【正文】 式根據(jù)乘客的要求進行運行，乘客必須按鍵操縱盤上面所顯示的按鍵，電梯才會運行到所要達到的目的層，這種電梯一般都具有集選功能。 有司機的電梯和無司機的電梯，電梯是可變換控制電路，乘客流動量小的是由乘客自行操縱，在乘客流動量大的時候有必須有司機進行操縱。 根據(jù) 操縱控制方式分類 手柄開關操縱型電梯，是由電梯里面的司機按機箱內的控制操縱手柄開關進行操作，讓電梯啟動、上升、下降、開門、關門等等運行狀態(tài)。 按鍵控制型電梯，是一 種常用比較簡單的自動控制電梯，具有自動平層運行的功能，常見的有機箱外按鍵控制、機箱內按鍵控制兩種控制方式。 信號控制型電梯，是有司機的自動控制程度比較高的電梯。除了具有自動平層運行功能之外，還有自動開關門功能之外，還有機箱命令登記的功能，每層召喚功能，自動停止功能等等。 集選控制型電梯，是在信號控制基礎上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，與信號控制型電梯的主要區(qū)別是不用司機的操縱。 并聯(lián)控制型電梯，一般是指有 2～ 3 臺電梯 的控制線路并聯(lián)在一起進行邏輯控制，共用每層召喚按鍵，電梯本身也有集選的功能。 群控型電梯，是采 用微型控制和統(tǒng)一控制多臺集中并列的電梯，群控型電梯有梯群的程序控制、梯群智能控制等等形式。 其它分類方式 按機房位置分類，則有機房在井道頂部的（上機房）電梯、機房在井道底部旁側的（下機房）電梯，以及有機房在井道內部的（無機房）電梯 。 按 機箱 尺寸 分類，則經(jīng)常使用 “ 小型 ” 、 “中型”、 “ 大型 ” 等抽象詞匯表示 。 此外，還有雙層轎廂電梯等 。 自動升降電梯控制系統(tǒng) 特殊電梯 （ 1） 斜行 型 電 梯 ， 轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導軌運行，是集觀光和運輸于一體的 輸送設備 。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速 。 （ 2） 立體停車場 用 型 電梯 ， 根據(jù)不同的停車場可選配不同類型的電梯 。 （ 3） 建筑施工 型 電梯 ， 是一種采用齒輪齒條嚙 合方式（包括銷齒傳動與鏈傳動，或采用鋼絲繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運動的機械，用以輸送人員或物料，主要應用于建筑施工與維修。它還可以作為 倉庫 、碼頭、 船塢 、高塔、高 煙囪 的長期使用的垂直運輸機械 。 （ 4） 消防 型 電梯 ， 在發(fā)生火警時 ,用來運送消防人員 ,乘客和消防器材 等等。 （ 5） 冷庫 型 電梯 ， 在大冷庫或制冷車間 ,運送冷凍貨物 .但是需要滿足門扇及導軌等活動處密封 ,浸水等要求 。 （ 6） 礦井 型 電梯 ， 供礦井運送人員及貨物之 用。 （ 7） 特殊 型 電梯 ， 供特殊環(huán)境條件下使用 ,如防爆 ,防腐 ,耐熱等特殊用途的電梯 。 （ 8） 滑道 型 電梯 ， 在建筑物內配置 ,常與建筑物 ,人行道平行使用 。 （ 9） 運機 型 電梯 ， 能不機庫中幾十噸或者上百噸重量的飛機 ,垂直提升 到飛機場跑道上 。 （ 10） 門吊 型 電梯 ， 在大型門式起重機的門腿中 ,運送在門機中的工作人員及檢修機件等 。 （ 11） 自動 型 扶梯 。 （ 12） 座椅 型 電梯 ， 人坐在電動機驅動的椅子上 ,控制椅子手柄上的按扭 ,使椅子下部的動力驅動裝置驅動人椅 ,沿樓梯扶欄的導軌上下運動 。 課題的研究內容 本課題主要完成電梯的自動升降的功能，即根據(jù)每個樓層不同的乘客的按鍵要求，使電梯做出合理的判斷，正確高效地完成各項任務，從而實現(xiàn)電梯的高效、安全運行。 依據(jù)課題的任務，本課題需要研究的內容有： 收集系統(tǒng)的相關資料，并進行實地調查； 根據(jù)系統(tǒng)技術的要求，進行系統(tǒng)硬件的總體設計； 學習和完善單片機的相關知識，并且加以運用； 鞏固 C 語言編程知識，并且規(guī)定電梯的工作規(guī)則，本設計編程語言采用的是 C 語言實現(xiàn)； 對軟件和硬件進行調試，完成課題任務。 設計思路與比較 思路 系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)電梯的自動控制和高效運行，根據(jù)具體要求和實地考察， 最后確定了總體的思路。使用 80C51 為最小系統(tǒng)，采用 C 語言進行編寫程序， 系統(tǒng)采用的外部中斷 0 的方式進行對按鍵的處理，采用 LED 燈來表示按鍵響應情況， LED 亮表示當前的按鍵被按下， LED 滅表示當前的按鍵被處理完畢或者按鍵無響應，通過八段數(shù)碼管來同步顯示當前機箱所處在的位置，為了進一步形象的表示出電梯的運行情況，系統(tǒng)采用了兩個電機來表示電梯的運情況，電機 1正傳表示電梯上升，反轉表示電梯下降，電機 2正傳表示開門，反轉表示關門。 由于系統(tǒng)的按鍵比較多，故本采用 8255A 才擴展用于按鍵中。 設計比較 在系統(tǒng)的設計中總會出現(xiàn)一些 爭議 ， 為什么要使用 C語言而不使用匯編語言來編寫程序呢？為什么選擇 80C51 作為最小系統(tǒng)等等這些都是值得探討的一個問題。下面就根據(jù)系統(tǒng)的存在的一些爭議問題進行詳細的說明 。 C語言和匯編語言在開發(fā)中的優(yōu)缺點。 自動升降電梯控制系統(tǒng) 匯編語言是用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最近于機器碼的一種語言。主要的優(yōu)點是占用的資源少、程序的執(zhí)行的效率高。但是不同的 CPU，匯編語言可能存在某些差異，所以匯編語言比較不容易移植。 C語言是一種 編譯 型程序設計語言 ，并具備匯編語言的功能 。 C語言有豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、良好的移植性 ，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。 C 語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。 C 語言還具有完善的模塊化程序結構，在 軟件編寫的時候采用模塊化程序設計提供了有力的保障。 C 語言主要的優(yōu)點是可讀性好，移植比較容易，不太需要考慮外界因素，是普遍使用的一種計算機語言。 缺點是占用資源比較多，執(zhí)行效率沒有匯編的高。 根據(jù)以上的對比，故此系統(tǒng)才用的是 C語言進行程序編寫，只要是 C 語言的在進行程序設計的時候會大大縮短設計的周期，并且增加了軟件的可讀性，便于改進和擴充，系統(tǒng)還可以進行更新等，從而使系統(tǒng)的性能更為強大。 最小系統(tǒng)的選擇 在選擇最小系統(tǒng)的控制核心、價格、性能、穩(wěn)定性、能否滿足本系統(tǒng)的要求為主才進行選擇的，本系統(tǒng)采用的 80C51 為最小系統(tǒng)，性能價格和穩(wěn)定性都滿足了系統(tǒng)的要求，故選擇了 80C51 為最小系統(tǒng)。 按鍵的處理方式 按鍵是實現(xiàn)人機交互的主要設備，按鍵的處理方式在一定程度上會影響倒系統(tǒng)的性能，故選擇一個合適的處理方式還是很重要的。 按鍵的處理方式一般分為三種：程控掃描方式、定時掃描方式、中斷掃描方式。程控掃描方式首先是判斷按鍵是否有按鍵，如果在進行逐行逐列的判斷，還要進行按鍵消抖的處理 ，最終才能讀出按鍵的值，而且還需要編寫一大推的程序進行按鍵的判斷，占用了很多 CPU。定時掃描方式是 CPU 每隔一段時間對按鍵掃描一遍，當有發(fā)現(xiàn) 按鍵按下的時候就進行按鍵操作，讀去按鍵值，定時器時間間隔由單片機內部定時 /計數(shù)器產(chǎn)生，這樣可以減少計算機掃描按鍵的時間，減少 CPU 的開銷。中斷掃描方式當有按鍵響應時就向 CPU申請中斷， CPU 響應中斷后立刻轉到中斷的服務程序對按鍵進行掃描，進行按鍵值的讀取。 此系統(tǒng)對實時性的要求很高，所以 CPU 的占用時間要盡量的少才是主要的，在以上三種處理方式中程控掃描方式占用的 CPU 最多，定時掃描方式占用的 CPU 相對比較少，而中斷掃描方式占用的 CPU 是最少的，故本系統(tǒng)采用中斷掃描方式對按鍵進行處理。 4擴展芯片的選擇 由于 很系統(tǒng)的特點，需要較多的按鍵，故需要擴展 I/O口，在開發(fā)中一般都是使用 8255A作用 I/O 擴展的芯片。 8255A 在一定程度上滿足的本系統(tǒng)的要求。 5電機的選擇 按電梯的驅動方式有很多種如 直流電梯 、 液壓電梯 、 齒輪齒條電梯 、 螺桿式電梯 等等，但是此設計是采用仿真來實現(xiàn)的，沒有辦法真正實，故在本系統(tǒng)中采用用的是直流電機驅動的方式來模擬電梯的自動運行。 課題的設計步驟 根據(jù)課題的研究內容，本課題的設計方案步驟： 硬件部分： 對實際電梯控制系統(tǒng)進行模擬，一般情況下，一個標準的電梯都應該具備相關按鍵，數(shù)碼顯示管，拖 動電機，機箱等等。由于采用的軟件仿真方式，有很多無法實現(xiàn)的功能，如自動檢測超載，安裝監(jiān)控等相關功能等。本課題只是實現(xiàn)了電梯的自動升降，在硬件方面選擇了 80C51 為主芯片，晶振采用 12MHZ，按鍵部分采用 8255A 擴展，顯示采用了八段數(shù)碼管顯示和 LED 燈顯示，并采用 74LS373進行輸出數(shù)據(jù)鎖存。 軟件部分： 根據(jù)實地考察，并對電梯的流程進行了嚴格的反復思考，完成了電梯的軟件設計部分。自動升降電梯控制系統(tǒng) 假設機箱要上就要上升要上響應的最高層，下就要下降到下響應的最底層，這樣才能實現(xiàn)電梯的高效運行，才不會出現(xiàn)電梯運行的復雜化。 硬 件設計和軟件設計是密不可分的，二者是相輔相成的，硬件是根據(jù)軟件才驗證的，軟件是根據(jù)硬件才實現(xiàn)的，經(jīng)過長期的研究，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，最終完成了電梯的設計。 課題的開發(fā)環(huán)境介紹 軟件 Proteus 軟件 是 由 英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 。 Proteus軟件 是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 Proteus 軟件 不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能， 且 還能仿真單片機及外圍器件。Proteus 軟件 是 至今 最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 Proteus 軟件 從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。在編譯方面， Proteus 軟件 也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。 Proteus軟件 在中國的推廣比較晚 ，但 是 已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的 學習和開發(fā)的良好工具 。 Proteus 軟件 的主要 特點： （ 1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 AD， ROM， RAM，馬達， LCD， DA， 鍵盤， LED， 部分 IIC器件 ， 部分 SPI 器 件 。 （ 2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 PIC、 ARM 、 51 系列、 AVR 等 等 一些 常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果 ，并且 系統(tǒng)配置 了 示波器 、 虛擬邏輯分析儀 等， Proteus 軟件 可以 建立 一個 完備的電子設計開發(fā)環(huán)境 。 Proteus 軟件 功能模塊： （ 1） 獨特的單片機協(xié)同仿真功能； （ 2） 智能原理圖設計； （ 3） 完善的電路仿真功能； （ 4）實用的 PCB 設計平臺。 Proteus 軟件 資源豐富： （ 1） Proteus 軟件 可提供的仿真儀表資源 ： 交直流電流表 、 交直流電壓表、模式發(fā)生器、信號發(fā)生器、 I2C 調試器、 SPI 調試器、虛擬終端、邏輯分析儀、 示波器。 在原理 上同一種儀器可以在一個電路中 任意 的 使 用 。 （ 2）除了現(xiàn)實存在的儀器外， Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形 的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響 。 （ 3） Proteus 軟件 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個元件庫 。 （ 4） Proteus 軟件 可提供的調試手段 ： Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括 數(shù)字 信號和 模擬 信號 。 Proteus 軟件 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況 。 因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工 程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是自動升降電梯控制系統(tǒng) 彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 本系統(tǒng)采用 版本進行硬件的構造，根據(jù)以上所闡述的 Proteus 軟件 的功能和用途，在加上有強大的外圍設備，在一定程度上已經(jīng)滿足了系統(tǒng)研究的需要了。 Keil 程序研發(fā)軟件 開發(fā)過程中除了必要的硬件之外，還需要軟件。 匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是 機器 匯編，另一種是 手工 匯編。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術的