1、摘 要 電梯是現(xiàn)在高層建筑中的垂直運(yùn)輸工具，更是一種標(biāo)志著現(xiàn)代物質(zhì) 文明建設(shè)發(fā)展的機(jī)電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。它涉及到了電子技術(shù)、機(jī) 械工程、電力電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)和土建工程等多個(gè)科 學(xué)領(lǐng)域。因此電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為一個(gè)國家現(xiàn)代化程度的 標(biāo)識(shí)之一。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起，每天都 有大量人流及物流需要輸送，為了節(jié)約用地和適應(yīng)經(jīng)貿(mào)事業(yè)的發(fā)展，而 這些高層建筑的垂直運(yùn)輸就成為了一個(gè)突出問題，電梯作為解決這一問 題的主角在人們的工作和生活中的地位就變得更加的凸顯了。 本設(shè)計(jì)就是對電梯這一垂直運(yùn)輸工具的運(yùn)送規(guī)律的一種簡單的模擬。 設(shè)計(jì)中采用 AT89C51 單

2、片機(jī)為核心控制元件及外圍硬件電路構(gòu)成了一個(gè) 四層電梯控制系統(tǒng)的模型。通過對各樓層用戶按鍵狀態(tài)的檢測，作為用 戶請求信息送到單片機(jī)，然后單片機(jī)通過改變端口的狀態(tài)控制步進(jìn)電機(jī)， 實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的調(diào)控功能，使電梯能夠準(zhǔn)確的?？吭谡埱髽菍?。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，模擬按鍵引 起的電平變化，送至單片機(jī)來確定樓層位置及請求方式，當(dāng)電梯運(yùn)行到 各個(gè)樓層時(shí)，樓層數(shù)送數(shù)碼管顯示。硬件設(shè)計(jì)簡單可靠，與軟件相結(jié)合， 基本實(shí)現(xiàn)了電梯的基本功能。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；電梯；步進(jìn)電機(jī)；控制 Based on single-chip microcomputer controling the e

3、levator s control system designation Abstract Now the elevator is the vertical transportation tool of the high building, but also a marked about the modern material civilization construction development integration of machinery complex transportation equipment. It involves electronic technology, mec

4、hanical engineering, power electronic technology, microcomputer technology, electric driving system and civil engineering and so on many fields of science. Therefore elevator production condition and used quantity has become one of the logoes of the national modernization degree. With the rapid deve

5、lopment of modern city, every day there are lots of people and logistics need to be saved by the transportation, and adapt to the economic and trade development of the cause of the ground, tall buildings have sprung up, but the vertical transportation became a prominent problems, the status of the e

6、levator to solve this situation as the leading role in peoples work and life has becoming more highlights. This design is a simple simulation about the transport rule of the vertical transportation of elevator. Using AT89C51 microcontroller as the core control components and peripheral hardware circ

7、uit constituted a four layers of elevator control system model in the designation. On each floor by detecting state of user buttons, and users request information is sent to microcontroller, then the state by changing the port of the MCU to control stepping motor, achieve the motor control function,

8、 so that elevator can accurate docked at request floor. Software part use assembly language, using interrupt mode to detect users request key information, simulate keystrokes cause level change, sent to the microcontroller to determine the floor position and request way, when elevator running to eac

9、h floor, the sign of the floor is sent to digital tube to display. Hardware design is simple, reliable, and unifies software, basically achieved the basic function of the elevator. Keywords: SCM; Elevator; Motor-stepper; Controling 目錄 1 緒論 .1 1 .1 電梯概述.1 1.1.1 電梯的定義與分類 .1 1.1.2 電梯的組成 .1 1.1.3 電梯的國內(nèi)外

10、發(fā)展史.2 2 設(shè)計(jì)說明 .4 2.1 課題的設(shè)計(jì)思路.4 2.1.1 硬件部分.4 2.1.2 軟件部分.4 2 .2 課題的開發(fā)環(huán)境.4 2.2.1 電路圖繪制軟件PROTUES.4 2.2.2 程序調(diào)試軟件WAVE.5 2.3 設(shè)計(jì)要求.5 2.4 總體設(shè)計(jì).6 2.4.1 設(shè)計(jì)方案.6 2.4.2 設(shè)計(jì)方框圖.7 3 硬件器件介紹 .9 3.1 單片機(jī)概述.9 3.1.1 單片機(jī)的介紹.9 3.1.2 單片機(jī)的硬件特性 .9 3.1.3 單片機(jī)的引腳及功能.10 3.2 步進(jìn)電機(jī)概述.13 3.2.1 步進(jìn)電機(jī).13 3.2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理.13 3.2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類 .

11、13 3.2.4 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn).14 3.3 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) .15 3.3.1 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .15 3.3.2 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式.16 3.3.3 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的控制方式.17 3.4 L298 .19 3.5 顯示部分 .20 3.5.1 數(shù)碼管 .21 3.5.2 發(fā)光二極管 .23 3.6 CD4511 .23 3.7 74LS245 .24 4 電路設(shè)計(jì) .26 4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .26 4.2 鍵盤電路的設(shè)計(jì) .26 4.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 .28 4.4 顯示電路設(shè)計(jì) .29 4.4.1 樓層顯示電路 .29 4.4.2 電梯外部請求顯示電路

12、.29 4.5 超重報(bào)警電路 .30 5 軟件設(shè)計(jì) .32 5.1 初始化程序 .32 5.2 鍵盤掃描子程序 .32 5.3 程序要點(diǎn)說明 .32 5.4 設(shè)計(jì)流程圖 .33 5.4.1 總流程圖.33 5.4.2 模塊流程圖 .34 6 結(jié)束語 .38 致 謝 .40 參考文獻(xiàn) .41 附錄一 .42 附錄二 源程序 .43 1 緒論 1 .1 電梯概述 1.1.1 電梯的定義與分類 電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多 層建筑乘人或載運(yùn)貨物，也有臺(tái)階式和踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行（俗 稱自動(dòng)電梯）的形式。 電梯按額定速度分為低速電梯（1/以下） 、快速電梯(12/)和

13、 高速電梯(2/以上)等；按用途分類 分為乘客電梯、載貨電梯、觀光 電梯等；按驅(qū)動(dòng)方式分 為交流電梯、直流電梯、液壓電梯等，按操控 方式分為手柄開關(guān)操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯等。 1.1.2 電梯的組成 現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車） 、導(dǎo)軌、對重裝置、安全裝置(如限速 器、安全鉗和緩沖器等)、信號(hào)操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分 分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。具體劃分為以下幾個(gè)系統(tǒng)： （1）曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是：輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。 曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。 （2）導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是：限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使

14、轎廂和 對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。 （3）轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 轎廂由轎廂架和轎廂體組成。 （4）門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、門鎖裝置組成。 （5）重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對 重的量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。 系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。 （6）電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動(dòng)機(jī)調(diào) 速裝置等組成。 （7）電氣控制

15、系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。 電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏(柜)、平層裝 置、選層器等組成。 （8）安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。 由限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護(hù)裝置組成。 1.1.3 電梯的國內(nèi)外發(fā)展史 我國最早的一部電梯是在上海出現(xiàn)的，是由美國奧蒂斯公司于 1901 年安裝的。1932 年美國奧蒂斯公司又在天津利順德酒店安裝了一臺(tái)電梯， 并且至今還在安全的運(yùn)行轉(zhuǎn)著。1951 年，黨中央提出了要在天安門安裝 一臺(tái)由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，并且不辱使 命，順利的完成了任務(wù)。在十一屆三中

16、全會(huì)以后，沐浴著改革開放的春 風(fēng)，電梯業(yè)在我國更是飛速發(fā)展，進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)期。 在國外 19 世紀(jì)中期就采用了液壓電梯，至今仍在一些低層建筑物上 應(yīng)用著。比如在 1852 年，美國的 E.G.奧蒂斯就研制出鋼絲繩提升的安全 升降機(jī)；80 年代，驅(qū)動(dòng)裝置又有了進(jìn)一步的改進(jìn)，如電動(dòng)機(jī)通過蝸桿傳 動(dòng)帶動(dòng)纏繞卷筒；19 世紀(jì)末，又采用了摩擦輪傳動(dòng)，這樣大大增加了電 梯的提升高度。 隨著科技的發(fā)展，時(shí)代的進(jìn)步，相信未來的電梯將會(huì)發(fā)展的更加完 美、節(jié)能。群控系統(tǒng)的智能化，高速電梯的速度越來越高，藍(lán)牙技術(shù)的 廣泛應(yīng)用，綠色電梯的普及等等，這些在未來的電梯業(yè)中將不再是新奇。 2 設(shè)計(jì)說明 2.1 課題的設(shè)

17、計(jì)思路 2.1.1 硬件部分 首先，對實(shí)際的電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬。一般情況下，一個(gè)電梯應(yīng)該具 備按鍵、顯示二極管、數(shù)碼管等部件。由于本設(shè)計(jì)是一個(gè)模擬系統(tǒng)，故 沒有設(shè)計(jì)具體的轎廂等機(jī)械部分。其次結(jié)合實(shí)物特征，選擇恰當(dāng)?shù)男酒?先設(shè)計(jì)好模塊，再整體布局，以使設(shè)計(jì)整齊美觀。例如在設(shè)計(jì)時(shí)用到了 很多按鍵，而單片機(jī)的 I/O 口有限，因此在設(shè)計(jì)時(shí)用 25 鍵盤來進(jìn)行按 鍵請求管理，并用兩個(gè)獨(dú)立按鍵來控制電梯的開始和停止，這樣分配大 大降低了軟件編程的難度；設(shè)計(jì)顯示部分時(shí)，對樓層數(shù)字顯示用 CD4511 芯片驅(qū)動(dòng)，而廂外按鍵請求顯示用一片 74 系列芯片統(tǒng)一管理。 2.1.2 軟件部分 采用匯編語言編寫程序。

18、在編寫時(shí)對鍵盤采用中斷方式，每隔 50掃描一次按鍵的狀態(tài)，并將掃描結(jié)果存進(jìn)約定的存儲(chǔ)空間。對電 機(jī)調(diào)速模塊采用改變相鄰兩次脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔，即可改變脈沖 信號(hào)的頻率。 設(shè)計(jì)中采用這種軟硬件結(jié)合的方式，硬件電路簡單明了，不需要進(jìn) 行 I/O 口擴(kuò)展，并且還可以降低軟件編程的難度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，完成 設(shè)計(jì)任務(wù)。 2 .2 課題的開發(fā)環(huán)境 2.2.1 電路圖繪制軟件PROTUES Protues 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟 件。它不僅具有其他 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍 器件，并可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)仿真。在用 Protues

19、繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯 好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX,可以在 Protues 原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn) 行狀態(tài)和過程，是一種很直接的仿真調(diào)試軟件。因此在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 用廣泛，鑒于本人對此軟件相對熟悉，因此設(shè)計(jì)中采用了此軟件設(shè)計(jì)硬 件電路圖。 2.2.2 程序調(diào)試軟件WAVE Wave 軟件是南京韋福實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)仿真軟件。 它自身具有以下的優(yōu)點(diǎn)： （1）Wave6000 及 Keil uVision 雙平臺(tái)。Wave 6000 IDE 環(huán)境，中/ 英文界面可任選，用戶源程序的大小不再有任何限制。仿真器同時(shí)還可 以直接工作于 Keil uVision 調(diào)試環(huán)境下，適應(yīng)不同

20、的用戶操作習(xí)慣。 （2）雙工作模式。軟件模擬仿真（不用仿真器也能模擬運(yùn)行用戶程 序）和硬件仿真。 （3）真正集成調(diào)試環(huán)境。集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器、源程序 編輯、編譯、下載、調(diào)試等功能，并且可以全部在一個(gè)環(huán)境下完成。可 仿真 MCS-51 系列，MCS196 系列，Microchip PLC 系列 CPU。 （4）多語言多模塊混合調(diào)試。支持 ASM(匯編)、PLM、C 語言多模塊 混合源程序調(diào)試，在線直接修改、編譯、調(diào)試源程序。如果源程序有錯(cuò)， 還可直接定位錯(cuò)誤所在行。 （5）強(qiáng)大的書簽、斷點(diǎn)管理功能。書簽、斷點(diǎn)功能可快速定位程序， 為編寫、查找、比較程序提供幫助。 鑒于此軟件的強(qiáng)大功能和

21、適用性，以及對它的熟悉，所以在設(shè)計(jì)中 采用 WAVE 仿真軟件調(diào)試源程序。 2.3 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)模擬的是一個(gè)四層電梯設(shè)計(jì)調(diào)度系統(tǒng)，能夠完成各樓層乘客 的接送任務(wù)。形象地說，就是要對不同樓層乘客的不同需求，作出合理 高效的判斷，使所有顧客在整體運(yùn)用時(shí)間最短的條件下將其運(yùn)往各自的 目的地。具體設(shè)計(jì)要求如下： （1）電梯運(yùn)行受開始鍵的控制，只有控制此鍵有效時(shí)電梯才會(huì)運(yùn)行。 （2）電梯在上升過程中，響應(yīng)經(jīng)過樓層或高出目的樓層的同向呼叫， ?？客环较虻乃x樓層，不響應(yīng)其他呼叫。 （3）電梯在下降過程中，響應(yīng)經(jīng)過樓層或低于目的樓層的同向呼叫， ?？客环较虻乃x樓層，不響應(yīng)其他呼叫。 （4）電梯中途

22、停靠，需延時(shí)一段時(shí)間（設(shè)計(jì)中設(shè)定為 5s）作為上下 客時(shí)間，并通過開關(guān)門指示燈顏色的變換提醒時(shí)間到達(dá)。 （5）電梯的上下行通過控制反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來模擬。 （6）電梯在響應(yīng)樓層請求時(shí)受電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，即通過電機(jī)調(diào)速實(shí)現(xiàn) 快速響應(yīng)請求的設(shè)計(jì)要求。 （7）電梯在上升或下降的過程中停靠期間，其上升或下降指示燈滅。 （8）如果無任何鍵按下，電梯不運(yùn)行處于等待狀態(tài)，并有指示燈指 示。 （9）能實(shí)現(xiàn)超重報(bào)警。在電梯中途?？窟M(jìn)出乘客時(shí)若出現(xiàn)超重，則 電梯就不能關(guān)門，蜂鳴器響報(bào)警提示；當(dāng)重量減輕時(shí)，報(bào)警自動(dòng)消失， 電梯門關(guān)閉。 （10）在電梯運(yùn)行過程中一旦按下停止按鍵，電梯下降到一樓就停止 運(yùn)行，直到再次

23、按下開始鍵。 2.4 總體設(shè)計(jì) 2.4.1 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為核心控制器件，配以適當(dāng)?shù)耐鈬骷?完成設(shè)計(jì)任務(wù)。硬件部分設(shè)計(jì)時(shí)如果每個(gè)選層按鈕都采用獨(dú)立的按鍵設(shè) 置，雖然可以很大程度上簡化掃描按鍵程序，采集信號(hào)也容易得多，但 是由于單片機(jī)接口有限，模擬電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)所需按鍵較多，如此會(huì) 有接口不足的問題，所以在本設(shè)計(jì)中采用了 25 矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)電梯內(nèi)部 四個(gè)選層按鈕和電梯外六個(gè)上下行按鈕的按鍵請求，正好十個(gè)按鈕。但 是在設(shè)計(jì)時(shí)為了降低編程難度，電梯的開始、停止仍采用獨(dú)立按鍵控制。 顯示部分由于 CD4511 驅(qū)動(dòng)顯示方便，所以顯示樓層電路采用 CD4511 驅(qū) 動(dòng)

24、數(shù)碼管。雖然是模擬設(shè)計(jì)，但是為了更接近實(shí)際的電梯控制系統(tǒng)，設(shè) 計(jì)中又添加電梯廂外上下行請求顯示，可用六個(gè)發(fā)光二極管表示請求按 鍵是否按下，有則亮，無則暗，另外用兩個(gè)發(fā)光二極管的亮滅來指示電 梯上下行的方向。發(fā)光二極管需要采用驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)，可以采用三級(jí) 驅(qū)動(dòng)管電路，但是由于要驅(qū)動(dòng)的發(fā)光管較多，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用 74LS245 芯片作為驅(qū)動(dòng)，使硬件電路簡單、美觀、整齊。另外考慮單片機(jī)的驅(qū)動(dòng) 能力很弱，無法直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，因此在設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)調(diào)速模塊時(shí)使 用 L298 專用驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 軟件部分采用的是中斷方式來檢測用戶的請求信息。但是要想準(zhǔn)確 的采集按鍵請求狀態(tài)，就必須時(shí)時(shí)刻刻查詢鍵盤的狀

25、態(tài)。 2.4.2 設(shè)計(jì)方框圖 設(shè)計(jì)方框圖如圖 2-1 所示， 主要由單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路，鍵盤電 路，樓層顯示電路，按鍵指示電路，電機(jī)調(diào)控電路，超重報(bào)警電路，廂 門控制電路等模塊組成，各模塊實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)控 制要求。 單片機(jī) 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 鍵盤電路 顯示電路 樓層顯示 電路 超重報(bào)警 檢測電路 電機(jī)調(diào)控電 路 廂門控制 電路 圖 2-1 總體框圖 3 硬件器件介紹 3.1 單片機(jī)概述 3.1.1 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù) 處理能力的 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、I/O 口和中斷系統(tǒng)、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（

26、還包含有顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換 器、A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）等集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。 早期的單片機(jī)都是 4 位或 8 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因?yàn)楹唵慰煽?、性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031 上 發(fā)展出了 MCS-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還 在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16 位單片 機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。 90 年代后隨著消 費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展， 單片機(jī)技術(shù)得 到了巨大提高。 隨后隨著 ARM 系 列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)

27、的高端地位，并且 進(jìn)入主流市場。 當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再 是只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使 用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng) 已被廣泛應(yīng)用。 單片機(jī)是靠程序運(yùn)行控制端口狀態(tài)的 ，并且程序可以修改，因此 可以通過編寫不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是 一些獨(dú)特的功能 。 單片機(jī)對成本 也是極其敏感的，因此目前占統(tǒng)治地位的軟件 仍是匯 編軟件。 3.1.2 單片機(jī)的硬件特性 （1）與 MCS-51 兼容； （2）4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； （3）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz； （4）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； （5）128*8 位內(nèi)部 RAM； （6）32 可編程 I/O 線； （7）兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；

28、 （8）4 個(gè)中斷源； （9）可編程串行通道； （10）低功耗的閑置和掉電模式； （11）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； （12）壽命：1000 寫/擦循環(huán)； （13）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年。 3.1.3 單片機(jī)的引腳及功能 單片機(jī)的引腳圖如圖 3-1 所示： XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0/AD0 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11

29、 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD AT89C51 圖 3-1 單片機(jī)引腳圖 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門 電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外 部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程 時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0

30、 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖 器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用 作輸入；P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉 的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可 接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉 電阻拉高，且作為輸入，并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低， 將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的

31、緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出 地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn) 時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用 作輸入。作為輸入由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流這是由于上 拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，管腳第二功能如下所示

32、： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高 電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖 存地址的低字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平 時(shí)，ALE 端以不

33、變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是： 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸 出可在 SFR-8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令時(shí) ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間， 每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效 的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP: 當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間只訪問外部程序存

34、儲(chǔ)器 （0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)， 此間訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 4KB 的地址范圍。在 FLASH 編程期間，此引腳 也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 3.2 步進(jìn)電機(jī)概述 3.2.1 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)， 它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距

35、角”， 它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。它可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來 控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過控制脈沖頻率 來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速目的。 3.2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生 一矢量磁場。該磁場會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向 與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)子也隨著 該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。 它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變 繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。因此可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)

36、機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類 常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī) （PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）三種。 （1）永磁式步進(jìn)電機(jī) 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 或。永磁式步進(jìn)電機(jī) 輸出力矩大，動(dòng)態(tài)性能好。 .57 15 （2）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 ，但噪聲和振動(dòng)都很大。 它的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子 上 .51 有多相勵(lì)磁繞組 ，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡 單，生產(chǎn)成本低，步距角小，但動(dòng)態(tài)性能差。 （3）混合式步進(jìn)電機(jī) 混合式步進(jìn)電

37、動(dòng)機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)， 它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 它有時(shí)也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它分為兩相和五相，兩相 步進(jìn)角一般為而五相步進(jìn)角一般為。 .81 2.70 3.2.4 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)如下： （1）一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3-5%，且不累積。 （2）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩 下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁 性材料的退磁點(diǎn)。一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在 130以上，有 的甚至高達(dá) 200以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在

38、80-90完全正常。 （3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢 ， 頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度） 的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 （4）步進(jìn)電機(jī)低速 時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無法啟 動(dòng),并伴有嘯叫聲。 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)： 空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情 況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正 常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率 較低，然后按一定加速度 升到所希望的

39、高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高 速）。 3.3 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 是步進(jìn)電機(jī)中 應(yīng)用普遍的一種，且結(jié)構(gòu)簡 單。因此在本設(shè)計(jì)中采用 四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 控制電梯的上下行和速 度。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 是一種傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)，由磁性轉(zhuǎn)子鐵芯通過與 由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場相互作用而 轉(zhuǎn)動(dòng)。由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 定子由硅鋼片疊加而成，有 8 個(gè)等分的磁極： A、A、B、B、C、C、D、D。相對的兩個(gè)磁極組成一對，共有 四對。每對磁極 上都繞有同一繞組 ，即成一相，所以有 四對磁極、 四個(gè)繞組，形成 四相。每個(gè)磁極的內(nèi)表面都分布著大小、間距相同的 多個(gè)小齒。轉(zhuǎn)子圓周表面也均勻分布著與定子小齒

40、形狀相似、齒間距 相同的小齒，并規(guī)定相鄰兩齒間的夾角，即齒距角為： = （3- t R Z 360 1） ：轉(zhuǎn)子齒數(shù)。 R Z 則轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過的空間角度（機(jī)械角度），即步距角為： = （3- b NZN R t 360 2） N:運(yùn)行的拍數(shù)。 3.3.1 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)當(dāng)某一相定子繞組通電時(shí)，其對應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場， 并與轉(zhuǎn)子形成磁路。如果該相定子的小齒和轉(zhuǎn)子的小齒沒有對齊，稱為 錯(cuò)齒狀態(tài)，則在磁場的作用下轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的 小齒相互對齊，稱為對齒狀態(tài)。對齒時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子的磁路磁阻最小， 而錯(cuò)齒時(shí)磁阻最大。步進(jìn)電機(jī)的工作就是靠磁路由較大磁阻向較小磁阻

41、轉(zhuǎn)變中轉(zhuǎn)過一定角度。給處于錯(cuò)齒狀態(tài)的一相通電，則轉(zhuǎn)子在電磁力的 作用下向磁阻最小的位置移動(dòng)，即向?qū)X的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)，向前轉(zhuǎn)過一定角 度。該相轉(zhuǎn)到對齒狀態(tài)后，再給另一相錯(cuò)齒狀態(tài)的定子繞組通電則轉(zhuǎn)子 又向前轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。由此可見，錯(cuò)齒的存在是步進(jìn)電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的前 提。 3.3.2 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式 單片機(jī)的輸出電流只有幾 mA，其驅(qū)動(dòng)能力很弱，因此必須用功率放 大驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)與控制電路，功率放大驅(qū)動(dòng)電路 組成一體，便是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三個(gè)部分：脈沖信號(hào) 產(chǎn)生電路，脈沖信號(hào)分配電路，功率放大驅(qū)動(dòng)電路，方框圖如圖 3-2 所示。 采用單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)，是一種軟

42、硬件結(jié)合的方法。用軟件代替環(huán) 形分配器，達(dá)到了對步進(jìn)電機(jī)的最優(yōu)控制。 脈沖信號(hào)發(fā)生 電路 脈沖信號(hào)分配 電路 功率放大驅(qū)動(dòng) 電路 圖 3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方框圖 在搜集資料時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多種驅(qū)動(dòng)電路，但多數(shù)都是用三極管驅(qū)動(dòng)， 采用這一類電路的最大特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單，如圖 3-3 所示的單相連接電路。 如果步進(jìn)電機(jī)相數(shù)多的話就會(huì)使硬件電路的連接更加的復(fù)雜，反而成了 缺點(diǎn)。因此為了使硬件電路簡單明了，常采用一些專用的驅(qū)動(dòng)芯片如： ULN2003、L298 等，本設(shè)計(jì)采用 L298 驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 (a) (b) 圖 3-3 單相驅(qū)動(dòng)電路 3.3.3 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的控制方式 為了控制反應(yīng)式

43、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使其實(shí)現(xiàn)數(shù)字到角度的轉(zhuǎn)換， 由單片機(jī)控制給電機(jī)繞組施加有序的脈沖電流，則步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角 度數(shù)正比于脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度正比于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與脈沖 順序有關(guān)。 對四相步進(jìn)電機(jī)施加有序的脈沖電流可有單 向四拍、雙向四拍、 雙向八拍三種方式。單向四拍是按單相繞組順序施加脈沖電流，一周 期施加四次，順序?yàn)檎D(zhuǎn) A-B-C-D-(A)，反轉(zhuǎn) D-C-B-A-(D)；雙向四 拍中雙向是指每次對兩相繞組同時(shí)通電按雙 相繞組順序施加脈沖電流， 一周期施加 四次，順序?yàn)檎D(zhuǎn) AB-BC-CD-DA-(AB),反轉(zhuǎn)為 DC-CB-BA- AD-(DC)；雙向八拍是按單相繞組與雙相繞組交替方式

44、施加脈沖電流， 一周期施加 八次，順序正轉(zhuǎn) A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-(A)，反轉(zhuǎn) D-DC- C-CB-B-BA-A-AD-(D)。三種控制方式 下輸出狀態(tài)表如表 3-1 所示： 表 3-1 端口輸出狀態(tài) 控制方式步 序電動(dòng)機(jī)繞組 P3.3P3.2P3.1P3.0 1A0 0 0 1 單相四拍 2 3 4 B C D 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 雙相四拍 1 2 3 4 AB BC CD DA 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 雙相八拍 1 2 3 4 5 6 7 8 A AB B BC C CD D DA 0 0 0 1 0

45、0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 由此知控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，只需改變通入脈沖信號(hào)的順序；而 調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由速度計(jì)算公式 n=可知轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、 NZ f R 60 轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)。當(dāng)確定轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)速與頻率成正比。這就 是本設(shè)計(jì)中運(yùn)用的改變脈沖頻率來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法。 3.4 L298 L298 是 SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專 用驅(qū)動(dòng)芯片（Dual Full-Bridge driver）,內(nèi)部包含四信道邏輯驅(qū)動(dòng)電 路，是一種二相和四相步進(jìn)

46、電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相或 一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè) H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng) 器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、2A 以下步進(jìn)電機(jī)，且可 以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓。該芯片可直接由單片機(jī)的 I/O 端口來 提供模擬時(shí)序信號(hào)。如圖 3-4 為 L298 引腳圖： IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB SENSA SENSB GND VCCVS OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 L298 圖 3-4 L298 引腳圖 引腳功能： SENSA、SENSB:此兩端與地連接電流檢測電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢 測到的信號(hào)； OUT1、

47、OUT2:此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器 A 的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載； Vs：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端； IN1、IN2：輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號(hào)，用來控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 A 的開關(guān)； ENA、ENB:使能控制端；輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，低電平時(shí)全橋 式驅(qū)動(dòng)器禁止工作； GND:接地端；芯片本身的散熱片與 8 腳相通； Vss:邏輯控制部分的電源輸入端口； IN3、IN4:輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號(hào)，用來控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 B 的開關(guān)； OUT3、OUT4: 此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器 B 的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù) 載。 其真值表如表 3-2 所示: 表 3-2 L298 真值表 ENAIN1

48、IN2 電機(jī)狀態(tài) ENBIN3IN4 電機(jī)狀態(tài) 110 正轉(zhuǎn) 110 正轉(zhuǎn) 101 反轉(zhuǎn) 101 反轉(zhuǎn) 111 急停 111 急停 100/100/ 0 自由停 0 自由停 3.5 顯示部分 設(shè)計(jì)中樓層顯示電路采用的是七段數(shù)碼管，按鍵顯示部分采用發(fā)光 二極管。 3.5.1 數(shù)碼管 常用的 LED 顯示器是由八個(gè)發(fā)光二極管組成。其中七個(gè)長條形的 發(fā)光管排列成 “日”字形，另一個(gè)黑點(diǎn)的發(fā)光管在顯示器的右下角作 為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部分英文字母。LED 顯示器有 兩種不同的形式：一種是 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之 為共陰極 LED 顯示器；一種是 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極都

49、連在一起的， 成為共陽極 LED 顯示器。八段數(shù)碼內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3-5 所示，字型結(jié) 構(gòu)圖如圖 3-6 所示： 3,8 7642 1 9105 abcdefgdp (a) 共陰極 3,8 674219 10 5 a b c d efgdp (b) 共陽極 圖 3-5 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 a b c d g e f h dp 圖 3-6 數(shù)碼管字型結(jié)構(gòu)圖 共陰和共陽結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆畫段名 hgfedcba 安排位置是相 同的。當(dāng)二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆畫段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆畫段組合而顯 示各種字符。8 個(gè)筆畫段 hgfedcba 對應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（8 位）的 D7 D6 D5 D4 D3 D

50、2 D1 D0,于是用 8 位二進(jìn)制就可以表示欲顯示字符的字形代碼。 如，對于共陰 LED 顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平） ，而陽極 hgfedcba 各段為時(shí)，顯示器顯示“P“字符，即對于共陰 LED 顯示器， ” P”字符的字形碼是 73H。如果是共陽 LED 顯示器，公共陽極接高電平， 顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為（8CH） 。 3.5.2 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡稱為 LED。由鎵（Ga）、砷（AS）與磷（P）的化合 物制成的二極管。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來 制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯 示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管

51、發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃 光。 發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡 寫為 LED。它與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴?當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P 區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注 入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴 復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能 量狀態(tài)也是不同的。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量越多，則發(fā)出的 光的波長越短。在設(shè)計(jì)中使用較多的是發(fā)紅光和綠光的二極管。 3.6 CD4511 CD4511 是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼-七段 碼譯碼器。特點(diǎn)有：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng) 功能的 CMOS 電路，能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器。其引 腳圖如圖 3-7 所示，引腳功能為： LT：做燈泡測試用。當(dāng) LT=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出 abcdefg=，使七段顯示器全亮，即顯示 8，以便觀測七段顯示器是否正常。 當(dāng) LT=1，則正常工作。 BI：空白輸入控制。當(dāng) BI=0 (LT 為 1 時(shí)) 則不論 DCBA 輸入為何， 其輸出 abcdefg 皆為 0，即七段顯示