【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、 WIN202 WINXP 等操作系統(tǒng)。 Keil軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編 ， PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計(jì)，界面 美觀 ，易學(xué)易用 ，是編寫軟件與系統(tǒng)調(diào)試的好軟件。 所以在編寫程序的時(shí)候采用 Keil軟件進(jìn)行編寫程序的工具。 功能要求 本課題是設(shè)計(jì)一 個(gè)八層的自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng)，使得電梯能夠合理高效地運(yùn)行，完成每 個(gè)樓層的接送任務(wù)。具體的說是 滿足 不同樓層乘客的不同需求，作出合理高效的判斷，讓所有乘客在整體運(yùn)用時(shí)間最短的條件下達(dá)到所要到達(dá)的樓層。 本設(shè)計(jì)采用的是 Proteus 軟件仿真，用 Keil 軟件編寫程序，嚴(yán)格按照兩個(gè)原則：一是高效性，二是人性化。然而 實(shí)際中， 電梯還 存在很 有很多比較復(fù)雜的 情況， 在仿真中沒有辦法完成，這是本設(shè)計(jì)存在的瓶頸。總體來說本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，效果不錯(cuò)。 2 課題總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)是利用 80C51 為最小系統(tǒng)，采用 外部 中斷 0， 80C51的 P0口接 8255A擴(kuò)展芯片 ，P1口兩個(gè)八段數(shù)碼管，用于顯示 響應(yīng) 樓層的 情況 ， 8255A 的 A0和 A1， 和 8255A的讀與寫端口， 8255A的 CS相連，用于片選 8255A，、 、 、 用于 74LS373 的控制選擇端口， 、 、 、 用于兩個(gè)電機(jī)的控制。系統(tǒng)剛開始運(yùn)行的時(shí)候，電梯處在第一層。其總設(shè)計(jì)框圖如圖 21所示。 圖 21系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)元器件清單 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 在硬件的設(shè)計(jì)的時(shí)候，要很據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的元器件，在現(xiàn)實(shí)中可能要考慮到很多問題，如成本問題，功率問題，環(huán)境問題等等，這些都是在開發(fā)中存在的一些細(xì)節(jié)問題，但是在仿真 中就沒有那么的要求，所以在選擇元器件的時(shí)候有多種方案，現(xiàn)在的一些模擬型器件在仿真中也是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的，所以在選擇元器件的時(shí)候還是要根據(jù)實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的元器件。表 21為本設(shè)計(jì)的元器件清單。 表 21系統(tǒng)元器件清單 元器件 型號(hào) 數(shù)量 /個(gè) 用途 單片機(jī) 80C51 1 控制核心 晶振 CRYSTAL(12MHZ) 1 晶振電路 電容 CAP 2 晶振 電路 電容 CAPELEC 1 復(fù)位電路 集成電阻 RESPACK8 2 上拉電阻 按鍵 BUTTON 23 按鍵電路、復(fù)位電路 非門 NOT 1 用于選中 8255A 鎖存器 74LS373 4 數(shù)碼管、 LED 燈顯示電路 8255A 8255A 1 按鍵電路 與門 AND_3 1 用于中斷 與門 AND_8 3 用于中斷 數(shù)碼管 7SEGCOMCATHODE 2 數(shù)碼管顯示 LED燈 LEDRED 22 LED燈顯示電路 電機(jī) MOTOR 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電阻 RES 1 復(fù)位電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 必備知識(shí)點(diǎn) 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì) 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì) 按鍵電路設(shè) 計(jì) LED燈和數(shù)碼管的使用方法 80C51的使用方法 單片機(jī) C語言及程序設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的原理 （ L298專用芯片） 8255A的使用方法 74LS373的使用方法 與門的使用方法 相關(guān)芯片說明 最小系統(tǒng) 80C51 80C51 單片機(jī)屬于 MCS51 系列單片機(jī)，由 Intel 公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是 8048 的延伸，改進(jìn)了 8048 的缺點(diǎn)，增加了如乘（ MUL）、除（ DIV）、減（ SUBB）、比較（ PUSH）、16 位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和 5 個(gè)中斷源。采用 40 引腳雙列直插式 DIP（ Dual In Line Package），內(nèi)有 128 個(gè) RAM 單元及 4K 的 ROM。 80C51有兩個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有4 個(gè) 8 位并行輸入口。 80C51 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用 12MHz 的晶振頻率。由于 80C51 的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來作為控制核心 ，基本構(gòu)自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 架如圖 22 最小系統(tǒng) 80C51 引腳圖 。 當(dāng)輸入口不夠的話可以采用 8255A 進(jìn)行擴(kuò)展。 圖 22 最小系統(tǒng) 80C51 引腳圖 擴(kuò)展 芯片 8255A 8255A 是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O 接口芯片，有 3 個(gè) 8 位并行 I/O 口。具有 3 個(gè)通道 3 種工作方式的可編程并行接口芯片（ 40 引腳）。其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 8255A 可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路 ，也可以與其他系列的微處理器配套使用 。 由于 8255A 的通用性強(qiáng)，與微型計(jì)算機(jī)借口方便，且可 通過程序制定完成各種不同輸入和輸出操作，因此獲得非常廣泛的應(yīng)用。 8255A 是可編程的并行輸入輸出接口芯片，它具有三個(gè) 8 位并行端口，分別為 A口、 B 口和 C 口，且具有 40 個(gè)引腳，雙列直插式封裝， 采用 +5V 供電，其引腳與功能示意圖如圖 238255A 引腳分布圖所示。 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 圖 23為 8255A 引腳分布圖 D0～ D7： 三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255A 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送 。 A1， A0； 地址選擇線 ， 用來選擇 8255A 的 PA 口 ， PB 口 ， PC 口和控制寄存器 。 A1， A0； 地址選擇線 ， 用來選擇 8255A 的 PA 口 ， PB 口 ， PC 口和控制寄存器 ； 當(dāng) A1=0， A0=1 時(shí) ， PB 口被選擇 ； 當(dāng) A1=1， A0=0 時(shí) ， PC 口被選擇 ； 當(dāng) A1=1， A0=1 時(shí) ， 控制寄存器被選擇 。 /CS： 芯片選擇信號(hào)線 ， 當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ， 即 /CS=0 時(shí) ， 表示芯片被選中，允許 8255A 與 CPU 進(jìn)行通訊 ； /CS=1 時(shí) ， 8255A 無法與 CPU 做數(shù)據(jù)傳輸 。 /RD： 讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ， 即 /RD=0 且 /CS=0 時(shí) ， 允許 8255A通過數(shù)據(jù)總線向 CPU 發(fā)送 數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU 從 8255A 讀取信息或數(shù)據(jù) 。 /WR： 寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ， 即 /WR=0 且 /CS=0 時(shí) ， 允許 CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255A。 RESET： 復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式 。 根據(jù)以上說明列出擴(kuò)展 8255A 個(gè)端口的讀 /寫操作的信息關(guān)系如表 22 所示。 表 22擴(kuò)展 8255A 個(gè)端口的讀 /寫操作的信息關(guān)系 /CS /RD /WR A1 A0 操作 0 1 0 0 0 寫端口 A 0 1 0 0 1 寫端口 B 0 1 0 1 0 寫端口 C 0 1 0 1 1 寫控制存儲(chǔ)器 0 0 1 0 0 讀端口 A 0 0 1 0 1 讀端口 B 0 0 1 1 0 讀端口 C 0 0 1 1 1 無操作 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 8255A 在使用前要先寫入一個(gè)工作方式控制字，用于指定 A 口、 B 口、 C 口三個(gè)端口各自的工作方式，三個(gè)端口是相互獨(dú)立的輸入輸出通道端口。 8255A 共有三種工作方式： 方式 0— 基本輸入輸出方式 ，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接對(duì) 8255A 與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)輸入輸出操作。 A 口、 B 口、 C 口和高 4 位和低 4 位均可設(shè)置為方式 0。 方 式 1— 選通輸入 /出方式 ，此時(shí) 8255A 的 A 口和 B 口與外設(shè)之間進(jìn)行輸入或者輸出操作時(shí)，需要 C 口的部分 I/O 線提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。只有 A 口和 B 口可工作于方式 1。 方式 2— 雙向選通輸入 /輸出方式 ，即同一端口的 I/O 線即可以輸入也可以輸出，只有 A 口可以工作于方式 C 口的部分 I/O 線來提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 PA0～ PA7： 端口 A 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 工作于三種方式中的任何一種 ； PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器，一個(gè) 8 位的輸入輸出緩沖器 。不能工作于方式二 ； PC0～ PC7： 端口 C 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口 C 可以通過工作方式設(shè)定而分成 2 個(gè) 4 位的端口，每個(gè) 4位的端口包含一個(gè) 4 位的鎖存器，分別與端口 A 和端口 B 配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。不能工作于方式一或二 。 8255A 作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3 個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口 A、 B、 C 口。由于 8255A可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè) 部分：與控制部分、 CPU 連接部分、與外設(shè)連接部分 。 1）控制器 8255A 將 3 個(gè)通道分為兩組，即 PA0～ PA7 與 PC4～ PC7 組成 A 組， PB0～ PB7 與PC0～ PC3 組成 B 組。 A 組控制器：控制 A 口與上 C 口的輸入與輸出 。 B 組控制器：控制 B 口與下 C 口的輸入與輸出 。 2）與 CPU 連接部 分 根據(jù)定義， 8255A 能并行傳送 8 位數(shù)據(jù)，所以其數(shù)據(jù)線為 8 根 D0～ D7。由于 8255A具有 3 個(gè)通道 A、 B、 C，所以只要兩根地址線就能尋址 A、 B、 C 口及控制寄存器，故地址線為兩根 A0～ A1。此外 CPU 要對(duì) 8255A 進(jìn)行讀、寫與片選操 作，所以控制線為片選、復(fù)位、讀、寫信號(hào)。各信號(hào)的引腳編號(hào)如下 ： （ 1）數(shù)據(jù)總線 DB：編號(hào)為 D0～ D7，用于 8255A 與 CPU 傳送 8 位數(shù)據(jù) 。 （ 2）地址總線 AB：編號(hào)為 A0～ A1，用于選擇 A、 B、 C 口與控制寄存器 。 （ 3） 控制總線 CB：片選信號(hào)、復(fù)位信號(hào) RST、寫信號(hào)、讀信號(hào)。當(dāng) CPU 要對(duì) 8255A進(jìn)行讀、寫操作時(shí)，必須先向 8255A 發(fā)片選信號(hào)選中 8255A 芯片，然后發(fā)讀信號(hào)或?qū)懶盘?hào)對(duì) 8255A 進(jìn)行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作 。 3）與外設(shè)接口部 分 根據(jù)定義， 8255A 有 3 個(gè)通道 A、 B、 C 與外設(shè)連接，每個(gè)通道又有 8 根線與 外設(shè)連接，所以 8255A 可以用 24 根線與外設(shè)連接，若進(jìn)行開關(guān)量控制，則 8255A 可同時(shí)控制 24 路開關(guān)。各通道的引腳編號(hào)如下 ： （ 1） A 口：編號(hào)為 PA0～ PA7，用于 8255A 向外設(shè)輸入輸出 8 位并行數(shù)據(jù) 。 （ 2） B 口：編號(hào)為 PB0～ PB7，用于 8255A 向外設(shè)輸入輸出 8 位并行數(shù)據(jù) 。 （ 3） C 口 ： 編號(hào)為 PC0～ PC7，用于 8255A 向外設(shè)輸入輸出 8 位并行數(shù)據(jù)，當(dāng) 8255A工作于應(yīng)答 I/O 方式時(shí)， C 口用于 聯(lián)絡(luò) 信號(hào)的通信 。 以上闡述的是 8255A 的相關(guān)資料，根據(jù)系統(tǒng)的需求，采用了 8255A 的方式 0— 基本輸入輸出方式 ，根據(jù) 表 22的信息才 選擇對(duì)應(yīng) 8255A 的控制 字 ，通過總線控制的方式來實(shí)現(xiàn)8255A的讀寫，當(dāng)然系統(tǒng)在對(duì) 8255A的使用時(shí)，只是對(duì) PA、 PB、 PC 的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取值自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 而已。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片 L298 L298是意大利 SGS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專用控制器，它能產(chǎn)生 4相控制信號(hào)，可用于計(jì)算機(jī)控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機(jī)，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。芯片內(nèi)的 PWM斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)繞組中的電機(jī)繞組中的電流。該集成電路采用了 SGS公司的模擬 /數(shù)字兼容的 I2L技術(shù) ，使用 5V的電源電壓，全部信號(hào)的連接都與 TFL/CMOS 或集電極開路的晶體管兼容。 圖 24為 L298 引腳分布圖。 圖 24為 L298引腳分布圖 L298芯片 引腳說明 1腳（ SENSA） IN IN2電流檢測(cè)電壓反饋輸入端 2腳（ OUT1） 第一個(gè)輸出 3腳（ OUT2） 第二個(gè)輸出 4腳（ VS） 外部電壓 5腳（ IN1） 第一個(gè)輸入 6腳（ ENA） IN IN2阻止電機(jī)驅(qū)動(dòng) 7腳（ IN2） 第二個(gè)輸入 8腳 (GND)接地端 9腳（