【正文】 電梯的運(yùn)行方向。若反方向，則改變方向到呼叫層，若同方向直接運(yùn)行到呼叫層。整個設(shè)計由兩塊 51單片機(jī)分別控制：圖 41是 電梯控制系統(tǒng)的外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機(jī)驅(qū)動的原理圖，圖 42 是電梯控制系統(tǒng)的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖。 具體分析如下： 圖 41 電梯外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機(jī)驅(qū)動原 理圖 圖 41 為電梯控制系統(tǒng)的外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機(jī)驅(qū)動的原理圖，整個設(shè)計清晰明了，連接說明如下： P0口：接七段數(shù)碼管 ,顯示下一目標(biāo)樓層。 P1口：接步進(jìn)電機(jī)。 IN1IN4。 P2P3口： 14的樓層請求按鍵。 ， 接三樓外部的上下請求按鍵， 、 ， 。 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 5 5 圖 42 電梯控制系統(tǒng) 的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖 圖 42 電梯控制系統(tǒng)的電梯所在位置的外部顯示電路和當(dāng)前電梯所在樓層索定電路原理圖，具體分析如下： P0口接電梯所在位置顯示的七段數(shù)碼管。 接指示電梯上行的顯示燈， 。 14樓的電刷模擬傳感器。 主要硬件設(shè)計器件介紹 電梯控制系統(tǒng)的軟件在硬件支持下運(yùn)行，指揮系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。軟件均采用 MCS—51 匯編語言寫成，約占內(nèi)存 35K 左右 .由于電梯控制系統(tǒng)實時 采集數(shù)據(jù)量少，沒有在系統(tǒng)中擴(kuò)展隨機(jī) RAM， 只使用了 8031 片內(nèi) RAM 來安排呼叫信號的記錄，判斷輸出狀態(tài)，滿足了程序調(diào)用的需要。 在整個的設(shè)計過程中，主要有兩大硬件： 51 單片機(jī)和六線四相步進(jìn)電機(jī)， 51 單片機(jī)作為電梯的大腦起控制作用，步進(jìn)電機(jī)作為電梯的動力之源，在 51 單片機(jī)的控制下帶動電梯運(yùn)動。兩者結(jié)合再加上附加電路組成了完整的電梯系統(tǒng)。 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 6 6 51 單片機(jī)的主要功能和各引腳功能如下所示： 圖 43 51 單片機(jī)的引腳分布圖 51單片機(jī)的主要特性： ◆與 MCS51 兼容 ◆ 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ◆全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ◆三級程序存儲器鎖定 ◆ 128*8 位內(nèi)部 RAM ◆ 32 可編程 I/O 線 ◆兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ◆ 5 個中斷源 ◆可編程串行通道 ◆低功耗的閑置和掉電模式 ◆片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ◆壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)◆數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 51 單片機(jī)的管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地 P0口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1 口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳備選功能： 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 7 7 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外 部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然 而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩了次 /PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是 否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ,特點 ,原理圖 ,工作方式及時序圖 如下： 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ： 步進(jìn)電動機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動機(jī)，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)一個角度，因此非常適合單片機(jī)控制。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角，同時步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高。步進(jìn)電機(jī)具有控制和機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。圖 1是四相六線制步進(jìn)電機(jī)原理圖，這類步進(jìn)電機(jī)既可作為四相電機(jī)使用，也可做為兩相電機(jī)使用，使用靈活，因此應(yīng)用廣泛 。 四相六線制步進(jìn)電機(jī)原理圖 ： 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 8 8 步進(jìn)電動機(jī)特點： ① 步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。 ② 由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單、廉價，叉非?？煽?。同時， 它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 ③ 步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。 ④ 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。 ⑤ 步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，不能直接使用交流電源和直流電源。 ⑥ 步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。 步進(jìn)電機(jī)的工作方式 ： 步進(jìn)電機(jī)有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進(jìn)角 1． 8176。 四相混合式步進(jìn)電機(jī)為例，在整步方式下，步進(jìn)電機(jī)每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn) 1． 8176。 ，旋轉(zhuǎn) 一周，則需要 2OO個脈沖。在半步方式下，步進(jìn)電機(jī)每接收一個脈沖，旋轉(zhuǎn) 0． 9176。 ，旋轉(zhuǎn)一周，則需要 4OO個脈沖。控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)必須按一定時序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)引線輸入脈沖。以上述四相六線制電進(jìn)電機(jī)為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制時序如表 41和表 42所列。 表 41 半步時序表 表 42 整步時序圖 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 9 9 軟件設(shè)計 軟件的設(shè)計采取了兩套方案： 方案一：在程序設(shè)計的過程中用中斷，以便達(dá)到時時判斷的目的，在程序的設(shè)計過程中，使電梯運(yùn)行判斷更加智能化，程序采用模塊化，上下判斷采用狀態(tài)標(biāo)志法實現(xiàn)電梯 的運(yùn)行，因各方面的原因，方案一作廢。但程序中有些模塊是比較好的可以用到其他數(shù)值大小的判斷上，例如： BIJIAO:。當(dāng)前樓層和請求樓層比較，上升置 80H 的值為 1，下降置 70H 的值為 1 MOV A,60H CJNE A,51H,S1。1 AJMP ZQD2 S1: JC SZ1 AJMP XZ1 SZ1: SETB 71H CLR 81H AJMP ZQD2 XZ1: SETB 81H CLR 71H AJMP ZQD2 這段程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前樓層 60H 中的值和請求樓層值的大小比較，若當(dāng)前樓 層小于請求樓層，則電梯上行，大于則下行，若同時上下都有請求則上行優(yōu)先，判斷完成后，繼續(xù)判斷其他樓層有沒有請求。 方案二：整個程序應(yīng)用單片機(jī)端口的高低電平實現(xiàn)，達(dá)到了模擬傳感器的效果，在程序中無形的對各個端口的優(yōu)先級進(jìn)行了設(shè)置，并且電梯所在位置的判斷、顯示與電梯接收外部請求和判斷電梯運(yùn)行是獨立控制的，彼此之間互不影響，使程序的設(shè)計簡單化，并且提高了設(shè)計的成功率。 經(jīng)過分析選取了方案二，方案二的具體介紹如下： 1 初始化部分 由于本設(shè)計 沒有 用到定時器 、中斷 和串口輸出，所以 只對 51 單片機(jī)的各個端口進(jìn)行了初始化 ，把各個口均置為 0FFH（ 低 電平有效），然后 利用電刷模擬的傳感器判斷當(dāng)前電梯所在的位置， 調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 LCALL XIANSHI 顯示為 1（初始狀態(tài)電梯在一樓），轉(zhuǎn)入處理一樓子程序，進(jìn)入程序執(zhí)行狀態(tài)。 2 各樓層請求響應(yīng)部分 若電梯在一樓或 四 樓，直接調(diào)用鍵盤掃描子程序 KEY，判斷是否有鍵按下，沒鍵按下則繼續(xù)掃描；如有鍵按下則判斷是那個鍵按下并輸出鍵值，轉(zhuǎn)入鍵值識別子程序再合并電梯內(nèi)外的請求，驅(qū)動電梯到達(dá)請求層。在電梯運(yùn)行期間，程序仍然繼續(xù)調(diào)用鍵盤掃描子程序 KEY 和電梯位置子程序DQ,以便隨時響應(yīng)適當(dāng)?shù)恼埱蟆?若電梯在其它樓層，先判斷位地址 78H 中的數(shù)據(jù)是 0 還是 1， 0 為上升狀態(tài)， 1 為下降狀態(tài)。若為上升狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以上的請求（同向請求），若該樓層以上沒有請求則轉(zhuǎn)查詢下邊樓層有無請求，若有則轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)并響應(yīng)，如果上下均無請求，則停留在該層繼續(xù)循環(huán)查詢等待請求；若為下降狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以下的請求（同向請求），若該樓層以下沒有請求