八層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、摘 要本設(shè)計(jì)利用STC89C52芯片模擬電梯控制系統(tǒng)，完成了電梯的基礎(chǔ)功能：通電后，系統(tǒng)默認(rèn)停留在一樓，通過(guò)按鍵來(lái)選擇樓層，電梯運(yùn)行按呼叫優(yōu)先，先上后下的原則。電梯在行進(jìn)時(shí)，由LED箭頭指示電梯是上行和下行的方向，電梯停下時(shí)，LED箭頭熄滅，同時(shí)用數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)樓層數(shù)，體現(xiàn)了了單片機(jī)編程功能較多，簡(jiǎn)潔多變的特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,具有極大的前景。本次設(shè)計(jì)更加注重在設(shè)計(jì)中應(yīng)用平時(shí)所學(xué)的知識(shí),采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，使其移植性更強(qiáng)，后續(xù)開(kāi)發(fā)更加便捷，同時(shí)該設(shè)計(jì)可用于平時(shí)學(xué)校教學(xué)的模型，便于了解電梯控制系統(tǒng)的原理，尋找電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。關(guān)鍵詞：控制,電梯，單片機(jī)ABST

2、RACTThis design USES STC89C52 chip simulation elevator control system, completed the basic function of the lift, after electrify, system default on the first floor, through the button to select the floor, the elevator running according to call first, after the first principle.The elevators, LED by t

3、he arrow indicates the direction of the elevator is ascending and descending, the elevator stopped, LED the arrow out, using digital tube display real-time several floors at the same time, manifests the procession of microcontroller programming function is more, concise and changeable characteristic

4、s, accord with the requirement of sustainable development strategy, has a great prospect.This design pay more attention to in the design application of learned knowledge, using C language programming, make its portability, subsequent development more convenient, at the same time, the design can be u

5、sed for normal school teaching model, easy to understand the principle of the elevator control system, looking for elevator control system's design idea, stimulate students interest in learning.Keywords: control , Elevator, MCU目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒論- 1 -1.1 課題背景- 1 -1.2 電梯的發(fā)展趨勢(shì)- 2 -1.3 設(shè)計(jì)目的- 3

6、-1.4 本設(shè)計(jì)完成的工作- 3 -第2章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)- 4 -2.1 系統(tǒng)總體框架- 4 -2.2 單元電路設(shè)計(jì)- 4 -2.2.1 主控制模塊- 5 -2.2.2 電源模塊- 6 -2.2.3 單片機(jī)時(shí)鐘電路- 6 -2.2.4復(fù)位電路模塊- 7 -2.2.5 電梯呼叫按鍵模塊- 7 -2.2.6樓層顯示模塊- 8 -2.2.7 樓層指示模塊- 8 -2.2.8 電梯上下指示模塊- 9 -2.2.9 聲音提醒模塊- 9 -第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 10 -3.1 主程序流程圖- 10 -3.2 電梯運(yùn)行- 11 -3.3 獨(dú)立按鍵程序- 12 -3.4 電梯上下行判斷模塊- 13

7、 -3.5 定時(shí)器初始化程序- 13 -3.5.1 芯片內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器- 13 -3.5.2 初始化程序流程圖- 14 -第4章 實(shí)物制作與調(diào)試- 15 -4.1 實(shí)物焊接步驟- 15 -4.2軟件調(diào)試和整體調(diào)試- 17 -結(jié)論- 18 -致謝- 19 -參考文獻(xiàn)- 20 -附錄1 實(shí)物圖- 21 -附錄2 整機(jī)電路原理圖- 22 -附錄3源程序- 23 -IV第1章 緒論1.1 課題背景電梯出現(xiàn)在人類的生活中已經(jīng)150多年了。一個(gè)半世紀(jì)的風(fēng)雨行程，歷史長(zhǎng)河在不停的流動(dòng)著，電梯在提升人類生活享受是亙古不變的允諾。生活的腳步一直在前進(jìn)著，電梯隨著科技的進(jìn)步在飛速發(fā)展。一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，電梯從材質(zhì)

8、為黑白、結(jié)構(gòu)為直式發(fā)展到材質(zhì)為彩色、結(jié)構(gòu)為斜式，更加呈現(xiàn)出多樣化的是操縱控制方面：用手柄開(kāi)關(guān)操縱、用按鈕、信號(hào)、集選、人機(jī)對(duì)話控制等等，甚至還發(fā)明了采用并聯(lián)、智能群控功能的多臺(tái)電梯，雙層轎廂電梯展現(xiàn)出了非凡垂直運(yùn)輸能力和井道空間占用縮小的優(yōu)勢(shì)；由于變速式自動(dòng)人行道扶梯的出現(xiàn)，極大的縮短了占用行人的寶貴時(shí)間；各式外形扇形電梯、半菱形電梯、半圓、整圓形電梯則使身處其中的乘客獲得了更廣闊的視野。如今，美國(guó)奧的斯公司等世界各大著名電梯公司并駕齊驅(qū)，仍在不停的研發(fā)電梯的新品，同時(shí)不斷地去完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控電梯、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控電梯、主機(jī)節(jié)能電梯、控制柜低噪音耐用電梯等產(chǎn)品，一款款集結(jié)了人類在機(jī)

9、械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、光學(xué)領(lǐng)域最新科研成果的新型產(chǎn)品競(jìng)相問(wèn)世，冰冷的建筑從此閃耀著人類智慧的光輝，人們的生活水平、質(zhì)量因此達(dá)到了一個(gè)個(gè)不同的新高度。在上海，中國(guó)出現(xiàn)了第一部電梯，于1901年由美國(guó)奧的斯公司安裝。天津利順德酒店的電梯是由美國(guó)奧的斯公司于1932年安裝運(yùn)行的，至今還在穩(wěn)妥地運(yùn)轉(zhuǎn)著。黨中央在1951年提出要在天安門安裝一臺(tái)由我國(guó)自主研發(fā)制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠經(jīng)過(guò)了四個(gè)月的努力后不辱使命，完美地完成了任務(wù)。十一屆三中全會(huì)后，全國(guó)上下飄著改革開(kāi)放的春風(fēng)，我國(guó)電梯行業(yè)因此進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)期。電梯在我國(guó)任何一個(gè)城市都被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來(lái)了便捷，也為我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)代化建設(shè)的飛速

10、發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。電梯是高層建筑中垂直上下的安全、可靠運(yùn)載工具，對(duì)改善勞動(dòng)條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度起到很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍很廣，可用于賓館、辦公大樓、商場(chǎng)、居民住宅大樓、倉(cāng)庫(kù)以及娛樂(lè)場(chǎng)所等。在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已成為人類不可或缺的垂直運(yùn)輸交通工具。1.2 電梯的發(fā)展趨勢(shì)綠色環(huán)保：電梯發(fā)展同其他行業(yè)發(fā)展一樣，綠色環(huán)保是一個(gè)必然地走向。發(fā)展趨勢(shì)主要包括：通過(guò)產(chǎn)品的迭代創(chuàng)新，生產(chǎn)出杜絕噪音等電磁干擾、環(huán)保低能耗、較少井道內(nèi)潤(rùn)滑油污染的電梯。電梯的曳引工具可以考慮高強(qiáng)度的合成纖維，使用鋼皮帶等配件可以極大的減少潤(rùn)滑油污染。電梯裝璜重可以使用環(huán)保型材料、電梯必然存在空載上升和滿載下降的過(guò)程，我們可以在

11、此過(guò)程中開(kāi)發(fā)出電機(jī)再生發(fā)電，電梯零件也可以著手于環(huán)保方向開(kāi)發(fā)和使用。低能耗：降低電梯能耗的方法是各方面的。主要包括：使用較小慣性的電梯機(jī)械系統(tǒng)的和較小阻力的器械;合理的運(yùn)用對(duì)重與平衡理念。采用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因而可以極大的提高電機(jī)的功率因數(shù)，從理論上說(shuō)可以達(dá)到1，分析其工作原理可知實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)勵(lì)磁是的是永磁鐵,不需要定子提供額外的勵(lì)磁電流。同時(shí)因?yàn)闆](méi)有電流通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所以改善了轉(zhuǎn)子耗損問(wèn)題，相比異步電機(jī)而言降低了45%60%的耗損?！?】由于去除了低效率，高能耗蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，因此能耗可以進(jìn)一步地降低。在停站較少的群梯布置中，當(dāng)前相對(duì)節(jié)能的方案是：一個(gè)主機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轎廂

12、分別上下運(yùn)行。同時(shí)在電梯運(yùn)行過(guò)程的進(jìn)行能耗控制來(lái)降低能耗也是一項(xiàng)較好的方案。在電梯空載上行、滿載下行過(guò)程中可以使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，然后將產(chǎn)生的再生能量反饋給電網(wǎng)，該節(jié)能措施應(yīng)用在高速電梯上效果極其顯著。節(jié)能方案還可以在軟件控制中去實(shí)現(xiàn)。如建立實(shí)時(shí)控制的交通模式，盡量控制電梯能以較少的運(yùn)行次數(shù)去運(yùn)載較多的乘客，最少化的控制電梯的停站次數(shù)。電梯呼叫與轎廂指令合一的樓層入口乘客登記方案是電梯控制方式的又一項(xiàng)革命性技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)可以使電梯上的乘客不在對(duì)目的地一無(wú)所知，進(jìn)而極大的提高了控制系統(tǒng)的工作效率。將電梯運(yùn)行過(guò)程中的加減速度模式設(shè)置為變參數(shù)模式是一項(xiàng)非常優(yōu)秀的降能耗措施，即電梯控制系統(tǒng)中的運(yùn)行速

13、度、加速度以及加速度的變化率曲線既隨運(yùn)行距離變化，也會(huì)隨轎廂負(fù)載的變化而變化，通過(guò)仿真技術(shù)的海量模擬及分析可以尋找出不同樓層間的最佳路線，利用樓頂放置電梯機(jī)房的特點(diǎn)，太陽(yáng)能的電梯補(bǔ)充電源開(kāi)發(fā)也是新的研究方向。智能化：智能樓宇的出現(xiàn)歸功于計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，而電梯是智能樓宇中不可或缺的上下交通工具，電梯的智能化技術(shù)的發(fā)展也備受矚目。1 吳壯勇 梁健.基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子世界,2014年第11期, 3.智能化的電梯與智能大廈中其他自動(dòng)化系統(tǒng)并網(wǎng)，如與智能樓宇控制系統(tǒng)，消防安保系統(tǒng)等交互聯(lián)系，將會(huì)使電梯更加優(yōu)質(zhì)安全、迅捷舒適。從智能化控制電梯運(yùn)行的角度來(lái)看，電梯需要有

14、更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù),尤其在控制程序中應(yīng)開(kāi)發(fā)出更加先進(jìn)的調(diào)度規(guī)則，使群控管理具有最佳的派梯模式。現(xiàn)在的群控算法中已不在是單純的以“乘客等候時(shí)間最短”為目標(biāo)，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)的方法，將要融合繁多的各領(lǐng)域知識(shí)并吸收到群控系統(tǒng)中，這些因素包含更加人文化的因素：影響乘客心理的因素以及對(duì)即將要發(fā)生的情況及時(shí)做出評(píng)價(jià)決策，是專家系統(tǒng)和電梯當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)融合在一起的多元化目標(biāo)控制。利用遺傳算法優(yōu)化派梯規(guī)則和客流交通模式，對(duì)電梯調(diào)度規(guī)則升級(jí)，從而適應(yīng)環(huán)境的改變。以“以人為本”為核心設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)，將會(huì)極大的提升乘客友好度和電梯服務(wù)質(zhì)量。1.3 設(shè)計(jì)目的PLC控制系統(tǒng)是模仿傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)

15、的工作原理發(fā)展起來(lái)的，比繼電接觸控制系統(tǒng)更加先進(jìn)的一種控制系統(tǒng)，它以微處理器為控制核心，以軟件實(shí)現(xiàn)各種控制功能的控制系統(tǒng)，但這些控制方式成本和能耗較高，本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)。單片機(jī)為核心模塊，再加上合適的硬件電路和控制程序來(lái)檢測(cè)和控制整個(gè)電梯的信號(hào)，成本較低、便于靈活通用、易擴(kuò)展及易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)探索采用電梯呼叫與轎廂指令合一的樓層入口乘客登記方案的電梯控制方式，進(jìn)而努力提高控制系統(tǒng)的派梯效率。本設(shè)計(jì)注重基本理論知識(shí)在實(shí)際情況的靈活運(yùn)用，同時(shí)增強(qiáng)了我們獨(dú)立分析問(wèn)題，創(chuàng)新的意識(shí)，對(duì)知識(shí)的理解更加深刻，將對(duì)今后的工作和學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。1.4 本設(shè)計(jì)完成的工

16、作1、基于單片機(jī)設(shè)計(jì)八層電梯控制系統(tǒng)的硬件電路；2、設(shè)計(jì)八層電梯控制系統(tǒng)的控制軟件；3、利用仿真技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的仿真研究；4、進(jìn)行實(shí)際制作。第2章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體框架因?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)目前較為成熟，有豐富的自身資源，設(shè)計(jì)硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，低成本，高可靠性，系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元用于控制電梯系統(tǒng),面板上裝有9個(gè)按鍵其中一個(gè)用于復(fù)位，其余八個(gè)代表各層中電梯的按鍵，用于呼叫電梯，發(fā)出指令后會(huì)回到芯片控制模塊，再發(fā)出一系列的控制指令。圖2.1是系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方框圖。圖2.1 系統(tǒng)總體框圖2.2 單元電路設(shè)計(jì)電梯要將客人送到不同樓層，所以每一層必須有按鍵才可以

17、實(shí)現(xiàn)不同樓層都可以呼叫電梯。而且，電梯必須設(shè)置人性化的顯示，如按鍵按下時(shí)，與其對(duì)應(yīng)樓層按鍵的二極管將會(huì)點(diǎn)亮，實(shí)時(shí)顯示電梯所在層數(shù)需要用到一個(gè)數(shù)碼管，用發(fā)光二極管組顯示電梯上下行方向等等。因此需要高效的芯片去控制這些松散的原件，本章所要敘述的硬件設(shè)計(jì)部分就是他們相互的物理連接。2.2.1 主控制模塊考慮到現(xiàn)在市場(chǎng)上能夠買到的芯片以及系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，采用STC89C52單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是一款CMOS工藝的8位單片機(jī)，片內(nèi)含有一個(gè)8KB可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和一個(gè)256字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，片內(nèi)置有通用8位CPU和Flash 存儲(chǔ)單元，使得STC89C52為許多嵌入式控制應(yīng)

18、用系統(tǒng)提供了高靈活性、超有效功能的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，看門狗定時(shí)器功能，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。1另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作功能，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作狀態(tài)，允許中斷、RAM、串口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器繼續(xù)工作,掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容會(huì)被保存，振蕩器會(huì)被凍結(jié)，單片機(jī)一切都會(huì)工作停止，直到下一個(gè)硬件或中斷復(fù)位為止。2這一模塊以單片機(jī)為中心把程序代碼燒進(jìn)去隨后接上外圍振蕩電路、外圍復(fù)位電路、LED

19、顯示電路、鍵盤控制、報(bào)警電路等子模塊。主控制最小系統(tǒng)電路如圖2.1所示。圖2.2 單片機(jī)主控電路1 吳壯勇 梁健.基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子世界,2014年第11期, 2.。2 好的吧暈 - 好搜百科- 20132.2.2 電源模塊由于本系統(tǒng)是一個(gè)模擬電梯系統(tǒng)，我們采用的是9V直流電源做為系統(tǒng)供電。為單片機(jī)，指示燈，數(shù)碼管供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)，數(shù)碼管、單片機(jī)、指示燈工作穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求。供電電源電路如圖3.4, 5V電源給系統(tǒng)供電。D25為電源指示燈。C4、C5、C6、C7是電源濾波電容，應(yīng)控制輸入電壓不能太大，容易擊穿損壞，圖中SW1為電源開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制電源的接通

20、和斷開(kāi)，觸點(diǎn)1和2、4和5是常開(kāi)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)2和3、5和6是常閉觸點(diǎn)，開(kāi)關(guān)按下時(shí)，觸點(diǎn)1和2、4和5導(dǎo)通，觸點(diǎn)2和3、5和6斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)彈起時(shí)觸點(diǎn)1和2、4和5斷開(kāi)，觸點(diǎn)2和3、5和6導(dǎo)通。圖2.3電源電路2.2.3 單片機(jī)時(shí)鐘電路本系統(tǒng)采用外部方式的時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路起定時(shí)器作用，用于模擬電梯行進(jìn)的時(shí)間。圖2.4 時(shí)鐘電路2.2.4復(fù)位電路模塊當(dāng)復(fù)位電路的獨(dú)立按鍵按下時(shí)，S1導(dǎo)通，所有獨(dú)立按鍵的標(biāo)志位和數(shù)碼管都會(huì)被還原，系統(tǒng)重新開(kāi)始工作，電梯默認(rèn)停留在一樓，等待呼叫。復(fù)位電路如圖2.5所示：圖2.5 復(fù)位電路2.2.5 電梯呼叫按鍵模塊本系統(tǒng)模擬的是8層樓電梯，因此需要呼叫按鍵和廂內(nèi)按鍵各8個(gè)，

21、每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一層樓，按鍵接在P2口，按鍵電路如圖2.6所示：圖2.6電梯外與轎廂內(nèi)呼叫按鍵電路2.2.6樓層顯示模塊本系統(tǒng)總共8層，如圖2.7所示樓層顯示采用一個(gè)共陰數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管接在P0口。圖2.7樓層顯示電路圖2.2.7 樓層指示模塊樓層指示電路主要由8個(gè)發(fā)光二極管組成，每一層對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，每當(dāng)該樓層按鍵被按下時(shí)，指示燈會(huì)點(diǎn)亮，當(dāng)?shù)竭_(dá)該樓層時(shí)，指示燈會(huì)被復(fù)位，熄滅。圖2.8 樓層指示電路圖2.2.8 電梯上下指示模塊電梯上下指示采用發(fā)光二級(jí)管組成一個(gè)箭頭，當(dāng)電梯向上時(shí)，點(diǎn)亮向上的箭頭，即D1，D2，D3，D4，D5，D6，D8，D12被點(diǎn)亮，向下時(shí)點(diǎn)亮向下的箭頭,即D1，D5，

22、D8，D7，D9，D11，D10，D12被點(diǎn)亮。電路圖如圖2.9所示圖2.9 電梯上下指示電路圖2.2.9 聲音提醒模塊當(dāng)電梯到達(dá)每一層時(shí)會(huì)通過(guò)蜂鳴器聲音提醒已到達(dá)，電路如圖2.10圖2.10 聲音提醒電路圖第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序流程圖電梯所處的狀態(tài)是整個(gè)程序成功運(yùn)行的核心保證。當(dāng)電梯每經(jīng)過(guò)一個(gè)樓層，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用函數(shù)，它的作用是基于高效率、短時(shí)間、人性化的基礎(chǔ)上，合理智能的對(duì)電梯的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，結(jié)合實(shí)際情況，最終得出電梯下一個(gè)目標(biāo)停留樓層。其流程如圖3.1所示。圖3.1 主程序流程圖由圖可知，電梯默認(rèn)停留在一樓，此設(shè)計(jì)可便于電梯的檢修、故障處理，當(dāng)電梯處于備用狀態(tài)時(shí)會(huì)不斷地進(jìn)行鍵掃

23、描，檢測(cè)是否有上層的標(biāo)志位是否為1，當(dāng)有上層按鍵按下時(shí)，電梯會(huì)到達(dá)該樓層，反之則繼續(xù)停留在一樓繼續(xù)等待上層呼叫按鈕，或者上樓指令。當(dāng)電梯轎廂停留在中間樓層時(shí)，可實(shí)現(xiàn)上、下行指令或呼叫，行進(jìn)方向按呼叫順序進(jìn)行，如同時(shí)呼叫，則堅(jiān)持“先上行，后下行”原則，實(shí)現(xiàn)該原則的原因是：在程序中，判斷電梯上下行的判斷語(yǔ)句中，是先判斷是否有上行指令或轎廂所在樓層的上層是否有呼叫，若存在則會(huì)繼續(xù)上行，反之則判斷是否有下行指令或者下層呼叫指令。采用“先上行，后下行”原則可以較大的提升派梯效率。當(dāng)然，如果電梯處于下行狀態(tài)，若上樓層呼叫電梯，電梯會(huì)上行，但是要下行完了才會(huì)上行，原理同上行原則。判斷電梯是上行還是下行：因?yàn)?/p>

24、電梯在運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)與樓層有關(guān)的變量，一個(gè)為當(dāng)前所在樓層值，一個(gè)為目標(biāo)樓層值，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，會(huì)讓這兩個(gè)值進(jìn)行比較，若前者大于后者，就為下行，；反之，當(dāng)前者小于后者，即為上行。3.2 電梯運(yùn)行在實(shí)際應(yīng)用中，最簡(jiǎn)單的情況莫過(guò)于電梯當(dāng)前為閑置狀態(tài)，然后有一人按下按鍵呼叫，然后電梯便響應(yīng)呼叫。但是，實(shí)際情況往往比這復(fù)雜的多，在第一個(gè)人按下按鍵電梯運(yùn)行的過(guò)程中，還很有可能會(huì)有其他不同樓層的人按下呼叫按鍵的情況發(fā)生。那么就必須得為電梯規(guī)定好一個(gè)特定的優(yōu)先級(jí)規(guī)則，讓其依據(jù)這個(gè)規(guī)則來(lái)運(yùn)行，以免亂作一團(tuán)。那么這個(gè)規(guī)則就必須要高效且人性化，在此，我們規(guī)定，當(dāng)電梯上行時(shí)，均不理會(huì)那些按要下行的顧客。并且，若在上行過(guò)

25、程中，也有人在某層呼叫上行，但是電梯此時(shí)已經(jīng)走過(guò)了該層，那么電梯也絕對(duì)不會(huì)再選擇先下行接他。當(dāng)然，當(dāng)將高層上行的顧客送完后（此時(shí)一般來(lái)說(shuō)電梯已經(jīng)處于高層了），電梯便會(huì)檢測(cè)下行按鍵，若更高層有人呼叫下行，則電梯會(huì)選擇先去響應(yīng)他們，然后再下行的過(guò)程中依次響應(yīng)需要下行處于等待中的顧客，最后這些顧客都送完后，再去相應(yīng)那些電梯上行過(guò)程中，處于比電梯低的樓層卻需要上行的顧客。簡(jiǎn)單地說(shuō)，若電梯處于上行狀態(tài)，則在該過(guò)程中會(huì)優(yōu)先響應(yīng)當(dāng)前轎廂所處樓層以上樓層的呼叫或運(yùn)行指令，比如：電梯運(yùn)行到四樓，此時(shí)上樓層還有呼叫或運(yùn)行指令，電梯仍舊上行，若電梯上行至五樓的過(guò)程中有人按下四樓的呼叫按鍵，電梯不會(huì)下行到四樓，而是繼

26、續(xù)上行，直至上樓層沒(méi)有呼叫指令，此時(shí)電梯會(huì)運(yùn)行至較高的樓層，隨后響應(yīng)下層的響應(yīng)，同時(shí)也會(huì)把上層的人送至下層，反之原理相同，如此才能較好的規(guī)范派梯邏輯，保證良好的派梯效率，但實(shí)際生活中的情況更加復(fù)雜化，因此需要更加人性和嚴(yán)格的算法和派梯規(guī)則，本設(shè)計(jì)僅僅只是簡(jiǎn)單的模擬，展現(xiàn)電梯的基本工作原理與派梯規(guī)則，對(duì)基于單片機(jī)電梯控制系統(tǒng)的初步探索。部分程序代碼見(jiàn)附錄。3.3 獨(dú)立按鍵程序獨(dú)立按鍵分為兩種：還原按鍵和樓層按鍵。還原按鍵按下時(shí)所有其他按鍵的按鍵值都會(huì)被還原。當(dāng)樓層按鍵被按下時(shí)，首先系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行按鍵消抖，隨后得到按鍵值，隨后樓層顯示燈會(huì)被點(diǎn)亮同時(shí)會(huì)發(fā)出向該樓層運(yùn)行的指令，流程圖如下：圖3.2 獨(dú)立按

27、鍵流程圖3.4 電梯上下行判斷模塊當(dāng)電梯停留時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)檢測(cè)電梯停留層的上層按鍵標(biāo)志位之和為0來(lái)判斷是否有按鍵按下，若有則電梯上行并且會(huì)通過(guò)二極管顯示上行。若沒(méi)有則會(huì)判斷電梯停留層的下層是否存在，判斷邏輯相反，若存在則下行，并且通過(guò)二極管顯示下行，若不存在則電梯繼續(xù)停留，等待呼叫。當(dāng)然一樓不存在下層，八樓不存在上層。流程圖如下所示：圖3.3 判斷上下行流程圖3.5 定時(shí)器初始化程序3.5.1 芯片內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)自帶的可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1，T0。工作模式：計(jì)數(shù)器模式、定時(shí)器模式。工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3控制寄存器包括TMOD和TCON，當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，兩個(gè)寄

28、存器都會(huì)清零。TMOD：工作方式控制寄存器，通過(guò)該寄存器選擇定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器T0、T1的工作模式和方式。TCON：定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，控制T0、T1計(jì)數(shù)的啟動(dòng)和停止。工作方式選擇一覽表：表3.1 工作方式表M0、M1工作方式選擇M1M0工作方式00方式0,13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。01方式1,16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。10方式2,8位常數(shù)自動(dòng)裝載。11僅適用于T0，T0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，T1停止計(jì)數(shù)。3.5.2 初始化程序流程圖系統(tǒng)采用定時(shí)器模擬電梯行進(jìn)過(guò)程,程序中采用定時(shí)器0,工作方式為1,所以TMOD=0X01，ETO=1，TRO=1，流程圖如圖3.4所示。圖3.4 定時(shí)器初始化流程圖第4章 實(shí)

29、物制作與調(diào)試4.1 實(shí)物焊接步驟1.檢查元件的好壞按電路圖購(gòu)買元件后首先檢查元件的好壞，按各自元件的檢測(cè)方法分別進(jìn)行檢測(cè)，一定要仔細(xì)認(rèn)真。而且要認(rèn)真核對(duì)與原理圖是否一致，需要特別檢查及注意的元件有：自鎖開(kāi)關(guān)、獨(dú)立按鍵、發(fā)光二極管、蜂鳴器等。自鎖開(kāi)關(guān)：在按鍵的底部有一個(gè)小洞，排列為基準(zhǔn)如下所示（小洞是在1、4之間） 圖4.1 自鎖開(kāi)關(guān)引腳及實(shí)物圖自鎖開(kāi)關(guān)中，觸點(diǎn)1和2、4和5是常開(kāi)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)2和3、5和6是常閉觸點(diǎn)，開(kāi)關(guān)按下時(shí)，觸點(diǎn)1和2、4和5導(dǎo)通，觸點(diǎn)2和3、5和6斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)彈起時(shí)觸點(diǎn)1和2、4和5斷開(kāi)，觸點(diǎn)2和3、5和6導(dǎo)通，在電路中，任意接一組即可。獨(dú)立按鍵：如圖4.2所示，按鍵1、2腳

30、在內(nèi)部是連接在一起的，不管是按下還是松開(kāi)，3、4腳也是如此。當(dāng)按鍵按下時(shí)，1、2、3、4腳都是接在一起的。圖4.2 獨(dú)立按鍵引腳實(shí)物圖發(fā)光二極管、蜂鳴器：這兩種元件連接時(shí)都要注意長(zhǎng)腳是正極，短腳是負(fù)極。圖4.3 二極管、蜂鳴器實(shí)物圖在檢查好后再上件、焊件，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤焊件后不便于改正。2.放置、焊接各元件按原理圖的位置放置各元件，在放置過(guò)程中一定要先放置、焊接較低的元件，后焊高度較高的和要求較高的元件。特別是容易損壞的元件一定要后焊，焊接集成芯片時(shí)連續(xù)焊接時(shí)間不要超過(guò)5s，同時(shí)也要注意不能虛焊，注意芯片的安裝方向。元件類型，型號(hào)及數(shù)量匯總見(jiàn)表4.1表4.1 元件總清單類型型號(hào)標(biāo)注數(shù)量蜂鳴器蜂鳴

31、器B11電容10uFC11電容20pC21電容20pFC31發(fā)光二極管發(fā)光二極管D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11, D12, D13, D14, D15, D16, D17, D18, D19, D2020三極管8550Q11電阻1KR1, R2, R3, R44電阻10KR51電阻1KRV1, RV22按鍵SW-PBS1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9,S10,S11,S12,S13,S14,S15,S16,S179電源開(kāi)關(guān)sw-灰色SW11數(shù)碼管smg_1U11單片機(jī)U1U21晶振12MY114.2軟件

32、調(diào)試和整體調(diào)試將程序先編譯并生成HEX文件用proteus進(jìn)行進(jìn)行仿真和調(diào)試，認(rèn)真驗(yàn)證各個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的功能，仿真正常無(wú)誤后使用燒寫(xiě)器將程序下載至STC89C52中，并進(jìn)行脫機(jī)測(cè)試： 仔細(xì)驗(yàn)證事先設(shè)定需要實(shí)現(xiàn)的功能：1、通電后，系統(tǒng)是否會(huì)默認(rèn)電梯停在一層。2、電梯運(yùn)行是否會(huì)按呼叫優(yōu)先，先上后下原則運(yùn)行。3、各層數(shù)碼管是否會(huì)實(shí)時(shí)地顯示電梯所在的樓層號(hào)。4、電梯到達(dá)某樓層后，蜂鳴器是否會(huì)鳴叫以示到達(dá)。5、電梯正在行進(jìn)時(shí)， LED箭頭是否會(huì)指示電梯是上行和下行的方向，當(dāng)電梯停下時(shí)，LED箭頭是否會(huì)熄滅。結(jié)論本系統(tǒng)充分利用了STC89C52芯片的各個(gè)引腳，輔以適當(dāng)?shù)挠布娐坊緦?shí)現(xiàn)了模擬簡(jiǎn)單電梯控制系統(tǒng)的

33、功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的漸變性和實(shí)用性，易于操作，能模擬電梯系統(tǒng)的基本功能。本系統(tǒng)的核心原則是：按呼叫優(yōu)先，先上后下，即當(dāng)不同樓層的呼叫按鍵同時(shí)按下時(shí)，電梯會(huì)到達(dá)不同的樓層，如果電梯在上行階段，此時(shí)下面的樓層有呼叫指令但電梯仍然會(huì)繼續(xù)上行，直到無(wú)上行指令才會(huì)下行。相同的道理，如果電梯是下行，上樓層有呼叫指令，電梯仍然繼續(xù)上行，直到下行完成或者說(shuō)到底層才會(huì)上行，其中，鍵掃描函數(shù)是基礎(chǔ)，電梯運(yùn)行函數(shù)是主體，判決函數(shù)是系統(tǒng)的核心部分。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)還是存在許多需要增強(qiáng)改進(jìn)的地方，比如電梯到達(dá)時(shí)需要有開(kāi)關(guān)門指示，如此才能更加方便的使用電梯；可以在系統(tǒng)中加入步進(jìn)電機(jī)，更加生動(dòng)的模擬電梯控制系統(tǒng)；還可以使派

34、梯規(guī)則更加人性科學(xué)化，去處理極其復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)生活中的使用電梯的問(wèn)題。總之，由于考慮不周到，加之學(xué)生學(xué)藝不精，較為愚鈍，因此未能更好的去完善和實(shí)現(xiàn)更加貼近于實(shí)際生活的電梯，但是我覺(jué)得只要努力去思考，一定會(huì)找到優(yōu)秀的解決方案，設(shè)計(jì)出更加人性化，智能化的電梯控制系統(tǒng)。致謝四年大學(xué)生活即將圓滿結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在校期間的最后一次考核，經(jīng)過(guò)幾十天的踐行，最終我達(dá)成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。在大學(xué)中的最后一個(gè)學(xué)期，我掌握了更多的知識(shí)和技能，在論文完成之際，收獲圓滿的喜悅的同時(shí)，心中更是充斥了無(wú)盡的感激之情。首先感謝學(xué)校給我們提供使我們有了一個(gè)可以對(duì)大學(xué)四年的知識(shí)進(jìn)行溫習(xí)總結(jié)并付諸實(shí)踐的機(jī)會(huì)。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中

35、，特別要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，感謝您在這段日子里對(duì)我不厭其煩的指導(dǎo)和親切地關(guān)懷。王老師在我遭遇難題時(shí)，給予了我技術(shù)上的幫助，而且教會(huì)我諸多去檢查及解決問(wèn)題的方法。老師淵博知識(shí)和對(duì)待學(xué)生的耐心和責(zé)任感，不但讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更深的理解，而且教會(huì)了我面對(duì)工作和生活的樂(lè)觀態(tài)度。借此機(jī)會(huì)，我也感謝大學(xué)期間所有指導(dǎo)過(guò)我的老師，感謝他們這四年無(wú)私的教誨、幫助，我將因此受益終生，感激之情溢于言表。與此同時(shí)，我也要感謝一起攜手并進(jìn)四年的給予我精神和行動(dòng)支持的同學(xué)們，在你們不斷的幫助和支持下，我才有了不斷面對(duì)許許多多困難的勇氣和解決的能力，同時(shí)精神上的財(cái)富更是無(wú)可估量。學(xué)生簽名：日 期： 參考文獻(xiàn)1 馮建華

36、趙亮等編著單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)M，北京：人民郵電出版社，2004,11, 20(2):100-1202 胡耀輝 朱朝華等編單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例經(jīng)典M冶金工業(yè)出版社2006, 51(2):85-92.3 荀殿棟.數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M北京電子工業(yè)出版社，2003年, 63(2):28-30.4 馬忠梅.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第4版）M北京：北京航天航空大學(xué)出版社,2007, 50(2):70-91.5 黃仁欣主編單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M北京：清華大學(xué)出版社，2005, 33(2):141-143.6劉建輝 冀常鵬等編單片機(jī)智能控制技術(shù)M國(guó)防工業(yè)出版社2006, 13(2):200-20

37、6.7嚴(yán)天峰編單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試M北京航空航天大學(xué)出版社2005, 12(2):1-80.8 景向偉, 李娣娜, 邵思飛. 基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2011, 34(20):153-155. 9 劉坤.51單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)大全M北京： 人民郵電出版社，2008.9, 18(2):160-190.10吳壯勇 梁健.基于單片機(jī)的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子世界,2014年第11期, 2.11 王坤, 張文科. 基于單片機(jī)與語(yǔ)音芯片的語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 科技信息, 2009, (6):177-178.12 章麗芙. 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)J. 電氣

38、開(kāi)關(guān), 2006, 44(2):21-23. 13佘新平 編著數(shù)字電子技術(shù)M華中科技大學(xué)出版社 2011年2月, 26(2):89-103.14薛永毅 王淑英 何希才 編著新型電源電路應(yīng)用實(shí)例M電子工業(yè)出版社 2001年10月, 56(2):89-106.15朱昌明. 電梯的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)J. 工程機(jī)械與維修, 2001, 1.16林修鏘. 淺談電梯安裝維修專業(yè)的發(fā)展前景J. 機(jī)電技術(shù), 2010, 2. 附錄1 實(shí)物圖附錄2 整機(jī)電路原理圖附錄3源程序#include <reg52.h> /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無(wú)符號(hào)字符型 宏定

39、義變量范圍0255#define uint unsigned int /無(wú)符號(hào)整型 宏定義變量范圍065535/數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 56 7 8 9uchar code smg_du=0xde,0x90,0xcd,0xd9,0x93,0x5b,0x5f,0xd0,0xdf,0xdb/ AB C D E F不顯示 ; /斷碼uchar dis_smg8 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8;bit flag_100ms,flag_1s;bit flag_stop = 1; /用做到了相應(yīng)的樓停下sbit beep = P26;sbit

40、 xia = P20;sbit zhong = P21;sbit shang = P22;uchar value2;sbit led1 = P10; /8個(gè)發(fā)光二極管定義sbit led2 = P11;sbit led3 = P12;sbit led4 = P13;sbit led5 = P14;sbit led6 = P15;sbit led7 = P16;sbit led8 = P17;uchar dt_1; /1樓電梯標(biāo)志位uchar dt_2; /2樓電梯標(biāo)志位uchar dt_3; /3樓電梯標(biāo)志位uchar dt_4; /4樓電梯標(biāo)志位uchar dt_5; /5樓電梯標(biāo)志位uch

41、ar dt_6; /6樓電梯標(biāo)志位uchar dt_7; /7樓電梯標(biāo)志位uchar dt_8; /8樓電梯標(biāo)志位uchar dt_value = 1; /電梯到哪一層的變量uchar dt_s_x ; /電梯上下的標(biāo)志位/*1ms延時(shí)函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;i<q;i+)for(j=0;j<120;j+);/*獨(dú)立按鍵程序*/uchar key_can; /按鍵值void key() /獨(dú)立按鍵程序static uchar key_new;key_can = 20; /按鍵值還原P3 |= 0xff;if(P3 &am

42、p; 0xff) != 0xff)/按鍵按下delay_1ms(1); /按鍵消抖動(dòng)if(P3 & 0xff) != 0xff) && (key_new = 1)/確認(rèn)是按鍵按下key_new = 0;switch(P3)case 0xfe: key_can = 1; break; /得到按鍵值 case 0xfd: key_can = 2; break; /得到按鍵值 case 0xfb: key_can = 3; break; /得到按鍵值 case 0xf7: key_can = 4; break; /得到按鍵值 case 0xef: key_can = 5; b

43、reak; /得到按鍵值 case 0xdf: key_can = 6; break; /得到按鍵值 case 0xbf: key_can = 7; break; /得到按鍵值 case 0x7f: key_can = 8; break; /得到按鍵值 else key_new = 1;void key_with()if(key_can = 1)led1 = 1; /點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_1 = 1; /if(key_can = 2)led2 = 1; /點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_2 = 1;if(key_can = 3)led3 = 1;/點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_3 = 1;if(key_can = 4

44、)led4 = 1;/點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_4 = 1;if(key_can = 5)led5 = 1;/點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_5 = 1;if(key_can = 6)led6 = 1;/點(diǎn)亮發(fā)光二極管dt_6 = 1;if(key_can = 7)led7 = 1;dt_7 = 1;if(key_can = 8)led8 = 1;dt_8 = 1;/*當(dāng)電梯不動(dòng)時(shí)、判斷是向上、還是向下*/void tiandi_shang_xia()static uchar value;if(dt_s_x = 0)flag_stop = 1;if(dt_value = 1) /電梯在第1層停下不走了value

45、 = dt_2 + dt_3 + dt_4 + dt_5 + dt_6 + dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; if(dt_value = 2) /電梯在第2層停下不走了value = dt_3 + dt_4 + dt_5 + dt_6 + dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1; if(value != 0)dt_s_x = 2;

46、/電梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 3) /電梯在第3層停下不走了value = dt_4 + dt_5 + dt_6 + dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 4) /電梯在第4層停下不走了value =

47、 + dt_5 + dt_6 + dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2 + dt_3; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 5) /電梯在第5層停下不走了value = dt_6 + dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong

48、= 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2 + dt_3 + dt_4; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 6) /電梯在第5層停下不走了value = dt_7 + dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2 + dt_3 + dt_4 + dt_5; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電

49、梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 7) /電梯在第5層停下不走了value = dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2 + dt_3 + dt_4 + dt_5 + dt_6; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電梯向下走xia = 0; /顯示下zhong = 0;shang = 1; if(dt_value = 8) /電梯在第5層停下不走了value = dt_8; if(value != 0)dt_s_x = 1; /電梯向上走shang = 0; /顯示上zhong = 0;xia = 1; value = dt_1 + dt_2 + dt_3 + dt_4 + dt_5 + dt_6; if(value != 0)dt_s_x = 2; /電梯向下走xia