【正文】 基于 51 單片機(jī)的四層電梯控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目 錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 電梯的概述 1 本文主要研究?jī)?nèi)容 2 第二章 系統(tǒng)功能介紹及方案論證 2 電梯的組成 2 電梯控制系統(tǒng)組成框圖及工作原理 2 總體方案設(shè)計(jì)與論證 3 單元電路的設(shè)計(jì)與論證 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊 4 報(bào)警模塊 5 樓層檢測(cè)模塊 5 光電傳感器原理?????????????????????????? ..5 光 電 傳 感 器 的 選擇????????????????????????? ..5 電梯內(nèi)部電路、電梯間電路及控制臺(tái)電路模塊的設(shè)計(jì) 6 本章小結(jié) .............................................................................................................................6 第三章 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì) 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 各樓層電梯間電路 7 電梯內(nèi)電路 8 控制臺(tái)電路 9 樓層檢測(cè) 9 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 10 報(bào)警部分 12 本章小節(jié) 12 第四章 軟件設(shè)計(jì) 12 按鍵查詢(xún)部分 13 樓層選擇按鍵功能程序 16 電機(jī)控制部分 22 樓層檢測(cè)及顯示部分 22 報(bào)警部分 23 結(jié) 論 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝辭 26 附錄一：????????????? ?????????? 27 附錄二： 29 開(kāi)題報(bào)告 題目 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（ SingleChip Microputer ），是集 CPU ,RAM ,ROM ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。其中 51 單片機(jī)是各種單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種 ,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域 .電梯是集機(jī)械原理應(yīng)用、電氣控制技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)分支于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑中的永久垂直交通工具。使用單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送乘客到任意樓層， 并且顯示電梯的樓層和上下行。利用單片機(jī)控制電梯有成本低，通用性強(qiáng)，靈活性大及易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點(diǎn)。 摘要 引言：本文介紹了基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)，硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、電梯間電路模塊、電梯內(nèi)電路模塊、樓層檢測(cè)模塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警模塊等 7 部分組成。該系統(tǒng)采用單片機(jī)（ 89C51）作為控制核心，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(hù)請(qǐng)求信息發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，單片機(jī)根據(jù)樓層檢測(cè)結(jié)果控制電機(jī)停在目標(biāo)樓層。樓層檢測(cè)使用光電傳感器，電動(dòng)機(jī)控制部分采用直流電動(dòng)機(jī)和 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)。 軟件部分使用匯編語(yǔ)言，利用中斷方式來(lái)檢測(cè)用戶(hù)請(qǐng)求的按鍵信息，根據(jù)電梯運(yùn)行到相應(yīng)樓層時(shí)，光電傳感器產(chǎn)生電平變化，送到單片機(jī)計(jì)數(shù)來(lái)確定樓層數(shù)，并送到數(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。 關(guān)鍵詞： AT89C51；電梯控制系統(tǒng)。 Abstract This text primarily introduced Elevator control system that based on SCM SingleChip Microputer control system and hardware from some of the major minimum system modules, elevator between circuit blocks, lift circuit module, floors detection module, the motor drive module, alarm module posed of seven parts. The system uses SCM 89 C51 as a core control, the use of internal and external strokes press the button or not arising from the level of change, as users request information sent to the microcontroller, motor control microcontroller rotation, the floor under the SCM Test results parked motor control in the target floor. Floor detection using photoelectric sensors, motor control part of a DC motor and L298N Some use of assembly language software, the use of methods to detect interrupt the user requests the key information, according to the lift operation to the appropriate floor, a photoelectric sensorlevel changes to the SCM count to determine the number of floors, and sent to the digital display. Hardware design is simple and reliable, the bination of software, basically a fourstory elevator operation of the simulation. Key words: AT89C51。 elevator control system。 第一章 緒論 電梯的概述 電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng) 150 年了。一個(gè)半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升人類(lèi)生活質(zhì)量的承諾。 1854 年，在水晶宮舉行的上，美國(guó)人伊萊沙 ??格雷夫斯 ??奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺(tái)上，命令助手將平臺(tái)拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號(hào)，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒(méi)有墜毀，而是牢牢地固定在半空中――奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩壬鷤?。”站在升降梯平臺(tái)上的奧的斯先生向周?chē)^看的人們揮手致意。誰(shuí)也不會(huì)想到，這就是人類(lèi)歷史上第一部安全升降梯。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。 150 年來(lái)，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新――手柄開(kāi)關(guān)操縱、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制、人機(jī)對(duì)話等等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控 ；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢(shì)；變速式自動(dòng)人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不同外形――扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國(guó)奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門(mén)控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保――一款款集納了人類(lèi)在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競(jìng)相問(wèn)世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好 。 中國(guó)最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國(guó)奧的斯公司于 1901 年安裝的。 1932年由美國(guó)奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。 1951年，黨中央提出要在天安門(mén)安裝一臺(tái)由我國(guó)自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個(gè)月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會(huì)后，沐浴著改革開(kāi)放的春風(fēng)，我國(guó)電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。如今，在我國(guó)任何一個(gè)城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來(lái)了便利，也為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。電梯是高層建筑中安全、可靠、垂直上下的運(yùn)載工具， 對(duì)改善勞動(dòng)條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度起到很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍很廣，可用于賓館、飯店、辦公大樓、商場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所、倉(cāng)庫(kù)以及居民住宅大樓等。在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已成為人類(lèi)必不可少的垂直運(yùn)輸交通工具。 1889 年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功，標(biāo)志著電梯的誕生。 1915 年已設(shè)計(jì)成功電梯自動(dòng)平層控制系統(tǒng)。 1933 年美國(guó)制造出 6m/s 的高速電梯。 1949 年研制出 46 臺(tái)電梯群控系統(tǒng)。 1955 年出現(xiàn)真空電子管小型計(jì)算機(jī)控制電梯。 1962 年在美國(guó)已出現(xiàn) 高速電梯。 1967 年將固體晶閘管用于電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。電梯使用的驅(qū)動(dòng)由最初的直流電機(jī)到單速交流感應(yīng)電機(jī)，后來(lái)的交流雙速電機(jī)的發(fā)明，才基本滿足了電梯的運(yùn)行要求。 1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。 1977 年日本三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)出 10m/s 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)已有了很大的發(fā)展 ......單片機(jī)電梯控制系統(tǒng)，使其具備電梯基本升、降功能，并當(dāng)多層對(duì)電梯呼叫時(shí)，能安排電梯?？? 圖 21 系統(tǒng)總原理圖 該系統(tǒng)以 MCU 控制模塊核心，控制臺(tái)電路主要是完成電梯 的啟動(dòng)、停止以及樓層數(shù)的顯示，電梯內(nèi)電路是用來(lái)讓電梯內(nèi)用戶(hù)選擇目標(biāo)樓層（作為內(nèi)招信號(hào)），電梯間電路是同來(lái)讓電梯外用戶(hù)選擇目標(biāo)樓層（作為外招信號(hào)），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(hù)請(qǐng)求信息發(fā)送到 MCU， MCU 控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)目標(biāo)樓層。樓層檢測(cè)模塊一般采用傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)反饋給 MCU，來(lái)確定的電機(jī)的轉(zhuǎn)停。報(bào)警模塊作為電梯的求救系統(tǒng)。 總體方案設(shè)計(jì)與論證 方案一：采用可編程控制器（ PLC）作為主要器件來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)、內(nèi)外按鍵的響應(yīng)、按鍵后的電路顯示等等。用 PLC 編程較簡(jiǎn)單，電路也不復(fù)雜 ，但此方案的各個(gè)模塊的費(fèi)用都比較高，硬件設(shè)計(jì)不靈活，故不采用本方案。 方案二： MCU 采用一個(gè)單片機(jī)控制所有的按鍵、數(shù)碼管顯示、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、傳感器的輸出信號(hào)等等，并對(duì)以上所有信號(hào)進(jìn)行處理。單片機(jī)技術(shù)目前較為成熟，自身資源豐富，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，結(jié)合軟件完全可以實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀況的簡(jiǎn)單模擬。故采用本方案。系統(tǒng)框圖 21 所示。 單元電路的設(shè)計(jì)與論證 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)總框圖的分析，此系統(tǒng)的各個(gè)模塊方案設(shè)計(jì)如下： ? 單片機(jī)最小系統(tǒng) 此處選用最常用的 AT89C51，它是一種帶 4K 字節(jié)閃 爍可編程可擦除（ FPEROM― Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如所示 主要特性：與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部RAM32 可編程 I/O 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)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(shí)鐘電路 直接采用單片機(jī)控制輸出口電平的高低來(lái)控制蜂鳴器的發(fā)聲與否。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是電路比較簡(jiǎn)單，控制也較簡(jiǎn)單。 樓層檢測(cè)模塊 在當(dāng)下檢測(cè)技術(shù)多種多樣，其中光電檢測(cè)方法占有十分重要的地位，不僅具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小的特點(diǎn)，所以在此次設(shè)計(jì)當(dāng)中選擇光電傳感器作為樓層檢測(cè)部分的主要部件，完成樓層檢測(cè)的功能。 光電傳感器原理 光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件 ,由于光通量是隨被測(cè)量而變的 ,光電流就成為被測(cè)量的函數(shù) ,故又被為光電傳感器的函數(shù)運(yùn)用狀態(tài)光電傳感器。 此外，光電傳感器的體積很小，而敏感范圍很寬，加上機(jī)殼有很多樣式，所以使用范圍很廣。近年來(lái)，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn) 量日益增加，用戶(hù)可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，目前已在各種自動(dòng)機(jī)上已獲得廣泛的應(yīng)用。 此處采用脈沖式光電傳感器，通過(guò)電梯行至相應(yīng)樓層裝有傳感器的地方時(shí)，產(chǎn)生的電平變化，發(fā)送到單片機(jī)計(jì)數(shù)就可以確定樓層數(shù)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制。 光電傳感器的選擇 在本設(shè)計(jì)中選擇 GK310C 型光電管作為本次設(shè)計(jì)樓層檢測(cè)部分主要器件。GK310C