【文章內(nèi)容簡介】 用一個 4*4 的矩陣按鍵和 8 個按鍵組合起來完成按鍵模塊，且共使用 16個 I/O 引腳，既有足夠的 按鍵控制電梯運行，也留下了足夠的芯片引腳供其他模塊使用。 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 7 5. 系統(tǒng)的硬件設計 如圖 51所示為單片機最小系統(tǒng)。 圖5 1 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組 成的單片機可以工作的系統(tǒng)。在本設計中，最小系統(tǒng)應該包括：單片機、晶振電路、復位電路等 。 單片機 STC89C52 概述 STC89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi) 4bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大。 STC89C52 單片機可靈活應用于各種控制領域 [7]。 STC89C52 單片機提供以下標準功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時、計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， STC89C52 單片機可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時、計數(shù)器，串行通行口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 8 其它所有部件工作直到下一個硬件復位 [8]。 STC89C52 的引腳圖如下圖 52 所示。 圖5 2 STC89C52引腳圖 下面對 STC89C52 的各個引腳作如下說明 : 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 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 FIASH 進行校驗時，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 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 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 9 給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 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 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 STC89C52 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 （串行輸入口） （串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） （記時器 0 外部輸入） （記時器 1 外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （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：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，每個機器周期兩次 /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 /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 /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。 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 10 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [9]。 單片機時鐘電路 單片機時鐘電路如圖 53 所示。 圖5 3 單片機時鐘電路圖 如圖 53所示，晶振電路由 C1 與 C2 和晶振組成，晶振是給單片機提供工作信號脈沖的。它的速率就是單片機的工作速率，簡單地說，沒有 晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。并在晶振的兩引腳處接入兩個 10pF50pF的瓷片電容接地用來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響。晶振的頻率越高則系統(tǒng)的時鐘頻率也越高，單片機的運行速度也越快。但反過來運行速度越快對內(nèi)存的速度要求就越高，對印刷電路板的工藝要求也越高，即要求產(chǎn)生的寄生電容要小，晶振和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作?；谝陨媳驹O計我們考慮選擇頻率為 12MHz的晶振，當振蕩脈沖頻率為 12MHz時，一個機器周期 為 1us。 單片機復位電路 單片機復位電路如圖 54 所示。 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 11 圖5 4 單片復位電路圖 復位是單片機的初始化操作，程序給單片機的復位引腳 RST 加大于 2 個機器周期（即24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可使單片機復位。 STC89C52 的復 位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。復位電路通常采用上電復位和手動復位兩種方式，手動復位有電平方式和脈沖方式兩種，我們采用了手動復位為電平方式的復位。如圖 54所示，我們通過 RST 端經(jīng)由電阻與電源 VCC 接通而實現(xiàn)，當按鍵按下時， RST 端為高電平復位。當時鐘頻率選用 12MHz時， C1 取 10uF， R1取 10KΩ 時，電容 C1 充放電時間 τ=R1*C1=2us （ 2個機器周期）。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。每次復位后，單片機的程序都會從第一條開始從新執(zhí)行。另外，還額外設計了濾波防干擾電路，由 C13 與 R12 組成，電源先經(jīng)過它們再接入單片機的 電源 Vcc 端 ，可以有效的減少雜波帶來的干擾 ，影響電路 [10]。 顯示模塊的設計 電梯控制系統(tǒng)顯示模塊如圖 55所示。 圖5 5 顯示模塊圖 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 12 電梯在運行過程中，通過數(shù)碼管顯示所經(jīng)過樓層， D12 和 D13 顯示電梯處于上行或下行狀態(tài)。 按鍵模塊的設計 電梯樓層按鍵模塊如圖 56和 57所示。 圖5 6 按鍵模塊圖 圖5 7 按鍵模塊圖 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 13 圖 56 為電梯外部按鍵，每層樓有上下行請求按鍵，圖 57 為電梯內(nèi)部按鍵，分別為1 到 8 樓的按鍵。 蜂鳴器鳴響模塊的設計 當電梯到達目地樓層，蜂鳴器響鳴，電梯開門并等待 3s。蜂鳴器鳴響模塊如圖 58所示。 圖5 8 蜂鳴器鳴響模塊圖 合肥師范學院 2020屆本科生畢業(yè)論文（設計） 14 6. 系統(tǒng)的軟件設計 程序設計思路 本設計是為 一八層電梯設計調(diào)度系統(tǒng)，即使電梯能夠合理高效地運行，完成各樓層顧客的接送任務。形象地說，就是要應對不同樓層顧客的不同需求，作出合理高效的判斷，使所有顧客在整體運用時間最短的條件下將其運往各自的目的地。在整個電梯控制中，我們 首先必須得合理考慮按鍵的響應問題。一段時間內(nèi)可能有多個不同的按鍵有動作，程序必須記錄每一個按鍵的動作，并根據(jù)電梯本身所處的樓層情況與按鍵樓層之間的位置關系，合理判斷出電梯應當做出上升或下降的響應動作。 然后，兩個樓層之間應考慮有一段運行時間，而且也要設置在一個樓層的停留時間。本設計中兩個樓 層之間的運行時間設為 1s， 當電梯到達目的層