基于單片機(jī)的電梯仿真程序課程設(shè)計(jì)1

1、二一四二一五學(xué)年 第一學(xué)期信息科學(xué)與工程學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì)報(bào)告書姓 名： 余義 學(xué) 號(hào)： 201204134019 班 級(jí)： 自動(dòng)化1201班 課程名稱： 微機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 程磊 目錄（1） 前言.1（2） 現(xiàn)代電梯概述.3（3） 硬件部分設(shè)計(jì).6（4） 軟件部分設(shè)計(jì).12（5） 電梯運(yùn)行界面.52（6） 設(shè)計(jì)總結(jié)與感悟.56（7） 參考文獻(xiàn).57電梯仿真程序一、前言： 本電梯仿真程序采用的是一個(gè)基于單片機(jī)及其相關(guān)外設(shè)，編程語(yǔ)言采用匯編與c語(yǔ)言結(jié)合的方式，通過(guò)矩陣鍵盤線反選法輸入樓層，上、下行等控制信號(hào)，經(jīng)io口讀入，進(jìn)行相關(guān)實(shí)時(shí)控制，軟硬件結(jié)合的仿真系統(tǒng)，輸出設(shè)備包括由c

2、d4511驅(qū)動(dòng)顯示樓層的7段數(shù)碼管，顯示實(shí)時(shí)信息的顯示屏lcd12864,由pwm控制顯示電梯門開關(guān)的舵機(jī)，以及由io口間接控制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)雙橋驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)部分組成?？梢詫?shí)現(xiàn)真實(shí)電梯中，任意層呼叫，目的層到達(dá)按要求順序到達(dá)，開關(guān)門，無(wú)輸入自動(dòng)回1層等一系列功能，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電梯運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)于真實(shí)電梯門控光幕裝置，電機(jī)自動(dòng)抱閘平層等部分，由于知識(shí)不足，沒有足一實(shí)現(xiàn)，但會(huì)在接下來(lái)的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷完善，同時(shí)也希望得到程老師的指導(dǎo)。二、現(xiàn)代電梯概述：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，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯。 服務(wù)

3、于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物，本次微機(jī)課程設(shè)計(jì)電梯仿真選用的是垂直升降梯。2.1、電梯功能現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車）、導(dǎo)軌、對(duì)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。通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過(guò)曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等。簡(jiǎn)單使用方法（緊急

4、情況下面有解決方法）載人電梯都是微機(jī)控制的智能化、自動(dòng)化設(shè)備，不需要專門的人員來(lái)操作 電梯電梯結(jié)構(gòu)圖 電梯內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖駕駛，普通乘客只要按下列程序乘坐和操作電梯即可。2.2、運(yùn)行過(guò)程：1、在乘梯樓層電梯入口處，根據(jù)自己上行或下行的需要，按上方向或下方向箭頭按鈕，只要按鈕上的燈亮，就說(shuō)明你的呼叫已被記錄，只要等待電梯到來(lái)即可。2、電梯到達(dá)開門后，先讓轎廂內(nèi)人員走出電梯，然后呼梯者再進(jìn)入電梯轎廂。進(jìn)入轎廂后，根據(jù)你需要到達(dá)的樓層，按下轎廂內(nèi)操縱盤上相應(yīng)的數(shù)字按鈕。同樣，只要該按鈕燈亮，則說(shuō)明你的選層已被記錄；此時(shí)不用進(jìn)行其他任何操作，只要等電梯到達(dá)你的目的層?？考纯?。3、電梯行駛到你的目的層后會(huì)自動(dòng)

5、開門，此時(shí)按順序走出電梯即結(jié)束了一個(gè)乘梯過(guò)程。三、硬件部分設(shè)計(jì)3.1、總電路圖：3.2、單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.下面給出一個(gè)51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖.3.3、矩陣鍵盤：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少i/o口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如p1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，1鍵盤的工作原理： 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的

6、 兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到+5v 電源上。無(wú)按鍵按下時(shí)，行線處 于高電平的狀態(tài)， 而當(dāng)有按鍵按下時(shí)， 行線電平與此行線相連的列 線電平?jīng)Q定。2行列掃描法原理：第一步， 使行線為編程的輸入線，列線是輸出線，拉低所有的列線， 判斷行線的變化，如果有按鍵按下，按鍵按下的對(duì)應(yīng)行線被拉低，否則 所有的行線都為高電平。第二步， 在第一步判斷有鍵按下后， 延時(shí) 10ms 消除機(jī)械抖動(dòng)，再次讀取行值，如果此行線還處于低電平狀態(tài)則進(jìn)入下 一步，否則返回第一步重新判斷。第三步，開始掃描按鍵位置，采用逐 行掃描，每間隔 1ms 的時(shí)間，分別拉低第一列，第二列，第三列，第四 列，無(wú)論拉低哪一列其他三列都為高電平，讀

7、取行值找到按鍵的位置， 分別把行值和列值儲(chǔ)存在寄存器里。3.4、cd4511當(dāng)前樓層顯示cd4511 是一片 cmos bcd-鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，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。它具有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?？芍苯域?qū)動(dòng)共陰led數(shù)碼管。以下是cd4511數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)原理電路圖。是cd4511實(shí)現(xiàn)led與單片機(jī)的并行接口方法。3.5、lcd12864不帶中文字庫(kù)的128x64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；

8、其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ascii 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。3.6、電機(jī)雙橋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、h橋驅(qū)動(dòng)電路 圖4.12中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“h橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜竓。4個(gè)三極管組成h的4條垂直腿，而

9、電機(jī)就是h中的橫杠（注意：圖4.12及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒有畫出來(lái)）。如圖所示，h橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。圖4.12 h橋驅(qū)動(dòng)電路 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖4.13所示，當(dāng)q1管和q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)q1從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng)q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管q1和q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)

10、電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。圖4.13 h橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖4.14所示為另一對(duì)三極管q2和q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)。當(dāng)三極管q2和q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。圖4.14 h橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)二、使能控制和方向邏輯 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證h橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。如果三極管q1和q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過(guò)兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí)，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管?；谏鲜鲈?/p>

11、因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。 圖4.155 所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路，它在基本h橋電路的基礎(chǔ)上增加了4個(gè)與門和2個(gè)非門。4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而2個(gè)非門通過(guò)提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在h橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。（與本節(jié)前面的示意圖一樣，圖4.15所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。）圖4.15 具有使能控制和方向邏輯的h橋電路 采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果dirl信號(hào)為0，dirr信號(hào)為1，

12、并且使能信號(hào)是1，那么三極管q1和q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)（如圖4.16所示）；如果dirl信號(hào)變?yōu)?，而dirr信號(hào)變?yōu)?，那么q2和q3將導(dǎo)通，電流則反向流過(guò)電機(jī)。四、軟件部分設(shè)計(jì)：4.1、程序框圖顯示提示，開發(fā)者、版本信息硬件上電待命鍵盤輸入目的樓層記錄并該樓層標(biāo)志位否結(jié)束鍵是否按下 是程序開始運(yùn)行while(1). 運(yùn)行至最后目 的樓層繼續(xù)否鍵盤掃描電梯門，電機(jī)運(yùn)行，延時(shí)lcd顯示,7段數(shù)碼管顯示 若相等電機(jī)停轉(zhuǎn)，電梯門開，延時(shí)lcd顯示,7段數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層標(biāo)志位加一并與存儲(chǔ)樓層對(duì)比電機(jī)運(yùn)行，到達(dá)下一層 否否是是結(jié)束待命4.2、c51單片機(jī)匯編、c語(yǔ)言混編程序：; 電梯。sr

13、c generated from: 電梯.c; compiler invoked by:; c:keilc51binc51.exe 電梯.c browse debug objectextend$nomod51name電梯p0data080hp1data090hp2data0a0hp3data0b0ht0bit0b0h.4acbit0d0h.6t1bit0b0h.5t2bit090h.0eabit0a8h.7iedata0a8hclockbit0b0h.0exf2bit0c8h.6rdbit0b0h.7esbit0a8h.4ipdata0b8hribit098h.0int0bit0b0h.2cy

14、bit0d0h.7tibit098h.1int1bit0b0h.3rcap2hdata0cbhpsbit0b8h.4spdata081ht2exbit090h.1ovbit0d0h.2rcap2ldata0cahc_t2bit0c8h.1wrbit0b0h.6rclkbit0c8h.5tclkbit0c8h.4sbufdata099hpcondata087hscondata098htmoddata089htcondata088hie0bit088h.1ie1bit088h.3bdata0f0hcp_rl2bit0c8h.0accdata0e0hservo_doorbit0b0h.7et0bit

15、0a8h.1et1bit0a8h.3tf0bit088h.5et2bit0a8h.5tf1bit088h.7tf2bit0c8h.7rb8bit098h.2th0data08chex0bit0a8h.0it0bit088h.0th1data08dhtb8bit098h.3ex1bit0a8h.2it1bit088h.2th2data0cdhpbit0d0h.0sm0bit098h.7tl0data08ahsm1bit098h.6tl1data08bhsm2bit098h.5tl2data0cchpt0bit0b8h.1pt1bit0b8h.3rs0bit0d0h.3pt2bit0b8h.5tr

16、0bit088h.4rs1bit0d0h.4tr1bit088h.6tr2bit0c8h.2px0bit0b8h.0px1bit0b8h.2dphdata083hdpldata082hexen2bit0c8h.3renbit098h.4t2condata0c8hrxdbit0b0h.0txdbit0b0h.1f0bit0d0h.5pswdata0d0h?pr?_delay?smartcar segment code ?pr?_abs?smartcar segment code ?pr?keysort?smartcar segment code ?pr?keycheck?smartcar seg

17、ment code ?pr?sys_init?smartcar segment code ?pr?_bcd?smartcar segment code ?pr?main?smartcar segment code ?pr?time_base?smartcar segment code ?c_initseg segment code ?bi?smartcar segment bit ?dt?smartcar segment data extrncode (?c_startup)publicfloor_up_2publicfloor_up_1publicrankkeypublicopendoorp

18、ublicipublicup_flagpublicrowpublicfloor_down_5publicfloor_down_4publicfloor_down_3publicfloor_down_2publicpressflagpublickeypublickey_flagpublicstop_flagpublictemppublicdown_flagpublicfloor_flag_5publicfloor_flag_4publicfloor_flag_3publicfloor_flag_2publicfloor_flag_1publicstartpublicclose_doorpubli

19、crankpubliccountpublicrowkeypublicfloor_up_4publicfloor_up_3publictime_basepublicmainpublic_bcdpublicsys_initpublickeycheckpublickeysortpublic_abspublic_delayrseg ?bi?smartcar floor_up_3: dbit 1 floor_up_4: dbit 1 close_door: dbit 1 start: dbit 1 floor_flag_1: dbit 1 floor_flag_2: dbit 1 floor_flag_

20、3: dbit 1 floor_flag_4: dbit 1 floor_flag_5: dbit 1 down_flag: dbit 1 stop_flag: dbit 1 pressflag: dbit 1 floor_down_2: dbit 1 floor_down_3: dbit 1 floor_down_4: dbit 1 floor_down_5: dbit 1 up_flag: dbit 1 opendoor: dbit 1 floor_up_1: dbit 1 floor_up_2: dbit 1rseg ?dt?smartcar rowkey: ds 1 count: ds

21、 2 rank: ds 1 temp: ds 1 key_flag: ds 16 key: ds 1 row: ds 1 i: ds 1 rankkey: ds 1rseg ?c_initsegdb002hdbcountdw00000hdb010hdbkey_flagdb000hdb 000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000h,000hdb 000h,000h,000h,000h,000hdb001hdbkeydb000hdb001hdbidb000hdb0c1h, pressflag + 000h; bit-initdb0c1h, up_flag

22、 + 000h; bit-initdb0c1h, down_flag + 000h; bit-initdb0c1h, stop_flag + 000h; bit-initdb001hdbrowkeydb000hdb001hdbrankkeydb000hdb001hdbtempdb000hdb001hdbrowdb000hdb001hdbrankdb000h db0c1h, floor_flag_1 + 000h; bit-init db0c1h, floor_flag_2 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_flag_3 + 000h; bit-initdb0c1h,

23、floor_flag_4 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_flag_5 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_down_5 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_up_4 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_down_4 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_up_3 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_down_3 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_up_2 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_down

24、_2 + 000h; bit-initdb0c1h, floor_up_1 + 000h; bit-initdb0c1h, opendoor + 000h; bit-initdb0c1h, close_door + 000h; bit-initdb0c1h, start + 000h; bit-init; /晶振 12mhz 6t模式，總線頻率2mhz 指令0.5us; #pragma src; #include /89c52的頭文件; ; #define t0_high 0xff /t0計(jì)時(shí)器寄存器初值; #define t0_low 0x9b /溢出計(jì)數(shù)80個(gè)，定時(shí)周期80*0.25us=

25、20us; /為了保證主程序正常運(yùn)行，定時(shí)器計(jì)數(shù)最好不要小于80個(gè); ; #define keynumber 16 16個(gè)按鍵標(biāo)志; #define keyio p2 4*4鍵盤輸入; #define output p1 lcd12864數(shù)據(jù)d0d7; #define nobcd p0 bcd端口輸出; ; sbit clock=p30; lcd12864時(shí)鐘輸出端; sbit servo_door=p37; 舵機(jī)控制門輸出端口; int count=0; ; char key_flagkeynumber=0; 按鍵標(biāo)志位; ; char key=0; char i=0; ; bit pres

26、sflag=0; bit up_flag=0; bit down_flag=0; 控制信號(hào)標(biāo)志位; bit stop_flag=0; ; ; ; ; ; char rowkey=0; 鍵盤反選變量設(shè)置; char rankkey=0; char temp=0; char row=0; char rank=0; ; bit floor_flag_1=0;、 各樓層標(biāo)志位; bit floor_flag_2=0; bit floor_flag_3=0; bit floor_flag_4=0; bit floor_flag_5=0; bit floor_down_5=0; bit floor_up_

27、4=0; bit floor_down_4=0; bit floor_up_3=0; bit floor_down_3=0; bit floor_up_2=0; bit floor_down_2=0; bit floor_up_1=0; bit opendoor=0; bit close_door=0; bit start=0; ; /-; void delay(unsigned int i)/延時(shí)函數(shù)_delay:using0; source line # 56;- variable i?040 assigned to register r6/r7 -; ; source line # 57

28、; unsigned char j; for(;i0;i-); source line # 59?c0001:setb cmov a,r7subb a,#00hmov a,r6subb a,#00hjc ?c0007; for(j=0;j=0) return i; source line # 65clr cmov a,r6xrl a,#080hsubb a,#080hjc ?c0008ret ?c0008:; else return -i; source line # 66clr cclr asubb a,r7mov r7,aclr asubb a,r6mov r6,a; ; source l

29、ine # 67?c0009:ret ; end of _abs; /-; void keysort(void)rseg ?pr?keysort?smartcarkeysort:using0; source line # 69; ; source line # 70; for(i=0;i16;i+); source line # 71clr amov i,a?c0011:; ; source line # 72; if(key=i) key_flagi=1; source line # 73mov a,keycjne a,i,?c0013mov a,#low (key_flag) 讀并且記錄標(biāo)

30、志位函數(shù)add a,imov r0,amov r0,#01h; ; source line # 74?c0013:inc imov a,icjne a,#010h,?c0011?c0012:; ; for(i=0;i4); source line # 132mov a,rankkeymov r0,#04h?c0114:mov c,acc.7rrc adjnz r0,?c0114mov rankkey,a; ; ; source line # 134; for(i=0;i=3;i+); source line # 135clr amov r4,a?c0057:; ; source line #

31、136; temp=0x01; source line # 137mov temp,#01h; temp=(tempi); source line # 138mov a,tempmov r0,ar4inc r0sjmp ?c0116?c0115:clr crlc a?c0116:djnz r0,?c0115mov temp,a; if(rowkey&temp)!=0) row=i+1;i=4; source line # 139anl a,rowkeyjz ?c0059mov a,r4inc amov row,amov r4,#04h; ; source line # 140?c0059:inc r4setb cmov a,r4xrl a,#080hsubb a,#083hjc ?c0057?c0058:; ; ; for(i=0;i=3;i+); source line # 143clr amov r4,a?c0061:; ; source line # 144; temp=0x01; source line # 145mov temp,#01h; temp=(tempi); source line # 146mov a,tempmov