电梯控制系统毕业论文

常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别电子与电气工程学院专业电子信息工程技术班号电子094学生姓名陈蓉学生学号0906013437设计（论文）题目四层楼电梯控制系统的设计指导教师陆梦薇设计地点常州信息职业技术学院起迄日期20119201111毕业设计（论文）任务书专业电子信息工程技术班级电子094姓名陈蓉一、课题名称基于单片机的四层楼电梯控制系统的设计二、主要技术指标四层楼电梯控制系统，它能控制电梯从一楼能到达二、三、四楼，从二楼能到达一、三、四楼，从三楼能到达一、二、四楼，从四楼能到达一、二、三楼。各楼层的定位采用延时控制，相邻楼层间升降设定为2S。用单片机AT89C51来控制，软件程序由汇编语言编写。三、工作内容和要求1、各楼层电梯外的按键，即一楼的上升按键、四楼的下降按键以及二楼三楼均有的上升和下降按键都配有一只发光二极管作为指示灯。2、电梯内四个目标楼层的选择按键F1、F2、F3、F4也有与之配合的四只发光二极管作为指示灯。3、控制台两个按键用于手动控制电梯的“开始运行”和“停止运行”，两个指示灯用于指示电梯当前的升降情况，一只数码管用于显示电梯当前所在的楼层。四、主要参考文献【1】李广弟单片机基础【M】北京航空航天大学出版社19939【2】高吉祥电子技术基础实验与课程设计【M】电子工业出版社20052【3】何立民单片机应用系统设计【M】北京航空航天大学出版社1996【4】周航慈单片机应用程序设计技术（第3版）【M】北京航空航天大学出版社20112学生（签名）陈蓉2011年9月10日指导教师（签名）陆梦薇2011年9月12日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于单片机的四层楼电梯控制系统的设计一、选题的背景和意义中国最早的一座电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。而今，我国电梯业已进入了高速发展的时期。任何一座城市，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方的电梯都被广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及，尤其是在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面拥有广泛的应用领域。毕业设计注重于对单片机的理解与应用，明白单片机的工作原理，掌握单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好地利用单片机来做有效的设计，提高自己的综合能力。二、课题研究的主要内容采用AT89C51单片机作为控制器，以及外围电路组成高度为四层楼的电梯控制系统。毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍四层楼电梯硬件电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在各电路中的作用。其中的作用包括单片机AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。软件部分介绍采用单片机汇编语言，结合单片机AT89C51的功能和其在三个主要电路中的作用进行设计编写。对软件和硬件进行调试，让其协调工作，加上修改和检查，最终完成毕业设计。三、主要研究（设计）方法论述根据设计的功能，系统主要通过控制台的两个手动按键控制整个电梯的升降，即电梯上电之后，按下START键后开始工作，逐层到达，按下STOP键后强制降至一楼，然后停止工作，直至再次按下START键后重新恢复运行。采用定时器中断服务程序实现电梯升降过程中电梯间的升降请求，中断服务程序每10MS一次检查所有按键状态，并记录在相应的存储单元，同时控制相应的指示灯。硬件主要以高性价比的AT89C51单片机为核心，由各楼层电梯外电路、电梯内电路、控制台电路和单片机电路共同组成，软件采用汇编语言来编写，包括主程序模块、定时器中断子程序模块和延时模块等。四、设计（论文）进度安排时间（迄止日期）工作内容2011830201196论文选题2011962011916了解论文的选题背景和意义20119162011926课题研究方案设计，调研、收集资料201192620111010进一步总结整理材料，进行分析归纳，形成论文提纲2011101020111025撰写论文2011102520111030对论文进行修改和检查201110302011115正式完成并提交毕业设计论文五、指导教师意见指导教师签名陆梦薇年月日六、系部意见系主任签名年月日目录摘要ABSTRACT第1章前言8第2章系统硬件设计921硬件的基本组成922AT89C51单片机芯片的介绍9221单片机概述9222AT89C51单片机简介923系统硬件设计10231各楼层电梯外电路的设计10232电梯内电路的设计13233控制台电路的设计14234单片机电路的设计15第3章系统软件设计1631控制方案的设计1632主程序的设计1733定时器T0中断程序的设计2034定时器T1中断程序的设计2135延时程序的设计22第4章系统调试2341设置SOFTICE模式2342设置仿真环境2343程序调试23第5章结束语24答谢辞参考文献摘要本文所讨论的是基于AT89C51单片机的四层楼电梯控制系统，它能控制电梯从一楼能到达二、三、四楼，从二楼能到达一、三、四楼，从三楼能到达一、二、四楼，从四楼能到达一、二、三楼。各楼层的定位采用延时控制，相邻楼层间升降设定为2S。用单片机AT89C51来控制，软件程序由汇编语言编写。中国最早的一座电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。而今，我国电梯业已进入了高速发展的时期。任何一座城市，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方的电梯都被广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。四层楼电梯控制系统主要通过控制台的两个手动按键控制整个电梯的升降，即电梯上电之后，按下START键后开始工作，逐层到达，按下STOP键后强制降至一楼，然后停止工作，直至再次按下START键后重新恢复运行。采用定时器中断服务程序实现电梯升降过程中电梯间的升降请求，中断服务程序每10MS一次检查所有按键状态，并记录在相应的存储单元，同时控制相应的指示灯。硬件的设计要考虑多方面，以自己设计的目的为出发点，设计合理的方案。温度采集显示系统的设计需要硬件和软件的配合、补充，软件编写要和硬件电路相对应，这样才能完成预期的效果。关键词单片机汇编语言ABSTRACTDISCUSSEDINTHISARTICLEISBASEDONTHEAT89C51SINGLECHIPMICROCOMPUTERFOURFLOORELEVATORCONTROLSYSTEM,ITCANCONTROLTHEELEVATORFROMTHEFIRSTFLOORTOREACHTWOORTHREE,FOURFLOOR,TWOFROMTHEFLOORTOREACHFROMTHETHIRDFLOOR,THREEORFOURFLOOR,CANREACHONEORTWO,FOURFLOOR,FOURFROMTHEFLOOR,CANREACHONEORTWO,THETHIRDFLOOREACHFLOORISPOSITIONEDBYATIMEDELAYCONTROL,ADJACENTFLOORLIFTISSETTO2SUSINGSINGLECHIPAT89C51TOCONTROL,SOFTWAREPROCEDURESPREPARED,BYTHEASSEMBLYLANGUAGETHEEARLIESTCHINESEANELEVATORAPPEAREDINSHANGHAI,THEUNITEDSTATESIN1901BYOTISINSTALLEDNOW,CHINASELEVATORALREADYENTEREDTHEPERIODOFHIGHSPEEDDEVELOPMENTANYCITY,SHOPPINGMALLS,HOSPITALS,HOTELS,WAREHOUSES,RESIDENTIALBUILDINGSANDOTHERPARTSOFTHEELEVATORAREWIDELYUSED,DIRECTLYRELATEDTOPEOPLESLIVES,TOPEOPLESLIVESHASBROUGHTGREATCONVENIENCE,ISAKINDOFINDISPENSABLEVERTICALTRANSPORTATIONTHEFOURFLOORELEVATORCONTROLSYSTEMMAINLYTHROUGHTHECONSOLESTWOMANUALBUTTONCONTROLOFTHEELEVATORLIFTING,NAMELYELEVATORPOWERON,PRESSTHESTARTKEYTOSTARTWORK,LAYERBYLAYERARRIVE,PRESSTHESTOPKEYFORCEDDOWNONEFLOOR,THENSTOPPEDWORKING,UNTILAGAINPRESSESTHESTARTKEYTORESUMEAFTEROPERATIONUSINGTHETIMERINTERRUPTSERVICEPROCEDURESFORTHEREALIZATIONOFELEVATORLIFTINGPROCESSOFELEVATORLIFTINGREQUEST,THEINTERRUPTSERVICEPROGRAMEVERY10MSTIMETOCHECKALLTHEKEYS,ANDRECORDEDINTHECORRESPONDINGSTORAGEUNIT,ANDCONTROLTHECORRESPONDINGINDICATINGLAMPHARDWAREDESIGNSWILLCONSIDERNUMEROUS,TODESIGNFORTHEPURPOSEOFTHESTARTINGPOINT,DESIGNANDREASONABLETHEHOUSEHOLDAPPLIANCETOTHEDESIGNOFHARDWAREANDSOFTWARESUPPORTANDCOMPLEMENTTOWRITETOTHESOFTWAREANDHARDWARECIRCUIT,INTHISWAYCANTHEINTENDEDEFFECTKEYWORDSMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITSTHEASSEMBLERLANGUAGE第一章前言抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及，尤其是在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面拥有广泛的应用领域。毕业设计注重于对单片机的理解与应用，明白单片机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识理论，做到理论和实际相结合。能进一步了解单片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用单片机来做有效的设计，提高自己的综合能力。电梯，是现代社会的一种必不可少的垂直运输交通工具。它能自动登记厢内的选层指令和厢外的召唤指令，关门起动运行，同向逐一应答。当无指令时，关门返回基层，当某一层有召唤指令时再起动应答。毕业设计是三年大专教学计划中最后一个教学环节，是各个教学环节的继续、深化和扩展，是锻炼我们分析问题、解决问题，提高综合能力的重要阶段，为我们今后从事实际的工作打好基础。毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍四层楼电梯硬件电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在各电路中的作用。其中的作用包括单片机AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。软件部分介绍采用单片机汇编语言，结合单片机AT89C51的功能和其在三个主要电路中的作用进行设计编写。对软件和硬件进行调试，让其协调工作，加上修改和检查，最终完成毕业设计。第2章系统硬件设计21硬件的基本组成四层楼电梯控制系统的硬件主要由万能板，AT89C51单片机，CD4511译码器，数码管，LED发光二极管，按键开关，电阻器、二极管、非门、与门、或门、电容、晶振、加热丝等组成。22AT89C51单片机芯片的介绍221单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。222AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带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ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51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。AT89C51引脚图VCC供电电压GND接地P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口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。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口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，当P2口被写“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，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口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，P2口输出地址的高八位。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，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口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。当P3口写入“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，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST引脚上两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此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。PSEN外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/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。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。23系统硬件设计231各楼层电梯外电路的设计电路如下图，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P10P15为高电位。当按键按下时，端口P10P15通过按键接地，使得P10P15变为低电平。电容C51C56的作用是消除抖动和抗拒干扰。各楼层电梯外的升降选择按键均与单片机P1口连接，上升按键与P1口的P10P12连接，下降按键与P1口的P13P15连接。即由P1口可以读到电梯外上升、下降按键的状态。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P0口的P00P05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75MA，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。232电梯内电路的设计电路如下图，上拉电阻R11R14和电容C11C14的作用均同上。四个目标楼层选择按键F1、F2、F3、F4和四个与之配合的发光二极管作为指示灯，即FS1、FS2、FS3、FS4。按键与P3口的P30P33连接，指示灯与P2口的P20P23连接。233控制台电路的设计电路如下图，发光二极管POWER是电源指示灯，用以显示供电是否正常。DISP是05IN（英寸）共阴极数码管，用来显示当前的楼层。采用CD4511作为译码器，经R31R37（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。234单片机电路的设计电路如下图，单片机采用ATMEL公司的AT89C51，晶体振荡器选6MHZ，CS1、CS2为30PF瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路。电容CS3、电阻RS1、RS2和按键RESET构成上电复位和手动复位电路。第3章系统软件设计31控制方案的设计（1）电梯上电后，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”。（2）当START按键按下后，电梯开始向上运动，控制台的上升指示灯UP亮。2S后到达二楼，数码管显示“2”，并在二楼停留5S，然后继续上升。每层楼停留5S，直到到达四楼。在四楼停留5S后开始下降，控制台的下降指示灯DOWN亮。每层楼停留5S，直到到达一楼。然后重复上述过程。（3）如果在一个上下循环中按下过STOP键，电梯下降到一楼后停止工作。直到再次按下START键后重新恢复工作。（4）5S定时由定时器T0和R2一起完成。T0定时100MS，每100MS中断一次。在中断服务程序中将R2加1当R2加到50时，中断了50次，50100MS5S，即完成5S定时。（5）定时器T1定时10MS。每10MS中断一次，在中断服务程序中检查一次STOP键是否按下，如果按下停止T1计时（TR1），并将R3置为非0（程序中向R3写0FFH）。电梯下降到一楼时检查R3中的内容，如果不是0就停止工作。（6）存储单元分配20H电梯外上升请求20H01楼20H12楼20H23楼20H34楼21H电梯外下降请求21H01楼21H12楼21H23楼21H34楼22H电梯内目标楼层请求22H01楼22H12楼22H23楼22H34楼20H22H0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32主程序的设计主程序流程图ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPTIMEORG001BHAJMPTIME1STARTMOVTMOD,11HMOVIE,8AHMOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HMOVTH1,0ECHMOVTL1,78HSETBTR0MOVSP,6FHS1CLRP06CLRP07MOVR3,0MOVP3,1FHJBP17,SETBP06SETBTR1UP1MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,0EHJZUP1CLRP07ACALLDLYUP2MOVP3,2FHJB20H1,UP21JB22H1,UP21SJMPUP22UP21CLR20H1CLR22H1SETBP07MOVR2,0CJNER2,50,UP22MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,0CHJNZUP23AJMPDOWN22UP23CLRP07ACALLDLYUP3MOVP3,3FHJB20H2,UP31JB20H2,UP31SJMPUP32UP31CLR20H1CLR22H1SETBP07MOVR2,0CJNER2,50,UP32MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,08HJNZUP33AJMPDOWN32UP33CLRP07ACALLDLYUP4MOVP3,4FHUP41CLR20H3CLR22H3SETBP07MOVR2,0CJNER2,50,UD4MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,07HJNZDOWN4AJMPUD4DOWN4CLRP06ACALLDLYDOWN3MOVP3,3FHJB21H2,DOWN31JB22H2,DOWN31SJMPDOWN32DOWN31CLR21H2CLR22H2SETBP06MOVR2,0CJNER2,50,DOWN32MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,03HJNZDOWN33AJMPUP32DOWN33CLRP06ACALLDLYDOWN2MOVP3,2FHJB21H1,DOWN21JB22H1,DOWN21SJMPDOWN22DOWN21CLR21H1CLR22H1SETBP06MOVR2,0CJNER2,50,DOWN22MOVA,20HORLA,21HORLA,22HANLA,01HJNZDOWN23AJMPUP22DOWN23CLRP06ACALLDLYDOWN1MOVP3,1FHDOWN11CLR21H0SETBP06MOVR2,0CJNER2,50,CJNER3,0,DOWN12AJMPUP1DOWN12CLRP06CLRP07AJMPS133定时器T0中断程序的设计5S定时，R2作为计数器。TIMEMOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HINCR2RETI34定时器T1中断程序的设计记录STOP键是否曾经按下过，R3作为标志。定时器T1中断程序流程图TIME1MOVTH1,0ECHMOVTL1,78HMOV6EH,AMOV30H,P1MOV31H,P3JBP16,TIME2MOVR3,0FFHMOV20H0MOV21H,0MOV22H,0MOV30H,0FFHMOV31H,FEHCLRTR1TIME2MOVA,30HCPLAANLA,07HORL20H,AMOVA,30HCPLAANLA,07HORL20H,AMOVA,20HCPLAANLA,07HMOV32H,AMOVA,30HCPLAANLA,38HRRARRAORL21H,AMOVA,21HCPLAANLA,0EHRLARLAORL32H,AMOVA,P0ANLA,0C0HORLA,32HMOVP0,AMOVA,31HANLA,0FHORL22H,AMOVA,22HCPLAMOVP2,ATIME3MOVA,6EHRETI35延时程序的设计2S延时DLYMOVR5,20DLY1MOVR6,100DLY2MOVR7,250DJNZR7,DJNZR6,DLY2DJNZR5,DLY1RET第4章系统调试AT89C51的SOFTICE模式下的调试需要仿真器结合KEILUVISION2的硬件仿真运行。系统调试主要爱分为三步设置SOFTICE模式、设置仿真环境和程序调试。41设置SOFTICE模式使用FLASHMAGIC软件设置AT89C51进入SOFTICE模式，运行FLASHMAGIC软件，在“DEVICE”中选择AT89C51单片机，点击“ISP”菜单，选择“ENABLESOFTICE”即可设置单片机进入SOFTICE模式。42设置仿真环境程序的仿真在KEILUVISION2环境下进行点击PROJECT菜单中的OPTIANSFORTARGET出现工程的配置窗口，点击DEBUG设置选择KEILMONITOR51DRIVER。43程序调试按以上要求将系统设置好后，若程序编译链接没有错误，点击DEBUG菜单中的START/STOPDEBUGSESSION就可以在硬件系统上进行仿真了。第5章结束语大二上学期的单片机的学习，使我了解和掌握了单片机一些软件和硬件的设计方法。通过这次实际的项目设计，真正明白了单片机开发的基本流程。针对实际问题的解决，更加提高了自我的编程水平。所以在电子技术方面，无论是硬件设计还是软件设计，都必须仔细认真，刻苦钻研，这样才能把项目做得更好，使自己走得更远。说真话，自己从来没有一个人做过课题，感觉有点思路，却抓不住，不知