6附录一7附录二8基于单片机控制的电梯控制器摘要：针对目前建筑物上的载物电梯的常规功能和大型车间转移贷物的麻烦，本设计提出了以单片机为核心的电梯控制技术和实现方法，通过人的按键选择能够使电梯自动上升、下降、自动、自行和实时显示，带来了极大方便。关键词：89S51 ，门开关，电梯控制，电机的正反转，传感器1 引言在一些办公楼、宾馆和大型车间中，除了安装载人电梯外，为了更加提高办事效率，节省劳力，常常要安装载物电梯。但是在目前广泛使用的自动控制系统中，绝大多数是以继电器为控制型。它的缺点是随着楼层的增高，使用继电器的数量会大大增加，造价和体积也会越来越大；同时继电器也会因为长时间工作发生表面烧结，控制失灵现象。本设计以六层建筑物为模型，以单片机 8051 为核心，设计了一种方便贷物在各层的传送，但工作环境又不太烦忙的电梯，消除了以上缺点，且有很强的实用性。2 电路总体设计方案2.1 设计思路本设计采用 AT89S51 单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。采用按键开关电路作为外呼内选呼叫控制。每层装有一个传感器，从而判断车厢所在位置，由 LED 显示电路展示给操作者。操作者通过按键的输给单片机信号，控制电动机的正反转控制电梯的升降。当电梯到达所选层，开门后延时进人，直到无人进厢关门，如果操作者确认无人进厢可以强制关门而跳过延时。当车厢到达所选层后，开门，人下车，关门，等待下一次呼叫。2.2 设计方框图本设计的方框图如下图 1 所示，电路设置有复位电路，当电路复位后，由软件设置显示电路显示 0，楼层感应电路立即把电梯所在楼层通过 89S51 让显示电路显示出来；如有操作者在厢外呼叫，由外呼叫电路把信号输入 89S51，当车厢来到呼叫层（由楼层感应电路判断，电机控制电路控制电机正反转） ，开门，人进去后关门。操作者通过选层电路把想去层告知 89S51，控制电机把操作者送至想去层。系统等待下次呼叫。系统的正常工作有时钟电路来保证。显示电路实时显示电梯所在楼层位置。一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一一89S51一一一一一一一一一一一一一一一一一一一图 1 电路总体方框图3 设计原理分析3.1 模拟信号输入电路的设计现以呼叫信号的输入为例，来说明信号输入及单片机识别原理。如图 2 所示，采用 P0.0P0.5 外接上拉电阻的并行输入形式，来输入外呼叫信号，把五个开关按键分别置每层车厢入口，由于单片机复位后各端口输出高电平，当操作者呼叫按下相应层按键后，把该口拉至低电平，89S51 可根据此电平执行相应层的操作；同样方法电梯所在楼层传感器（本设计用开关模拟代替）用 P2.0P2.5 输入，用于判断电梯所在楼层位置；操作者在厢内所选楼层通过 P1.0P1.5 输入；当开门后如果有人进出车厢通过 P3.2 外接按键模拟代替；由于开门后如果没人进厢，会有一个延时电梯门才会自行关闭，如果操作者想即时关门，可通过按 P3.3 外接按键来执行。它们的工作原理相同，具体电路形式见附录图，不再详述。P0.7 32P0.633P0.5 34P0.4 35P0.336P0.2 37P0.1 38P0.039VCC 40P2.0 21P2.122P2.2 23P2.3 24P2.425P2.5 26P2.6 27P2.728ALE/PROG 30PSEN 29EA/VPP31P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.5/MOSI6P1.6/MISO7 P1.7/SCK8REST9 P3.0/RXD10P3.1/TXD11 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014P3.5/T115 P3.6/WR16P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20U1 AT89S51B11S1 S2 S3 S4 S5R34k R44k R54k R64k R64k R74kS65VGNDR34kL8图 2 外呼叫电路3.2 模拟信号输出电路的设计3.2.1 显示电路的设计由于在实际中，厢外六个显示和厢内一个显示显示的数据是相同的，所以电路中只用一个显示代替，如图 3 所示。89S51 的串行口 RXD 和 TXD 为一个全双工串行通信口，但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器，其数据由 RXD（P3.0）串行输出或输入；而同步移位时钟由TXD（ P3.1）端串行输出，在同步时钟作用下，实现同串行到并行的数据通信。在不需要使用串行通信的场合，利用串行口加芯片 74HC164 就可构成一个并行输入输出口。c1d2g10e4dp5b6a7f98LED4A1B2QA3QB4QC5QD6GND7CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13VCC14U774LS164D1IN4007D2IN4007D3IN40075VRXDTXD图 3 数码显示电路74HC164 是串行输入、并行输出移位寄存器，其引脚功能如下： Q0Q7：并行输出端，分别接 LED 显示各引脚。 A、B：串行输入端，接入 RXD 端。 CLR：清除端，本设计中接高电平。 CLK：时钟脉冲输入端，接入 TXD 端。数据显示采用共阳数码管，其共阳端接高电平，三个二极管起到限流作用。在 P0.6 端口外接发光二极管用于模拟门的开关，其常态为高电平，二极管处于灭状态。通过软件设置当 P0.6 为低电平，二极管亮，表示门开。3.2.2 电机控制电路的设计在实际中，带动电梯上下的电机必须用三相电机，在设计中为了实现方便，用一个小直流电机模拟，其控制原理与三相电机相同。如下图 4 所示，在 89S51 的 P2.6 和 P2.7 口外接两个PNP 型三极管，当两个口为高电平时，两个三极管都不导通。如果 P2.6 为高电平，则左面的三极管导通，从而由它控制的两个继电器接通，电机正转；同样当 P2.7 为高电平，电机反转。但如果电机运行，两个端口必须只有一个为高电平，这由软件设置保证。在继电器两端并联D1、D2 两个二极管，用于防止由于继电器的通断对其它路的影响。此外，为了使电机运行更直观，与电机两端并联两个颜色不同，极性相反的为光二极管，以示区别。Q4Q3PNPPNPR15 R16200L3L2Q4Q3GND5VP2.6P2.7D1D2IN4007图 4 电机控制电路3.3 复位和时钟电路复位电路如图 5 左所示，RST 为 89S51 的 9 脚。当按下 S21 后，由软件设置显示为0，并且等待楼层传感器读取数据。时钟电路如图 5 右所示，XTAL1 和 XTAL2 分别为89S51 的 19 和 18 脚。电路晶振采用 12MHz，从而保证系统正常工作。CRY12MHzC133PFC233PFC322uFR1410KRESETS21R14200XTAL1XTAL2GND GNDRST5V图 5 复位（左）和时钟（右）电路3.4 系统软件设计 初始化程序合使显示为 0，其它处于等待工作状态。 主程序主要功能有： 判断电梯所在的位置，根据呼叫和选层情况决定电梯的运行。判断电梯所在楼层并进行相应显示。根据操作需要进行开关门的控制。 软件流程图如下图 5 所示：一一一一一一一一一一一一一一一一NN YYN一一 一一 一一一一一一一一一一一一一?Y一一一一一 一一一一一Y一一一一一 一一一一一一一一一?一一一一? 一一一一?一一一一?一一一一一一NY一一 一一一一一一一一一一一 一一一一NY一一一一一一一一一一一一一 一一Y一一一一一 一一一一N一一NY一一一一一一一 一一一一Y一一一一一 一一一一N一一NY一一一一一一一 一一一一一一一一一?N图 5 软件流程图4 结束语三周以来，整日埋头于电路程序的分析、设计、组装、绘制、仿真、总结及打印材料等工作中，在各位老师的耐心指导和同学的帮助之下，开始在脑海里有了大致的模块，根据自己的目的有效的编制程序，对比之下有进一步完善，在形成电路大致模块下又进一步尽可能的减小成本，直到最终电路以自己认为最理想的形式形成 。通过这次实习，受益匪浅，有了一个初步设计电路的完整思路。学会了怎样查找资料，设计电路，组装电路板。熟练的掌握了绘制电路原理图和电路板的调试整个过程。使所学的理论知识运用到实践中。进一步巩固所学的知识。参考文献1周航慈.单片机应用程序设计基础M.北京:电子工业出版社,1997 年 7 月2朱承高.电工及电子技术手册M.北京:高等教育出版社,19903阎石.数字电子技术基础（第三版）M.北京:高等教育出版社,19894廖常初.现场总线概述J. 电工技术,1999.65苗常青.单片机设计基础J. 北京：电子工业出版社，2004.66王国丰.单片机应用技术J. 北京：清华大学出版社，2004.6附录 1P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728ALE/PROG30PSEN29EA/VPP31P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5/MOSI6P1.6/MISO7P1.7/SCK8REST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20U1AT89S51CRY12MHzC133PFC233PFRESETALEPSENA11A12A13A14A15A16A17B10B11B12B13B14B15B16B17C10C11C12C13C14C15C16C17D10D11D12D13D14D15D16D17S1S2S3S4S5c1 d2g10e4dp5b6 a7f98LED4A1 B2QA 3QB 4QC 5QD 6GND7CLK8 CLR9QE 10QF11QG 12QH 13VCC14U774LS164R34kR44kR54kR64kR64kR74kS6S12S1110S9S8R13240R12240R11240R10240R9240R8240 S7S13S14S15S16S17R194kR21R224kR234kR244kR214kS18R254kR264kS19S20C322uFR1410K RESETS21R14200D1IN4007D2IN4007D3IN40075vQ1Q4Q2Q3R14kPNPPNPR15R16200 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一L3 L2R18 R171kL1D5IN4007D4一一一一一GNDGNDGNDGND电梯控制系统总电路图附录 2;电梯；=；初始化men BIT P0.6xia BIT P2.6shang BIT P2.7wsh bit 37hclose bit 36h；=；主程序org 0000hLJMP mainorg 0003hljmp hua3org 0013hljmp hua4ORG 0030hmain:SETB eaSETB IT0SETB EX0SETB IT1SETB EX1MOV A,#00HACALL XH；=； 六层状态liuc:JB P2.0,fiv MOV A,#06 ACALL XHliuh:JB P0.0,wuh ;六层呼叫ACALL tingACALL liuxfiv:LJMP wuc wuh:JB P0.1,sih ;五层呼叫CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB xiaACALL ting ACALL liuasih:JB P0.2,sanh ;四层呼叫CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liubsanh:JB P0.3,erh ;三层呼叫CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XH JB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liumerh:JB P0.4,yih ;二层呼叫CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liunyih:JB P0.5,liuh ;一层呼叫CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.5,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liuj;=; 五层状态wuc: JB P2.1,four MOV A,#05ACALL XHliuk:JB P0.0,wuk; 六层呼叫CLR shangJB P2.0,$mov a,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuxfour: LJMP sicwuk:JB P0.1,sik; 五层呼叫ACALL tingACALL liuasik:JB P0.2,sank ; 四层呼叫CLR xiaJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liubsank:JB P0.3,erk ; 三层呼叫CLR xia JB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liumerk:JB P0.4,yik; 二层呼叫CLR xiaJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liunyik:JB P0.5,liuk; 一层呼叫CLR xiaJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.5,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liuj;=; 四层状态sic: JB P2.2,three MOV A,#04ACALL XHliuq:JB P0.0,wuq; 六层呼叫CLR shangJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.0,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuxthree: LJMP sancwuq:JB P0.1,siq; 五层呼叫CLR shangJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuasiq:JB P0.2,sanq ;四层呼叫ACALL tingACALL liubsanq:JB P0.3,erq ;三层呼叫CLR xia JB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liumerq:JB P0.4,yiq; 二层呼叫CLR xiaJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liunyiq:JB P0.5,liuq; 一层呼叫CLR xiaJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.5,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liuj;=; 三层状态sanc:JB P2.3,two MOV A,#03ACALL XHliup:JB P0.0,wup; 六层呼叫CLR shangJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.0,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuxtwo: LJMP ercwup:JB P0.1,sip; 五层呼叫CLR shangJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuasip:JB P0.2,sanp ;四层呼叫CLR shangJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liub sanp:JB P0.3,erp ;三层呼叫ACALL tingACALL liumerp:JB P0.4,yip; 二层呼叫CLR xiaJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liunyip:JB P0.5,liup; 一层呼叫CLR xiaJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.5,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liuj;=; 二层状态erc: JB P2.4,one MOV A,#02ACALL XHliud:JB P0.0,wud; 六层呼叫CLR shangJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.0,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuxone: LJMP yicwud:JB P0.1,sid; 五层呼叫CLR shangJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuasid:JB P0.2,sand ;四层呼叫CLR shangJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHSETB shangACALL ting ACALL liubsand:JB P0.3,erd ;三层呼叫CLR shangJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHsetb shangACALL tingACALL liumerd:JB P0.4,yid; 二层呼叫ACALL tingACALL liunyid:JB P0.5,liud;一层呼叫CLR xiaJB P2.5,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL liujhua:LJMP liuchua3:setb wshretihua4:setb closereti;=; 一层状态yic: JB P2.5,huaMOV A,#01 ACALL XHliug:JB P0.0,wug;六层呼叫CLR shangJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.0,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuxwug:JB P0.1,sig;五层呼叫CLR shangJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liuasig:JB P0.2,sang ;四层呼叫CLR shangJB P2.4,$ MOV A,#02ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#04ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liubxyz:ljmp liugsang:JB P0.3,erg ;三层呼叫CLR shangJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.3,$MOV A,#03ACALL XHsetb shangACALL tingACALL liumerg:JB P0.4,yig;二层呼叫CLR shangJB P2.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liunyig:JB P0.5,xyz;一层呼叫ACALL tingACALL liuj;=;六层呼叫后选层liux: JB P1.0,wux; 六层选择ACALL tingLJMP liuhwux:JB P1.1,six;五层选择CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHSETB xiaACALL tingLJMP wukliuw: LJMP liuxsix:JB P1.2,sanx;四层选择CLR xiaJB P2.1,$MOV A,#05ACALL XHJB P2.2,$M