1、1毕业设计 专 业 应用电子技术 题 目 基于单片机模拟电梯设计2目 录摘要 .1第一章 绪论 .2错误！未定义书签。 第二章 系统总体方案 .32.1 设计要求 .32.2 设计方框图 .42.2 显示模块的选择 .52.3 单片机的选择 .62.4 按键的选择 .72.5 电源模块的选择 .5第三章 硬件设计 .63.1 主控芯片 .63.1.1 引脚功能 .63.1.2 单片机最小系统 .113.2 显示电路 .73.3 按键电路 .8第四章 软件设计 .84.1 流程图设计 .84.11 源程序 .15第五章 系统调试 .165.1 硬件调试 .165.2 软件调试 .17总结 .16
2、附录 A .17附录 B .173摘要随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。电梯是现代高层建筑的垂直交通工具，其设计要求稳定性、安全性及高。随着人们生活水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高，电梯得到了快速发展，我国国产电梯多为继电器，本次设计的软件控制部分由单片机来实现，研究、分析电梯的逻辑关系，进而实现控制。通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到较为理想的控制效果。关键词：电梯硬件描述语言编译仿真第一章 绪论电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机电一体
3、化的复杂运输设备。它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。随着现代化城市的高速发展，每天都有大量人流及物流需要输送。为节约用地和适应经贸事业的发展，一幢幢高楼拔地而起，这些高层建筑的垂直运输是一个突出问题，与人们的工作和生活紧密相关。目前，我国国产电梯大部分为继电器及 PLC 控制方式，继电器控制系统性能不稳定、故障率高，大大降低了电梯的舒适性、可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员的生活和工作带来了很多不便，因而传统的电梯控制系统的更新势在必行；PLC（可编程控制器）在电梯控制中
4、得到了广泛的应用。本次设计尝试用Verilog HDL 实现电梯控制，可进行多层次的逻辑设计，也可进行仿真验证、时序分析等以保证设计的正确。本书主要是根据普通居民住宅楼电梯的控制回路并按居民楼的特点来设计第二章 系统总体方案2.1 设计要求当电梯处于上升模式的时候，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，有上而下逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕，如果高层有下楼请求，4则直接到有下楼请求的最高楼接客，然后便进入下降模式。当电梯处于下降模式时，则与上升到模式相反。2.2 设计方框图本电路主要由 4 大部分组成：键盘模块、单片机最小系统控制电路、显示模块电路、电源模块电路。其中单片机最小系统主要
5、复位电路，电路复位后楼层显示数字 1 表示电梯此时在一楼，而电梯楼层位置是由延时电路控制的，延时电路是 2 秒延时，每层之间通过 2 秒延时控制即每延时 2 秒表示电梯走了一层，同时显示相应的上下箭头指示。本设计的延时部分主要是软件控制的。电梯的状态是通过点阵组成的上下箭头和数字显示的。键盘电路采用独立式按键。电梯的正常工作是通过对单片机写入程序控制的，总体方框图如图 2-1 所示。图 2-1 总体框图2.2 显示模块的选择点阵显示：点阵是由小 LED 组成，LED 显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
6、LED 之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED 的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。综上所诉：LCD1602 显示不了图形，当电梯升降时显示不了相应的指示；5数码管虽简单方便能显示数字，但同样是显示不了图形；只有点阵既能显示数字又能显示图形，适合本设计，固本设计用点阵作为显示模块。2.3 单片机的选择STC51 系列单片机：用 STC89C52 芯片作为系统核心，采用闪烁可编程可擦除只读存储器（FPERO
7、M-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低电压，内部具有 8KB ROM 存储空间，是 51 系列单片机内存的两倍，而且还比 51 单片机多定时计数器和中断，并且比 AT89C52 芯片经济，实惠。所以本设计采用STC89C52 芯片。本设计采用的是 STC89C52 单片机，STC89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机,高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 STC89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。2.
8、4 按键的选择采用独立式键盘：独立式键盘是直接用 I/O 口线构成的单元按键开关电路，其特点是每个按键独立占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其他 I/O 口线的状态。但是当所需按键数量多时，会占用过多的 I/O 口。基于以上分析，此次设计采用方案二独立式按键，因为本次设计中仅使用到 6 个按键。常用的按键有三种：机械触点式按键、导电橡胶式和柔性按键（又称触摸式键盘） 。机械触点式按键是利用机械弹性使键复位，手感明显，连线清晰，工艺简单，适合单件制造。但是触点处易侵入灰尘而导致接触不良，体积相对较大。导电橡胶按键是利用橡胶的弹性来复位，通过压制的方法把面板上所有的按键制成一块，体积小
9、，装配方便，适合批量生产。但是时间长了，橡胶老化而使弹力下降，同时易侵入灰尘。柔性按键是近年来迅速发展的一种新型按键，可以分为凸球型和平面型两6种。柔性按键最大特点是防尘、防潮、耐蚀，外形美观，装嵌方便。而且外形和面板的布局、色彩、键距可按照整机的要求来设计。但是由于客观条件与经济能力有限，本系统采用机械触点式按键。2.5 电源模块的选择变压器降压：采用典型的变压器降压，全波整流，电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计。由于单片机及后续的无线接收电路等都用 5 V 作为工作电源，所以在经整流和滤波电路后再用三端集成稳压电路进行稳压，为后续电路提供稳定可靠的 5 V 直流电源，三端稳压集成电路采用
10、 LM7805。具体电路图如图 2-2。图 2-2 电源电路图第三章 硬件设计3.1 主控芯片本系统采用 STC89C52 为主控芯片。STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 STC89C52 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。3.1.1 各引脚功能单片机引脚图如下：1234 C2104 C
11、4104+ C11000UF+ C3470UFIN12OUT 37805 VCC220V7EA/VP 31X119 X218RESET9P37/RD17 P36WR16P32/INT012 P33/INT113P34/T014 P35/T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P2122P22 23P23 24P2425P25 26P26 27P2728PSEN 29ALE/P 30P31/TXD11 P30/RXD10GND20VCC 40U1ST
12、C89C52图 3-1 单片机引脚图3.1.2 单片机最小系统单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的应用系统称为最小系统。最小系统包括时钟电路和复位电路。时钟电路：单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl 和 XTAL2 跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图 2 中X1、C1、C2。可以根据情况选择 6MHz、12MHz 或 24MHz 等频率的石英晶体，补偿电容通常选择 30pF 左右的瓷片电容。Y 11 1 .0 5 9 2 M H zC 23 0 p FC 33 0 p F1 81 9图 3-2 时钟电路复位电路：单片机小系统常采用上电自动
13、复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如下图。上电自动复位通过电容 C3 充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R1 与 VCC 接通来实现。8R 11 0 kC 11 0 u FS 4V C C9图 3-3 复位电路3.2 显示电路点阵是由 64 个小灯组成，点阵 LED 一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：点扫描、 行扫描、列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于 1664=1024Hz，周期小于 1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大
14、于 168=128Hz，周期小于7.8ms 即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8 颗 LED）时需外加驱动电路提高电流，否则 LED 亮度会不足。原理图如下：图 3-4 点阵电路点阵与单片机的引脚相连，通过单片机的 IO 口的高低电平可以控制点阵的显示，与单片机的接口电路如图：9P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)P
15、2.021(A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)P0.732(AD6)P0.633(AD5)P0.534(AD4)P0.435(AD3)P0.336(AD2)P0.237(AD1)P0.138(AD0)P0.039VCC40U1STC89C51COM1R12R23R34R45R56R67R78R8910310KVCC VCC123456789 10 11 12 13 14 15 16DZ图 3-5 点阵连接电路3.3 按键电
16、路如图所示，按键电路模块包括每层楼的按钮，这些按钮一端与地相接，一端又与单片机 IO 口相接，外部 0 中断低电平有效，这样可以实现模拟按键的自如操作。1 23 4K551 23 4K661 23 4K221 23 4K331 23 4K111 23 4K44图 3-6 按键电路第四章 软件设计4.1 流程图设计 104.11 源程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar m=0,n=0;uchar o,p,d;uchar time=0;uchar code taba=0xff,0xef,0xef,0xef,0xab,0xc7,0xef,0xff;uchar code tab1=0xff,0xef,0xcf,0xef,0xef,0xef,0xef,0xc7;uchar code tab2=0xff,0xc7,0xbb,0xfb,0xf7,0xcf,0xbf,0x83;
