【正文】 課程名稱：監(jiān)控系統(tǒng)課程設計 設計題目： 基于單片機的電梯控制 院 系： 電氣工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 西南交通大學峨眉校區(qū) 課 程 設 計 任 務 書 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 學 號 開題日期 ： 年 月 日 完成日期： 2020 年 12 月 3 日 題 目 基于單片機的電梯控制 一、設計的目的 現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)主要還是由可編程控制器控制。 但是由于 PLC 的針對性較強，每一臺 PLC 都是根據(jù)一個設備而設計的，所以價格較昂貴。而單片機價格相當便宜，如果在抗干擾功能上有所提高的話完全可以代替 PLC 實現(xiàn)對工控設備的控制。當然單片機并不象 PLC 那么有針對性，所以由單片機設計的控制系統(tǒng)可以隨著設備的更新而不斷修改完善，更完美的實現(xiàn)設備的升級。 二、設計的內(nèi)容及要求 本文主要是 用 51 單片機 來實現(xiàn) 電梯控制系統(tǒng)，使其具備電梯基本升、降功能，并當多層 對電梯呼叫時，能安排電梯?？?，從而實現(xiàn)電梯的基本運行情況的模擬。 給出電梯控制系統(tǒng)的各個模塊電路的設計和所需主要器件的主要參 數(shù)，并介紹硬件實現(xiàn)的詳細方案，給出本次設計的 硬件原理電路圖，并分點描述各模塊功能；并給出軟件實現(xiàn)的程序流程圖，并介紹各模塊所要實現(xiàn)的功能。第 5 章系統(tǒng)的仿真方法。 三 、 指導教師評語 四 、 成 績 指導教師 (簽章 ) 年 月 日 一 電梯控制系統(tǒng)組成框圖及工作原理 該系統(tǒng)主要由 MCU控制模塊、電梯間電路模塊、電梯內(nèi)電路模塊、控制臺電路、樓層檢測模塊、電動機驅(qū)動模塊、報警模塊等 7部分組成。如圖 1所示： 圖 1 系統(tǒng)總原理圖 該系統(tǒng)以 MCU控制模塊核心，控制臺電路主要是完成電梯的啟動、停止以及樓層數(shù)的顯示，電梯內(nèi)電路是用來讓電梯內(nèi)用戶選 擇目標樓層（作為內(nèi)招信號），電梯間電路是同來讓電梯外用戶選擇目標樓層（作為外招信號），內(nèi)外招使用按鍵按下與否而引起的電平的改變作為用戶請求信息發(fā)送到 MCU， MCU控制電動機轉(zhuǎn)動，到達目標樓層。樓層檢測模塊一般采用傳感器，實時檢測反饋給 MCU，來確定的電機的轉(zhuǎn)停。報警模塊作為電梯的求救系統(tǒng)。 ＭＣＵ 控制模塊 電梯內(nèi)電路 電梯間電路 報警電路 電動機控制模塊 樓層檢測 控制臺電路 二 硬件設計 單片機最小系統(tǒng) E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 C 5 1X1C13 0 PC23 0 PC32 2 uR E S E TV C CP 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7S T O PS T A R TP 1 . 0P 1 . 0P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 3P 3 . 2P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7V C C 圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)電路如圖 所示，單片機采用 ATMEL 公司的 AT89C51，晶體振蕩器選 12MHz， C C2為 30p 瓷片電容，與晶體振蕩器構(gòu)成時 鐘電路。電容 C3按鍵 RESET 構(gòu)成上電復位和手動復位電路。 各樓層電梯間電路 如下圖所示，此部分電路是提供給處于各個樓層電梯外的用戶發(fā)出上下樓請求。按鍵與單片機的 ～ 分別相連，指示燈通過 ～ 來控制。其中 R5 R5 R5 R5R60和 R62是上拉電阻，其作用是保證按鍵未按下時，端口 ～ 為高電位。當按鍵按下時，端口 ～ 通過按鍵接地，使得 ～ 變?yōu)榈碗娖?。電?C51~C56的作用是消除抖動和抗干擾。各樓層電梯間的升降選擇按鍵均與單 片機 P1 口連接，上升按鍵與 P1口的 ～ 連接，下降按鍵與 P1 口的 ～ 連接。即由 P1口可以讀到電梯間升、降按鍵的狀態(tài)。每個上升、下降按鍵均有一只發(fā)光二極管作為指示燈與之配合，發(fā)光二極管與 PO口的 ～ 。每個發(fā)光二極管通過一只阻值為 470Ω的限流電阻接電源 (VCC)，這樣流經(jīng)發(fā)光二極管的電流約為 mA，有適當?shù)牧炼?，同時單片機的端口在不加驅(qū)動的 情況下可以承受。 電梯內(nèi)電路 電梯內(nèi)電路如圖 所示，提 供給電梯內(nèi)的乘客用戶使用，四個目標樓層選擇按鍵 FF F F4 和 4 個與之配合的發(fā)光二極管作為指示燈，即 FS FS FS3 和 FS4。 按鍵與P3口的 ～ 連接，指示燈與 P2口的 ～ 相連。上拉電阻 R11~R14 和電容 C41～C14 的作用同上。 圖 一層按鍵電路 圖 路 圖 四層按鍵電路 圖 路 R 5 14 70U P 1L E D C 5 1R 5 21 0KP0.0P1.0U P A 1+5U P 2 D O W N 2C 5 2 C 5 3R 5 34 70R 5 44 70P0.1P0.3R 5 51 0KR 5 61 0KP1.3P1.1D O W N A 2 U P A 2+5U P 3 D O W N 3C 5 2 C 5 3R 5 74 70R 5 84 70P0.2P0.4R 5 91 0KR 6 01 0KP1.4P1.2D O W N A 3 U P 3+5R 6 14 7 0D O W N 4C 5 1R 6 21 0 KP0.5P1.5D O W N 4+5 R 1 11 0 KR 1 21 0 KR 1 31 0 KR 1 41 0 KC 1 1 C 1 2 C 1 3 C 1 4P3.0P3.1P3.2P3.3V C CR 1 64 7 0R 1 74 7 0R 1 84 7 0R 1 94 7 0F S 1 F S 2 F S 3 F S 4P2.0P2.1P2.2P2.3F1 F2 F3 F4 控制臺電路 控制臺電路如圖 所示。發(fā)光二極管 Power 是電源指示燈，用以顯示供電是否正常。采用共陰極數(shù)碼管來顯示當前樓層，采用 CD4511 作譯碼器， LE 接 VCC，譯碼器處于鎖存狀態(tài)。經(jīng) R31～ R37(阻值為 470Ω)對數(shù)碼管限流。‘ UP、 DOWN’兩只發(fā)光管用來顯示電梯運行的方向。 START 與 STOP 分別與單片機的 、 連接，用來控制電梯的起停。如圖 所示， CD4511 的 A0A3 分別與 ～ 相連， R31～ R37 為限流電阻。 圖 電梯內(nèi)電路 圖 電梯控制臺電路 P O W E R C 4 1 C 4 2R 4 11 0KR 4 21 0KR 4 54 70V C CR 4 34 70R 4 44 70UP D W O NP0.7P0.6S T O P S T A R TP1.6P1.7 圖 電梯控制臺顯示電路 樓層檢測 在本設計中，光電傳感器電路連接 圖如所 。 D1， T1組成紅外發(fā)射 接受對管， D1通電后發(fā)出紅外信號，光槽若未擋住， T1將導通，比較器 LM339輸出低電平，光槽光線 若被擋， T1截止， LM339輸出高電平。利用電梯行至樓層標志處光槽光線被電梯遮擋所帶來的電平變化發(fā)送到單片機 。 542312U 2 AL M 3 3 9R21 0 kR31 0 kR?P O T 2+5V C CP 2 . 6D1T1R13 0 0 電動機驅(qū)