本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）系系 所：所： 電子工程系 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 徐明 學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生學(xué)號(hào)： 09160400224 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 宋夕政 導(dǎo)師職稱：導(dǎo)師職稱： 講師 完成日期：完成日期： 2013 年 5 月 2 日 論文題目：基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文題目：基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)大連東軟信息學(xué)院dalian neusoft university of information大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要i基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)

2、的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘摘 要要在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已經(jīng)成為人類必不可少的垂直運(yùn)輸交通工具。但是很多的電梯還依舊是直上直下式的，不能夠最快捷的到達(dá)所選樓層，這樣很不方便，且浪費(fèi)資源。為了改善電梯運(yùn)行的模式，本設(shè)計(jì)利用 89c51 單片機(jī)為核心，配合外圍電路來組成的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過對(duì)各樓層的按鍵檢測(cè)，按照程序設(shè)定的模式，發(fā)出對(duì)led 及數(shù)碼管的調(diào)節(jié)，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來帶動(dòng)電梯模型來實(shí)現(xiàn)電梯的上下行。本文主要介紹電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，系統(tǒng)需求分析，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)的說明了本系統(tǒng)的組成原理及工作原理。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，步進(jìn)電機(jī)，自動(dòng)控制大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

3、） abstractiidesign and implementation of automatic control system of elevator based on mcuabstractin modern society, elevator vertical transportation has become essential to human transport. but lots of elevators are still straight up and down.it couldt be the quickest to reach the selected floor, s

4、o inconvenient and a waste of resources.in order to improve the elevator operation mode, this design uses 89c51 microcontroller as the core, the automatic control system of the elevator with the external circuit to form. the floor buttons detection, in accordance with the procedures set out in the m

5、odel, and digital tube led regulation, so as to control the stepper motor operation to drive the elevator model to realize the up and down the elevator.this article describes the elevator key technical points of the automatic control system, system requirements analysis, system design and implementa

6、tion, detailed description of the principle of the system components and working principle.key words: single chip microcomputer, stepper motor, auto-control大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄iii目目 錄錄摘 要.iabstract.ii第 1 章緒 論.11.1 課題研究背景與意義.11.2 課題研究?jī)?nèi)容與方法.11.3 課題研究現(xiàn)狀.1第 2 章關(guān)鍵技術(shù)介紹.32.1 28byj-48 步進(jìn)電機(jī)的使用.32.2 數(shù)碼管的顯示.42.

7、3 鍵盤接口技術(shù).5第 3 章系統(tǒng)需求分析.73.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo).73.2 系統(tǒng)功能需求.73.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.83.4 系統(tǒng)可行性分析.83.4.1 技術(shù)可行性.83.4.2 經(jīng)濟(jì)可行性.8第 4 章系統(tǒng)設(shè)計(jì).94.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則.94.1.1 先進(jìn)性.94.1.2 可靠性及安全性.94.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).94.3 硬件設(shè)計(jì).94.3.1 stc89c52rc 單片機(jī).9大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄iv4.3.2 電機(jī)模塊設(shè)計(jì).114.3.3 顯示模塊設(shè)計(jì).134.3.4 按鍵模塊設(shè)計(jì).144.3.4 led 燈電路設(shè)計(jì).144.3.5 蜂鳴器電路設(shè)計(jì).154.4 軟件設(shè)

8、計(jì).154.4.1 主流程設(shè)計(jì).154.4.2 按鍵查詢?cè)O(shè)計(jì).16第 5 章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).185.1 環(huán)境配置.185.2 功能模塊實(shí)現(xiàn).185.2.1 樓層擇優(yōu)選擇的實(shí)現(xiàn).185.2.2 電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn).19第 6 章系統(tǒng)測(cè)試.216.1 測(cè)試概述.216.2 測(cè)試用例.216.2.1 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間.216.2.2 按鍵測(cè)試.22第 7 章結(jié)論.23參考文獻(xiàn).24致 謝.25附錄 a.26大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-1-第第 1 章章緒緒 論論1.1 課題研究課題研究背景與意義背景與意義電梯是高層建筑最可靠，安全，直上直下的運(yùn)載工具。對(duì)減輕勞動(dòng)力及其強(qiáng)度都有著很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍

9、極廣泛，可以用在商場(chǎng)，寫字樓，飯店，建設(shè)工地，學(xué)校，住宅，娛樂場(chǎng)所等等。在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已經(jīng)成為人類必不可少的垂直運(yùn)輸交通工具。但是很多的電梯還依舊是直上直下式的，不能夠最快捷的到達(dá)所選樓層，這樣很不方便，且浪費(fèi)資源。為了改善電梯運(yùn)行的模式，本設(shè)計(jì)利用 c51 單片機(jī)來優(yōu)化，節(jié)約用戶寶貴的時(shí)間，同時(shí)在樓層選擇時(shí)更加智能，沒有人來選擇時(shí)，電梯可以停在某一樓層，節(jié)約了大量的人力和物力，在當(dāng)今資源日愈稀缺的環(huán)境下，此種做法是非常有必要的。1.2 課題研究?jī)?nèi)容與方法課題研究?jī)?nèi)容與方法本課題主要研究?jī)?nèi)容是實(shí)現(xiàn)一個(gè)電梯的自動(dòng)化控制與實(shí)現(xiàn)，通過用戶對(duì)電梯層數(shù)的選擇。讓電梯做出一個(gè)最優(yōu)的判斷，高效高質(zhì)量的完

10、成電梯的上下行任務(wù)。根據(jù)電梯的實(shí)際情況來考慮，最簡(jiǎn)單的電梯應(yīng)具備按鍵，led 燈，數(shù)碼管，電機(jī)，及傳送裝置。然后結(jié)合這些實(shí)物將其分成顯示模塊，鍵盤模塊，電機(jī)模塊，通過89c51 芯片進(jìn)行結(jié)合，然后完成電路圖的設(shè)計(jì)與分析，進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，從而達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)。1.3 課題研究現(xiàn)狀課題研究現(xiàn)狀在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已經(jīng)和經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展一樣迅猛的成長(zhǎng)起來。一個(gè)國家的電梯需求總量，主要受到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口密集度及數(shù)量、城市化水平高低、國家產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)組成等諸多綜合性因素的影響。在全球金融連續(xù)低迷走向的狀況下，我們的人民經(jīng)濟(jì)水平卻以極高的速值增長(zhǎng)著。城市化的水平也不斷地提高。這

11、也致使我國的電梯業(yè)展現(xiàn)了繁華的相貌，如今中國也成了世界上最大的供應(yīng)電梯市場(chǎng)。作為樓房很重要的樞紐，電梯有著非常重要的作用。電梯作為樓房?jī)?nèi)的最重要運(yùn)輸工具，像其他的道路航空水路等交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹牟豢苫蛉钡闹匾M成部分。上世紀(jì)八十年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。國家對(duì)電梯的需求量也逐漸加大。從 1949 年建國以來至今中國共生產(chǎn)安裝了六十萬多臺(tái)的電梯。改革開放以來，大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)為電梯產(chǎn)業(yè)帶來了很重大的發(fā)展挑戰(zhàn)，從而也達(dá)到了空前的發(fā)展。盡管如大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-2-此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。2011 年中國電梯的銷產(chǎn)量大約在 45 萬臺(tái)。比2010 年的增

12、長(zhǎng)約 23%左右，電梯的存在量大概有 195 萬臺(tái)。即使政府在極力的控制房地產(chǎn)的開發(fā)，從而出現(xiàn)了滯銷的局面，也給電梯的銷售蒙上了一層陰影。雖然有著諸多方面的影響，而且未來的電梯產(chǎn)業(yè)進(jìn)展情況也不十分的明確，但還是會(huì)有一個(gè)上升的過程。現(xiàn)在電梯的適用人群對(duì)先進(jìn)穩(wěn)定、低成本的自動(dòng)化產(chǎn)品的需求量越來越多。更多優(yōu)秀的自動(dòng)化產(chǎn)品也將會(huì)推進(jìn)電梯行業(yè)的水平穩(wěn)步上升。如此龐大的市場(chǎng)需求也為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的大舞臺(tái)。 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3-第第 2 章章關(guān)鍵技術(shù)介紹關(guān)鍵技術(shù)介紹本課題在設(shè)計(jì)的過程中，主要是用到了 led，按鍵，數(shù)碼管，以及步進(jìn)電機(jī)的同步。在選擇多個(gè)樓層按鍵的時(shí)候，選擇最佳

13、的路線是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。2.1 28byj-48 步進(jìn)電機(jī)的使用步進(jìn)電機(jī)的使用步進(jìn)電機(jī)也稱之為步進(jìn)器。它利用了電磁學(xué)的原理，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。人們?cè)诙兰o(jì) 20 年代就開始使用這種步進(jìn)電機(jī)了。無論是在工業(yè)上、軍事上、醫(yī)療上、汽車上還是娛樂產(chǎn)業(yè)上，只要是需要把一個(gè)物體從一個(gè)地方移至另外一個(gè)地方，步進(jìn)電機(jī)就可以派上用場(chǎng)。步進(jìn)電機(jī)也有很多種形狀及尺寸。但是無論形狀和尺寸是怎樣的，都始終能把步進(jìn)電機(jī)歸為兩類，分別為可變磁阻的步進(jìn)電機(jī)和永磁的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種可以讓點(diǎn)脈沖轉(zhuǎn)化成為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)單的說：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)獲取了一個(gè)脈沖信號(hào)，就會(huì)驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)特定方向來轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度。這樣就

14、可以按照控制脈沖的數(shù)目來操控角的位移量了。從而獲得精準(zhǔn)定位的目的。同時(shí)也能利用操控脈的沖頻率來操控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度及加速度，來獲得調(diào)整速度的目的。 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體。當(dāng)釘子被電流導(dǎo)通時(shí)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，然后會(huì)使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子磁場(chǎng)的方向保持一致。當(dāng)定子產(chǎn)生出的矢量磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子就會(huì)伴隨著磁場(chǎng)來轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。每當(dāng)輸入到一個(gè)電的脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度就會(huì)向前一步。如果改變了繞組所通電而來的順序，電機(jī)就會(huì)發(fā)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī) 28byj-48 型是一個(gè)四相八拍電機(jī)，電壓為 dc5vdc12v。它可以持續(xù)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，如果步進(jìn)電機(jī)獲得到了一個(gè)持續(xù)的

15、脈沖時(shí)。當(dāng)通電改變的狀態(tài)完成一個(gè)循環(huán)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)過一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)能夠在多種類別的通電狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。而常見的通電種類有單相（單相繞組通電）四拍（a-b-c-d-a-b-c-d） ，雙相（雙相繞組通電）四拍（ab-bc-cd-da-ab-bc-cd） ，八拍（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a -ab-b-bc） 。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電流比較大，單片機(jī)是不能夠直接驅(qū)動(dòng)的，一般都是會(huì)使用 uln2003 元件來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然了使用下拉電阻或者是三極管也是可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，只不過效果并不是特別的好，產(chǎn)生扭力會(huì)比較小。還有一個(gè)情況就是步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)設(shè)置的速度太高就沒

16、有辦法啟動(dòng)了，只能夠聽到響聲，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在空載的情況下能夠正常的啟動(dòng)脈沖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-4-頻率，但是當(dāng)脈沖頻率高于這個(gè)值時(shí)，電機(jī)就不能再正常啟動(dòng)了，而且可能出現(xiàn)丟步或不轉(zhuǎn)的情況。如果是有著負(fù)載的前提下，啟動(dòng)的頻率就應(yīng)該更低了。如果想要使電機(jī)能夠達(dá)到一個(gè)高速的轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖所具有的頻率應(yīng)該要有一個(gè)加速的過程，也就是讓啟動(dòng)的頻率低一點(diǎn)，然后按照一定的加速度提升到了所預(yù)期的高頻率上（電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)從低速變成到高速） 。2.2 數(shù)碼管的顯示數(shù)碼管的顯示如果將數(shù)值 1 直接送到的 i/o 口時(shí)，數(shù)碼管一定不會(huì)顯示數(shù)字“1”。顯然，如果想要在數(shù)碼管上表現(xiàn)出來字符，把字符送至數(shù)碼管

17、的段選端是不行的，必須在段控制端送至對(duì)應(yīng)的編碼。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種。將單片機(jī) p1 口的八個(gè)引腳與數(shù)碼管的a、bf、dp 八個(gè)段控端制引腳依次相連接。如果是共陽極的接法，com 端接+5v。要顯示數(shù)字“0”，則數(shù)碼管的 a、b、c、d、e、f 六個(gè)段應(yīng)該被點(diǎn)亮，其它段將會(huì)熄滅，這時(shí)就應(yīng)該向 p1 口傳送數(shù)據(jù) 11000000b（c0h） ，這就是與字符“0”相對(duì)應(yīng)的共陽極字型編碼。如果是共陰極的接法，數(shù)碼管 com 端接 gnd，要顯示數(shù)字“1”，則數(shù)碼管的b、c 兩個(gè)段應(yīng)該被點(diǎn)亮，其他段將會(huì)熄滅，這時(shí)就應(yīng)該向 p1 口傳送數(shù)據(jù)00000110（06h） ，這就是與字符“1”相對(duì)應(yīng)的共

18、陰極字型編碼。數(shù)碼管如果想要正常的顯示，就要驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼。從而才能夠得到我們想要得到字符，因此我們根據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的不同，可以把數(shù)碼管的顯示分成靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩大類。動(dòng)態(tài)顯示：數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)最廣泛的顯示方式之一。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管是將所有數(shù)碼管的八個(gè)輸出控制端a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連到一起。另外用每一個(gè)數(shù)碼管的公共極 com 端來增加位選通道控制電路，位選通道是由單獨(dú)的 i/o 口來操控的。當(dāng)單片機(jī)輸出字符的時(shí)候，每一個(gè)的數(shù)碼管都會(huì)接收相同的字符，但是究竟哪一個(gè)數(shù)碼管將會(huì)輸出字符呢？這還要根據(jù)單片機(jī)對(duì) com 控制端的位選通道電路的進(jìn)行操控。這樣我們只用把想要

19、顯示的那一個(gè)數(shù)碼管所在的選通控制端打開，該數(shù)碼管就會(huì)顯示出來字符，沒有選通到的數(shù)碼管也就不會(huì)被點(diǎn)亮。通過操控每一個(gè)數(shù)碼管的 com 口，使每一個(gè)數(shù)碼管都能夠依次的顯示出來，這也就是動(dòng)態(tài)的顯示數(shù)碼管。在輪流的顯示輸出過程里，每一位數(shù)碼管所能夠點(diǎn)亮的時(shí)間約為 1-2ms，但是人們的視覺發(fā)生暫留情況和發(fā)光二極管出現(xiàn)的余輝效應(yīng)，盡管在實(shí)際上，各位的數(shù)碼管都不是同一時(shí)間被點(diǎn)亮的，但是只要能夠掃描的速度足夠快速的話，人們看到的就會(huì)是一組非常穩(wěn)定的顯大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-5-示字符，并不會(huì)有任何的閃爍感，而且動(dòng)態(tài)顯示的所表現(xiàn)效果和靜態(tài)顯示所表現(xiàn)的效果都是一樣的，從而能夠大量的節(jié)省 i/o 端口，

20、使功耗更加的低。靜態(tài)顯示：數(shù)碼管的靜態(tài)顯示也叫做直流驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。靜態(tài)顯示是通過控制 i/o口來驅(qū)動(dòng)段選碼來顯示字符的。當(dāng)然靜態(tài)顯示的最大的優(yōu)點(diǎn)就是編程十分的簡(jiǎn)單，而且顯示的亮度很高，缺點(diǎn)就是所要占用的 i/o 端口太多，如驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示就需要 4832 根 i/o 口來驅(qū)動(dòng)它，要知道一個(gè) 89c51 的單片機(jī)可用的 i/o 口一共也就是 32 個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)是必須通過增加譯碼驅(qū)動(dòng)器來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣也就增加了硬件電路的復(fù)雜性。2.3 鍵盤接口技術(shù)鍵盤接口技術(shù)機(jī)械式按鍵被按下或者釋放的時(shí)候，由于受到機(jī)械性彈性作用的影響下，通常會(huì)伴隨著有一段時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械性抖動(dòng)，然后觸點(diǎn)才會(huì)慢慢的穩(wěn)定

21、下來。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短和開關(guān)的機(jī)械性彈性有關(guān)，一般為 5-10 ms。在觸點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)的時(shí)候，檢測(cè)按鍵的通和斷的情況，就可能會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。即按鍵的每一次釋放或按下都有被錯(cuò)誤地認(rèn)定是很多次操控的可能性，這樣的情況在開發(fā)的過程中不應(yīng)該發(fā)生的。所以為了避免按鍵的觸點(diǎn)發(fā)生的機(jī)械性抖動(dòng)帶來的的檢測(cè)性錯(cuò)誤判斷，就必須用消除抖動(dòng)的一些措施。這一點(diǎn)就可從硬件上和軟件上兩方面來考慮了。這樣在鍵數(shù)比較少的時(shí)候，可以采取硬件消抖的方式，但當(dāng)鍵數(shù)較多的時(shí)候，就得要采用軟件消抖的方式。在硬件方面上可以采用在按鍵的輸出端加一個(gè) r-s 觸發(fā)器(即為雙穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器)或者單穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器所構(gòu)成消除抖動(dòng)的電路。用軟件來采取的措施是

22、：當(dāng)在測(cè)試下到有按鍵被按下的時(shí)候，會(huì)采用一個(gè) 10 ms左右的延時(shí)程序（具體時(shí)間可以通過使用的按鍵來調(diào)節(jié)） 。再確認(rèn)這個(gè)按鍵的電平是否仍然持續(xù)著一個(gè)閉合的電平。若仍然持續(xù)著一個(gè)閉合的電平，則確認(rèn)此按鍵這會(huì)正處在一個(gè)閉合著的情況下。同理所示，當(dāng)按鍵被釋放以后，也要采用相同的措施來確認(rèn)，這樣也可以去除抖動(dòng)對(duì)開發(fā)的不利因素。鍵盤的一個(gè)完整的控制程序應(yīng)該所具備以下的功能：(1) 檢測(cè)有沒有按鍵被按下，應(yīng)該采取軟件或是硬件消抖的方式來避免不利的影響。(2) 有著可靠的邏輯性處理，每次只是處理了一個(gè)按鍵，其間會(huì)對(duì)任何其它按鍵的使用對(duì)系統(tǒng)也不會(huì)發(fā)生影響，而且無論到底一次按鍵的時(shí)間到底有多久，系統(tǒng)也僅會(huì)大連東

23、軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-6-執(zhí)行僅有一次的按鍵功能的程序。(3) 準(zhǔn)確的輸出按鍵值，以滿足跳轉(zhuǎn)指令要求。在單片機(jī)中如果只用為數(shù)不多的幾個(gè)按鍵，就可以采用獨(dú)立式的按鍵。獨(dú)立按鍵是一個(gè)直接連接 i/o 口組成為的單獨(dú)按鍵電路。其特點(diǎn)就是每一個(gè)按鍵會(huì)單獨(dú)占用了一根 i/o 口，每一個(gè)按鍵的按下并不會(huì)影響到別的 i/o 口的狀態(tài)。獨(dú)立式的按鍵所配置的電路十分靈活，軟件結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，但是每一個(gè)按鍵都必須占有一根 i/o 口，因此，在按鍵如果較多的時(shí)候，i/o 口就會(huì)浪費(fèi)很大，所以不宜被采用。(2) 矩陣式的鍵盤i/o 端線可以分之為行線和列線。按鍵的跨接是在行線上和列線上，按鍵按下的時(shí)候，行線和列線

24、會(huì)產(chǎn)生電路短路。矩陣式的鍵盤特點(diǎn)：(1)占用 i/o 口比較少。(2)軟件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。(3)適用在按鍵比較多的時(shí)候。鍵盤掃描的控制方式：(1)程序控制的掃描方式按鍵處理的程序是固定在主程序上的某一段程序。其特點(diǎn)是：對(duì) cpu 工作比較影響小，但是應(yīng)該考慮在鍵盤上處理程序的運(yùn)行所用的間隔周期不要太長(zhǎng)了，否則就會(huì)影響到對(duì)按鍵輸入響應(yīng)的及時(shí)性。(2)中斷控制方式中斷控制的方式是利用了外部中斷源來響應(yīng)按鍵輸入的信號(hào)。特點(diǎn)：克服了前兩種的控制方式可能產(chǎn)生的空掃描以及不能夠及時(shí)地響應(yīng)按鍵輸入的缺點(diǎn)，既能夠及時(shí)處理按鍵的輸入，又可以提高 cpu 運(yùn)行的效率，但要占用一個(gè)十分寶貴的中斷源。(3)定時(shí)控制的掃

25、描方式利用定時(shí)器或計(jì)數(shù)器在每隔的一段時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)中斷，cpu 響應(yīng)中斷以后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。特點(diǎn)：在掃描的間隔里，前一個(gè)用 cpu 工作程序來填補(bǔ)，后一個(gè)用定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)來操控。但是如果定時(shí)的時(shí)間太長(zhǎng)的話，就會(huì)影響到按鍵的反應(yīng)和速度處理性。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-7-第第 3 章章系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)將電梯的樓層控制由用戶來選擇，用按鍵來控制選擇的樓層情況，同時(shí)數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層，電機(jī)帶動(dòng)電梯的上下行，led 燈顯示選擇的樓層，到達(dá)對(duì)應(yīng)樓層是 led燈熄滅，蜂鳴器發(fā)聲，電機(jī)停止工作，停留一段時(shí)間后，電梯繼續(xù)運(yùn)行。3.2 系統(tǒng)功系統(tǒng)功能需求能需求

26、根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊。顯示模塊：根據(jù)用戶的選擇來顯示對(duì)應(yīng)的樓層，并隨著電梯的運(yùn)行，數(shù)碼管顯示的樓層數(shù)字會(huì)發(fā)生變化，led 燈顯示所選擇的樓層，被用戶選擇時(shí) led 燈亮起，當(dāng)?shù)竭_(dá)所選樓層時(shí) led 熄滅，數(shù)碼管會(huì)停留在所在的層數(shù)。鍵盤模塊：設(shè)定鍵盤按鍵對(duì)應(yīng)不同的樓層，當(dāng)用戶鍵入所對(duì)應(yīng)的樓層時(shí)，系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的信號(hào)來操控顯示模塊及電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)模塊：當(dāng)鍵盤鍵入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)擇優(yōu)選擇一個(gè)最佳的上下行線路，根據(jù)不同的樓層情況來決定電梯上行還是下行，對(duì)應(yīng)的電機(jī)是正傳還是反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)好電機(jī)每次運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間跟所模擬的電梯樓層高度同步。以下是本系統(tǒng)的模塊連接圖，如圖 3.1 所示。單

27、片機(jī)鍵盤模塊電機(jī)模塊顯示模塊圖 3.1 模塊連接圖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-8-3.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：450*2mhz/40g/1024mb/40g/軟件環(huán)境：windows xp，keil, stc-isp開發(fā)用板：tx-1c 單片機(jī)3.4 系統(tǒng)可行性分析系統(tǒng)可行性分析3.4.1 技術(shù)可行性技術(shù)可行性本系統(tǒng)采用的是 89c51 體系結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，由于只是完成一些比較基本的操作，所以對(duì)單片機(jī)的選擇上并沒有很苛刻的要求，最終決定使用性價(jià)比都很高的stc89c52rc 單片機(jī)來進(jìn)行開發(fā)試驗(yàn)。在電路的搭載上我們使用比較基本的模塊就可以了，根據(jù)之前所描述的系統(tǒng)模塊，我們發(fā)

28、現(xiàn)要有顯示、鍵盤和電機(jī)三大組成部分。所以我們可以進(jìn)行電路部分的組成，分別由數(shù)碼管、led 作為顯示部分，4 個(gè)獨(dú)立鍵盤作為鍵盤部分，帶有放大功能的 uln2003 芯片和步進(jìn)電機(jī)作為電機(jī)部分。在進(jìn)行開發(fā)的時(shí)候可以通過單片機(jī)的開發(fā)板來進(jìn)行軟件方面的測(cè)試，把系統(tǒng)所用到的步進(jìn)電機(jī)跟開發(fā)板相連。使用 keil 軟件來進(jìn)行程序的編譯。開始可以分模塊進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，從比較簡(jiǎn)單的地方開始弄。比如驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管，led 燈及蜂鳴器，并記錄對(duì)應(yīng)所占用的端口。然后可以把鍵盤加上，通過鍵盤的按鍵來控制數(shù)碼管和 led 的顯示，及蜂鳴器的響應(yīng)。通過調(diào)試進(jìn)行算法的對(duì)比，測(cè)試是否符合系統(tǒng)的流程需要，最后在把步進(jìn)電機(jī)帶上。

29、 在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的時(shí)候要通過使用 stc-isp 軟件來下載至板子上進(jìn)行功能的驗(yàn)證與實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)當(dāng)中最主要難點(diǎn)是在樓層的擇優(yōu)算法上面，如何選擇能夠最簡(jiǎn)單方便的達(dá)到所在的樓層，從而達(dá)到節(jié)約時(shí)間以及成本是本次課題的關(guān)鍵。3.4.2 經(jīng)濟(jì)可行性經(jīng)濟(jì)可行性本系統(tǒng)在開發(fā)的過程中所使用的軟件是免費(fèi)的，硬件是 tx-1c 開發(fā)板，價(jià)錢適中，在學(xué)生的接受范圍之內(nèi)。所用的步進(jìn)電機(jī)是 28byj-48，價(jià)錢上不是很貴，所用的模型是在院外實(shí)習(xí)的過程中用數(shù)控和簡(jiǎn)單的機(jī)械加工完成的。所以在此次研發(fā)的過程中，經(jīng)濟(jì)方面并沒有太大的問題，作為學(xué)生的我們都是可以承受的了的，無任何憂慮。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-9-第第

30、 4 章章系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則4.1.1 先進(jìn)性先進(jìn)性隨著科學(xué)技術(shù)和人文水平的日益發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品已被廣大的人們所使用。無論是各個(gè)層次年齡的人群都會(huì)看到嵌入式的影子，所以在今天這種科技水平發(fā)展迅猛的年代，新鮮的事物應(yīng)被更多的人都了解并使用在生活當(dāng)中。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是用到了嵌入式的產(chǎn)品，最小的應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)，利用單片機(jī)的核心處理器來控制并實(shí)現(xiàn)所需的功能。4.1.2 可靠性及安全性可靠性及安全性許多的應(yīng)用系統(tǒng)就是著用這種成本低，體積小的單片機(jī)機(jī)構(gòu)來完成高性能的控制，在很多尖端的領(lǐng)域更是用到了專用單片機(jī)來完成其他電路系統(tǒng)完成不了的工作任務(wù)。由于單片機(jī)本身的特點(diǎn)抗干

31、擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能夠可靠高效的工作，所以在本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中用到的單片機(jī)安全性極高。4.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖 4.1 所示。單片機(jī)按鍵控制步進(jìn)電機(jī)數(shù)碼管顯示led蜂鳴器圖 4.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4.3 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)4.3.1 stc89c52rc 單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)的種類繁多，功能上也有著很大的不同，我們學(xué)習(xí)使用的都是 51 內(nèi)核的單片機(jī)。atmel 公司的 89 系列單片機(jī)是以 8051 為內(nèi)核構(gòu)成的，其芯片引腳和 msc-51的單片機(jī)是一樣的。由于 89 系列單片機(jī)內(nèi)含 flash 存儲(chǔ)器，在開發(fā)的過程中可以很容大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)

32、計(jì)（論文）-10-易的進(jìn)行修改調(diào)試，所以大大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間，對(duì)于我們來說 89c51 就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，不過在價(jià)格方面 at89c51 比較的貴，相對(duì)而言，國內(nèi)的 stc 公司的的 89c51 系列的單片機(jī)就便宜的多，在此我選擇了性價(jià)比都很高的 stc89c52rc 單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)。以下就是 stc89c51rc 的管腳圖，如圖 4.2 所示。圖 4.2 stc89c52rc 管腳圖單片機(jī) stc89c52rc 有 256kb 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8kb 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。因此在構(gòu)成單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)候，也不在需要在單片機(jī)的外部擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。 單片機(jī) stc89c52rc 中有四

33、個(gè) 8 位雙向 i/o 接口。p0-p3 這四個(gè)接口可以作為輸入，也可以作為輸出?？梢园?8 位地址處理，也可以按位處理。p0 口也可以作數(shù)據(jù)/地址線使用，p2 口也可以作地址線使用。rst：上電復(fù)位端。當(dāng)單片機(jī)振蕩時(shí)，輸入連續(xù)的兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，單片機(jī)就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位初始化操作。 xtal1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入端。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-11-xtal2：振蕩器反相放大器輸入端。 /ea：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。ale：地址鎖存控制信號(hào)輸出端。vcc：電源電壓。 gnd：接地。4.3.2 電機(jī)模塊設(shè)

34、計(jì)電機(jī)模塊設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)在最初選用電機(jī)時(shí)有兩個(gè)方案，分別如下。方案一：電機(jī)選用直流電機(jī)。直流電機(jī)雖然轉(zhuǎn)速方面比步進(jìn)電機(jī)強(qiáng)很多，而且在編程上也十分的容易控制，但是其缺點(diǎn)也是很明確的，其一是在電機(jī)負(fù)載的承重上明顯不足，其二是在電機(jī)的控制上效果上沒有那么好，很難使其立即停止，達(dá)不到電梯定點(diǎn)停止的效果。方案二：使用步進(jìn)電機(jī)由于上述所描述的情況，直流電機(jī)不容易操控速度，實(shí)現(xiàn)不能立即停轉(zhuǎn)。這樣用步進(jìn)電機(jī)利用程序的控制下就能很輕松的客服上述的難題了。再者，本設(shè)計(jì)重在模擬電梯的運(yùn)行，對(duì)電機(jī)的載重的要求不是很嚴(yán)格。只用步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就行，所以選擇了 28byj-48 作為本設(shè)計(jì)的電機(jī)。以下是 28byj-48 的實(shí)

35、物圖，如圖 4.3 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-12-圖 4.3 28byj-48 實(shí)物圖在此紅線接電源 5v，橙色線接 p1.3 口，黃色線接 p1.2 口，粉色線接 p1.1 口，藍(lán)色線接 p1.0 口。因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出的信號(hào)不夠大，不能滿足步進(jìn)電機(jī)的工作。所有要有一個(gè)uln2003 來放大后再連接至對(duì)應(yīng)的電機(jī)接口上。以下是電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，如圖 4.4 所示。圖 4.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-13-4.3.3 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)的顯示模塊用到了 led 數(shù)碼管，這是由 led 發(fā)光二極管組合而成顯示字符的器件，它使用了 8 個(gè) led 的發(fā)光二極

36、管，1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，另外 7 個(gè)用于顯示字符。led 數(shù)碼管的連接方式有共陰極和共陽極兩種。當(dāng)發(fā)光二極管的陽極是高電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。共陽極陽極接+5v，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻和輸入端相連接。當(dāng)陰極端是低電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。此設(shè)計(jì)只用到了一個(gè)數(shù)碼管來顯示樓層，所有只用到一個(gè)鎖存器 74hc573 就可以了。以下是顯示模塊和鎖存器，如 4.5，4.6 所示。圖 4.4 顯示模塊圖 4.5 鎖存器d0-d7 為輸入端。q0-q7 為輸出端。e 為輸出使能端，輸入高電平輸出關(guān)閉，輸入低電平有效。l 為輸出輸入使能端，當(dāng)端口為高電平時(shí)，輸出值跟 d0-d7 一樣，當(dāng)端口為低電大連東

37、軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-14-平時(shí)，輸出保持之前的狀態(tài)。4.3.4 按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵模塊設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中由于需要用到的按鍵只有 4 個(gè)，所有在此不需要用到矩陣鍵盤，只需要 4 個(gè)獨(dú)立按鍵就可以了，分別來代表 4 個(gè)樓層。以下是獨(dú)立按鍵的原理圖，如圖 4.6 所示。圖 4.6 獨(dú)立按鍵原理圖四個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)著 p3.4 p3.5 p3.6 p3.7。此處為低電平有效。此處還有一個(gè)很重要的問題，在使用的過程中會(huì)遇到按鍵抖動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)按鍵不明顯或達(dá)不到預(yù)期想法的情況，此時(shí)要做的就是防抖，正如之前第二章所述的一樣，在按鍵按下或釋放的時(shí)候，由于機(jī)械彈性作用的影響，會(huì)有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)

38、間在 5-10ms，所以為了使其不會(huì)導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，我們?cè)诔绦蚶镆由弦粋€(gè) 5-10 秒的延遲，這樣才會(huì)進(jìn)行正確的程序處理。4.3.4 led 燈電路設(shè)計(jì)燈電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)需要使用 led 燈來顯示所選樓層的情況，亮代表所選，滅代表沒有選擇或者已到達(dá)所選的位置。led 燈其實(shí)就是發(fā)光二極管，只要讓其對(duì)應(yīng)的端口至成低電平就可以發(fā)光了。以下是 led 發(fā)光二極管的原理圖，如圖 4.7 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-15-圖 4.7 led 發(fā)光二極管4.3.5 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)蜂鳴器電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要在電梯達(dá)到所需層數(shù)時(shí)發(fā)出聲響來表明電梯已到，所以要用到蜂鳴器。蜂鳴器是用一個(gè) pnp 三極管來驅(qū)

39、動(dòng)的。集電極（c 級(jí)）通過蜂鳴器的線圈接上 5v 的電源。基極（b 級(jí)）是控制端。發(fā)射級(jí)（e 級(jí)）用來接地。當(dāng)三極管的 c、b 級(jí) pn 結(jié)處在正偏時(shí)，pn 結(jié)就導(dǎo)通了。即控制端為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，故蜂鳴器發(fā)出聲。以下是蜂鳴器的原理圖，如圖 4.8 所示。圖 4.8 蜂鳴器原理圖4.4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.4.1 主流程設(shè)計(jì)主流程設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的思路為采用模塊分層的設(shè)計(jì)理念，將軟件系統(tǒng)的所有工程依次分割為單一的工程子程序，然后通過調(diào)用不同功能的子程序，來實(shí)現(xiàn)完成復(fù)雜的軟件系統(tǒng)控制與操作，這樣也更加方便高效的進(jìn)行調(diào)試與修改。以下主的流程圖，如圖 4.9 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-

40、16-初始化按鍵查詢調(diào)用按鍵子程序y返回n開始圖 4.9 主流程圖4.4.2 按鍵查詢?cè)O(shè)計(jì)按鍵查詢?cè)O(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，鍵盤是采用的 4 個(gè)獨(dú)立按鍵，分別對(duì)應(yīng)這 4 個(gè)所選的樓層，當(dāng)有鍵被按下的時(shí)候，會(huì)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序當(dāng)中，這也是本設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的部分，因?yàn)榘存I的鍵入會(huì)牽扯到 led 燈的亮暗，數(shù)碼管的顯示，蜂鳴器的發(fā)生，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停止。以下就是按鍵查詢的流程圖，如 4.10 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-17-準(zhǔn)備讀取按鍵按鍵是否被按下調(diào)用按鍵子程序y控制數(shù)碼管顯示，led點(diǎn)亮，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)樓層的檢測(cè)，數(shù)碼管的變化到達(dá)后顯示目標(biāo)樓層，led燈熄滅，電機(jī)停止返回n開始圖 4.10 按

41、鍵查詢流程圖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-18-第第 5 章章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1 環(huán)境配置環(huán)境配置本設(shè)計(jì)在 xp 系統(tǒng)上進(jìn)行軟件開發(fā)和測(cè)試，用到了 keil uvision2 軟件進(jìn)行程序的編譯，在配置里勾選生成 hex 可執(zhí)行文件后，再通過 stc_isp 軟件，連接串口下載至單片機(jī)上，進(jìn)行燒寫測(cè)試。keil uvison2 是一家德國公司 keisoftware 公司出品的軟件，用于 51 系列兼容單片機(jī)進(jìn)行 c 語言的軟件開發(fā)，使用的語言跟 c 語言的傳統(tǒng)語法很類似，c 語言與匯編相比，更加容易學(xué)習(xí)和使用，而且大大的提高了軟件開發(fā)的效率和研發(fā)的周期，同時(shí)在編程程序的時(shí)候也能夠加入

42、匯編語言，使程序能夠達(dá)到接近于匯編水平的工作效率。keil c51 標(biāo)準(zhǔn) c 編譯器為 51 系列的研發(fā)供應(yīng)了 c 語言的語言環(huán)境。同時(shí)也有著匯編的高效、快速的特點(diǎn)。如今 c51 已經(jīng)被完全的集成到了 uvision2 的開發(fā)環(huán)境中，包括編輯器，匯編器，調(diào)試器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器。uvision2 ide 為他們提供了靈活的開發(fā)環(huán)境。keil uvison2 進(jìn)行 51 系列單片機(jī)的軟件開發(fā)過程有以下幾個(gè)步驟：1.建立一個(gè)工程項(xiàng)目，選擇對(duì)應(yīng)開發(fā)的芯片。2.建立一個(gè)新的編譯窗口，將匯編或 c 語言文件寫好并保存添加至對(duì)應(yīng)的工程項(xiàng)目中。3.用項(xiàng)目管理器生成各種應(yīng)用程序，此處是 hex 文件。

43、4.檢查并修改編譯生成時(shí)的錯(cuò)誤，直到編程通過為止。5.生成對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序，此時(shí)可以用 stc_isp 進(jìn)行下載燒寫。stc_isp 是基于 stc 單片機(jī)的燒寫程序，在使用有以下幾個(gè)步驟：1.選擇單片機(jī)的型號(hào)，我在這里選擇 stc89c52rc。2.打開文件，這里選擇已生成的 hex 文件。3.選擇串行口，和最高波特率，這里根據(jù)實(shí)際情況來決定是哪個(gè) com 口，最高波特率選擇 115200。4.分別設(shè)置 12t/單倍速，full gain，不需要冷啟動(dòng) p1.0，p1.1=0，0 才能下載程序。5.點(diǎn)擊下載按鈕再給 mcu 上電燒寫程序。5.2 功能模塊實(shí)現(xiàn)功能模塊實(shí)現(xiàn)5.2.1 樓層擇優(yōu)選擇

44、的實(shí)現(xiàn)樓層擇優(yōu)選擇的實(shí)現(xiàn)此部分為系統(tǒng)的核心部分，是電梯模擬控制模塊。設(shè)定好電梯為 4 層，電梯的起始位置是一層，等待中就數(shù)碼管顯示 1，led 燈不會(huì)亮，步進(jìn)電機(jī)也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)按鍵被按下后，通過程序的控制，來進(jìn)行樓層的選擇，同時(shí) led 燈，數(shù)碼管，步進(jìn)電機(jī)同步完成各自所設(shè)定好的功能。以下是樓層擇優(yōu)選擇的流程圖，如圖 5.1 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-19-開始初始化在一層二、三、四層有請(qǐng)求？上升到達(dá)二層y三、四層有請(qǐng)求？上升到達(dá)三層y四樓有請(qǐng)求？上升到達(dá)四層y一二三層有請(qǐng)求？下降到達(dá)三層y一、二層有請(qǐng)求？下降到達(dá)二樓y一層有請(qǐng)求？下降到達(dá)一層ynnnnnn圖 5.1 樓層擇優(yōu)選

45、擇的流程圖5.2.2 電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)此部分涉及到了電梯的外部模擬，由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬電梯的上下行，當(dāng)樓層處在上升的過程時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)樓層處在下降的過程時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)停止沒有選擇樓層時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。以下是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的流程圖，如圖 5.2 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-20-開始初始化電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)二、三、四層有請(qǐng)求？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)二層y三、四層有請(qǐng)求？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)三層y四樓有請(qǐng)求？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)四層y一二三層有請(qǐng)求？電機(jī)反轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)三層y一、二層有請(qǐng)求？電機(jī)反轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)二層y一層有請(qǐng)求？電機(jī)反轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)一層ynnnnnn圖 5.2 步進(jìn)電機(jī)

46、轉(zhuǎn)動(dòng)的流程圖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-21-第第 6 章章系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試6.1 測(cè)試概述測(cè)試概述系統(tǒng)測(cè)試是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，也十分的繁瑣，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)涉及到一個(gè)外接模型，模型所對(duì)應(yīng)的樓層高度是確定的，本次主要就是要協(xié)調(diào)好步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和由外接的傳送裝置相連接的線所走的距離，上一層的高度跟轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間要有一個(gè)確定點(diǎn)，并且要協(xié)調(diào)好。還有一個(gè)重要的測(cè)試點(diǎn)是選擇的樓層按鍵，如果連續(xù)點(diǎn)擊了好幾個(gè)按鍵后應(yīng)該怎么去選擇樓層。6.2 測(cè)試測(cè)試用例用例6.2.1 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間在初步的編譯好程序后，步進(jìn)電機(jī)隨著按鍵被按下，開始進(jìn)行電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，由于外界的裝置是由滑輪引線控制

47、的，所以必須非常的精確，這樣就需要多次的測(cè)試，多長(zhǎng)時(shí)間引線能走多長(zhǎng)的距離。測(cè)試方案為通過多次的記錄，先直接寫一個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的代碼，將轉(zhuǎn)速保持到一個(gè)狀態(tài)，用秒表來記錄一個(gè)樓層高度的所要運(yùn)行的時(shí)間，多次測(cè)試取到一個(gè)平均值，再在代碼中調(diào)試，確定延遲函數(shù)的時(shí)間，最終在代碼燒寫到單片機(jī)上，連接實(shí)物來測(cè)試是否符合所需的要求。以下是以測(cè)試好的成品圖片，如圖 6.1 所示。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-22-圖 6.1 樓層位置演示6.2.2 按鍵測(cè)試按鍵測(cè)試本系統(tǒng)另一個(gè)非常關(guān)鍵的地方就是按鍵的測(cè)試，根據(jù)上一章的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分所說，按鍵的先后順序會(huì)影響到電梯的上下行問題。測(cè)試方案應(yīng)該是先按照流程圖寫好代碼，

48、先不要加上電機(jī)模塊，因?yàn)槟莻€(gè)會(huì)比較麻煩，只是用到數(shù)碼管和 led 顯示就可以了，然后先從簡(jiǎn)單的開始測(cè)試，比如說處在 1 層，檢測(cè)到 3 層的按鍵被按下，看看數(shù)碼管是不是由 1 變到 2 再變到 3，led 也會(huì)隨著樓層的變化而變化。然后可以按 2 層，看看它們的變化。如果測(cè)試通過那么就可以進(jìn)行更深一步的測(cè)試，比如現(xiàn)在是 2 層，按下 1 層后再按 3 層，看看數(shù)碼管是不是先變到 1，然后再 2、3 的變化，同樣的檢驗(yàn)led 燈的變化。再往后就可以檢測(cè)，如果一個(gè)樓層被所測(cè)按下后，數(shù)碼管和 led 會(huì)不會(huì)有 bug 的出現(xiàn)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-23-第第 7 章章結(jié)結(jié)論論課題至此已經(jīng)

49、到了尾聲，從課題最開始選擇的時(shí)候，自己就想了很久，希望能做出一個(gè)能夠展示的東西，起初只是想弄一個(gè)簡(jiǎn)單的步進(jìn)電機(jī)，最終還是決定弄一個(gè)電梯模擬的設(shè)計(jì)。電梯的用處十分的廣泛，這也是我為什么想要選擇此題目的原因。電梯現(xiàn)如今的發(fā)展也越來越人性化，當(dāng)然此次的設(shè)計(jì)并沒有那么的完善，只是做了一個(gè) 4 層的電梯模擬，如果進(jìn)一步的進(jìn)行開發(fā)，可以加上檢測(cè)部分，比如傳感裝置，可以感應(yīng)是否超重，可以發(fā)出警告。在真實(shí)的電梯里，會(huì)涉及到一個(gè)減速停止的問題，這也是當(dāng)今科技發(fā)展，人們?cè)絹碓阶非笫孢m感的體驗(yàn)問題。當(dāng)然這也是一個(gè)可以去改善的東西，由于本人的知識(shí)不是太好，所以放棄了這些比較新穎的問題點(diǎn)。這也很好的提醒了自己，不懂的東

50、西也很多，在今后的工作生活中也要不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)取。其次我想說一說關(guān)于模型的問題，一開始只是想要做一個(gè)很簡(jiǎn)單的模擬，想要把數(shù)碼管，led，及按鍵部分做出來，之后加上步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)就可以了。如果那樣的話就不用很嚴(yán)格的控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，因?yàn)閭魉蛶б淮巫咝械木嚯x可以很隨意的變化。后來再實(shí)習(xí)的過程中，用數(shù)控機(jī)床和簡(jiǎn)單的機(jī)械加工弄出了一個(gè)模型，還買了一個(gè)玩具拼裝小樓，這樣就更加直觀的可以進(jìn)行演示。不過難題也出來了，由于加工好的模型的尺寸已經(jīng)固定，所以在測(cè)試的過程中要把步進(jìn)電機(jī)安置到模型底座上，同時(shí)傳送的滑輪上也必須固定上導(dǎo)線，在通過三個(gè)滑輪的連接下，最終將模擬的“小電梯”放置到玩具小樓中。這樣的話再調(diào)試

51、程序來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間就比較麻煩。不過經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，最終還是找了一個(gè)最恰當(dāng)?shù)臄?shù)值。最后，雖然設(shè)計(jì)在實(shí)用性上比較欠缺，但是也基本上達(dá)到了自己預(yù)期的效果，可以進(jìn)行簡(jiǎn)易的模擬，在以后如果進(jìn)行此類電梯方面的工作，就可以有一個(gè)大概的思路。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-24-參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 李秀忠單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m，人民郵電出版社，2007，82 李華mcs-51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)m，北京航空航天大學(xué)出版社，1996，63 鐘富昭8051 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用m，人民郵電出版社，2007，94 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)m，高等教育出版社，1997，95 brian wkernighan

52、the c programming languagem，china machine press，2009，36 李群芳單片機(jī)原理接口與應(yīng)用m，清華大學(xué)出版社，2005，27 華成英模擬電子技術(shù)基本教程m，清華大學(xué)出版社，2006，48 胡燁protel99se 電路設(shè)計(jì)與仿真教程m，機(jī)械工業(yè)出版社，2005，79 王自強(qiáng)電動(dòng)機(jī)控制電路應(yīng)用技術(shù)叢書m，科學(xué)出版社，2010，810 郭天祥新概念 51 單片機(jī) c 語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展m，電子工業(yè)出版社，2009，811 yeager brenthow to troubleshoot your electronic scalej，powd

53、er and bulk engineering，2000，8，2412 趙曉安mcs-51 單片機(jī)原理及應(yīng)用m，天津大學(xué)出版社，2007，713 王東峰單片機(jī) c 語言應(yīng)用 100 例m，電子工業(yè)出版社，2009，714 teplovthermostatting system using a single-chip micro-computer and thermoelectric modules based on the peltier effectm，science press，2002，815 李東升protel 99se 電路設(shè)計(jì)教程m，電子工程出版社，2007，116 霍孟友單片機(jī)原

54、理與應(yīng)用m，機(jī)械工業(yè)出版社，2004，117 邵敏權(quán)單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用m，吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1995，118 馬忠梅單片機(jī)的 c 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m，北京航空航天大學(xué)出版社，2003，819 劉守義單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)m，西安電子科技大學(xué)出版社，2007，320 張齊單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)m，電力工業(yè)出版社，2007，7大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-25-致致 謝謝一轉(zhuǎn)眼人生最刻骨銘心的大學(xué)階段就要結(jié)束了，在這段匆匆歲月里，我由一個(gè)懵懂無知的少年成長(zhǎng)為了一個(gè)對(duì)未來有著明確規(guī)劃的青年。大學(xué)的四年讓我認(rèn)識(shí)了太多對(duì)自己人生有著重大影響的人。首先就是教導(dǎo)過我的老師們，在人生這短短的幾十年里，他們無私

55、的將自己的青春都播撒在每一個(gè)學(xué)生身上，在我們慢慢成長(zhǎng)變的越來越成熟，知識(shí)越來越多的同時(shí)，他們卻在不斷地衰老，而自己卻毫無怨言，當(dāng)絲絲的白發(fā)出現(xiàn)在頭上的時(shí)候也渾然不知。在這里我感謝每一個(gè)教導(dǎo)過我的老師們，真誠的說一句：“你們辛苦了！”。其次是我的同學(xué)們，尤其是我的幾個(gè)室友，感謝四年的陪伴，相逢是緣，況且在一起一呆就是四年。多謝在一起的相互幫助與包容，不管以后未來怎樣，我都不會(huì)忘記當(dāng)初在一起的日子。還有嵌入式 09002 班的所有人，認(rèn)識(shí)你們真的很幸運(yùn)，讓我們一起度過了難忘的大學(xué)生活，以后雖然會(huì)天南海北，但這段青春歲月永遠(yuǎn)不會(huì)忘懷。最后我想特別的感謝一個(gè)人，就是我的畢設(shè)指導(dǎo)宋夕政老師，在整個(gè)畢設(shè)我

56、都得到了宋老師的悉心教導(dǎo)和耐心幫助，在此設(shè)計(jì)的過程中也學(xué)習(xí)了很多的知識(shí)，對(duì)自己也有了比較大的提高，同時(shí)也很清楚的認(rèn)識(shí)到了自身的知識(shí)量的不足。當(dāng)然我的院外老師也教會(huì)了很多學(xué)校里沒有學(xué)習(xí)到的知識(shí)，有一些跟專業(yè)關(guān)聯(lián)不是很大，但是很受用的東西。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也讓自己對(duì)今后的工作有了明確的了解。在踏出校門以后也要不斷地學(xué)習(xí)進(jìn)取、充實(shí)自己，才能對(duì)得起悉心教導(dǎo)栽培過我的恩師們。謝謝每一個(gè)幫助過我的人！大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-26-附錄附錄 a以下是本系統(tǒng)對(duì)樓層進(jìn)行判斷并執(zhí)行對(duì)應(yīng)功能的代碼范例：main()currentfloor=1;/上電顯示樓層 1（即第 1 層）selectfloor=1;k

57、ey_value=1; /鍵值為 1wela=1;/連通位選端p0=0 xfe;/點(diǎn)亮第一個(gè)數(shù)碼管wela=0;/關(guān)閉位選端，此時(shí)就會(huì)保持位選端的數(shù)值dula=1;/連通段選p0=led_table1;/顯示數(shù)字 1dula=0;while(1)if(key1=0)|(key2=0)|(key3=0)|(key4=0)currentfloor=selectfloor; /存儲(chǔ)所在樓層a=selectfloor; /存儲(chǔ)所在樓層key_value=keyfound();selectfloor=key_value; /讀出鍵值 ，即要去樓層light(selectfloor);if(current

58、floorselectfloor) /下樓 inittimer0();for(;currentfloor=selectfloor;currentfloor-)if(currentfloor=a)currentfloor-;b_rotation();led(); /數(shù)碼管顯示if(currentfloor=waitfloor)大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-27-beep();dark(waitfloor);delay(3000);et0=0; et0=0;else if(currentfloorselectfloor) /上樓inittimer0();for(;currentfloor=se

59、lectfloor;currentfloor+) if(currentfloor=a)currentfloor+;f_rotation();led();/數(shù)碼管顯示if(currentfloor=waitfloor)beep();dark(waitfloor);delay(3000);et0=0; et0=0;beep();dark(selectfloor);waitfloor=0;et0=0;大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)承諾書1、本人承諾：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是認(rèn)真學(xué)習(xí)理解學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)范后，在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立地完成了任務(wù)書中規(guī)定的

60、內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。2、本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。3、在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。4、本人完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學(xué)校保留畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。5、本人完全了解畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文工作規(guī)范關(guān)于“學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文