【JL047】基于MCS-51单片机的电梯模拟系统设计
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本科毕业设计论文 题 目 基于 片机的电梯模拟系统设计 专业名称 自动化 学生姓名 傅诗云 指导教师 李雪霞 毕业时间 1 毕业 任务书 一、题目： 基于 片机的 电梯模拟系统设计 二、指导思想和目的 要求： 通过毕业设计，使学生对所学电子工艺、传感器知识、电机控制技术、模电、数电、等电子基础课程的基本知识加深理解，在所学 51 八位单片机的基础上，学习更高级 十六位 单片机的基本指令及基本结构，并将其与实际工程应用紧密结合起来，培养创新意识，增强分析问题解决问题能力，为尽快进入社会角色，熟悉相关开发工作流程，提高基本工作技能，为即将踏入社会奠定理论和实践基础。 要求：认真复习有关基础理论和技术知识，查阅参考资料，参照下列设计思想，运用所学单片机知识独立设计电路、自行焊接、调试，直至预期结果方可。要求实现： 1. 通电后，系统默认电梯轿厢停在一层。 2. 如需上行，请按下所要到达楼层的上行呼叫按钮，轿厢显示开始上 行，所经楼层号用 行短时显示，到达，楼层号持续显示，直至轿厢被呼叫离开，并有蜂鸣器鸣叫以示到达。 3. 当轿厢停留在中间楼层时，可实现上或下行呼叫，行进方向按呼叫顺序进行，如同时呼叫，则坚持先上行，后下行原则。 4. 由 示轿厢行进的方向。 5. 模拟楼层数要求五层及以上。 三、进度与要求： 1第一周第三周 在工作中收集各种相关资料，给出系统整体设计方案。 设计 论文 2 2第四周第 五周 进行器件选型，并用 计硬件原理图。 3第六周第九周 针对系统具体功能进行编程调试。 4第十周第十一周 整理并组织论文。 6第十二周第十四周 完成修改稿，定稿，打印，交评阅。 7第十五周第十六周 评阅与答辩 四 、 主要参考书及参考资料 1 谢宜人主编 ,单片机实用技术问答 , 北京人民邮电出版社 ; 2003 2 靳达，单片机应用系统开发实例导航 , 北京人民邮电出版社 ; 2003 3 流光斌等，单片机系统实用抗干扰技术，北京人民邮电出版社 ;2004 4 余永权， 列单片机应用技术，北京航空航天大学出版社 ;2002 5 陈瑾；智能小车运动控制系统的研究与实现 D；东南大学硕士论文；2005 年 6 韦巍；智能控制技术 M；北京：机械工业出版社； 2000 年 7 蒋新松；机器人学导论 M；辽宁科学技术出版社； 2003 年 8 孙迪生，王炎；机器人控制技术；北京：机械工业出版社； 1997 年 9 陈明荧， 8051 单片机课程设计实训教材，清华大学出版社 ;2003 年 10 蔡美琴等， 列单片机系统及其应用，高 等教育出版社 ;2004年 学生 傅诗云 指导教师 _李雪霞 _ 系主任 史 仪 凯 I 摘 要 电梯开始成为人们生活中不可缺少的一种便利工具。从乘客电梯、载货电梯再到观光电梯等，都为我们的生活带来巨大的改变。本设计通过设计一款简单电梯系统，进一步了解电梯的运行方式以及熟悉单片机的控制应用。 本设计是利用 片机控制的多层电梯模拟控制系统，硬件部分主要由单片机最小系统模块、电梯电路模块、电动机驱动模块、蜂鸣器模块等部分组成。软件部分使用 C 语言，利用 中断方式来检测用户请求的按键信息，通过及数码管作为显示系统。通过单片机控制外围设备，对单片机进行综合性应用。此外，利用单片机控制电梯有成本低、通用性强、灵活性大及易于实现复杂控制等优点。 关键字 ：单片机 梯控制系统，蜂鸣器。 of in so on,of a to of as as CU In is of CU of of of to to to ED of of to 目录 第一章 绪论 . 1 目背景 . 1 课题研究的主要内容 . 1 第二章 总体设计方案 . 2 统整体框图 . 2 计用到的主要元器件 . 2 统涉及到的开发工具 . 4 . 4 . 5 第三章 系统各功能模块电路及仿真 . 7 统主控芯片 . 7 片机定时器 . 11 时器的结构及工作原理 . 11 时器的工作方式 . 11 片机最小系统电路设计 . 12 振电路设计 . 12 位电路设计 . 12 流电动机电路设计 . 13 机驱动模块 . 14 电机开关控制模块 . 15 层显示模块电路设计 . 15 厢 升降方向指示电路设计 . 16 层呼叫按键电路设计 . 17 第四章 软件程序设计 . 18 51 编程语言 . 18 统软件总流程 . 18 程序流程图 . 18 程序概述 . 20 段码驱动程序 . 21 流电机驱动程序 . 22 键扫描程序设计 . 24 梯调度算法 . 25 第五章 系统调试及仿真 . 28 系统仿真截图 . 28 梯默认停止楼层 . 28 梯实现五楼上行过程截图 . 29 梯实现二楼下行呼叫 . 33 机正转 . 34 机反转 . 34 计过程中遇到的问题及解决 . 34 参考文献 . 36 致谢 . 37 毕业设计小结 . 38 附录 . 39 附录一 程序源代码： . 39 附录二 电路图 . 43 附录三 元器件清单 . 44 1 第一章 绪论 目背景 单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。当今的微处理器和微型计算机向着功能更强，速度更快，价格更廉和网络化，智能化以及多图型，超媒体的方向发展。随着网 络通信技术的和多媒体技术的发展，微机及其应用技术将以前所未有的速度，深度和广度向前发展。将迅速改变人们传统的生活方式，给未来的政治，经济发展带来日益深远的影响。而 51 单片机是各单片机中最具有代表性的一种。 课题研究的主要内容 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。 本设计实现的功能有： （ 1）通过数码管显示轿厢到达的楼层号 （ 2）通过按键实现呼叫控制 （ 3）步进电机控制，正转为电梯上行，反转为电梯下行 （ 4） 成的上下行指示灯 2 第二章 总体设计方案 统整体框图 图 统整体框图 以 核心，包含复位模块、呼叫按键模块、晶振模块、轿厢上行下行指示灯模块、七段码 层号显示模块 、直流电动机驱动模块 。 计用到的主要元器件 表 件列表 元件型号 功用描述 片机，系统的核心控制器 七段码 使用七 段码共阳极，显示楼层号 12振 为单片机提供运行时钟脉冲 步进电机及模块 拖动轿厢实现楼层转移 光二极管，按键指示灯，升降指示灯 按键 各楼层呼叫控制 七段码 层号显示模块 直流电动机驱动模块 复位模块 呼叫按键模块 晶振模块 3 电阻、电容 电阻用于限流、分压；电容用于滤波 在进行硬件电路设计前，应先准备好所需元器件及了解其工作性能、指标。 表 元器件所在的功能模块 名称 型号 数量 所在功能模块 七段码 7 楼层显示模块 单片机 主模块 电容 复位电路 模块 按键 复位电路模块 蜂鸣器 蜂鸣器模块 电容 晶振电路模块 晶振 晶振电路模块 继电器 电机驱动模块 双全桥驱动 电机驱动模块 数码管 按键模块 数码管 8 上下行指示灯模块 电动机 电机驱动模块 三极管 电机驱动模块 半导体 蜂鸣器模块 电阻 复位电路模 块 排阻 楼层显示模块 开关 楼层按键模块 统总原理图 4 统涉及到的开发工具 单片机的程序设计需要用 到开发软件有： 片机专用 载软件。 一款 51 系列兼容的单片机程序开发软件，可以支持汇编、 C 语言。 能强大，可以对程序进行仿真运行。 5 51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时，更能体现高级语言的优势。 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言 源程序要变为 以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 片机的汇编软件有早期的 着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展， 件是目前最流行开发 列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 可看出。 供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方 案，通过一个集成开发环境（ 这些部分组合在一起。运行 件需要1620M 以上空闲的硬盘空间。、 T、 操作系统。 英国 司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是： （ 1） 实现了单片机仿真和分析电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的 系统的仿真、 态仿真、试器、 试器、键盘和 统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 （ 2） 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有： 8051/52 系列、 列、 2/16/18 系列、列以及多种外围芯片。 （ 3） 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译 6 和调试环境，如 51 软件。 （ 4） 具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 能及其强大。 7 第三章 系统各功能模块电路及仿真 统主控芯片 设计使用的是 片机 1，原因是此款单片机具有众多优点。 （ 1） 突出控制功能 （ 2） 开 （ 3） 单片机资源具有广泛的通用性 （ 4） 易于扩展 时 /计数器、中断源等资源。 目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为 8列单片机。该系列单片机均采用标准 核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，资源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。 单片机在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用。随着微电子工艺水平的提高，近十年来单片微型计算机有 了飞速的发展。归纳起来，它是沿着两条路发展的： （ 1）改进集成电路制造工艺，提高芯片的工作速度，降低工作电压和降低功耗。 （ 2）在保留共同的 系结构，最基本的外设装置（如异步串行口，定时器 8 等）和一套公用的指令系统的基础上，根据不同的应用领域，把不同的外设装置集成到芯片内，在同一个家族内繁衍滋生出各种型号的单片机。另外在单片机的应用中，可靠性是首要因素，为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。 本设计对模数芯片的控制、数码管显示及按键的扫描，应用 片机完全 可以实现。但是将两种功能结合在一片单片机上，就需要更多的 I/O 引脚，故本设计采用具有 32 根 I/O 引脚的 片机。 一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能微处理器，俗称单片机。 一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 闪烁存储器组合在单个芯片中， 一种高效微控制器， 它的一种精简版本。 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。 有以下主要性能： （ 1） 与 容 （ 2） 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 （ 3） 全静态工作： 0 4） 三级程序存储器锁定 （ 5） 128*8 位内部 6） 32 位可编程 I/O 线 （ 7） 两个 16 位定时器 /计数器 （ 8） 5 个中断源 （ 9） 可编程串行通道 （ 10） 低功耗的闲置和掉电模式 （ 11） 片内振荡器和时钟电路 9 图 脚图 脚介绍： 电电压。 地。 ： 为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8电流。当 时，被定义为 高阻 输入。 够用于外 部程序数据存储器 ，它可以被定义为数据 /地址的低八位。在 程时， 作为原码输入口，当 行校验时， 出原码，此时 部必须接上拉电阻。 ： 是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器能接收输出 4电流。 管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， 输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在程和校验时， 作为低八位地址接收。 ： 为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器可接收，输出4 个 电流，当 被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， 的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 当用于外部 程序存储器 或 16 位地址 外部数据 存储器进行存取时， 输出地址的高八位。在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据 存储器 进行读写时， 输出其 特殊功能寄存器 的内容。 在 程和校验时接收高八位地址信号和 控制信号 。 10 ： 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 电流。当 写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， 将输出电流（ 是由于上拉的缘故。 也可作为 一些特殊功能口，如下表所示： 行输入口） 行输出口） 部中断 0） 部中断 1） 0（计时器 0 外部输入） 1（计时器 1 外部输入） 外部数据 存储器 写选通） 外部数据 存储器 读选通） 同时为闪烁编程和编程校验接收一些 控制信号 。 位输入。当振荡器复位器件时，要保持 两个 机器周期 的高电平时间。 访问外部 存储器 时， 地址锁存 允许的 输出电平 用于锁存地址的低位字节。在 程 期间，此 引脚 用于输入 编程 脉冲。在平时， 频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据 存储器 时，将跳过一个 冲。如想禁止 址上置 0。此时， 有在执行 起作用。另外，该 引脚 被略微拉高。如果 微处理器 在外部执行状态 止，置位无效。 /部 程序存储器 的选通信号。在由外部程序 存储器 取指期间，每个 机器周期 两次 /效。但在访问 外部数据 存储器时，这两次有效的 / / /持低电平时，则在此期间外部程序 存储器 （ 0000不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时， /内部锁定为 11 /保持高电平时，此间内部程序存储器。在 程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ 向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 自反向振荡器的输出。 振荡器特性 : 别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶 振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部 时钟源 驱动器件， 余输入至内部 时钟信号 要通过一个二分频 触发器 ，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 片机定时器 定时器 2是对脉冲进行计数完成的，计数的是 部产生的标准脉冲，通过计数脉冲个数实现定时。 时器的结构及工作原理 （ 1）组成：定时器由两个 16 位的定时器 及他们的工作方式寄存器 控制寄存器 组成。内部通过总线与 连。 （ 2）定时器 由两个 8 位特殊功能寄存器 （ 3）工作方式寄存器 于设置定时器的工作模式和工作方式。 （ 4）控制寄存器 于启动和停止定时器的计数，并控制定时器的状态； （ 5）单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清 0。 （ 6）两个可编程的定时器 /计数器 （ 7）每个定时器内部结构实际上就是一个可编程的加 法计数器，由编程来设置它工作在定时状态还是计数状态。 时器的工作方式 （ 1） 定时器 4 种工作方式： 即：方式 0，方式 1，方式 2，方式 3。 （ 2） 定时器 3 种工作方式： 即：方式 0，方式 1，方式 2。 12 片机最小系统电路设计 振电路设计 单片机的运行需要一个时钟频率，类似我们的计算机的 频的高低，现在计算机的 般用 做单位。而我们的 51 单片机常用到的时钟频率有 12 些时钟频率都是依靠外部晶振 3产生的。 晶振接到单片机的 脚处。电路上的晶振旁有两个无极性电容，容量为 33P。这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发，它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。 晶振的负载电容 =(g)/(g)+ C 式中 g 为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容， 成电路内部电容）+ C（ 电容）经验值为 3 至 5 图 振电路图 位电路设计 当单片机上电后，通过复位电路使得单片机的 针复位到 0000H。这时，单片机就从 0000H 地址开始执行代码。理论上 51 单片机的复位需要 12 个时钟周期的高电平，系统中使用一个 10 性电容和 10K 电阻组成的复位电路。系统通电后，电容开始充电，此时单片机复位引脚输入的是高电平。当电容充满电后，复位引脚输入为低电平，单片机完成复位，开始从 0000H 执行代码。 T=C*R T=10*(10(103)=10013 图 位电路图 流电动机电路设计 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励 3 类，其中自励又分为并励、串励和复励 3 种。 直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成，下面对构造中的各部件进行详细介绍。 （ 1）电枢铁芯部分：其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通，为了下降 电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。 （ 2）电枢部分：作用是发作电磁转矩和感应电动势，而进行能量转换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。 （ 3）换向器又称整流子，在直流电想法中，它的作用是将电刷上的直流电源电流变换成电枢绕组内的沟通电流，是电磁转矩的倾向稳定不变，在直流发电机中，它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。 换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘，电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的 直流电动势，负载中就有电流通过，直流发电机向负载输出电功率，同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩，其倾向与发电机相反，原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。 14 直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4 种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握 4 种方式各自的特点： （ 1） 直流他励电动机： 励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源 供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。 （ 2） 直流并励电动机 : 电路并联，分压，并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。 （ 3） 直流串励电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和 电压降 ，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。 （ 4） 直流复励电动机：电动机的 磁通 由两个绕组内的励磁电流产生。 机驱动模块 15 绍： 一款单片集成的高电压、高电流、双路全桥式电机驱动，设计用于连接标准 辑电平，驱动电感负载（诸如继电器、线圈、步进电机）。 供两个使能输入端，可以在不依赖于输入信号的情况下，使能或禁用 件。 位晶体管的发射器连接到一起，而其对应的外部端口则可用来连接一个外部感应电阻。 提供一个额外的电压 输入，所以其逻辑电路可以工作在更低的电压下。 电机开关控制模块 开关控制模块由 极管和继电器组成 层显示模块电路设计 七段译码器主要以 码器或 示器为主要部件，应用集成门电路组成的一个具有译码和显示的装置。其中 码器采用 8421码器，即七段显示译码器（ 74。 示器是由发光二极管组成的， 示器分共阴极和共阳极两种型号，共阴极 示器的发光二极管阴极接地，共阳极 示器的发光二极管阳极并联。最后把 码器或 示器组成了的装置就具有了显示和译码的功能。 16 图 段码电路图 厢升降方向指示电路设计 图 降指示灯 17 轿厢升降指示灯，分别由两组 9 个 18 个 成。 层呼叫按键电路设计 按键电路是控制楼层的输入，按键电路设计简单一端连接到单片机 一端公共连接到 用户按键时，对应的 电平拉低，单片机捕捉到低电平信号时，响应对应操作。在每个按键都配备独立的 示灯，按 键后单片机 电平拉低，点亮 成楼层升降后，拉高 电平，熄灭 图 键电路 18 第四章 软件程序设计 本设计的软件程序主要包括：步进电机控制、七段码动态显示程序和电梯调度算法。在软件设计之前，有必 要对需要使用到的编译平台有所了解。 51 编程语言 设计中的程序编写使用 现，并借助 51 编程环境完成。 51是由美国 司出品的 51 系列兼容的单片机 C 语言软件开发系统。与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 语言来开发，体会更加深刻。对于单片机的开发应用中，逐渐引入了高级语言， C 语言就是其中的一种。汇编语言的可控性较高级语言来说更具优越性。程序编写语言比较常见的有 C 语言、汇编语言。汇编语言的及其代码生成效率高，控制性好，但是移植性不高。 C 语言编写的程序比用汇编编写的程序更符合人民的思考习惯。还有很多处理器都支持 样意味着处理器也能很快上手。且具有良好的模块化、容易阅读、维护等优点，且编写的模块程序易于移植。基于 C 语音盒汇编语言的优缺点，本系统采用 C 语音编写方法。 统软件总流程 程序流程图 19 开始 当前楼层与目标楼层是否相等？ 上行 下行 当前楼层加1 当前楼层减1 判断目标楼层是否改变？ 判断目标楼层是否改变？ 改变目标楼层 改变目标楼层 默认停止楼层 是 否 当前楼层与目标楼层是否相等？ 是 否 是 否 是 否 20 程序概述 系统上电后，电梯轿厢默认停止在一楼。此时通过按键输入，判断当前楼层与目 标楼层是否相等，若相等，则继续停止在默认楼层，若不相等，则系统开始进行上行。当到达目标楼层后，若无按键输入，则回到默认停止楼层，若有按键输入，则判断是上行呼叫或者下行呼叫，到达下一个目标楼层。如此循环。 程序 # 1; /当前的楼层数 0; /电梯的运行方向 ,上 1 下 0 1; /本阶段电梯的运行终点 ; ) ; 0) 1; 0; 1； 0; 1; 0) 1; 0; 1; 0; 1; 电梯当前楼层 结束 是否有按键输入 ？ 否 是 输入楼层 0; 1; /计数时间到，进入下一层 28 第五章 系统调试及仿真 系统仿真截图 梯默认停止楼层 29 梯实现五楼上行过程截图 图 梯到达二楼 30 图 梯到达三楼 31 图 梯到达四楼 32 图 梯到达五楼 33 梯实现二楼下行呼叫 34 机正转 电机正转时，电梯轿厢实现上行指令，此时的转速为 +125。 机反转 电机反转时，电梯轿厢实现下行指令，此时的转速为 计过程中遇到的问题及解决 （ 1）对芯片的选择，最后选择 口多，易操作。 （ 2）对电动机的选择，最初选择直流无刷马达，考虑到接线以及编程问题，最后选择直流电动机。 （ 3）对楼层显示模块的选择，最初考虑使用 1 个 阵来显示楼层，后来选 35 择 5 个七段码共阳极并列排放，更能形象的展示出电梯轿厢的移动。 （ 4）对上下行 指示灯的选择， 阵和黄色 放箭头造型之间，选择黄色 放箭头造型，更加形象生动。 （ 5）楼层按键模块，选择键盘式，接线比较省端口。 （ 6）报警电路模块，最初设想每个楼层设置一个报警模块，接 示灯以便外面人员能够接收到报警信号，后来由于位置限制，选择了蜂鸣器。 36 参考文献 【 1】 肖婧 基于 M】 2010 【 2】 万长建 M】 2007 【 3】 杨欣 M】 2006 【 4】 李广弟 ,朱月秀 ,冷祖祁 3 版 ） 【 M】 2007 【 5】 刘守义 M】 2008 【 6】 彭伟 语言程序设计实训 100 例 基于 8051+真【 M】 2009 【 7】 谭浩强 言程序设计【 M】 2006 【 8】 唐介 二版 ） 【 M】 2009 【 9】 孙余凯 60 例【 M】 2007 【 10】 张义和等 1 单片机（ C 语言）（第 3 版）【 M】 社 37 致谢 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 在这里首先要感谢我的导师。她平日里工作繁多，但在我毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，直至完成论文整个过程中都给予了我悉心的知道，并给出了中肯的建 议，对论文进行全面的修改和审核，使我的论文及其设计能够顺利完成。在此表示衷心的感谢！处理敬佩老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 38 毕业设计小结 本设计在指导老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着老师的心血和汗水。在此向老师说声：您辛苦了！谢谢！ 通过这次实践，我了解 基于单片机电梯控制系统用途及工作原理，熟悉了单片机的设计步骤，锻炼了做设计的实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。 但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个队社会有所贡献的人。 毕业设计，也许是我大学生涯 交的最后一个作业了，想借此机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的巨大财富，是我生命中不可或缺的一部分。 39 附录 附录一 程序源代码： # 1; /当前的楼层数 0; /电梯的运行方向 ,上 1 下 0 1; /本阶段电梯的运行终点 ; ) ; 0) 1; 0; 1; 0; 1; -; # 41 /数码管显示楼层 /楼层从 1 开始 / 1; (1 0; 1; /计数时间到，进入下一层 43 附录二 电路图 44 附录三 元器件清单 名称 型号 数量 所在功能模块 七段码 7 楼层显示模块 单片机 主模块 电容 复位电路模块 按键 复位电路模 块 蜂鸣器 蜂鸣器模块 电容 晶振电路模块 晶振 晶振电路模块 继电器 电机驱动模块 双全桥驱动 电机驱动模块 数码管 按键模块 数码管 8 上下行指示灯模块 电动机 电机驱动模块 三极管 电机驱动模块 半导体 蜂鸣器模块 电阻 复位电路模块 排阻 楼层显 示模块 开关 楼层按键模块 基于 答 辩 人：傅诗云 专 业：自动化 学 号： 103578 指导老师：李雪霞 设计的背景及意义 背景：随着建筑物越来越高，对电梯的调速精度、可靠性以及安全性等特性都提出了进一步的要求。 意义 :熟悉单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，在常用编程设计思路技巧（特别是 掌握方面都向前迈了一大步，对 硬件系统总体设计 厢上行下行指示灯模块 七段码 直流电动机驱动模块 复位模块 呼叫按键模块 晶振模块 系统功能 本单片机模拟电梯系统用黄色 七段码显示当前是处于哪一层，用红色 源接通后，若没有人按下楼层按键，电梯就会默认停止在一楼。若有人按下某一层的楼层按键，它就会在相应的那一层停止一段时间。 因此乘客必须结合电梯上下行指示灯和七段码显示管来使用电梯，并且电梯实行先上后下原则，即上下行同时呼叫时，上行优先。 电机驱动模块 楼层显示模块 分为共阴极与共阳极两种，数码管显示的内容取决于硬件设计，其显示过程为依据显示内容，查表，寻址显示代码，送显示内容。 本设计采用 5个共阳极 共端分别连接到 a 按键模块 单片机采用矩阵键盘和独立按键两种方式，矩阵键盘优点是可以节省 I/ 在本设计中 I/此选用独立按键方式。对于独立按键，其一端接单片机 I/电平），另一端接地（低电平），当用户将其按下时，单片机的相应 I/单片机查找到是哪一端口被拉低时，便知道是哪一端口按下，即也就是知道了哪一层楼有乘客需要电梯，电路图如图所示。 轿厢上下行指示灯模块 轿厢上下行指示灯分别由 9个 端共同接电源，另一端共同接到 51单片机 行指示灯标号 行指示灯标号蜂鸣器模块 蜂鸣器是一种发声器件，采用直流电压供电。本设计采用单片机产生不同的信号，并通过然蜂鸣器发出的声音很单一，但因为其提示音只有两种，即开门提示音、关门提示音，所以使用蜂鸣器完全能够满足题目要求，而且易于实现，成本不高。电路图如图所示。 主程序及流程图 开始 当前楼层与目标楼层是否相等？ 上行 下行 当前楼层加 1 当前楼层减 1 判断目标楼层是否改变？ 判断目标楼层是否改变？ 改变目标楼层 改变目标楼层 默认停止楼层 是 否 当前楼层与目标楼层是否相等？ 是 否 是 否 是 否 楼层显示流程图 开始 获取数电压数值的十位数值 查表获取对性字符码 将字型码赋值到 通对应数码管显示 延时一段时间 结束 禁止数码管的显示 按键扫描流程图 扫描按键 响应按键操作 置位按键标志位 点亮按键指示灯 结束 记录楼层数 是否有按键输入 ？ 否 是 电梯调度流程图 开始 输入楼层 电梯当前楼层 结束 是否有按键输入 ？ 否 是 输入楼层 电梯当前楼层 楼层显示增加 电机正转 点亮上升指示灯 楼层显示减少 电机反转 点亮下降指示灯 电梯系统的 电梯系统的 电梯系统的 工作总结 通过这次毕业设计的制作，让我了解到学习知识的重要性，锻炼了自己独立思考问题，分析问题，解决问题的能力。 我相信毕业设计的过程将对我以后的学习和工作也会有很大的帮助。 结 束 英 文 翻 译 系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 191001 学生姓名 傅诗云 学 号 103578 指导教师 李雪霞 is as of CU it in a by PU a is by a of PU on a in a on is in on of is 031, a a of 031 on is of a 16is 0 of a of 326CU 0 of 200s to 1 0 CM no in of a of is in as of a is in so it up to In CM is s in of be as a a 1-2 in a CM in 0 CM in is C or of as it is a to a a to a of a / O a a of At to CU is to of as is of of is 0 do . a is is We so on . It is as a of It is an is is is a as C), is be to in is to be to A if 0s 4 or 0s of be a CB if if 0s a of CM be a by s on so or is in as so is of hy is is is no as a as as a of if of Cs in of in of CU is in of to be so is in of a of if up to C, C, be of to to C. It of of do is to of As a be a it is in in a it a of as of to of in by as of or to in of is is be be in a or in 0th 70, of of CM of In of of of to of CUs on of CU In as in of we at of of do is an CU in is to on of OC of As C OC of to of is to of of of C to of CU of of of is in 1. In a of of of be of or as 2. In CU a of as of . be V, to 4. In of be in to a CU to be in 5. in of in of is as 6. In a of in to to be in a of of to If in is a to of to in by to In to 7. in of in is as a In CU in
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