【正文】 降低成本而且運(yùn)行也較可靠，所 以現(xiàn)在電梯控制中大多數(shù)采用單片機(jī)控制 [8]。 本設(shè)計(jì)是使用宏晶公司的 STC89C52RC加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作 的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電梯模擬系統(tǒng)。 硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、按鍵模 塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào) 警模塊，樓層顯示模塊，電源模塊等 6 部分組成。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心， 芯片一旦檢測(cè)到某樓層的按鍵被按下，就會(huì)在對(duì)應(yīng)端口驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)到該樓層，并 延遲幾秒，等人進(jìn)入電梯后，關(guān)門，去到要去 的樓層。在整個(gè)過(guò)程中，數(shù)碼管會(huì)顯示樓層數(shù)。最小系 統(tǒng)為單片機(jī)提供時(shí) 鐘信號(hào)和復(fù)位功能。 單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制電梯 停在目標(biāo)樓層， 電動(dòng)機(jī)控制部分采用 H橋驅(qū)動(dòng)。軟件使用單片機(jī) C 語(yǔ)言，利用中斷方式來(lái)檢測(cè)用戶請(qǐng)求的按鍵信息提供給單 片機(jī)信號(hào)來(lái)確定要到樓層數(shù)，之后送到數(shù)碼管 進(jìn)行顯示。硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)合軟件，基本實(shí)現(xiàn) 了四層電梯運(yùn)行的模擬。 本設(shè)計(jì)是使用宏晶公司的STC89C52RC加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作 的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電梯模擬系統(tǒng)。 芯片一旦檢測(cè)到某樓層的按鍵被按下，就會(huì)在對(duì)應(yīng)端口驅(qū) 動(dòng)電機(jī)來(lái)到該樓層，并延遲幾秒，等人進(jìn)入電 梯后，關(guān)門，去到要去的樓層。在整個(gè)過(guò)程中，數(shù)碼 管會(huì)顯示樓層數(shù)。最小系統(tǒng)為單片機(jī)提供時(shí) 鐘信號(hào)和復(fù)位功能。 第一章 電梯系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)闡述 電 源 5V 9V 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 11 模擬電梯 系統(tǒng)組成框圖 本次設(shè)計(jì)采用 STC89C52單片機(jī)為核心， 晶振電路跟復(fù)位電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成 ，晶振電路 用外部時(shí)鐘電路和單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路位單片 機(jī)提供時(shí)鐘脈沖；復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位電路 為單片機(jī)提供復(fù)位動(dòng)作 。判斷按鍵電路引起電平的改變發(fā)送到單片機(jī) ，通過(guò)單片機(jī)輸出信號(hào)控制電機(jī)控制電路，報(bào)警電路，顯示電路和燈光模擬電路 。此次燈光模擬是模擬電梯的上下行和開(kāi)關(guān)門 狀態(tài)。電源模塊是分別給單片機(jī)和 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù) 此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是用單片機(jī)模擬電梯的運(yùn)行狀 態(tài)，用電機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)中電梯運(yùn)行時(shí) 帶動(dòng)電梯的上升與下降，用發(fā)光二極管來(lái)模擬電梯中的開(kāi)關(guān) 門和上下行，用數(shù)碼管 顯示并模擬電梯所在位置。電源模塊中的 9V電壓與 5V 電壓分別模擬驅(qū)動(dòng)大功率電機(jī)和小功率芯片。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的功能就是實(shí)現(xiàn)人在現(xiàn)實(shí)中使用電梯 時(shí)的部分功能。當(dāng)我們需要乘坐電梯時(shí)，會(huì)在 ，門外召喚電梯，當(dāng)電梯到達(dá)人所在樓層后，電 梯開(kāi)門，人進(jìn)入電梯，然后選擇要到達(dá)的樓層 ，之后電梯開(kāi)始關(guān)門，然后運(yùn)行到所需樓層。所以， 這次設(shè)計(jì)用按鍵代替門內(nèi)召喚和門外召喚按鈕 ，數(shù)碼管顯示并模擬電梯的運(yùn)行狀態(tài)。 系統(tǒng)方案論證 此次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分有以下兩種方案。 方案一 驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以用 L298n驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)，該芯片采用 15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；額定功率 25W。內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或 STC89C52單片機(jī) 按鍵輸入 電機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示 復(fù)位電路 晶振電路 燈光模擬 蜂鳴器報(bào)警 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。 特點(diǎn)： 1． 具有信號(hào)指示。 2． 轉(zhuǎn)速可調(diào) 3． 抗干擾能力強(qiáng) 4． 具有過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù) 5． 可單獨(dú)控制兩臺(tái)直流電機(jī) 6． 可單獨(dú)控制一臺(tái)步進(jìn)電機(jī) 7． PWM脈寬平滑調(diào)速 8． 可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 輸入信號(hào)端 IN1接高電平輸入端 IN2接低電平，電機(jī) M1正轉(zhuǎn)。如果信號(hào)端 IN1接低電平， IN2接高電平，電機(jī) M1反轉(zhuǎn) [6]。 方案二 用 H橋驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò) H橋三極管的通斷來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。 由于考慮到使用芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，自己的動(dòng)手能 力大大減少，自己也想趁此機(jī)會(huì)了解一下 H 橋電路，所以就采用了方案二。 第二章 電梯系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 單片機(jī) STC89C52 的介紹 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 單片機(jī) STC89C52 的特點(diǎn) STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機(jī)， 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 主要特性如下： （ 1） 增強(qiáng)型 8051單片機(jī)， 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. （ 2） 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī)） /～ （ 3V單片機(jī)） （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz （ 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K字節(jié) （ 5） 片上集成 512字節(jié) RAM （ 6） 通用 I/O口（ 32個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。 (7)ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 （ 8） 具有 EEPROM功 能 （ 9） 具有看門狗功能 (10)共 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 (11)外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (12)通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART (13)工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃（商業(yè)級(jí)） STC89C52RC單片機(jī)的工作模式 （ 1）掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 （ 2）空閑模式：典型功耗 2mA （ 3）正常工作模式 ：典型功耗 4mA～ 7mA （ 4）掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 STC89C52RC引腳功能說(shuō)明 VCC（ 40引腳）：電源電壓 VSS（ 20引腳）：接地 P0端口（ ～ ， 39～ 32引腳）： P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8位雙向 I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL負(fù)載，對(duì)端口 P0寫(xiě)入 “ 1” 時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)， P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM編程時(shí)， P0端口接 收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1端口（ ～ ， 1～ 8引腳）： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入 1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 到高電位，這是可用作輸入口。 P1口作輸入口使 用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 。 此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（ ） P2端口（ ～ ， 21～ 28引腳）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。 P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入 1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2作為輸入口使用時(shí)， 因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 “ MOVX @DPTR” 指令）時(shí)， P2送出高 8位地址。在訪問(wèn) 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 “ MOVX @R1” 指令）時(shí)， P2口引腳上的內(nèi)容（就是 專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。 在對(duì) Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間， P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3端口（ ～ ， 10～ 17引腳）： P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。 P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入 1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。 P3做輸入口使用時(shí)， 因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流 。 在對(duì) Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3還接收一些 控制信號(hào)。 P3口除作為一般 I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表 11 P3口引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST（ 9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來(lái)完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作 ?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST引腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO位可以使此功能無(wú)效。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/（ 30引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 Flash編程時(shí)，此引腳 也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 如果需要，通過(guò)將地址位 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無(wú)效。這一位置 “ 1” ， ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOV指令時(shí)有效。否則， ALE將被微弱拉高。這個(gè) ALE使能標(biāo)志位（地址位 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 （ 29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào) 是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89C51RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。 /VPP（ 31引腳）：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接 GND。注意加密 方式 1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接 VCC。在 Flash編程期間，也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL1（ 19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（ 18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端 [1]。 單片機(jī) I/O 口的配置 表 12 單片機(jī)各個(gè)引腳的配置 P0 共陽(yáng)數(shù)碼管 關(guān)門發(fā)光二極管 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 門內(nèi) 1 樓召喚按鈕 開(kāi)門發(fā)光二極管 門內(nèi) 2 樓召喚按鈕 電梯上下行發(fā)光二極管 門內(nèi) 3 樓召喚按鈕 電梯運(yùn)行發(fā)光二極管 門內(nèi) 4 樓召喚按鈕 門外 1 樓上召喚按鈕 開(kāi)門按鈕 門外 2 樓上召喚按鈕 關(guān)門按鈕 門外 2 樓下召喚按鈕 蜂鳴器 門外 3 樓上召喚按鈕 H 橋驅(qū)動(dòng)電路 門外 3 樓下召喚按鈕 H 橋驅(qū)動(dòng)電路 門外 4 樓下召喚按鈕 按鍵電路的設(shè)計(jì) 因?yàn)殡娞菰谡Ｉ钪械倪\(yùn)行很少需要復(fù)位， 所以在這里復(fù)位電路上的按鍵就不做介紹了， 著重介紹剩余的 12個(gè)按鍵 。 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 22 按鍵模塊的電路 左邊六個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)門內(nèi)四層樓的召喚和開(kāi)關(guān)門，右邊六個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)門外 1 樓到樓的召喚，這些按鍵一邊接地，一邊接單片機(jī)的 I/O 口，這樣 就可以用低 低電平去判斷，然后執(zhí)行對(duì)應(yīng)鍵的操作函數(shù)。這些按鍵并聯(lián)一個(gè) 1K 的上拉電阻，將 VCC通過(guò) 1K 電阻并聯(lián)到按鍵上 ，目的是為了防止干擾，增強(qiáng)穩(wěn)定性。 將輸出口保持在高電平狀態(tài)。 該上拉電阻的選擇是因?yàn)閱纹瑱C(jī)電源是 5V， P口輸入電流不超過(guò)額定輸入電流即可，單