梧州學(xué)院畢業(yè)論文論文題目基于ATMEGA128單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)系別電子信息工程專業(yè)電子信息工程班級(jí)10電本二班學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師（簽名）完成時(shí)間2013年5月摘要本文介紹了以ATMEGA128單片機(jī)為核心控制器件的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括課題概述、方案論證、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等幾個(gè)部分。該系統(tǒng)采用ATMEGA128單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)掃描內(nèi)外按鍵按下與否引起的電平的改變，作為用戶請(qǐng)求信息發(fā)送到單片機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，單片機(jī)根據(jù)樓層檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)停在目標(biāo)樓層，單片機(jī)通過(guò)HX711稱重模塊，判斷出此時(shí)電梯的重量。自動(dòng)開(kāi)關(guān)門部分通過(guò)接近開(kāi)關(guān)、霍爾限位開(kāi)關(guān)等完成到達(dá)目標(biāo)樓層自動(dòng)開(kāi)關(guān)門功能。掉電保護(hù)部分實(shí)時(shí)保護(hù)電梯電梯時(shí)電梯廂不會(huì)往下墜，12864液晶、數(shù)碼管、蜂鳴器實(shí)時(shí)顯示、提示當(dāng)前的信息。硬件部分主要有電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、每層樓層檢測(cè)模塊、12864和數(shù)碼管顯示部分、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門、智能防夾模塊、掉電保護(hù)等部分組成。軟件部分介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)思路、程序功能分析，著重介紹了主程序的邏輯結(jié)構(gòu)，還分別介紹了報(bào)警、按鍵掃描、層位讀取、顯示、電梯控制邏輯等子程序的結(jié)構(gòu)和功能。軟件部分,使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，易于調(diào)試。硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)合軟件，基本實(shí)現(xiàn)了五層電梯運(yùn)行的逼真模擬。關(guān)鍵詞ATMEGA128；HX711稱重；液晶顯示；自動(dòng)開(kāi)關(guān)門；電梯控制；THEELEVATORCONTROLSYSTEMBASEDONMICROPROCESSORABSTRACTTHISARTICLEINTRODUCESTHEATMEGA128MICROCONTROLLERASTHECORECONTROLDEVICEOFTHEELEVATORCONTROLSYSTEM,INCLUDINGTHEISSUESOUTLINED,PROGRAMFEASIBILITYSTUDIES,HARDWAREDESIGN,SOFTWAREDESIGN,SYSTEMDEBUGGING,ANDSEVERALOTHERPARTSTHESYSTEMUSESAMICROCONTROLLERASTHECONTROLCENTRE,FIRSTLY,ITISBYSCANNINGTHEINTERNALANDEXTERNALELECTRICALLEVELCHANGECAUSEDBYKEYBOARDTOBEAUSERREQUESTSINFORMATIONTOTHEMICROCONTROLLER,CONTROLTHEMOTORROTATION,THEMICROCONTROLLERCONTROLSTHEMOTORBASEDONTESTRESULTSFLOORSSTOPPEDINTHETARGETFLOORHARDWAREPARTMAINLYAREMADEOFTHEMICROCONTROLLER,FLOORDETECTIONMODULE,HORIZON12864,DIGITALTUBEDISPLAY,ELECTRICMOTORDRIVEMODULE,KEYSCANMODULE,ALARMMODULE,CIRCUITDIRECTIONSUPANDDOWNTHELINECALLSANDOTHERCOMPONENTSFLOORDETECTIONUSESPHOTOELECTRICSENSORSWHENELEVATORGOESTOTHEAPPROPRIATEFLOOR,PHOTOELECTRICSENSORSPRODUCEELECTRICALLEVELCHANGESSENTTOTHEMICROCONTROLLERTODETERMINETHEFLOOR,THEPARTOFMOTORCONTROLUSESSTEPPERMOTORAND6560STEPPERMOTORDRIVEMODULESOFTWARECOMPONENTSINTORDUCESYSTEMPROGRAMMINGDESIGNIDEAS,PROCEDURES,FUNCTIONALANALYSISITISNOTONLYFOCUSINGONTHELOGICALDESIGNOFTHEMAINSTRUCTUREBUTALSOSEPARATELYINTRODUCEDTHEWARNINGFUNCTION,THEDEMONSTRATIONFUNCTION,THEPRESSEDKEYSCANNING,THEPOSITIONREAD,THEDEMONSTRATION,THELIFTCONTROLLOGICSMALLSTEELYARDPROCEDURESTRUCTUREANDTHEFUNCTIONSOFTWARECOMPONENTSUSECLANGUAGETHISREALIZATIONWAYISTHEUSEOFINTERRUPTMODETODETECTTHEINFORMATIONOFTHEFLOORSENTTOTHEDIGITALTUBEDISPLAYTHEHARDWAREDESIGNOFTHESYSTEMCOMBINEDWITHTHESOFTWAREISSIMPLEANDRELIABLESOITISBASICALLYTOACHIEVESIMULATIONOFELEVATORRUNNINGFIVEFLOORSKEYWORDSATMEGA128KEYSCANLCDDISPLAYELEVATORCONTROL目錄第一章前言111項(xiàng)目背景112課題提出及研究意義1第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)321方案論證3第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)731總體方案設(shè)計(jì)732各模塊設(shè)計(jì)8第四章軟件設(shè)計(jì)1941電梯主程序1942電梯邏輯控制2043電梯運(yùn)行控制2243緊急停止22第五章系統(tǒng)調(diào)試2551軟件編譯調(diào)試2552硬件仿真2553系統(tǒng)測(cè)試28第六章總結(jié)與展望30參考文獻(xiàn)31附錄32致謝57第一章前言11項(xiàng)目背景隨著人們生活水平的不斷提高和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。各大城市建筑物在不斷向高層發(fā)展。因此電梯在我們的生活中起著非常重要的作用。電梯已經(jīng)不單單是是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備,更是一種人們?cè)絹?lái)越依賴的、必須的交通運(yùn)輸工具。由于傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路,存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點(diǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看,這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。而單片機(jī)價(jià)格相當(dāng)便宜，體積較小，由單片機(jī)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)會(huì)隨著設(shè)備的更新而不斷完善，更完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的升級(jí)。國(guó)內(nèi)外電梯企業(yè)順應(yīng)市場(chǎng)需要，加大研發(fā)投入，都準(zhǔn)備在未來(lái)新概念電梯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得先機(jī)。12課題提出及研究意義電梯是集機(jī)械原理應(yīng)用、電氣控制技術(shù)、微處理技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)等多科學(xué)和技術(shù)分支于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑中永久垂直交通工具。電梯作為生產(chǎn)生活的典型運(yùn)載工具使用已十分普及，其控制信號(hào)類型多，關(guān)系復(fù)雜，要求的控制性能特別高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展高層建筑越來(lái)越多對(duì)電梯的運(yùn)行速度和控制性能也提出了更高的要求。而在我國(guó)于八十年代初至九十年代初投入使用的電梯,其中絕大部分采用繼電器繼電器陣列結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)體積大、接線復(fù)雜、噪音大、觸點(diǎn)易磨損、故障率高、維護(hù)工作量大，已無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，微機(jī)控制系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，現(xiàn)已深人到我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方方面面，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,使得以微機(jī)為核心的控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。尤其是單片機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，其深度和廣度越來(lái)越大。微機(jī)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的采用繼電接觸邏輯控制系統(tǒng)相比，具有很大優(yōu)越性，一方面，它使整個(gè)系統(tǒng)的體積減小，可靠性提高，使用壽命延長(zhǎng)；另一方面，它還簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試和維護(hù)維修的工作量，使整個(gè)電梯的運(yùn)行成本降低。更突出的優(yōu)點(diǎn)是微機(jī)具有靈活的算術(shù)和邏輯運(yùn)算功能，具有很強(qiáng)的通信和可擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)更完善的自動(dòng)控制。常用的微機(jī)控制主要的有兩種技術(shù)基于PLC控制和基于單片機(jī)控制兩大技術(shù)?？删幊炭刂破?，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)，它有良好的抗干擾性能，適應(yīng)很多工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)主要還是由可編程控制器控制。但是由于PLC的針對(duì)性較強(qiáng)，每一臺(tái)PLC都是根據(jù)一個(gè)設(shè)備而設(shè)計(jì)的，所以價(jià)格較昂貴。而單片機(jī)價(jià)格相當(dāng)便宜，也不像PLC那么有針對(duì)性，可以隨著設(shè)備的更新而不斷修改完善，更完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的升級(jí)?；趩纹瑱C(jī)控制的電梯可以大大的降低成本而且運(yùn)行也較可靠，采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)老式電梯控制系統(tǒng)的改造無(wú)疑是最佳方案。由于單片機(jī)具有體積小、線路簡(jiǎn)單、無(wú)噪音、可靠性高、維護(hù)方便,是一種少投入、高回報(bào)的方案。同時(shí)能方便實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯的群控,并通過(guò)通訊接口與樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)接，實(shí)施對(duì)電梯的監(jiān)控電梯的應(yīng)用范圍很廣，可用于賓館、飯店、辦公大樓、商場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所、倉(cāng)庫(kù)以及居民住宅大樓等。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21方案論證本系統(tǒng)的方案論證包括主控芯片選擇，定位平層模塊，樓層顯示模塊，聲音提示模塊，電動(dòng)機(jī)選擇，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。211主控芯片選擇方案一PLC控制方案。這種方案是采用傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是編寫(xiě)程序比較直觀，通俗易懂，可靠性高，干擾抗能力強(qiáng)，能耗較小。但他的價(jià)格較昂貴，不符合本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)要求。方案二采用CPLD器件作為控制中心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行統(tǒng)一管理，但這種方案要求平時(shí)有很多的知識(shí)積累和較強(qiáng)的專業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難且器件較貴，不符合經(jīng)濟(jì)要求，而且升降電機(jī)的控制，運(yùn)行時(shí)間的測(cè)量、顯示等還需要單片機(jī)的配合。方案三單片機(jī)為主控制器的方案。MCU采用一個(gè)單片機(jī)控制所有的按鍵、數(shù)碼管、液晶顯示、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器的輸出信號(hào)等，并對(duì)以上所有信號(hào)進(jìn)行處理。這種方案的控制系統(tǒng)相對(duì)較簡(jiǎn)單，只適用于較簡(jiǎn)單的電梯控制系統(tǒng)。單片機(jī)的內(nèi)部資源比較豐富，控制采用C語(yǔ)言控制，使用起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。權(quán)衡以上方案的分析，結(jié)合本次次的設(shè)計(jì)的內(nèi)容是5層電梯控制系統(tǒng)，基于本設(shè)計(jì)中需要用到的管腳比較多，需要的內(nèi)存比較大，所以本設(shè)計(jì)用ATMEGA128單片機(jī)，自身資源豐富，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，結(jié)合軟件完全可以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)電梯的要求。所以選用方案三。212定位平層部分方案一采用金屬接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)電梯層數(shù)。在轎廂安裝金屬片，并在豎井各個(gè)樓層裝上金屬接近開(kāi)關(guān)，在轎廂上裝上一個(gè)當(dāng)作感應(yīng)作用的金屬片，當(dāng)轎廂運(yùn)動(dòng)到特定位置，豎井上的金屬接近開(kāi)關(guān)探測(cè)到金屬片，繼而輸出一個(gè)信號(hào)。單片機(jī)通過(guò)金屬接近開(kāi)關(guān)輸出的變化知道電梯轎廂的位置。該方案安裝中的金屬片會(huì)使轎廂的重量加重，增加步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載，并且金屬接近開(kāi)關(guān)價(jià)格相對(duì)昂貴、體積較大、安裝不便、靈敏度不怎么高。方案二采用紅外發(fā)射對(duì)管檢測(cè)電梯層數(shù)。在豎井各個(gè)樓層設(shè)置紅外接收管，在電梯廂上裝一個(gè)紅外發(fā)射管。當(dāng)接通電源時(shí)，紅外線發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)轎廂運(yùn)動(dòng)到特定位置（即樓層位置），豎井上的紅外線接收頭接收到紅外線，輸出發(fā)生變化，單片機(jī)通過(guò)紅外線接收頭輸出的變化知道電梯轎廂的位置。該傳感器的響應(yīng)時(shí)間為25MS，且體積小、功耗低、容易安裝，但受環(huán)境的影響較大。方案三采用光電傳感器。在轎廂每一層安裝一個(gè)光電傳感器，然后讓副吊重廂帶著一個(gè)小物體，當(dāng)電梯上升時(shí)，副吊重體則下降。當(dāng)副吊重體上的小物體經(jīng)過(guò)光電傳感器時(shí)，遮擋住了光電傳感器發(fā)光體和接收光體的通道，進(jìn)而傳感器會(huì)輸出一個(gè)高電平，單片機(jī)通過(guò)檢查該樓層光電傳感器電平的變化，從而可以檢測(cè)出當(dāng)前電梯廂所處樓層位置，光電傳感器反應(yīng)靈敏，精確度比較高，受外界干擾比較少，價(jià)格比較便宜，容易安裝，易于調(diào)試?；谏鲜龇桨傅姆治?，以及方案三的優(yōu)點(diǎn)，故選擇方案三。213樓層顯示部分方案一采用點(diǎn)陣屏顯示各種相關(guān)數(shù)據(jù)以及信息。點(diǎn)陣屏屬于低功耗器件，但其價(jià)格較貴，假如在每層都裝一個(gè)液晶顯示，那明顯不怎么符合本設(shè)計(jì)的成本要求，并且點(diǎn)陣屏制作相對(duì)比較難，線路復(fù)雜。方案二采用傳統(tǒng)的7段數(shù)碼管和液晶12864顯示電梯實(shí)時(shí)所到的樓層。數(shù)碼管雖功耗大，但其軟件驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，硬件電路調(diào)試方便，價(jià)格便宜，亮度大，能滿足本設(shè)計(jì)的要求，但數(shù)碼管只可以顯示基本的數(shù)字，文字顯示不了，所以在電梯廂內(nèi)部裝上液晶12864來(lái)顯示基本的電梯信息，這樣比較美觀，成本合理，在電梯的每層外部裝上一個(gè)數(shù)碼管顯示電梯當(dāng)前所載的樓層。結(jié)合以上的比較，在本設(shè)計(jì)的成本和難度性，所以采用方案二。214聲音提示部分方案一采用語(yǔ)音芯片ISD400，該語(yǔ)音芯片外圍電路簡(jiǎn)單，需要很少的外圍器件就可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的播報(bào)，它是直接多電平接模擬存儲(chǔ)，聲音不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，每個(gè)采樣得到的數(shù)值直接存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的閃爍存儲(chǔ)器中，沒(méi)有由于A/D轉(zhuǎn)換誤差，因此它能夠真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)及效果聲，但調(diào)試難度相對(duì)較大。方案二采用蜂鳴提示音提示當(dāng)轎箱到達(dá)所需的樓層時(shí)，蜂鳴器響，提示乘客到達(dá)了所需的樓層，另外可以作為緊急停止時(shí)的報(bào)警提示信號(hào)，其程序編寫(xiě)、硬件電路設(shè)計(jì)、調(diào)試比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格便宜，能滿足本設(shè)計(jì)的要求。比較以上兩種方案中，選擇方案二。215電動(dòng)機(jī)模塊方案一采用步進(jìn)電機(jī)作為本設(shè)計(jì)電梯上升的動(dòng)力，步進(jìn)電機(jī)在定位性能方面十分優(yōu)越。步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別在于它的驅(qū)動(dòng)是用脈沖驅(qū)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖，它就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，本設(shè)計(jì)中用的步距角是18度的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移。在應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)可以同時(shí)完成兩個(gè)工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息，升降精度很高，其次步進(jìn)電機(jī)只給電不給脈沖的時(shí)候，它是不動(dòng)，這有利于本設(shè)計(jì)的控制電梯廂停穩(wěn)。方案二采用直流電機(jī)作為本設(shè)計(jì)的執(zhí)行元件，直流電機(jī)工作是讓線圈始終交替地處于穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，通過(guò)兩個(gè)半圓環(huán)形電樞將線圈的穩(wěn)定平衡狀態(tài)消除掉。這樣，載流線圈在磁場(chǎng)中就會(huì)一直地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。直流電機(jī)在高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的系統(tǒng)中經(jīng)常使用到。此題目中電機(jī)要帶動(dòng)的負(fù)載不是很大，但對(duì)升降精度要求較高，并且要求在電梯停在目的樓層時(shí)，能把電梯廂卡住，二直流電機(jī)則不能把電梯廂卡住，所以采用方案一。216電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊我們使用的是直流電機(jī)，比較以下兩種方案實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。方案一小功率驅(qū)動(dòng)電路可以采用如圖21所示的H橋開(kāi)關(guān)電路。UA和UB是互補(bǔ)的雙極性或單極性驅(qū)動(dòng)信號(hào)，TTL電平。開(kāi)關(guān)晶體管的耐壓應(yīng)大于15倍US以上。當(dāng)四個(gè)功率開(kāi)關(guān)全用NPN晶體管時(shí)，需要解決兩個(gè)上橋臂晶體管BG1和BG3的基極電平偏移問(wèn)題。圖22中H橋開(kāi)關(guān)電路利用兩個(gè)晶體管實(shí)現(xiàn)了上橋臂晶體管的電平偏移。但電阻R上的損耗較大，所以也只能在小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)中使用。圖21橋開(kāi)關(guān)電路圖22橋開(kāi)關(guān)電路方案二采用集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片L298，該芯片內(nèi)部包含有兩個(gè)集成H橋，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路5到24伏范圍電源的直流電機(jī)，可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)2相4線的步進(jìn)電機(jī)。但它的驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜，需要用到I/0口比較多，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)需要4跟數(shù)據(jù)線，一根使能信號(hào)線，總共需要5跟，占用的單片機(jī)資源比較多，編寫(xiě)程序較多。方案三采用步進(jìn)電機(jī)TB6560模塊，TB6560是步進(jìn)電機(jī)專用的驅(qū)動(dòng)芯片，工業(yè)上多數(shù)用它來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，雕刻機(jī)，寶石機(jī)等多數(shù)用它，它的電路雖然復(fù)雜，但程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，只需給一個(gè)高、低脈沖就可以控制它轉(zhuǎn)動(dòng)工作，控制它的一根使能端就可以控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和脫機(jī)，一根方向端就可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。可以通過(guò)上面的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置電機(jī)運(yùn)行電流的大小，并且它可以細(xì)分，讓步進(jìn)電機(jī)工作在合適的頻率，還有自動(dòng)半流，此作用能減少步進(jìn)電機(jī)在不工作的時(shí)候，減少發(fā)熱量，是步進(jìn)電機(jī)比較理想的驅(qū)動(dòng)綜合以上方案，所以采用方案三。217稱重模塊方案一壓電傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測(cè)量，不適合測(cè)頻率太低的被測(cè)量，更不能測(cè)靜態(tài)量。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。壓電器件的弱點(diǎn)高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對(duì)外接電路要求很高。方案二電容式傳感器電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。電容傳感器可用來(lái)檢測(cè)壓力、力、位移以及振動(dòng)學(xué)非電參量。雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和良好動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素（1）小功率、高阻抗。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。故易受外界干擾，信號(hào)需經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。（2）初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。方案三電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。其測(cè)量原理用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化12。本設(shè)計(jì)中選用最終方案我們選擇的是電阻應(yīng)變式壓力傳感器，額定載荷5KG，并且經(jīng)過(guò)HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊，進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換。傳給單片機(jī)，顯示在12864液晶上。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)31總體方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的基本思想是采用ATMEGA128單片機(jī)作為核心，利用其豐富的I/O接口與外圍電路配合進(jìn)行控制。采用穩(wěn)壓芯片LM2576為電路提供穩(wěn)定的5V電源，采用5個(gè)光電傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電梯所到的樓層，2個(gè)霍爾傳感器限位自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的位置，一個(gè)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)關(guān)門時(shí)門的中間是有東西。否采用TB6560步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)步進(jìn)電機(jī)，為電梯提供動(dòng)力。采用電阻傳感器和HX711A/D芯片檢測(cè)電梯的載重。采用12864液晶和用595來(lái)驅(qū)動(dòng)額數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)前電梯當(dāng)前的信息，并采用獨(dú)立鍵盤作為外呼內(nèi)選電路，里面用8個(gè)按鍵代表15樓層、開(kāi)門、關(guān)門、呼叫，外部采用8個(gè)按鍵代表1樓上，2樓上、下，3路上、下，4樓上、下，5樓的下呼叫。電梯模型效果圖如圖31所示5F4F3F2F1F圖31電梯模型效果圖J電梯豎井部分是由鐵片和螺絲組合成的鐵架體總高度為12米，每層的高度為20CM；J是電梯廂，懸掛并由電動(dòng)機(jī)M牽引，可在電梯間豎井模型的空間內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。電梯橋廂模型J是用有機(jī)玻璃粘和而成的，電梯橋箱中有一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門裝置通過(guò)小皮帶傳送帶動(dòng)小門進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)開(kāi)關(guān)門，在門的中間有個(gè)接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)在電梯在關(guān)門的時(shí)候，只要接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到中間有東西，就會(huì)自動(dòng)開(kāi)門，光電開(kāi)關(guān)不斷地檢測(cè)中間用沒(méi)有東西，從而實(shí)現(xiàn)智能防夾功能。圖32總體組成圖32各模塊設(shè)計(jì)321按鍵電路本電路所需按鍵有16個(gè)，基于本設(shè)計(jì)用的是有64個(gè)I/0口的ATMEGA128單片，外部資源比較多，為了寫(xiě)程序的簡(jiǎn)單方便，本設(shè)計(jì)用獨(dú)立按鍵。如圖33所示，PA1PA8是接單片機(jī)的PA端口，此按鍵是電梯廂內(nèi)部的按鍵，外部的按鍵同理，單片機(jī)采獨(dú)立按鍵掃描方式，這樣簡(jiǎn)單，程序少，單片機(jī)響應(yīng)速度快。雖然這樣所占用的單片機(jī)管腳比較多，但對(duì)于ATMEGA128來(lái)說(shuō)，管腳是足夠的，完全符合本設(shè)計(jì)的要求。ATMEGAL128單片機(jī)電梯模型自動(dòng)開(kāi)關(guān)門樓層檢測(cè)安全保護(hù)部分鍵盤呼叫信號(hào)輸入滑輪步進(jìn)電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊樓層外顯示內(nèi)部12864顯示蜂鳴器提示電梯運(yùn)動(dòng)方向指示稱重部分單片機(jī)通過(guò)讀取按鍵的狀態(tài)，然后可根據(jù)每個(gè)按鍵的功能來(lái)通過(guò)單片機(jī)控制電梯的運(yùn)行。鍵盤電路如圖33所示S12345678PGNDA上9VC圖33外鍵盤電路各按鈕開(kāi)關(guān)說(shuō)明按鈕開(kāi)關(guān)S1轎廂內(nèi)一樓呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S2轎廂內(nèi)二樓呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S3轎廂內(nèi)三樓呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S4轎廂內(nèi)四樓呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S5轎廂內(nèi)五樓呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S6轎廂內(nèi)開(kāi)門呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S7轎廂內(nèi)關(guān)門呼叫開(kāi)關(guān)；按鈕開(kāi)關(guān)S8轎廂內(nèi)緊急呼叫開(kāi)關(guān)；外部8個(gè)按鍵同理。實(shí)物圖如下圖34、35所示。圖34內(nèi)部按鍵圖35外部按鍵322顯示電路數(shù)碼管顯示，電梯的基本功能是具備顯示電梯當(dāng)前的樓層，所以設(shè)計(jì)中在轎廂和每個(gè)樓層中都放置了一個(gè)數(shù)碼顯示管來(lái)顯示當(dāng)前電梯所在的樓層。接線圖如圖36所示，圖中共有1個(gè)數(shù)碼管，通過(guò)74HC595控制數(shù)碼顯示。本設(shè)計(jì)中只需要顯示當(dāng)前電梯所要到達(dá)的樓層，所以只需要數(shù)碼管的7段就夠了。本設(shè)計(jì)采用串轉(zhuǎn)并芯片74HC595，它主要有一個(gè)時(shí)鐘接口TCP，數(shù)據(jù)接口DS，數(shù)據(jù)輸出控制接口HCP。每當(dāng)TCP有一個(gè)上升沿時(shí)，存儲(chǔ)寄存器則把DS口的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)HCP口有一個(gè)上升沿時(shí)，移位寄存器則把存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位，當(dāng)OE使能時(shí)，595則把存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)輸出到總線中去，從而實(shí)現(xiàn)了，由串口轉(zhuǎn)并口的功能。本設(shè)計(jì)中除了使用數(shù)碼管外，還增加了液晶12864顯示，電路圖如圖37A1234567VC上PF9G0EDACDB8SPYBLUQGNMRHTOEU圖36數(shù)碼管顯示部分接線圖L圖3712864顯示電路323電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)用的是TB6560驅(qū)動(dòng)模塊TB6560兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部二個(gè)全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)、內(nèi)部設(shè)置溫度保護(hù)及過(guò)流保護(hù)，自帶2、8、16細(xì)分可選，足夠滿足每分鐘從幾到近千轉(zhuǎn)的應(yīng)用要求。該芯片還有自動(dòng)半流的功能，能有效地減少驅(qū)動(dòng)器發(fā)熱量。并且支持各種步進(jìn)電機(jī)選型，可選擇力矩稍大的混合式或者永磁式步進(jìn)電機(jī)，使電機(jī)工作在允許最大轉(zhuǎn)矩的百分之30至50之間，并且該芯片提供多檔電流設(shè)置和電流衰減模式，支持相同動(dòng)力指標(biāo)下各種不同參數(shù)的步進(jìn)。本驅(qū)動(dòng)模塊采用高速光耦6N137進(jìn)行單片機(jī)的與步進(jìn)電機(jī)隔離，有效地保護(hù)了主控電路。6N1376光耦合器是單通道的光耦速度比較高的光耦合器，其內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二級(jí)管和一個(gè)光敏二極管、當(dāng)發(fā)光二級(jí)被點(diǎn)亮，光敏二極管導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的傳遞。6N137的轉(zhuǎn)換速率高達(dá)10MBIT/S，是典型的高速數(shù)字開(kāi)關(guān)。在此電路中6N1376用在TB6560的時(shí)鐘接口上，這樣能快速有效地接收單片輸出給TB6560的信號(hào)，為了節(jié)約成本，但不失使用性，對(duì)于TB6560的使能端，則采用光電轉(zhuǎn)換速度稍微慢點(diǎn)的PC817。驅(qū)動(dòng)電路如圖38所示。TQ12CLK3EN4RS5GDO7VMB89P0AIFWUCOPFKIDEVBYUHARSL圖38TB6560驅(qū)動(dòng)電路圖324ATMEGAL128最小系統(tǒng)模塊ATMEGAL128是高性能、低功耗的AVR8位微處理，128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，4K字節(jié)的EEPROM，4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM，多達(dá)64K字節(jié)的優(yōu)化的外部存儲(chǔ)器空間；53個(gè)通用I/O口，兩個(gè)具有獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。8路10位ADC并且具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，片內(nèi)模擬比較器。通過(guò)熔絲位可以選擇ATMEGA103兼容模式。壽命100,000次寫(xiě)/擦除周期，可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密，可以通過(guò)SPI實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，它的工作電壓是2755（2755VATMEGA128L4555VATMEGA128）。如圖39是ATMEGAL128芯片圖。ATMEGAL128的最小系統(tǒng)包括晶振電路，和復(fù)位電路，如圖310是復(fù)位電路，ATMEGAL128是低電平復(fù)位。如圖311是晶振電路，本設(shè)計(jì)采用的是8M晶振。PEN10RXDI2TO3CKA45B679SMGVLWFUMEGA39是ATMEGAL128芯片圖U310復(fù)位電路12YXTALGND04C89311晶振電路325電源模塊本設(shè)計(jì)用的是LM2576穩(wěn)壓芯片，它有5個(gè)管腳，LM2576內(nèi)部設(shè)有含52KHZ振蕩器、和123V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、過(guò)熱關(guān)斷電路、過(guò)電流限制電路、放大器、以及比較器和內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。如圖312是電源電路圖，途圖中R6是滑動(dòng)電阻器，通過(guò)調(diào)節(jié)R6電阻的大小，可以調(diào)節(jié)LM2576反饋端4電壓的大小，從而可以改變輸出電壓的大小。UAPPOL3UFBO/IM76HVSWMNDCTRR上312電源電路圖326光電傳感器模塊在豎井各個(gè)樓層設(shè)置光電傳感器，在副轎廂上安裝一個(gè)小薄木棍，當(dāng)轎廂往上運(yùn)動(dòng)，副轎廂則向下運(yùn)動(dòng)，轎廂往下運(yùn)動(dòng)，副轎廂則向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)副轎廂運(yùn)動(dòng)時(shí)它上面的小木棍經(jīng)過(guò)光電傳感器，則光電傳感器接收光線段接收不到光線，則傳感器輸出端輸出一個(gè)高電平。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)每個(gè)樓層的光電傳感器電平的變化，知道電梯轎廂的位置。如圖由于傳感器的輸出端輸出比較弱，所以在傳感器的輸出端接一個(gè)1K的上拉電阻，增強(qiáng)它的輸出特性。傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖313。圖313光電傳感器電路圖圖314光電傳感器327自動(dòng)開(kāi)關(guān)門模塊本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門，它的功能有，當(dāng)電梯運(yùn)行到目標(biāo)樓層后，自動(dòng)打開(kāi)、關(guān)閉門，當(dāng)在關(guān)門的時(shí)候，假如檢測(cè)到中間有東西，則門自動(dòng)打開(kāi)。本模塊是有2個(gè)限位開(kāi)關(guān)，霍爾傳感器，1個(gè)接近開(kāi)關(guān)，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，以及其他小滑輪、小皮帶等組成。由步進(jìn)電機(jī)提供開(kāi)關(guān)門的動(dòng)力，2個(gè)霍爾傳感器控制開(kāi)關(guān)、關(guān)門時(shí)門移動(dòng)的位置，光電傳感器檢測(cè)門中間是否有東西，有則輸出一個(gè)低電平。如圖314是實(shí)物圖。3PKLVCGND上圖315自動(dòng)開(kāi)關(guān)門328緊急報(bào)警轎廂內(nèi)設(shè)緊急報(bào)警按鈕，當(dāng)電梯突然發(fā)生故障使轎箱內(nèi)的人被困時(shí)，可以通過(guò)按下緊急停止按鈕，清除所有呼叫信號(hào)，并將電梯直接運(yùn)行至一樓，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于這個(gè)部分要求電梯的任何運(yùn)行狀況下都要有效，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，我們將此作為一個(gè)獨(dú)立的模塊。圖316蜂鳴器報(bào)警原理圖329稱重模塊在選用A/D芯片時(shí)，選用了一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711，該芯片具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部還自帶放大，具有A/D采樣和信號(hào)放大等雙重功能。本設(shè)計(jì)中，把傳感器裝在電梯橋廂的頂部，當(dāng)橋廂里面的重量變化時(shí)，可以測(cè)量出此時(shí)的重量，當(dāng)電梯的重量超出一個(gè)限定閥值時(shí)，電梯將不暫時(shí)運(yùn)行，并發(fā)出警報(bào)，直到電梯的重量在限定值內(nèi)。如圖317是HX117運(yùn)行流程圖，318是HC117的電路圖。緊急停止按鈕求救信號(hào)清除所有呼叫信號(hào)電梯運(yùn)行至一樓發(fā)出報(bào)警信號(hào)維修電梯解救被困人員電梯管理人員清除警報(bào)等待啟動(dòng)稱重傳感器HX711內(nèi)部放大HX711A/D轉(zhuǎn)換ATMEGA128單片機(jī)12864液晶顯示器報(bào)警模塊圖317HC117運(yùn)行流程圖VSUP1BAE2D3F4GN56I7890_CKOTXRHESUAPDRQ圖318HX117電路圖第四章軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由于采用鍵盤矩陣來(lái)代替外呼內(nèi)選按鈕，而電梯的運(yùn)行方向是根據(jù)這些呼叫按鍵和選擇按鍵來(lái)決定的，所以單片機(jī)要不斷的掃描鍵盤來(lái)獲取各層呼叫狀態(tài)，從而控制電梯的運(yùn)行。故鍵盤矩陣掃描是本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要一部分，另外還要把從鍵盤掃描到的各層的按鍵信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后和結(jié)合電梯的運(yùn)行狀態(tài)比較，判斷響應(yīng)的方向，當(dāng)電梯到達(dá)目的樓層時(shí)牽引上升電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)門系統(tǒng)響應(yīng)，當(dāng)在關(guān)門的過(guò)程中，光電傳感器檢測(cè)到中間有人時(shí)，門自動(dòng)再次打開(kāi)，稍等一會(huì)，在關(guān)門，直到門合上。電梯在沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)，門不會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。假如在關(guān)門的時(shí)候電梯廂的重量超出了設(shè)定值，則電梯停止運(yùn)行，啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。直到電梯廂的重量小于設(shè)定值，電梯在繼續(xù)響應(yīng)下個(gè)操作，乘客進(jìn)入電梯之后可選擇去哪一層，然后電梯根據(jù)乘客的選擇判斷去哪一層，繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)單片機(jī)控制電梯在上升過(guò)程中只響應(yīng)上升呼叫，下降過(guò)程中只響應(yīng)下降呼叫，當(dāng)外部的響應(yīng)和電梯現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)方向反向，則單片機(jī)把此響應(yīng)儲(chǔ)存起來(lái)，等執(zhí)行完原來(lái)方向上的響應(yīng)后，再反過(guò)來(lái)執(zhí)行此方向上的響應(yīng)。在電梯運(yùn)行的同時(shí)，顯示部分也在不停地顯示此時(shí)電梯所在的樓層和運(yùn)動(dòng)方向，以及當(dāng)前電梯的重量。假如電梯在運(yùn)行的時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)掉電了，則掉電保護(hù)部分的彈簧怎自動(dòng)復(fù)位，把上升電機(jī)上的輪子卡住。由于本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，其中主程序部分主要完成系統(tǒng)的初始化，如中定時(shí)器的設(shè)置，開(kāi)中斷等。在中斷子程序中完成緊急呼叫，特殊呼叫等，其它的如數(shù)碼管的顯示，鍵盤的響應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的控制，稱重，延時(shí)等均由相應(yīng)的子程序來(lái)完成。軟件設(shè)計(jì)思想采用模塊化，分函數(shù)的分層次設(shè)計(jì)方法，將程序分成多個(gè)模塊，分層編寫(xiě)。通過(guò)調(diào)用不同的子程序，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜功能控制。這樣便于調(diào)試、修改。軟件編程是實(shí)現(xiàn)多功能、智能化、操作方便的關(guān)鍵。在本設(shè)計(jì)中，可以把程序的各部分相互結(jié)合起來(lái)，達(dá)到完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)的功能。41電梯主程序根據(jù)系統(tǒng)要求，電梯的程序應(yīng)滿足以下要求（1）初始化程序使數(shù)碼管顯示“1”表示電梯處在一樓，等待人進(jìn)入電梯；（2）主程序主要包括判斷乘客進(jìn)入電梯后選擇去哪一層，根據(jù)判斷情況來(lái)控制電梯運(yùn)行，到達(dá)目標(biāo)樓層后自動(dòng)開(kāi)關(guān)門；電梯在運(yùn)行過(guò)程中要不斷的掃描鍵盤，從而來(lái)判斷各樓層有無(wú)呼叫請(qǐng)求，并把當(dāng)前樓層按鍵的值給儲(chǔ)存起來(lái)；提示模塊的控制；實(shí)時(shí)顯示電梯所在位置及運(yùn)行狀態(tài)（上行/下行）；開(kāi)關(guān)門有一定的延時(shí)來(lái)保證乘客走出/進(jìn)入電梯；實(shí)時(shí)檢測(cè)此時(shí)電梯廂的重量；實(shí)時(shí)檢測(cè)樓層檢測(cè)模塊；實(shí)時(shí)控制上升電機(jī)，開(kāi)關(guān)門電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；主程序流程圖如圖41所示。開(kāi)始初始化啟動(dòng)緊急停止功能演示按鍵查詢樓層檢測(cè)樓層、方向顯示電梯邏輯控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)YNN演示子程序YNY圖41主程序流程圖電梯的整個(gè)軟件設(shè)計(jì)包括一下幾部分電梯邏輯控制模塊、電梯運(yùn)行模塊、鍵盤掃描模塊、樓層顯示模塊、樓層檢測(cè)模塊、電梯緊急停止模塊、稱重模塊。42電梯邏輯控制電梯控制中，單片機(jī)掃描樓層外呼內(nèi)選信號(hào)，將樓層呼叫信號(hào)與當(dāng)前樓層運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，確定電梯響應(yīng)上升、下降隊(duì)列，然后電梯按照運(yùn)行隊(duì)列進(jìn)行電機(jī)控制。而將呼叫信號(hào)轉(zhuǎn)化為響應(yīng)隊(duì)列的程序模塊是電梯控制的核心部分，其算法的嚴(yán)謹(jǐn)性，決定了電梯的控制性能。其程序源代碼見(jiàn)附錄一11，邏輯框圖如圖42所示圖42電梯邏輯圖43電梯運(yùn)行控制電梯響應(yīng)上升下降隊(duì)列時(shí)，要對(duì)相應(yīng)的指示燈、上下行狀態(tài)，以及響應(yīng)隊(duì)列做相應(yīng)的改變，而實(shí)現(xiàn)這一功能模塊的就是電梯運(yùn)行函數(shù)。其程序源代碼見(jiàn)附錄一12,邏輯框圖如圖43所示圖43電梯運(yùn)行邏輯圖44鍵盤掃描、樓層檢測(cè)鍵盤掃描采用獨(dú)立按鍵取值法掃描法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法。若某個(gè)按鍵按下了，則此時(shí)單片機(jī)把此時(shí)的鍵值儲(chǔ)存下來(lái)，產(chǎn)生相應(yīng)的呼叫信號(hào)，并使相應(yīng)的呼叫樓層指示燈燈點(diǎn)亮。程序源代碼見(jiàn)附錄一16。45緊急停止為了提高電梯安全性能，設(shè)置緊急停止功能，當(dāng)緊急停止鍵按下，所有呼叫信號(hào)清空，同時(shí)電梯向一樓方向運(yùn)行，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)電梯運(yùn)行到一樓，停止報(bào)警，并打開(kāi)門，等待電梯重新啟動(dòng)信號(hào)。程序源代碼見(jiàn)附錄一13。第五章系統(tǒng)測(cè)試由于所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)包括軟件和硬件兩部份,測(cè)試時(shí)先對(duì)硬件模塊逐個(gè)進(jìn)行測(cè)試，然后再將已編譯無(wú)誤的軟件結(jié)合硬件在一起進(jìn)行仿真，完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真工作。51軟件編譯調(diào)試在軟件調(diào)試中，采用ICCAVR軟件進(jìn)行程序調(diào)試。首先分別調(diào)試各個(gè)功能程序，再對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試，以便修改錯(cuò)誤碼。具體的調(diào)試方法如下首先在ICCAVR軟件中選擇建立一個(gè)工程，然后新建一個(gè)C文件，并將C文件添加到工程中，這個(gè)功能進(jìn)行編寫(xiě)，然后再整合各個(gè)模塊，編寫(xiě)組合。軟件調(diào)試界面如下圖51軟件調(diào)試界面52系統(tǒng)測(cè)試521方向優(yōu)先測(cè)試電梯按某方向運(yùn)行時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)該運(yùn)行方向的按鈕；測(cè)試初始時(shí)，轎箱位于一樓，按下二樓，三樓的上下按呼叫，和四樓的向下呼叫。按鍵順序可隨意。測(cè)試結(jié)果表11方向優(yōu)先測(cè)試結(jié)論系統(tǒng)在向上運(yùn)行時(shí)候，優(yōu)先相應(yīng)各樓層的向上呼叫信號(hào)，不響應(yīng)向下的呼叫信號(hào)，向下運(yùn)行時(shí)相反，符合設(shè)計(jì)要求。522距離優(yōu)先測(cè)試同一方向有多個(gè)按鈕呼叫時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層。測(cè)試初始時(shí)，電梯位于任一層，如二樓。此時(shí)三樓和四樓分別向上呼叫。測(cè)試結(jié)果先響應(yīng)三樓呼叫，再響應(yīng)四樓呼叫。結(jié)論電梯具有距離優(yōu)先響應(yīng)的功能，當(dāng)多層同方向呼叫，首先響應(yīng)距離當(dāng)前樓層較近的呼叫，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。各按鈕呼叫時(shí)指示燈顯示正常，電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后，其指示燈應(yīng)自動(dòng)熄滅。523綜合測(cè)試測(cè)試條件電梯位于1樓，進(jìn)入三人，其中一人要到3樓，另兩人到4樓。電梯運(yùn)行后，3樓和4樓有人向上呼叫，3樓有人向下呼叫到1樓。測(cè)試結(jié)果表12綜合測(cè)試停止樓層電梯方向顯示2上2樓上呼叫注銷3上3樓上呼叫注銷4上4樓下呼叫注銷3下3樓下呼叫注銷2下2樓下呼叫注銷測(cè)試結(jié)論系統(tǒng)具有方向優(yōu)先、距離優(yōu)先的功能，基本模擬了實(shí)際電梯運(yùn)行，完成題目設(shè)計(jì)指標(biāo)。524演示測(cè)試測(cè)試條件按下電梯啟動(dòng)按鍵，然后按下演示按鍵，當(dāng)電梯運(yùn)行至五樓，第二次按下演示按鍵。測(cè)試結(jié)果表13演示測(cè)試測(cè)試結(jié)論該測(cè)試比較完整的演示了電梯具有的性能，實(shí)現(xiàn)了多層呼叫請(qǐng)求的排序，對(duì)電梯進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)測(cè)試了樓層以及運(yùn)行信息顯示，指示燈狀態(tài)信息的變化，經(jīng)測(cè)試，電梯實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)要求。停止樓層電梯方向顯示3上3樓內(nèi)部和向上呼叫注銷，內(nèi)部4樓呼叫4上4樓向上呼叫注銷3下3樓向下呼叫注銷，內(nèi)部1樓呼叫1下內(nèi)部1樓呼叫注銷停止樓層電梯方向顯示2上2樓向上注銷3上3樓向上注銷4上4樓向上注銷5下5樓向下注銷4下4樓向下注銷3下3樓向下注銷2下2樓向下注銷1上1樓向上注銷第六章總結(jié)與展望經(jīng)過(guò)認(rèn)真的選擇和設(shè)計(jì)，最終完成了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)大部分功能的電梯控制系統(tǒng)。電梯系統(tǒng)為模擬實(shí)用客運(yùn)電梯系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。它能實(shí)現(xiàn)實(shí)際客運(yùn)電梯系統(tǒng)的絕大部分功能，包括門廳呼叫功能，轎廂內(nèi)選層功能，樓層實(shí)時(shí)顯示，電梯自動(dòng)開(kāi)關(guān)門功能，智能初始化功能，緊急停車功能。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，受益匪淺，對(duì)單片機(jī)在實(shí)物中應(yīng)用的能力得到很大的提高，首先是對(duì)整個(gè)電梯系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，從剛開(kāi)始選題到購(gòu)買材料，都進(jìn)行了一番構(gòu)思。從搭建框架，搭建電梯廂對(duì)于現(xiàn)在工具條件來(lái)說(shuō)這個(gè)都是個(gè)辣手的問(wèn)題，然后到組裝各個(gè)模塊，在到畫(huà)電路圖，做板，在到調(diào)試程序這個(gè)都是漫長(zhǎng)的奮斗過(guò)程。不過(guò)從中我也學(xué)到了很多東西。從剛開(kāi)始用51單片機(jī)調(diào)試樓層程序，到改成用ATMEGA128單片，中間遇到了很多了問(wèn)題，剛開(kāi)始在調(diào)試樓層程序時(shí)，從一樓到5樓，逐層調(diào)試，先是調(diào)試電梯的外部?jī)?nèi)部按鍵呼叫，然后，結(jié)合外部按鍵逐層調(diào)試，完成了初步的內(nèi)外結(jié)合。然后經(jīng)過(guò)N次的修改，最終完成了樓層的調(diào)試。我之所先用51調(diào)試，因?yàn)樽约罕容^熟悉51單片機(jī)，并且KEIL軟件功能相當(dāng)強(qiáng)大，比ICCAVR軟件功能多點(diǎn)，就說(shuō)在很多過(guò)IF語(yǔ)句嵌套的情況下，假如在KEIL軟件下，可以輕易地找到每個(gè)大括號(hào)的配對(duì)，而ICCAVR則不然，而本次電梯的樓層檢測(cè)程序中卻用到了很多的IF語(yǔ)句嵌套，假如用AVR編寫(xiě)的話，那是個(gè)很麻煩的問(wèn)題。當(dāng)編寫(xiě)后大部分程序后，在改用ATMEGA128單片機(jī)，在一開(kāi)始用ATMEGA128單片時(shí)，由于經(jīng)驗(yàn)不足，一開(kāi)始，熔絲位配置錯(cuò)，單片只能用AE口，而G、F口卻用不了，然后查資料才知道熔絲位配置錯(cuò)，原來(lái)熔絲位也是單片的要害呀。再者在配置它的時(shí)鐘時(shí)，配置錯(cuò)了，自己做的2片單片機(jī)都被鎖住了，怎么弄都不能下程序進(jìn)去，后來(lái)進(jìn)過(guò)差資料和問(wèn)老師，用信號(hào)發(fā)生器，終于解開(kāi)了鎖。其他的問(wèn)題還遇到了很多，都是以前從來(lái)沒(méi)遇到過(guò)的，但在耐心請(qǐng)教老師銅須好，迎刃而解。不禁由衷感嘆，電子知識(shí)，真是博大精深。我們隨時(shí)都要抱著一個(gè)學(xué)習(xí)的心態(tài)才可以在電子的海洋中暢游。雖然本電梯控制系統(tǒng)已能滿足基本的電梯運(yùn)行要求，但仍有許多需要改進(jìn)的地方（1）增加與微機(jī)通信的接口，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，多臺(tái)電梯綜合控制由微機(jī)完成。（2）優(yōu)化電梯選向功能，使之隨客流量的變化而改變，達(dá)到高效運(yùn)送乘客的目的。（3）需輸入密碼才能乘電梯到達(dá)特殊檔層功能，且響應(yīng)改樓層呼叫時(shí)不響應(yīng)其他樓層呼叫。（4）完善電梯各個(gè)模塊功能，如門控電機(jī)模塊，重力檢測(cè)模塊，電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)，使電梯模型安全性更高，運(yùn)行更加穩(wěn)定。我們相信，隨著科技的發(fā)展和更新，各種設(shè)備的控制器也在迅猛發(fā)展，以前的很多由PLC控制的工控設(shè)備已經(jīng)逐漸被單片機(jī)控制的工控設(shè)備代替，單片機(jī)將能夠更好的發(fā)揮其體積小，功能全、便于修改更新的優(yōu)點(diǎn)，成為將來(lái)電子控制器領(lǐng)域的魁首，而作為微處理器的重要領(lǐng)域，電梯控制系統(tǒng)將會(huì)像價(jià)格便宜、控制方便的單片機(jī)方向發(fā)展。參考文獻(xiàn)1張毅剛單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京高等教育出版社，20042劉守義單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M西安西安電子科技大學(xué)出版社，20083吉雷PROTEL99從入門到精通M西安西安電子科技大學(xué)出版社,20014康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M北京高等教育出版社，20055張義和等例說(shuō)51單片機(jī)（C語(yǔ)言版）（第3版）M北京人民郵電出版社，20106宋德杰機(jī)電一體化與控制用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)J電子制作，2010,107林志琦基于PROTUES的單片機(jī)可視化軟硬件仿真M北京北京航空航天大學(xué)出版社，20098FENGYONGHUIZHANGJIANWUTHEMODELINGANDSIMULATIONOFHORIZONTALVIBRATIONSFORHIGHSPEEDELEVATORJJOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY,2007,4149劉海成AVR單片機(jī)原理及測(cè)控工程應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社,200810覃俊C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程M北京清華大學(xué)出版社，2008511謝龍漢，魯力，張桂東ALTIUMDESIGNER原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真M北京電子工業(yè)出版社，2012112康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）第五版高等教育出版社,200813孟華自動(dòng)控制原理機(jī)械工業(yè)出版社,201014李樣芳肖看單片機(jī)原理,接口及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)北京清華人學(xué)出版社200515程佩青數(shù)字信號(hào)處理教程北京清華大學(xué)出版社，20132附錄1、程序代碼INCLUDEINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINERS_0PORTGWEIGHTAD4650/34810SHIWANWEIGHT1000000/100000WANWEIGHT100000/10000QIANWEIGHT10000/1000BAIWEIGHT1000/100SHIWEIGHT100/10GEWEIGHT10WRITE_COM0X9BWRITE_DATA0X30SHIWANWRITE_DATA0X30WANWRITE_DATA0X30QIANWRITE_DATA0X30BAIWRITE_DATA0X30SHIWRITE_DATA0X30GEIFWEIGHT250ELSEFENGMING0/延時(shí)函數(shù)/VOIDDELAYUINTZUINTI,JFORIZI0IFORJ50J0JVOIDDELAY_MSUINTXMSINTI,JFORI0I250/HX711_READGET_WEIGHTWHILEWEIGHT250ISCLK_CLR/拉低74HC595時(shí)鐘IFDATELSESDATA_SETDAT1/右移一位數(shù)據(jù)SCLK_SET/拉高74HC595時(shí)鐘DELAY_MS11/延時(shí)SDATA_SET/釋放數(shù)據(jù)總線DELAY_MS1VOIDSHUMAGUANUINTMSENDBYTETABLE1M/送顯示數(shù)據(jù)RCK_SETRCK_CLR/每列鎖存一次DELAY_MS1/延時(shí)/第1層呼叫/VOIDLOUCEN/響應(yīng)樓層呼叫WRITE_COM0X96WRITE_DATA0X30TABLENOWFLOOR1IFFIRSTSHANG|FIRST_FLOOR/第1層呼叫IFNOWFLOOR1IFNOWFLOOR5/如果電梯在第5層WHILEL41DOW/向下走ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR4IFFOURTH_FLOOR|FOURXIA/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫,或者遇到向下的呼叫KAIMENGUANMENFOURTH_FLOOR0FOURXIA0IFNOWFLOOR4/如果電梯在第4層WHILEL31DOW/向下走ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR3IFTHIRD_FLOOR|THIRDXIA/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY500GUANMEN/在三樓停THIRD_FLOOR0THIRDXIA0IFNOWFLOOR3/如果電梯在第3層WHILEL21DOW/向下走ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR2IFSECOND_FLOOR|SECONDXIA/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY500GUANMEN/在2樓停SECOND_FLOOR0SECONDXIA0IFNOWFLOOR2/如果電梯在第2層WHILEL11/向下走到一樓DOWANJIANWAIANJIANNOWFLOOR1IFFIRST_FLOOR|FIRSTSHANG/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY500GUANMENFIRST_FLOOR0FIRSTSHANG0/到一樓后，順從內(nèi)部的按鍵而定去那一層/IFSECOND_FLOOR|THIRD_FLOOR|FOURTH_FLOOR|FIVE_FLOOR/啟動(dòng)時(shí)是以內(nèi)部為主，所以不要外部按鍵，假如沒(méi)有按內(nèi)部的按鍵則調(diào)到其他程序IFNOWFLOOR1/如果電梯在第1層WHILEL21UP/向SHANG走ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR2IFSECOND_FLOOR|SECONDSHANG/二樓有人則開(kāi)門KAIMEN/在4樓停DELAY900GUANMEN/開(kāi)門SECOND_FLOOR0SECONDSHANG0IFNOWFLOOR2/如果電梯在第2層IFTHIRD_FLOOR|THIRDSHANG|FOURTH_FLOOR|FOURSHANG|FIVE_FLOOR|FIVEXIAWHILEL31UP/向SHANG走到三樓ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR3IFTHIRD_FLOOR|THIRDSHANG/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY900GUANMEN/開(kāi)門/在三樓停THIRD_FLOOR0THIRDSHANG0IFNOWFLOOR3/如果電梯在第3層IFFOURTH_FLOOR|FOURSHANG|FIVE_FLOOR|FIVEXIAWHILEL41UP/向SHANG走到4樓ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR4IFFOURTH_FLOOR|FOURSHANG/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY900GUANMEN/開(kāi)門/在2樓停FOURTH_FLOOR0FOURSHANG0IFNOWFLOOR4/如果電梯在第4層IFFIVE_FLOOR|FIVEXIAWHILEL51/向下走到一樓UP/向SHANG走到5樓ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR5IFFIVE_FLOOR/運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到呼叫KAIMEN/在4樓停DELAY900GUANMEN/開(kāi)門FIVE_FLOOR0ELSE/電梯就在第一層KAIMEN/在4樓停/DELAY50GUANMEN/開(kāi)門FIRST_FLOOR0FIRSTSHANG0IFSECOND_FLOOR|THIRD_FLOOR|FOURTH_FLOOR|FIVE_FLOOR/啟動(dòng)時(shí)是以內(nèi)部為主，所以不要外部按鍵，假如沒(méi)有按內(nèi)部的按鍵則調(diào)到其他程序IFNOWFLOOR1/如果電梯在第1層WHILEL21UP/向SHANG走ANJIANWAIANJIANNOWFLOOR2IFSECOND_FLOOR|SECONDSH