基于单片机控制的电梯控制器

目录1 引言12 总体设计方案12.1 设计思路 12.2 总体设计框图 12.3 电梯运行主程序流程图 23 设计原理分析 23.1 独立键盘电路23.2 显示电路33.3 驱动电路43.4 晶振复位电路44 系统软件设计 55 结束语 6参考文献 6附录 1：总体电路图 7附录 2：源程序代码8基于单片机控制的电梯控制器摘要：本设计基于单片机来控制电器中各部分的使用，采用 LED 来实时显示楼层的位置，采用发光二极管来显示电梯的运行方向，采用继电器来控制三相电机的正反转，从而控制电梯的上升与下降，电梯内部与外部均采用独立键盘来控制，来控制电梯的运行。整体来说硬件电路比较简单，主要是通过软件程序来进行控制，本设计主要部分在于软件的设计，设计思想也全部通过程序来进行体现。关键词：单片机 LED 显示 独立键盘 驱动电路 1 引言随着现代经济的迅猛发展,人民物质文化生活水平日益提高, 随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着. 现代社会的人们更加讲究效率、特别是在当今的这个高楼林立的时代，更加的需要楼层之间的快速运行，而电梯刚好满足了这种需求。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.交流双速电梯是采用继电接触器控制的最普通.最大量的一种电梯控制类型.本设计电梯基于单片机 AT89C51 来控制各部分电路，通过外部电路向单片机内部送入输入信号，使程序运行，采用单片机构成控制系统，可大大降低成本，而且做成专用控制系统，程序被固化，加强了保密性，提高了可靠性。另外本设计所有输入信号全部由独立键盘来实现，使程序相对简单易懂，而且维修方便，较之用矩阵键盘作为输入信号控制的电路有明显的优势。2 总体设计方案2.1 设计思路本次设计的总思想是，用开关按钮做单片机的控制端来做为输入信号说明人在那一层，用七段数码管来显示电梯位置当电梯到达要求的楼层时，停止、开门并继续查询有无呼叫信号，如此循环。同时可利用单片机外部的复位电路按扭使电梯复位，楼码管显示为零。用单片机来控制三相交流电机的正反转来运行电梯的上行、下行，用发光二极管来显示电梯是上升还是下降，并且整体电梯全部采用独立键盘来控制，各个楼层的上下按钮、电梯内部的选层按钮均用独立键盘来实现。由于设计中有不可逆控制，当上升或下降过程中，只响应同方向的呼唤响应。2.2 总体设计框图总体设计框图如图 1数码显示复位电路晶振电路延时电路AT89C51图 1 电梯总体设计结构框图2.3 电梯运行主程序流程图电梯的主程序流程图 2 所示。3 设计原理分析3.1 立键盘电路的设计本设计全部采用独立按键作为输入信号往单片机内部送信号，从而对电梯进行控制，包括电梯内部的选层按钮，电梯外部的上、下按钮以及到达每一层都用一个按键来控制，即每口送一个低电平，送往单片机程序，从而使程序执行，控制外部的电路，使电梯运行，达到控制电梯的作用。独立键盘的原理图如图 3 所示：S9 S10 S11 S12 S13 S14R9 R15R10R11R12 R13R14 R165VS8S7S6S5S15S2S1S3S45VS16S23S24S22S20S18S17s19S21R8R7R6R5R4R3R2R1R23R24R26R25R27R285VR29R30RST9 RXD/P3.010INT0/P3.212 INT1/P3.313T0/P3.414 T1/P3.515EA/VPP 31XTAL119ALE/PROG 30TXD/P3.111WR/P3.616 RD/P3.717PSEN 29XTAL218P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78GND20P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32VCC 40P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28AT89S51U1图 3 独立键盘电路是否在呼叫层开始初始化显示子程序延时开门运行至呼叫层关门选层运行至目的楼层呼叫是同向吗？显示楼层位置结束Y有人呼叫吗？NNY图 2 电梯主程序流程图3.2 显示电路在本电路中采用了串口显示电路通过 74LS164 移位寄存器来驱动一个七段共阳数码管来显示电梯的当前位置，由于每一层的显示都相同，所以用一个数码管来显示，从而大大节约了资源。电梯运行过程中，实时显示电梯当前的位置。采用数码管来显示，可以降低能耗，从而大大利用资源。电机正反转转abfcgdeDPY4597621abcdefg10dpdpLEDVCCA1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U274LS1645V P3.0P3.13图 4 显示电路3.3 驱动电路在电梯运行当中,如果有人上升或是下降,通过程序来使单片机的 P2.0、P2.1的置 0 或者置 1 来使三极管的导通或者截止来驱使继电器的导通或者截止,从而使交流接触器工作来控制电梯上升或者下降.三极管 V1 导通，发光二极管 D1 亮，表明电梯处于上升状态，三极管 V2 导通，D2 亮，表明电梯处于下降状态。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 11-Dec-2008 Sheet of File: C:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESBA4E8411.DDBDrawn By:D31N4007D1R181KV1R17 D41N4007D2R201KV2R195VJ1J25VP2.0 P2.1图 5 驱动电路3.4 晶振、复位电路本电路中设计了手动复位电路,所谓手动复位电路,是指通过接通一按钮开关,使单片机进入复位状态。系统上电运行后,若需要复位,通过手动复位来实现.在电路中设有 6MHZ 的晶振，作为电路的时钟控制电路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 11-Dec-2008 Sheet of File: C:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESBACKUP1.DDBDrawn By:C322S25R21200R221kC11C2RST9RXD/P3.010INT0/P3.212INT1/P3.313T0/P3.414T1/P3.515EA/VPP 31XTAL119ALE/PROG 30TXD/P3.111WR/P3.616RD/P3.717PSEN 29XTAL218P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78GND20P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32VCC 40P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28AT89S51U16MHZ图 6 晶振、复位电路4 系统软件设计设计电梯的控制主要是通过程序来进行控制的，在写程序时主要是采用查询的方式来进行对外部输入信号进行不断的查询，从而往单片机内部输入信号，使程序运行。编程思路如下：（1）首先对单片机进行初始化，使数码管显示当前电梯的位置，然后开始对输入信号进行查询，只要查询到有呼叫信号，就判断是否响应该信号，若当前是上升状态，则只响应上升呼叫，且只响应当前楼层以上楼层的上升呼叫，对其他信号均不响应，若当前是下降状态，则只响应下降呼叫，且只响应当前楼层以下楼层的下降呼叫，这就需要对程序进行优先级设计，程序编写时，就必须考虑到这种优先级的问题，在编写程序时我考虑电梯在一楼和在六楼的状态，即电梯只能停留在一楼或者六楼，中间的楼层只能是有呼叫信号才会停。（2）编写程序时，由于是采用查询的方式，所以要对入信号进行不断的查询，直到查询到有用的信号才响应，从而往单片机外部输出信号，完成对电路的控制。同时在查询信号时，要首先对信号进行判断是否响应该信号，若有楼层有呼叫信号，先判断是否是同方向的呼叫，然后再判断是否电梯是否在呼叫层，若电梯在呼叫层，则直接响应并开门，进行目的楼层的选择，若电梯不在呼叫层，则电梯需首先运行到呼叫层，运行中查询中间是否有同方向的呼叫，若有，则响应，直到运行到呼叫层为止，如此循环。5 结束语通过这次单片机的实习，我感觉我的理论知识和实践能力都需要不断的提高，不管是做板还是写程序中遇到问题，我都想办法解决，向其他同学请教，从中学到了不少东西，特别是在画 PCB 图的时候,发现我的实际动手操作能力的确需要不断提高，好多东西学过以后就忘了，根本没有掌握好，以后一定要克服这个不好的习惯，特别是在写程序的时候，才真的发现自己对专业知识的欠缺。以后我一定要更加努力学习，充实自己的理论知识，提高自己实践能力。实习过程中指导老师给了我很大的帮助，非常感谢他们。参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术 .北京:北京航空航天大学出版社，1994.112 李广弟.单片机基础 。北京.北京:北京航空航天大学出版社，1997.73 曹巧媛.单片机原理及应用.大连.大连理工大学出版社.1996.54 陈光东.单片微型计算机原理与接口技术.武汉:华中科技大学出版社。5 李广弟.单片机基础.北京航空航天出版社， 2001.76 楼然苗.51 系列单片机设计实例v 北京航空航天出版社， 2003.3附录 1C1 C2D31N4007abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLEDC322S91VCCA1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U274LS164D1R181KV1R17S10 S11 S12 S13 S14R9 R15R10 R11 R12 R13 R14 R165VS8S7S6S5S15S2S1S3S45VS16S25R21200R221kS23S24S22S20S18S17 s19S21D41N4007D2R201KV2R19R8R7R6R5R4R3R2R15VJ1J25V5VR23R24R26R25R27R285VR29R30RST9 RXD/P3.010INT0/P3.212 INT1/P3.313T0/P3.414 T1/P3.515EA/VPP 31XTAL119ALE/PROG 30TXD/P3.111WR/P3.616 RD/P3.717PSEN 29XTAL218P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78GND20P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32VCC 40P2.0/A8 21P2.1/A922P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A1225P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A1528AT89S51U1附录 2;电梯;初始化men BIT P0.6xia BIT P2.1shang BIT P2.0wsh BIT 36Hclose BIT 37H;主程序org 0000h LJMP mainorg 0003horg 0013hORG 0030hmain:SETB eaSETB IT0SETB EX0SETB IT1SETB EX1MOV A,#00HACALL XH;一层状态yic:JB P2.2,yi88MOV A,#01 ACALL XHLCALL YYYYYYYY:ACALL PP JNC Yih6yi88:LJMP liucYih6:JB p2.7,Erh6ACALL tingACALL L1Erh6:JB P2.6,er6CLR shangJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB shangACALL tingACALL L2er6: CLR shangJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHLJMP sanh6Sanh6:JB P2.5,san60 CLR shangJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHSETB shangACALL tingACALL L3San60: CLR shangJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHLJMP sih6Sih6:JB P2.4,si6 CLR shangJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHSETB shangACALL tingACALL L4Si6: CLR shangJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHLJMP wuh60Wuh60:JB P2.3,wu6CLR shangJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingACALL L5Wu6: CLR shangJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHJB P0.7,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingACALL liucL1:JB P1.1,sanx2CLR shangJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB shangACALL tingACALL ASK1Sanx2:JB P1.2,six2CLR shangJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHSETB shangACALL tingACALL ASK2Six2:JB P1.3,wux2CLR shangJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHSETB shangACALL tingACALL ASK3Wux2:JB P1.4,liux2ClR shangJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHSETB shangACALL tingClR shangJB P0.7,$MOV A, #06ACALL XHSETB shangACALL tingLJMP liucliux2:JB P1.5,DDClR shangJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHJB P0.7,$MOV A,#06ACALL XHSETB shangACALL tingLJMP liucL2:ACALL sanx2L3:ACALL six2L4:ACALL wux2L5:ACALL liux2DD:CLR shangJB P0.7,$MOV A, #06ACALL XHSETB shang ACALL tingLJMP liuc;=;六层状态liuc:JB P0.7,fiv MOV A,#06 ACALL XHACALL YYYPYYYP:ACALL YYJNC liuhliuh:JB P0.4,wuh ACALL tingACALL L6fiv:LJMP yicwuh:JB P0.3,wp1 CLR xiaJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHSETB xiaACALL ting ACALL L7wp1: CLR xiaJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHACALL sihsih:JB P0.2,sipCLR xiaJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL L8Sip: CLR xiaJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHACALL sanhsanh:JB P0.1,sapCLR xiaJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL L9Sap: CLR xiaJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHACALL sanherh:JB P0.0,erp CLR xiaJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingCLR xiaJB P2.2,$MOV A,#01ACALL XHACALL yicErp: CLR xiaJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.2,$MOV A,#01ACALL XHSETB xiaACALL tingACALL yic;=L6:JB P1.4,six3 CLR xiaJB P0.6,$MOV A,#05ACALL XHSETB xiaACALL ting ACALL ASK5six3:JB P1.3,sanx3 CLR xiaJB P0.5,$MOV A,#04 ACALL XHSETB xiaACALL tingLJMP ASK6sanx3:JB P1.2,erx3CLR xiaJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHSETB xiaACALL tingLJMP ASK7Erx3:JBP1.1,yix3 CLR xiaJB P0.5,$MOV A,#04ACALL XHJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHSETB xiaACALL tingLJMP L26Yix3:JB P1.0,yil;一层 xiaCLR xiaJB P3.4,$MOV A,#04ACALL XHJB P3.5,$MOV A,#03ACALL XHJB P3.4,$MOV A,#02ACALL XHJB P2.2,$MOV 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