1、专业文档尽在我主页 苏州经贸职业技术学院 学生毕业设计（毕业论文） 基于单片机的电梯控制系统设计及实现 系 别： 机电系 专 业： 应用电子技术 班 级： 09 应电 31 学 生 姓 名： 张兴宝 学 生 学 号： 0901083149 指 导 教 师： 曹双兰 1 摘 要 近年来，电梯的发展速度不断增加，已深入到社会生活的方方面面 。 为了社会的需要与乘客的需求，其自身也在不断的完善着。 电梯在操纵控制方面步步出新 手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大
2、节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处 其中的乘客的视线不再封闭 。 电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳动强度起到很大的作用。电梯的应用范围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、商场、娱乐场所、仓库以及居民住宅大楼等。在现代社会中，电梯已成为人类必不可少的垂直运输交通工具。人们的生活因此变得更加美好。 本设计是以单片机为基础， C 语言为编程语言， AT89C52 为控制核心的 8 层电梯控制系统。本设计能实现电梯的开关门、显示电梯的所在楼层以及其运行的状态，并能过根据不同乘客的需求定向定层的进行载客服务，每到达一楼层时
3、，楼层所 在的传感器点亮，方便顾客做好准备上下楼梯。根据实际生活，此电梯系统设计了紧急报警功能，当电梯发生意外或无法正常工作时。乘客可以通过紧急报警系统向有关部门求助。 本设计为了能够让大家更清楚的明白电梯的工作原理，让其更好的为人们服务，设计从输入模块、控制模块、 led 点阵显示模块系统的阐述了电梯的工作的不同状态，并通过不断的论证选择适合的方案，进行仿真，以其最真是的效果表达出来。同时，希望能通过本次设计发现其不足之处，加以改进，使其在生活中更加的方便与人性化，展现其最大的作用。 关键词：电梯控制 单片机 C 语言 AT89C52 LED 点阵 2 Abstract In recent
4、years, the development of the elevator speed increase unceasingly, has penetrated into every aspect of social life. In order to the needs of society and the needs of passengers, its oneself also is constantly improving the. Elevator control aspect is a new step by step - the handle switch operation,
5、 button control, signal control, set control, man-machine dialogue and so on, many elevators also appeared parallel control, intelligent control; double-deck elevator hoistway show save space, improve transport capacity advantage; transmission type automatic sidewalk escalator has greatly saved the
6、pedestrian time; different shape - fan, triangle, half diamond, semicircular, circle the sightseeing elevator, which are in the sight of the passenger is not closed. The elevator is in the high-rise construction the safe, reliable, upper and lower vertical delivery vehicle, to improve working condit
7、ions, reduce labor intensity plays a big role. Elevator application scope is very broad, and can be used for guesthouses, hotels, office buildings, shopping malls, entertainment venues, warehouse and residential building. In modern society, the elevator has become indispensable vertical transportati
8、on. Peoples life becomes more beautiful. The design is based on single chip microcomputer for C language programming, and language, AT89C52 as control core 8 Elevator control system. The design can realize the elevator door switch, display the floor where the elevator and its running state, and can
9、according to the different needs of passengers directional fixed layer were passenger service, every arrive at the floor, floor where the sensor lights, the convenience of customers ready to go up and down stairs. According to the actual life, the elevator system design of emergency alarm function,
10、when the elevator accidents or cannot work normally. Passengers can pass through the emergency alarm system to the relevant department for assistance. This design in order to be able to make people more clearly understand the elevator works, make it better serve the people, design from the input mod
11、ule, control module, LED dot matrix display module of the system elaborated the elevator work in different states, and through constant argument to select a suitable scheme, simulation, with the most really the effect of the expression. At the same time, hope that through this design found its short
12、comings, to be improved, the life is more convenient and humanized, show its biggest effect. Key words: elevator control MCU C language AT89C52 LED lattice 3 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 摘要 . 错误 !未定义书签。 第一章 引言 . 4 1.1 单片机介绍及应用 . 4 1.2 电梯的应用及意义 . 6 1.3 电梯的工作原理 . 6 1.4 设计的目的 . 7 1.5 设计的研究内容及设计步骤 . 7 第 二 章 仿真软
13、件及元 器件介绍 . 10 2.1 方案比较 . 10 2.2 AT89C52 的简介 . 11 2.3 8*8 点阵 LED 数码管简介 . 14 2.4 PROTEUS 仿真软件的简介 . 14 第 三 章 电梯系统的 设计 . 16 3.1 设计的功能要求 . 16 3.2 电梯电路显示模块的设计 . 18 3.3 电梯电路输入模块的设计 . 21 3.4 紧急报警电路 . 23 第四章 电路仿真验证 . 24 4.1 电梯系统电路仿真 . 24 4.2 紧急报警电路仿真 . 29 第五章 结论 . 31 参考文献 . 3 错误 !未定义书签。 谢 辞 . 33 附录 .344 第 1
14、章 引言 1.1 单片机介绍及应用 单片机是一种集成在 电路 芯片，是采 用超大规模集成电路 技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机 存储器 RAM、 只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 计时器 等功能（可能还包括显示驱动电路、 脉宽调制 电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器 等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的 计算机系统 。 单片机历史 单片机诞生于 1971年，经历了 SCM、 MCU、 SoC 三大阶段。 单片机的硬件特性 1、单片机集成度高。单片机包括 CPU、 4KB 容量的 ROM（ 8031 无）、128 B 容量的 RAM、 2个 16
15、位定时 /计数器 、 4个 8位并行口、全双工串口行口。 2、系统结构简单，使用方便，实现模 块化 ; 3、单片机可靠性高，可工作到106 107小时无故障 ; 4、处理功能强，速度快 。 单片机的工作过 程 单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单
16、 片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件 存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。 程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单 片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这
17、一部件就是程序计数器 PC（包含在 CPU 中），在开始执行程序时，给 PC 赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令， PC5 之中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是 1、 2或 3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37C330pFC430pF12Y112MHZVCCP16P17P15RSTC61uFVCCRESTRSTP10P11P12P13P14VCCC1R12R23R34R45R56R67R78R8
18、9PR110KVCCR14.7KVCC40P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732EA/VPP31ALE30PSEN29P2.7/A1528P2.6/A1427P2.5/A1326P2.4/A1225P2.3/A1124P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL21
19、8XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023U1STC90C54AD图 1-1 单片机最小系统 单片机的应用 单片机的应用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪 迹。 导弹 的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡 ，民用豪华轿车的安全保障系统， 录像机 、 摄像机 、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就
20、一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机发展方向 从单片机的发展历程看，未来单片机技术将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、外围电路内装化及片内储 存器容量增加的方向发展。 6 1.2 电梯的应用及意义 随着社会的不断发展， 电梯 也 在 越来越被 被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳动强度起到很大的作用。电梯的应用范围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、商场、娱乐场所、仓库以及居民住宅大楼等。在现代社会中，电梯已成为人类必不可少的垂直运输交通工具。 按用途
21、分类 乘客电梯，为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。 载货电梯，主要为运送货物而设计，通常有人伴随的电梯。 医用电梯，为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。 杂物电梯，供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。 观光电梯，轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。 车辆电梯，用作装运车辆的电梯。 船舶电梯，船舶上使用的电梯。 建筑施工电梯，建筑施工与维修用的电梯。 其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。 可以说，电梯的应用已经渗透到 社会发展的各个环节，在人们的生活与
22、工作中起到了不可代替的作用。 1.3 电梯的基本工作原理 曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他 载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，
23、轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安7 全。 如图所示 : 图 1-2 电梯工作示意图 1.4 设计的目的 针对我国楼层的基本水平，本着“一理通，百理明”的原则，本设计希望通过简单的八层电梯控制器的设计，为广大电梯设计者提供一个基础，希望更多的人能够 了解到电梯在我们生活与工作中的重要性，更加清楚的明白其工作原理和使用方法。同时也希望以此来呼吁更多的人加入到对电梯的研究中，为以后电梯的改进和提升增加动力，促使这一工具在以后的生活中得到更加广泛的应用。 1.5 设计的研究内容及
24、设计步骤 本课题的主要任务是完成一个电梯系统的调度模块，即根据每个楼层不同顾客的按键需求，让电梯做出合理的判断，正确高效地知道电梯完成各项载客任务。 根据此任务，本课题需要研究的内容有： 1、根据系统的技术要求，进行系统 硬件 的总体方案设计； 2、学习单片机的相关知识，并且加以 运用； 8 3、 选择恰当的芯片，并对其内部协议有所掌握，便于应用。 4、研究 C 语言编程， 并且规定电梯的工作规则，用 C 语言加以实现 ； 5、对软件和硬件进行调试，让其协调工作，完成指定任务。 结合以上内容，本课题的设计方案步骤如下： 首先，对实际的电梯系统进行模拟，一般情况下，一个电梯应该具备相关按键、显示
25、二极管、数码管等，由于这是一个调度模块，故没有设计具体的轿厢等机械部分。然后，结合这些实物，选择恰当的芯片，并分成若干模块，安排好各自之间的关系。由于其有诸多按键和显示环节，而单片机的 I/O 口管脚 资源实在有限，故需要 I/O 口扩展，用以管理二极管；同时要有专门的按键控制芯片，从而便于按键管理。在此，此设计选择了 89C52 芯片。接着，要完成电路图的设计进行硬件调试，验证其功能并加以适当的更正。 根据实际生活中的电梯的工作情况，可以为大多数的电梯概括出其主要的工作模块，如下图所示 图 1-3 电梯摘要模块工作示意图 为此，此设计是以单片机为控制核心的控制系统、键盘输入系统、模块显示系统三大模块为主，根据 乘客的需要控制并显示电梯的运行状态。其主要模块之间的联系如下图 9 图 1-4 电梯各模块之间的联系 根据这些模块之间的关系，就可以编写相关的程序代码来促使次控制系统的实现，并通过不断的调试来达到预期的效果，完成设计。 电梯运行的规则流程图定义如下 图 1-5 电梯运行的规则流程图 根据规定的运行规则，电 梯根据不同的情况做出相应的处理，使电梯处于有序的工作当中，减少不必要的混乱。
