【正文】 .............................................................................. 15 按鍵查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì) ........................................................................................................ 16 第 5 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ....................................................................................................... 18 環(huán)境配置 ........................................................................................................................ 18 功能模塊實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................... 18 樓層擇優(yōu)選擇的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................. 18 電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn) ......................................................................................................... 19 第 6 章 系統(tǒng)測(cè)試 ....................................................................................................... 21 測(cè)試概述 ........................................................................................................................ 21 測(cè)試用例 ........................................................................................................................ 21 步進(jìn)電機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 ............................................................................................ 21 按鍵測(cè)試 ................................................................................................................ 22 第 7 章 結(jié) 論 ............................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 24 致 謝 ..................................................................................................................................... 25 附錄 A .................................................................................................................................. 26 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 課題研究背景 與意義 電梯是高層建筑最可靠，安全，直上直下的運(yùn)載工具。對(duì)減輕勞動(dòng)力及其強(qiáng)度都有著很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍極廣泛，可以用在商場(chǎng)，寫(xiě)字樓，飯店，建設(shè)工地，學(xué)校，住宅，娛樂(lè)場(chǎng)所等等。在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已經(jīng)成為人類(lèi)必不可少的垂直運(yùn)輸交通工具。但是很多的電梯還依舊是直上直下式的，不能夠最快捷的到達(dá)所選樓層，這樣很不方便，且浪費(fèi)資源。 為了改善電梯運(yùn)行的模式，本設(shè)計(jì)利用 C51 單片機(jī)來(lái)優(yōu)化，節(jié)約用戶(hù)寶貴的時(shí)間，同時(shí)在樓層選擇時(shí)更加智能，沒(méi)有人來(lái)選擇時(shí)，電梯可以停在某一樓層，節(jié)約了大量的人力和物力，在當(dāng)今資源日愈稀缺的 環(huán)境下，此種做法是非常有必要的。 課題研究?jī)?nèi)容與方法 本課題主要研究?jī)?nèi)容是實(shí)現(xiàn)一個(gè)電梯的自動(dòng)化控制與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)用戶(hù)對(duì)電梯層數(shù)的選擇。讓電梯做出一個(gè)最優(yōu)的判斷，高效高質(zhì)量的完成電梯的上下行任務(wù)。 根據(jù)電梯的實(shí)際情況來(lái)考慮，最簡(jiǎn)單的電梯應(yīng)具備按鍵， LED 燈，數(shù)碼管，電機(jī)，及傳送裝置。然后結(jié)合這些實(shí)物將其分成顯示模塊，鍵盤(pán)模塊，電機(jī)模塊，通過(guò) 89C51芯片進(jìn)行結(jié)合，然后完成電路圖的設(shè)計(jì)與分析，進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，從而達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)。 課題研究現(xiàn)狀 在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已經(jīng) 和經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展一樣迅猛的成長(zhǎng)起來(lái)。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口密集度及數(shù)量、城市化水平高低、國(guó)家產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)組成等諸多綜合性因素的影響。在全球金融連續(xù)低迷走向的狀況下，我們的人民經(jīng)濟(jì)水平卻以極高的速值增長(zhǎng)著。城市化的水平也不斷地提高。這也致使我國(guó)的電梯業(yè)展現(xiàn)了繁華的相貌，如今中國(guó)也成了世界上最大的供應(yīng)電梯市場(chǎng)。作為樓房很重要的樞紐，電梯有著非常重要的作用。電梯作為樓房?jī)?nèi)的最重要運(yùn)輸工具，像其他的道路航空水路等交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹牟豢苫蛉钡闹匾M成部分。 上世紀(jì)八十年代以 來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。國(guó)家對(duì)電梯的需求量也逐漸加大。從1949 年建國(guó)以來(lái)至今中國(guó)共生產(chǎn)安裝了六十萬(wàn)多臺(tái)的電梯。改革開(kāi)放以來(lái)，大規(guī)模的開(kāi)發(fā)建設(shè)為電梯產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了很重大的發(fā)展挑戰(zhàn)，從而也達(dá)到了空前的發(fā)展。盡管如此，我大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。 2021 年中國(guó)電梯的銷(xiāo)產(chǎn)量大約在 45 萬(wàn)臺(tái)。比 2021 年的增長(zhǎng)約 23%左右，電梯的存在量大概有 195 萬(wàn)臺(tái)。即使政府在極力的控制房地產(chǎn)的開(kāi)發(fā)，從而出現(xiàn)了滯銷(xiāo)的局面，也給電梯的銷(xiāo)售蒙上了一層陰影。雖然有著諸多方面的影響，而且未來(lái)的電梯產(chǎn)業(yè)進(jìn)展情況也不十分的明確，但還是會(huì)有一個(gè)上 升的過(guò)程。現(xiàn)在電梯的適用人群對(duì)先進(jìn)穩(wěn)定、低成本的自動(dòng)化產(chǎn)品的需求量越來(lái)越多。更多優(yōu)秀的自動(dòng)化產(chǎn)品也將會(huì)推進(jìn)電梯行業(yè)的水平穩(wěn)步上升。如此龐大的市場(chǎng)需求也為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的大舞臺(tái)。 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 本課題在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要是用到了 LED，按鍵，數(shù)碼管，以及步進(jìn)電機(jī)的同步。在選擇多個(gè)樓層按鍵的時(shí)候，選擇最佳的路線(xiàn)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。 28BYJ48 步進(jìn)電機(jī)的使用 步進(jìn)電機(jī)也稱(chēng)之為步進(jìn)器。它利用了電磁學(xué)的原理，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。人們?cè)诙兰o(jì) 20 年代就開(kāi)始使用這種步進(jìn)電機(jī)了。無(wú) 論是在工業(yè)上、軍事上、醫(yī)療上、汽車(chē)上還是娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)上，只要是需要把一個(gè)物體從一個(gè)地方移至另外一個(gè)地方，步進(jìn)電機(jī)就可以派上用場(chǎng)。步進(jìn)電機(jī)也有很多種形狀及尺寸。但是無(wú)論形狀和尺寸是怎樣的，都始終能把步進(jìn)電機(jī)歸為兩類(lèi)，分別為可變磁阻的步進(jìn)電機(jī)和永磁的步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是一種可以讓點(diǎn)脈沖轉(zhuǎn)化成為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)單的說(shuō)：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)獲取了一個(gè)脈沖信號(hào)，就會(huì)驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)特定方向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度。這樣就可以按照控制脈沖的數(shù)目來(lái)操控角的位移量了。從而獲得精準(zhǔn)定位的目的。同時(shí)也能利用操控脈的沖頻率來(lái)操控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度 及加速度，來(lái)獲得調(diào)整速度的目的。 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體。當(dāng)釘子被電流導(dǎo)通時(shí)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，然后會(huì)使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子磁場(chǎng)的方向保持一致。當(dāng)定子產(chǎn)生出的矢量磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子就會(huì)伴隨著磁場(chǎng)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。每當(dāng)輸入到一個(gè)電的脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度就會(huì)向前一步。如果改變了繞組所通電而來(lái)的順序，電機(jī)就會(huì)發(fā)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48 型是一個(gè)四相八拍電機(jī)，電壓為 DC5V—DC12V。它可以持續(xù)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，如果步進(jìn)電機(jī)獲得到了一個(gè)持續(xù)的脈沖時(shí)。當(dāng)通電改變的狀 態(tài)完成一個(gè)循環(huán)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)能夠在多種類(lèi)別的通電狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。而常見(jiàn)的通電種類(lèi)有單相（單相繞組通電）四拍（ ABCDABCD… ），雙相（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAABBCCD… ），八拍（ AABBBCCCDDDAA ABBBC… ）。 由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電流比較大，單片機(jī)是不能夠直接驅(qū)動(dòng)的，一般都是會(huì)使用 ULN2021 元件來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然了使用下拉電阻或者是三極管也是可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，只不過(guò)效果并不是特別的好，產(chǎn)生扭力會(huì)比較小 。 還有一個(gè)情況就是步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)設(shè)置的速度太高就沒(méi)有辦法啟動(dòng)了，只能夠聽(tīng)到響聲，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在空載的情況下能夠正常的啟動(dòng)脈沖頻率，大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 但是當(dāng)脈沖頻率高于這個(gè)值時(shí)，電機(jī)就不能再正常啟動(dòng)了，而且可能出現(xiàn)丟步或不轉(zhuǎn)的情況。如果是有著負(fù)載的前提下，啟動(dòng)的頻率就應(yīng)該更低了。如果想要使電機(jī)能夠達(dá)到一個(gè)高速的轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖所具有的頻率應(yīng)該要有一個(gè)加速的過(guò)程，也就是讓啟動(dòng)的頻率低一點(diǎn)，然后按照一定的加速度提升到了所預(yù)期的高頻率上（電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)從低速變成到高速）。 數(shù)碼管的顯示 如果將數(shù)值 1 直接送到 的 I/O 口時(shí)，數(shù)碼管一定不會(huì)顯示數(shù)字 “1”。顯然，如果想要在數(shù)碼管上表現(xiàn)出來(lái)字符，把字符送至數(shù)碼管的段選端是不行的，必須在段控制端送至對(duì)應(yīng)的編碼。 數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極兩種。將單片機(jī) P1 口的八個(gè)引腳與數(shù)碼管的 a、 b…f 、 dp八個(gè)段控端制引腳依次相連接。如果是共陽(yáng)極的接法， COM 端接 +5V。要顯示數(shù)字 “0”，則數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f 六個(gè)段應(yīng)該被點(diǎn)亮，其它段將會(huì)熄滅，這時(shí)就應(yīng)該向 P1口傳送數(shù)據(jù) 11000000B（ C0H），這就是與字符 “0”相對(duì)應(yīng)的共陽(yáng)極字型編碼。如果是共陰極的接法，數(shù)碼管 COM 端接 GND，要顯示數(shù)字 “1”，則數(shù)碼管的 b、 c 兩個(gè)段應(yīng)該被點(diǎn)亮，其他段將會(huì)熄滅，這時(shí)就應(yīng)該向 P1 口傳送數(shù)據(jù) 00000110（ 06H），這就是與字符“1”相對(duì)應(yīng)的共陰極字型編碼。 數(shù)碼管如果想要正常的顯示，就要驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼。從而才能夠得到我們想要得到字符，因此我們根據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的不同，可以把數(shù)碼管的顯示分成靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩大類(lèi)。 動(dòng)態(tài)顯示：數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)最廣泛的顯示方式之一。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管是將所有數(shù)碼管的八個(gè)輸出控制端 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連到一起。另外用每一個(gè)數(shù)碼管的公 共極 COM 端來(lái)增加位選通道控制電路，位選通道是由單獨(dú)的 I/O 口來(lái)操控的。當(dāng)單片機(jī)輸出字符的時(shí)候，每一個(gè)的數(shù)碼管都會(huì)接收相同的字符，但是究竟哪一個(gè)數(shù)碼管將會(huì)輸出字符呢？這還要根據(jù)單片機(jī)對(duì) COM 控制端的位選通道電路的進(jìn)行操控。這樣我們只用把想要顯示的那一個(gè)數(shù)碼管所在的選通控制端打開(kāi)，該數(shù)碼管就會(huì)顯示出來(lái)字符，沒(méi)有選通到的數(shù)碼管也就不會(huì)被點(diǎn)亮。通過(guò)操控每一個(gè)數(shù)碼管的 COM 口，使每一個(gè)數(shù)碼管都能夠依次的顯示出來(lái)，這也就是動(dòng)態(tài)的顯示數(shù)碼管。在輪流的顯示輸出過(guò)程里，每一位數(shù)碼管所能夠點(diǎn)亮的時(shí)間約為 12ms，但是人們的 視覺(jué)發(fā)生暫留情況和發(fā)光二極管出現(xiàn)的余輝效應(yīng)，盡管在實(shí)際上，各位的數(shù)碼管都不是同一時(shí)間被點(diǎn)亮的，但是只要能夠掃描的速度足夠快速的話(huà)，人們看到的就會(huì)是一組非常穩(wěn)定的顯示字符，并大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 不會(huì)有任何的閃爍感，而且動(dòng)態(tài)顯示的所表現(xiàn)效果和靜態(tài)顯示所表現(xiàn)的效果都是一樣的，從而能夠大量的節(jié)省 I/O 端口，使功耗更加的低。 靜態(tài)顯示：數(shù)碼管的靜態(tài)顯示也叫做直流驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。靜態(tài)顯示是通過(guò)控制 I/O 口來(lái)驅(qū)動(dòng)段選碼來(lái)顯示字符的。當(dāng)然靜態(tài)顯示的最大的優(yōu)點(diǎn)就是編程十分的簡(jiǎn)單，而且顯示的亮度很高，缺點(diǎn)就是所要占用的 I/O 端口太多，如驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)數(shù)碼管 的靜態(tài)顯示就需要 48＝ 32 根 I/O 口來(lái)驅(qū)動(dòng)它，要知道一個(gè) 89C51 的單片機(jī)可用的 I/O 口一共也就是 32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)是必須通過(guò)增加譯碼驅(qū)動(dòng)器來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣也就增加了硬件電路的復(fù)雜性。 鍵盤(pán)接口技術(shù) 機(jī)械式按鍵被按下或者釋放的時(shí)候，由于受到機(jī)械性彈性作用的影響下，通常會(huì)伴隨著有一段時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械性抖動(dòng)，然后觸點(diǎn)才會(huì)慢慢的穩(wěn)定下來(lái)。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短和開(kāi)關(guān)的機(jī)械性彈性有關(guān)，一般為 510 ms。 在觸