1、12-13學(xué)年第一學(xué)期開放性實驗項目題目:電梯控制模型院系名稱：信息科學(xué)與工程專業(yè)班級：電信1001 學(xué)生：莉莉?qū)W號： 0 指導(dǎo)教師：王偉生教師職稱：講師實訓(xùn)地點：創(chuàng)新實驗室地點： 31520 開放性實驗成績教師簽名：年月日電梯控制模型任務(wù)書一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計并制作一個電梯控制模型。示意圖如圖3所示。二、設(shè)計要求：1、 基本要求：電梯間豎井模型部分可由有機玻璃粘成無上蓋板的六面體ABCDEFGH，高度AE為1.2m；電梯橋廂模型J通過滑輪懸掛并由電動機M牽引，可在電梯間豎井模型的空間上下運動。該電梯間豎井模型每隔20cm自下向上分成5層，其樓層編號如圖3所示。2B CA D345F GE H D

2、J1M圖3 電梯控制模型（1） 當(dāng)某層有呼叫并有呼叫信號顯示時，橋廂模型作相應(yīng)的運動，并準(zhǔn)確平層，平層的位置誤差£10mm。要求平均每層運行時間不超過5秒，平層結(jié)束時給出提示信號。（2） 當(dāng)有多層呼叫時，橋廂模型將按說明中的電梯模型運行規(guī)則作相應(yīng)的運動，并依次在呼叫的樓層停留5秒。（3） 能自動記錄、顯示橋廂模型當(dāng)前到達的樓層編號。（4） 要求橋廂模型在加載400克的條件下，從1層到5層和從5層到1層的往返時間相等，單程時間不超過12秒，往、返時間之差不大于1秒，并自動記錄、顯示運行時間。2、 發(fā)揮部分：（1） 要求橋廂模型能夠加載0500克的重物，顯示并存儲該物體的重量，顯示分辨率

3、為1克，誤差：±3%。（2） 橋廂模型的額定負(fù)荷可以預(yù)置，當(dāng)加載的物體超過預(yù)置值時，將發(fā)出超重報警信號。（3） 增設(shè)模擬橋廂表示乘客欲到達層數(shù)的按鈕，橋廂模型將按照電梯模型運行規(guī)則作相應(yīng)的運動。（4） 其它。三、評分標(biāo)準(zhǔn)項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖與有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)與測試結(jié)果分析。50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項20完成第（2）項 5完成第（3）項15完成第（4）項10A J2345B 1MJ圖4簡化控制模型四、其他說明a) 控制電機類型不限，其安裝位置與安裝方式自定。b) 電梯豎井間部分也可簡化，由

4、一垂直平面代替，如圖4所示。c) 平層的要以橋廂模型J的底平面（或自定標(biāo)志）與表示樓層的標(biāo)志線平齊。d) 要求平層過程中橋廂模型J移動方向保持不變。e) 關(guān)于電梯模型運行規(guī)則的說明：(1) 電梯有兩種類型的按鈕：第一種為各樓層上的“向上”、“向下”按鈕；第二種為電梯橋廂表示要到達樓層編號的數(shù)字按鈕。實際制作時，按鈕的安裝位置不作任何限制。(2) 各按鈕呼叫時應(yīng)有指示燈顯示，電梯響應(yīng)該按鈕的呼叫后，其指示燈應(yīng)自動熄滅。(3) 電梯運行時響應(yīng)按鈕的優(yōu)先順序如下：方向優(yōu)先：電梯按某方向運行時，優(yōu)先響應(yīng)該運行方向的按鈕；距離優(yōu)先：同一方向有多個按鈕呼叫時，優(yōu)先響應(yīng)最近的樓層。摘要本文介紹了基于單片機的

5、電梯控制系統(tǒng)，硬件部分主要由單片機最小系統(tǒng)模塊、電源設(shè)計模塊、樓層檢測模塊、電動機驅(qū)動模塊、LED顯示模塊、報警模塊等7部分組成。該系統(tǒng)采用單片機（89C52）作為控制核心，外招使用按鍵按下與否而引起的電平的改變，作為用戶請求信息發(fā)送到單片機，單片機控制電動機轉(zhuǎn)動，單片機根據(jù)樓層檢測結(jié)果控制電機停在目標(biāo)樓層。樓層檢測使用光電傳感器，電動機控制部分采用直流電動機和L297和L298芯片驅(qū)動。軟件部分使用匯編語言，利用中斷方式來檢測用戶請求的按鍵信息，根據(jù)電梯運行到相應(yīng)樓層時，光電傳感器產(chǎn)生電平變化，送到單片機計數(shù)來確定樓層數(shù)，并送到數(shù)碼管進行顯示。硬件設(shè)計簡單可靠，結(jié)合軟件，基本實現(xiàn)了五層電梯運

6、行的模擬。關(guān)鍵詞：單片機、電梯控制系統(tǒng)、傳感器、LED顯示。目錄目錄6一、引言71.1設(shè)計的主要容71.2設(shè)計思路8二、硬件電路設(shè)計1021 單片機系統(tǒng)1122系統(tǒng)顯示電路1223鍵盤操作電路1424電動機控制模塊1525與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計1626時鐘電路的設(shè)計1627 復(fù)位設(shè)計1728單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計1829 樓層檢測模塊19三、軟件設(shè)計2031電梯模型控制主程序設(shè)計2032LED動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計2133獨立按鍵程序設(shè)計2134X5045與89C52接口電路程序模塊的設(shè)計22四、總結(jié)24五、參考文獻25六、附錄2633 / 33一、 引言1.1本設(shè)計的主要容本次設(shè)計是

7、電梯控制模型之單片機控制系統(tǒng)設(shè)計。主要完成的功能是使用單片機來控制電梯控制系統(tǒng)，在這里為了更好的讓教學(xué)知識與實際相連，也鍛煉我們對一些專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)能力、以與動手能力，做出實物模型出來。本電梯控制系統(tǒng)采用89C52單片機作為核心器件實現(xiàn)對電梯模擬轎廂的自動控制。該系統(tǒng)控制過程是利用紅外線發(fā)送接收對管監(jiān)測器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳到控制器。主控制器完成對轎廂在不同層面、不同速度、不同方向的實時控制和邏輯協(xié)議實現(xiàn)，從而來控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、以與停止等。主控制器還外接預(yù)制鍵盤和LED 顯示模塊等。在該系統(tǒng)中，從控制器實現(xiàn)稱重系統(tǒng)的壓力信號采集并進行數(shù)據(jù)處理后，通過數(shù)據(jù)通信將所采集的參數(shù)發(fā)送給主控制器。

8、在重量允許圍里電阻應(yīng)變式拉力傳感器根據(jù)重力的變化使其阻值發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的橋式傳感器放大電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為線性電壓信號，同時將該電壓采樣轉(zhuǎn)為凈重量并在LED上顯示。在電梯超重的情況下，主控制器接收到從控制器所采集的參數(shù)后，發(fā)出讓電機停止轉(zhuǎn)動的控制信號和系統(tǒng)報警信號，從而有效地監(jiān)控電梯系統(tǒng)的運行。對單片機控制電梯系統(tǒng)而言，設(shè)計可分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。在硬件設(shè)計部分，著重要完成以下幾個方面的容：1）單片機的選擇；2） LED顯示電路的設(shè)計；3）鍵盤操作電路的設(shè)計；4）與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計；5）與步進電動機的接口設(shè)計；6）時鐘與看門狗復(fù)位電路；7）單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計；對于系統(tǒng)

9、的軟件設(shè)計，主要包括：1）系統(tǒng)主程序的設(shè)計；2）系統(tǒng)幾個中斷子程序的設(shè)計3）系統(tǒng)軟件流程圖等容；針對本次設(shè)計中所存在的問題，提出部分改進意見和下一步所要研究的目標(biāo)。最后，總結(jié)了設(shè)計過程的收獲與不足并展望了未來。1.2設(shè)計思路1.21 系統(tǒng)的組成本次設(shè)計是電梯模型控制的單片機系統(tǒng)設(shè)計，單片機模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，在這樣一個電梯模型的控制系統(tǒng)中，需要有控制電梯轎廂上行和下行的電機控制模塊、控制轎廂停止并給電機信號的紅外感應(yīng)模塊、還有電梯轎廂的重量檢測模塊和顯示模塊和LED顯示模塊。LED顯示模塊主要是顯示電梯在運行的過程中所經(jīng)過的層數(shù)，電梯欲到達的層數(shù)等。在這里，單片機基本系統(tǒng)、顯示、鍵盤設(shè)計

10、，單片機與步進電動機的接口設(shè)計，單片機與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計，這三個部分是本次設(shè)計的重點。1.22 顯示設(shè)計：采用傳統(tǒng)的8位數(shù)碼管（LED）顯示移動的樓層以與相關(guān)的方向問題。顯示信息量少，功耗較大，但是在這里的軟件驅(qū)動簡單，驅(qū)動電路也相對容易實現(xiàn)，硬件電路調(diào)試也方便，在主單片機中僅僅考慮到顯示樓層數(shù)和電梯運行的方向，而不需要顯示大量的信息，所以用傳統(tǒng)的8位數(shù)碼管LED顯示即可以。1.23 鍵盤設(shè)計：單片機使用的鍵盤為獨立式，獨立式實際上就是一組相互獨立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機的I/O口連接，連接方法就是每個按鍵獨立一條口線，各按鍵之間狀態(tài)不會影響且接口簡單。1.24 與電機驅(qū)動系統(tǒng)的接口設(shè)

11、計步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進角）。我們所用的步進電機是四相電機（參數(shù)），所以需要放大四路驅(qū)動信號。采用專用步進電機控制芯片L297與L298，該芯片可以驅(qū)動一個四相電機，放大四相0到5伏控制信號，控制5到24伏圍的電源驅(qū)動步進電機，且該芯片能通過使能端同時控制四路的工作狀態(tài)，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；也可以直接用單片機的I/O口提供信號；電路簡單，使用比較方便。1.25 與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計本系統(tǒng)是在轎廂放一稱重傳感器來采集放在轎廂的重物的重量的，本次設(shè)計采用

12、應(yīng)變式稱重傳感器。此傳感器是由電阻應(yīng)變片作為敏感元件制造生產(chǎn)的稱重傳感器，即此傳感器是一種壓力傳感器，能夠很直觀的將重量信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，從而來很好的將數(shù)據(jù)傳輸給單片機。1.26 電源模塊穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流與電壓調(diào)節(jié)圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)與紋波電壓等。由于整個系統(tǒng)既包括模擬電路也包括數(shù)字電路，所以為減少相互擾，本系統(tǒng)設(shè)計了穩(wěn)壓源以供電機和單片機等需要使用電源的器件使用。在這里選擇的是由輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，用來產(chǎn)生4路電源+5V、-5V、+12V、-12V

13、分別對各部分電路供電。二、硬件電路設(shè)計根據(jù)本設(shè)計的任務(wù)、要求，我們將系統(tǒng)分為若干個模塊，以單片機為核心，完成多項功能。主控制器是通過控制驅(qū)動電機的正常運轉(zhuǎn)，控制其運行的方向、速度；與紅外發(fā)射接收對管通信，控制轎廂的運行距離，使其在適當(dāng)?shù)奈恢猛Ｏ聛恚惶幚碛涉I盤輸入的數(shù)據(jù)，并且控制LED 顯示，從控制器是完成對應(yīng)變片放大電路的采樣，并將電壓變化量的變換轉(zhuǎn)為凈重量顯示在LED上。本系統(tǒng)功能較多，設(shè)計極具人性化，圖3-1為電梯系統(tǒng)架構(gòu)。2.1 單片機系統(tǒng)考慮到現(xiàn)在市場上能夠買到的芯片以與系統(tǒng)要現(xiàn)的功能來看，采用89C52 單片機。 89C52 單片機為CMOS 8 位單片機，片含8KB 的可反復(fù)擦寫的

14、只讀程序存儲器和256 字節(jié)的隨機存取存儲器，片置通用8 位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，其強大的功能更適合較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。下面對89C52 單片機作簡要說明。89C52單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖3-2 89C52 的引腳排列圖關(guān)于89C52單片機的最小系統(tǒng)的連接圖和電路與89C52單片機芯片部結(jié)構(gòu)相關(guān)教材上已介紹的很詳細(xì)，在這里我們不再贅述。2.2 系統(tǒng)顯示電路2.21LED顯示電路在這里使用的是動態(tài)掃描顯示。為了節(jié)省單片機的口線，用74LS164移位寄存器來移位顯示要顯示的數(shù)據(jù)，并用三極管來驅(qū)動，這樣可以節(jié)省單片機的I/O口，考慮到設(shè)計的電梯是五層的，六個數(shù)碼管中的五個用

15、來顯示樓層，另外一個用來顯示電梯運行的方向，即是向上運行，還是向下運行。在電梯運行的過程中顯示電椅欲運行到達的樓層數(shù)，當(dāng)?shù)竭_過那一層，那個樓層數(shù)字亮。當(dāng)電梯運行過去時，那層電梯數(shù)字的數(shù)碼管滅，在到達下一層時，采用同樣的處理方法。在電梯的運行過程中，如前面電梯的運行規(guī)則所說，電梯上行的過程中，只響應(yīng)比欲到達的樓層數(shù)字大的樓層，但是保留對電梯的呼叫信號，當(dāng)電梯完成當(dāng)前的呼叫后，再按照相應(yīng)的規(guī)則進行。六個數(shù)碼管用六個COM位選端和一個數(shù)據(jù)傳送端與和其他器件共用的時鐘端來實現(xiàn)。節(jié)省了硬件資源，也使電路簡單。下面我把74LS164介紹一下：選用的型號是74LS164。其引腳如圖3-3所示：圖3-3 74

16、LS164引腳圖引腳功能如下：A 與B串行數(shù)據(jù)輸入，每個輸入可以作為另一個輸入的高電平有效輸入，在使用時，兩個輸入端必須相連，而不同輸入端必須接高電平。CLK時鐘信號，高電平有效。MR/清零復(fù)位端，低電平有效。Q0Q7數(shù)據(jù)輸出端。2.22 電梯燈顯示電路在電梯控制系統(tǒng)中，設(shè)計一個電梯樓層的顯示燈，在這里是用傳統(tǒng)的小燈泡來顯示，原理是在每一個樓層，都會有一排小燈，這每一個小燈代表一個樓層，當(dāng)電梯在某一層時，對應(yīng)的小燈就會發(fā)光亮起來，這樣每一層的人都能夠知道電梯當(dāng)前是在何層，當(dāng)電梯運行過那一層時，小燈會相應(yīng)的滅掉，隨之而來的樓層則變亮，其原理圖見3-4所示。2.3 鍵盤操作電路本系統(tǒng)采用獨立式按鍵

17、，獨立式按鍵的各按鍵相互獨立，每個按鍵都有一個輸入線，各按鍵的狀態(tài)互不影響，CPU 需對按鍵狀態(tài)分別檢測，只適用于按鍵數(shù)量較少的場合。獨立按鍵與單片機接口電路如圖3-5 所示。在此電路中，按鍵輸入部分采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/0 口線有確定的電平。系統(tǒng)在正常工作時，大多數(shù)狀態(tài)下并沒有鍵盤信號輸入，因此，無論是編程工作或定時工作，CPU 經(jīng)常處于空掃描工作狀態(tài)。為了進一步提高CPU 效率，可以采用中斷掃描工作方式。即當(dāng)鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描，執(zhí)行該鍵功能程序。在掃描時，若某位為低電平，應(yīng)先延時l0ms，然后再讀取該位，如果讀得的值仍為低電平，可確認(rèn)此鍵已按下，然后調(diào)用

18、該鍵的鍵處理子程序。2.4電動機控制模塊設(shè)計中受控電機為四相八線制的步進電機（阻33歐，步進1.8度，額定電壓12V）。本設(shè)計是使用L297和L298N芯片來驅(qū)動電機，使用步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：（1）脈沖信號的產(chǎn)生步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，由于控制并不復(fù)雜，故直接用單片機模擬出時序信號。（2）控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。感應(yīng)子式步進電機以二、四相電機為主，本機采用四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。（3）控制步進電機的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)

19、。（4）控制步進電機的速度如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。單片機留出來五個口線來與芯片L297和L298連接，以達到用單片機來驅(qū)動步進電動機的運行，上行、以與下行和停止等，具體功能的實現(xiàn)將由軟件編程來完成。（5）連線圖2.5 與稱重系統(tǒng)的接口設(shè)計模擬的電梯轎廂放一稱重傳感器，可以很方便的將重量信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，既而可以與單片機相連，將信號傳送給單片機，從而來控步進電動機，以達到控制轎廂上行、下行、停止的目的?？紤]到單片機接收稱重系統(tǒng)傳過來的數(shù)據(jù)可以通過串行口來發(fā)送

20、，所以留下P3 .0 和P3.1兩個口線，與稱重系統(tǒng)連接，在這里是使用到了MAX1483芯片，將從稱重傳感器傳來的RS485信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成能夠和單片機連接的TTL信號。2.6 時鐘電路的設(shè)計單片機工作的速度是由時鐘電路提供的。在單片機的XTAL1和XTAL2兩個引腳間，接一只晶振與兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，如圖3-6所示。電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。電路中電容C1和C2對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值圍30±10pF；石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。其結(jié)果只是機器周期時間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運算速度。2.7 復(fù)位

21、電路的設(shè)計本設(shè)計采用看門狗復(fù)位電路：看門狗型復(fù)位電路主要利用CPU 正常工作時，定時復(fù)位計數(shù)器，使得計數(shù)器的值不超過某一值；當(dāng)CPU 不能正常工作時，由于計數(shù)器不能被復(fù)位，因此其計數(shù)會超過某一值，從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使得CPU 恢復(fù)正常工作狀態(tài)。X5045 芯片集斷電數(shù)據(jù)保存功能、看門狗功能、上電掉電復(fù)位功能、電源電壓監(jiān)控功能于一身，所以這次復(fù)位電路的設(shè)計我們嘗試用X5045 來完成。X5045 芯片介紹X5045芯片的引腳排列如圖3-7 所示。 X5045芯片與89C52單片機的接口電路 X5045與微處理器的硬件接口非常簡單，X5045的信號線可與89C52的32根口線任意4根連接（主要考慮

22、硬件接線，軟件編程現(xiàn)不考慮），用軟件控制讀寫與選通。下圖3-8是89C52單片機與X5045的接口電路。該電路為89C52擴展了上電復(fù)位、可編程看門狗定時、電源電壓監(jiān)控、串行EEPROM等功能。該芯片在其上電后自動產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣就實現(xiàn)單片機的上電自動復(fù)位；當(dāng)電源VCC低于規(guī)定值時，（如VCC=5V，則規(guī)定值為4.25-2.5V），將產(chǎn)生復(fù)位信號。這樣就實現(xiàn)系統(tǒng)電源的掉電復(fù)位；當(dāng)程序在編程選擇的時間里沒有訪問X5045時，即設(shè)有一個看WDT的語句Feed DOG語句，則看門狗（WDT）將起作用RST將產(chǎn)生復(fù)位信號，迫使單片機復(fù)位。電阻R1選擇為10K。2.8單片機與步進電動機使用的電源設(shè)計本

23、次設(shè)計有供單片機使用的+5V 電源，也有供步進電動機使用的12V 電源，當(dāng)然有些模塊的電壓大小則要求隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，且設(shè)計的電壓要求要共地。現(xiàn)實生產(chǎn)設(shè)計中，則要有嚴(yán)格的電壓隔離措施，本次設(shè)計中，電源是分開設(shè)計的，這樣就起到了隔離的效果，也讓系統(tǒng)比較安全，見圖3-9，圖3-10 所示。圖3-10 12V 電源原理圖系統(tǒng)是采用三端固定式集成穩(wěn)壓器來生成5V 電源，使用78LXX 作為輸出電壓固定的主要的芯片，對于12V 電源則是采用了DC5-12 芯片來實現(xiàn)的。2.9樓層檢測模塊這一部分將對電梯位置檢測進行一下說明，即電梯轎廂的平層問題。在這里將使用到紅外發(fā)射接收對管來對電梯位置進行

24、檢測，圖3-11 是紅外線發(fā)射接收對管的示例。調(diào)整發(fā)射管的限流電阻（200 ），可以調(diào)整靈敏度，但是注意不能讓電流超過50 mA，以免燒毀發(fā)射管。輸出側(cè)的10 電阻是提供“0”電平時的接地電阻，如果電路里已經(jīng)有信號輸入的接地電阻，則可以省略本處的10 電阻。此電阻阻值不能太小，否則高電平輸出會達不到3.5V 以上（這是普通信號的高電平要求，如果是TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可以適當(dāng)降低，最后是要以實際電路的配合為準(zhǔn)的）只要在紅外線發(fā)射接收對管之間插入一件對紅外光有遮擋作用的物質(zhì)，圖示的輸出端口“OUT” 的電平立即從高變成低。如果該遮擋物質(zhì)是循環(huán)連續(xù)動作的話，就是一種非常好的無觸點信號源位置檢測。使用方

25、法是紅外發(fā)射接收對管在轎廂安裝紅外線發(fā)射管，在豎井各個樓層設(shè)置紅外線接收頭，在轎廂上下運動的過程當(dāng)中紅外線發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)轎廂運動到特定位置，豎井上的紅外線接收頭收到紅外線，其輸出發(fā)生變化。單片機通過紅外線接收頭輸出的變化知道電梯轎廂的位置。由于需要較大的發(fā)射管，所以本系統(tǒng)在轎廂的底部安裝了3 個發(fā)射管。圖3-11 紅外線發(fā)射接收對管的示例到這一節(jié)為止，整個設(shè)計的硬件部分已經(jīng)進行了詳細(xì)的說明，從電梯模型的整個控制核心單片機、顯示、鍵盤設(shè)計，以與與各個部分的接口設(shè)計，直到最后的單片機時鐘設(shè)計和復(fù)位看門狗電路的設(shè)計與電源部分設(shè)計都進行了詳細(xì)的闡述，在下面的一個章節(jié)里將對整個系統(tǒng)中的軟件部分

26、進行一下說明，并且將流程圖畫出來。三、軟件設(shè)計3.1 電梯模型控制主程序設(shè)計本設(shè)計的軟件主程序用來驅(qū)動步進電機運行，由稱重傳感器傳來的信號來確定電梯是否運行，再將信號傳達給步進電機，以來控制電梯轎廂模型是上行還是下行。該軟件分成若干功能部分，采用匯編語言編寫。流程圖如下：3.2 LED動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計在顯示這一塊，是有六位數(shù)碼管來實現(xiàn)的，有五位用來顯示樓層，而且在電梯轎廂運行的過程中，每經(jīng)過一層那一層的數(shù)字就亮，直到電梯轎廂到達下一層為止才熄滅，并且在電梯的運行過程中要注意對與電梯運行同向的呼叫進行記憶，完成當(dāng)前運行的樓層后再返回去完成。在這里顯示的利用動態(tài)顯示。在采用動態(tài)掃描顯示方式時

27、，采用70Hz左右的掃描頻率，才能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用時間間隔10ms對LED進行動態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時間為1ms。本設(shè)計采用硬件定時和軟件定時并用的方式，即用定時器1溢出中斷功能實現(xiàn)10ms定時，通過軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)1ms的定時。 T1定時器中斷服務(wù)程序的功能，從顯示緩沖區(qū)分別取出4位LED顯示數(shù)據(jù)的位碼和段碼，送P1口，依次顯示每一位，顯示4位需要4ms的時間。在設(shè)定時間時候，對當(dāng)前需要調(diào)整的設(shè)定值應(yīng)具有閃爍功能，用來提醒當(dāng)前處于設(shè)置狀態(tài)。3.3 獨立按鍵程序設(shè)計1）程序設(shè)計思路按鍵接收子程序主要是實現(xiàn)對當(dāng)前設(shè)定壓力的調(diào)整。根據(jù)按鍵電路的設(shè)計可知，當(dāng)電

28、梯啟動鍵按下時可以產(chǎn)生中斷請求，CPU響應(yīng)中斷請求時，則進入該中斷服務(wù)程序。在程序中，將對當(dāng)前按下的樓層數(shù)字進行掃描，利用步進電機的齒距來計算轎廂需要行走的時間，從而來判斷轎廂何時停。2）按鍵去抖動的處理由于機械觸點的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為510ms。而按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次，為了確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，按鍵的抖動可以用硬件或者軟件方法來消除。本次設(shè)計中采用軟件方法來消除按鍵抖動，具體的鍵盤掃描程序框圖如圖4-3所示。而按鍵處理

29、的程序框圖如下圖所示。3.4 X5045與89C52接口電路程序模塊的設(shè)計X5045看門狗復(fù)位電路的程序框圖基于圖3-5電路原理產(chǎn)生復(fù)位信號的條件，只要滿足：該芯片在其上電后自動產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣就實現(xiàn)單片機的上電自動復(fù)位；當(dāng)電源VCC低于規(guī)定值時，（如VCC=5V，則規(guī)定值為4.25-2.5V），將產(chǎn)生復(fù)位信號。這樣就實現(xiàn)系統(tǒng)電源的掉電復(fù)位；當(dāng)程序在編程選擇的時間里沒有訪問X5045時，即設(shè)有一個看WDT的語句Feed DOG語句，則看門狗（WDT）將起作用RST將產(chǎn)生復(fù)位信號，迫使單片機復(fù)位。只要滿足其一，就將使系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位，迫使程序從起點執(zhí)行，因此在軟件設(shè)計方案中必須區(qū)分開上電復(fù)位、故障

30、復(fù)位啟動這兩種情況，分別處理。其程序框圖如圖4-2所示圖4-2 X5045監(jiān)控程序框圖總結(jié)這次開放性實驗我選擇了電梯模型控制，這次設(shè)計是在完成模型的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)應(yīng)用在生活領(lǐng)域的實踐性設(shè)計。雖然這次試驗我們并沒有上過多少課，實驗報告大部分也都是自己查資料來完成的，但通過這幾周的學(xué)習(xí)，自己對實驗室的儀器有了一個初步的了解，也鍛煉了自己的自學(xué)能力。在實驗室也經(jīng)常能看到在幫老師做項目的學(xué)生，在與他們的交流以與對他們的觀察過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的視野在不斷地拓寬，每次與他們接觸都能學(xué)到很多新的東西，這些都是我在課堂上學(xué)習(xí)不到的。在這次實驗中，我們同一小組的四名同學(xué)也學(xué)會了很好的配合，也讓我掌握了一般的設(shè)計步

31、驟：首先明確設(shè)計任務(wù)，在起初方案的確定中，我們幾名同學(xué)就查閱了很多的資料，在深刻了解了電梯的一些基本功能以與工業(yè)生產(chǎn)和社會生活所要求控制達到的具體情況以后，再切合老師給我們的任務(wù)要求，將我們要做的電梯的任務(wù)書完成，同時在老師給我們劃分的小圍的差異性后，確定我們每名同學(xué)要做的畢業(yè)設(shè)計主要容，進而對整個設(shè)計系統(tǒng)經(jīng)過深入的方案論證，確立自己的設(shè)計方案。最后也非常感老師對我們的指導(dǎo)，雖然最終沒能真正制作出一個電梯模型，但通過這幾周的學(xué)習(xí)，自己還是對電梯有個一個較為深刻的了解，自己的收獲還是挺大的。參考文獻1 光弟等.單片機基礎(chǔ).：航空航天大學(xué)，20012 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.：航空航天大學(xué)，1

32、990 3 王曉明.電動機的單片機控制.：航空航天大學(xué)，2002 4 永雄新編單片機原理與應(yīng)用M ：電子科技大學(xué)，2003 5 胡漢才單片機原理與其接口技術(shù)M. ：清華大學(xué), 2004 6 朱善君，新亞.單片機接口技術(shù)與應(yīng)用.：清華大學(xué)，2005 7 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分.：高等教育，1999 8 小青.單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù).：航空航天大學(xué)，1992 9 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).：機械工業(yè)，2000 10 高鵬.Protel入門與提高.：人民郵電，2000 11 郭凌EEPROM芯片X25045與MCS-51單片機的接口與應(yīng)用電子與自動化，1999，4，38-41 12 吳

33、紅星電機驅(qū)動與控制專用集成電路與應(yīng)用：中國電力，2006 13 新民等單片微型計算機實用系統(tǒng)設(shè)計：人民郵電，1992 14 未知，應(yīng)用X5043/X5045對8051微控制器的管理，download.laogu./download/ X5045.pdf,2006-10-31 14 X5045的中英文資料附錄：一、主要器件的選型單片機 89C52 1片按鍵 8只LED數(shù)碼顯示管（共陰、4位） 1片LED數(shù)碼顯示管（共陰、2位） 1片74LS164 1片 X5045 1片晶體振蕩器 1片電容（15PF*2） 2只電位器 1只排阻（4×10 K，8×10 K） 2只電阻（4

34、15;4.7K，1×10 K） 5只三級管8550 4只二、89C52單片機介紹89C52 單片機是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機，片含8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和256 字節(jié)的隨機存取存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)與8051 產(chǎn)品引腳兼容，片置通用8 位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，其強大的功能更適合較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。下面對89C52 單片機作一下較為翔實的說明，以助與理解。引腳排列與功能89C52 的引腳排列如圖3-2 所示。首先對于I/O 口線做一介紹。&

35、#183;P0 口8 位、漏極開路的雙向I/O 口。當(dāng)使用片外存儲器與外擴I/O 口時，P0 口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時， P0 口可用于接收指令代碼字節(jié)；在校驗時，P0 口可輸出指令字節(jié)（須外加上拉電阻）。 P0 口也可做通用I/O 口使用，但需加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通輸入時，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0 口可驅(qū)動8 個TTL 負(fù)載。·P1 口8 位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有部上拉電阻。 P1 口是為用戶準(zhǔn)備的I/O 口雙向口。在編程和校驗時，可用做輸入低8 位地址。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1 口可驅(qū)動4 個TTL 負(fù)載。·P2 口8 位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有部上拉電阻。當(dāng)使用片外存儲器或外擴I/O 口時，P2 口輸出高8 位地址。在編程/校驗時，P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 P2 口也可做普通I/O 口使用。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1 口可驅(qū)動4 個TTL 負(fù)載。·P3 口8 位、準(zhǔn)雙向I/O 口，具有部上