【文章內(nèi)容簡介】 樓層顯示 LED 就是接收單片機處理的信息，顯示此時的樓層數(shù)。模擬電梯運行指示燈就是接收單片機處理的信息，模擬電梯的工作狀態(tài)：上升、下降、停止。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 STC89C52 單片機本設計采用的是 STC89C52 單片機，STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 的 8 位單片機，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的STC89C52 單片機可以為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。其主要功能特性如下所示（馮濤等，2022）：(1)與 MCS51 指令和引腳完全兼容； 　　(2)8K 字節(jié)可重復檫寫 Flash 閃爍存儲器； 　　(3)壽命： 1000 次檫寫周期；3　　(4)三級加密程序存儲器；　　(5)全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz；　　(6)2568 字節(jié)內(nèi)部 RAM；　　(7)32 個可編程 I/O 口線；　　(8)三個 16 位定時器/計數(shù)器；　　(9)8 個中斷源； 　　(10)可編程串行 UART 通道；　　(11)低功耗空閑和掉電模式。圖 2 STC89C52 單片機外形及引腳排列圖3 硬件電路系統(tǒng)的設計 硬件電路設計的主要思路電梯最底層為 1 樓，因此在 1 樓僅有上升按鍵，而電梯最高層為 3 樓，因此 3 樓應僅有下降按鍵。2 樓則應既有上升按鍵，也有下降按鍵。在電梯內(nèi)部按鍵設置方面，則應有 1～3 樓的各層選擇按鍵，還要有開門和關門的按鍵。除了這些按鍵以外還要有三個限位開關分別模擬電梯到達每一層的觸發(fā)信號。按鍵的一端接 VCC，另一端連至單片機引腳。這里，由于按鍵數(shù)量很多，又要求電梯控制系統(tǒng)能以最快速度響應按鍵的需求，因此，所有按鍵通過連接到門電路，進行邏輯轉(zhuǎn)換再送到單片機的 端。無論INT04哪一個按鍵有動作，低電平信號就會送到 端，從而引發(fā)外部中斷，外部中斷 0 服INT0務子程序運行。由于此次有十二個按鍵，所以使用一個雙五輸入或非門和一個雙四輸入與非門來實現(xiàn)。由于電梯的樓層只有三層，而且單片機的端口也不是很夠，所以本次設計沒有使用七段數(shù)碼管來進行樓層顯示，而是直接使用三個 LED 用來代表電梯外部的三個樓層。此外，電梯內(nèi)外部的按鍵都有相應的指示燈，還有電梯運行狀態(tài)指示燈，開門與關門的指示燈。所有 LED 指示燈的正極都接單片機 IO 口，負極經(jīng)由限流電阻接地，當有按鍵按下的時候，程序會置 1 對應的 IO 口，使指示燈亮起。 復位電路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）的高電平就可以使單片機復位（夏明娜等，2022）。STC89C52 的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。復位電路通常采用兩種復位方式，即上電復位和手動復位兩種方式，手動復位又有電平方式和脈沖方式兩種。本次設計采用了上電復位作為單片機的復位方式。如圖 3 所示，通過 RST 端經(jīng)由電阻與地，電容與電源 VCC 接通而實現(xiàn)，當單片機上電時，RST 端為高電平復位。當時鐘頻率選用12MHz 時，C1 取 22uF，R1 取 10KΩ 時，電容 C1 充放電時間 τ=R1*C1=2us（2 個機器周期）。復位電路如圖 3 所示。圖 3 復位電路圖5 晶振電路單片機的晶振電路由時鐘電蕩電路和分頻電路兩部分電路組成。其中，振蕩電路是由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容所構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖信號。而分頻電路則是用于把振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖信號分頻，以得到所需要的時鐘信號（李廣弟等，2022）。AT89C52 單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍接一拍地工作，因此時鐘頻率直接影響了單片機的運行速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性（周堅，2022）。STC89C52 單片機電路中的電容 C1 和 C2 典型值通常選擇為 30pF。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。但是反過來運行速度越快對內(nèi)存的速度要求也就越高，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的安裝得與單片機的芯片引腳靠近，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。晶振電路如圖 4 所示。圖 4 晶振電路圖 LED 指示燈電路LED 指示燈電路全部采用藍色的 LED 燈作為電梯的指示燈。采用 LED 作為電梯控制系統(tǒng)的指示燈主要是因為其功耗小，單片機的 IO 口足以驅(qū)動，LED1 ～LED3 為電梯停留所在樓層指示燈，LED4～LED7 為各樓層外部請求指示燈， LED8～LED10 為電梯內(nèi)部樓層請求指示燈，LED11～LED12 為電梯運行狀態(tài)指示燈， LED13 電梯開關門指示燈。指示燈一端通過限流電阻接地，另一端接單片機 IO 引腳。當有按鍵按下的時候，該按鍵所對應的指示燈應當同步亮起。此外，電梯運行指示燈和開關門指示燈應當能夠正確的亮滅。電路圖如圖 5 所示。6圖 5 LED 指示燈電路圖 按鍵中斷電路單片機的各中斷的優(yōu)先級（由高到低排列）：外部 0 中斷、定時器 T0 中斷、外部1 中斷、定時器 T1 中斷、串行發(fā)送中斷、串行接收中斷、定時器 T2 中斷（王宜懷，2022）。按鍵中斷電路如下圖 6 所示。圖中 74LS21 為雙 4 輸入與非門芯片，74LS260 為雙5 輸入或非門芯片，單片機的外部中斷 引腳與 74LS21 芯片的輸出端相接，按鍵信INT0號通過 74LS260 芯片進行邏輯轉(zhuǎn)換，然后將邏輯轉(zhuǎn)換后的輸出信號與 74LS21 芯片相連，通過這樣邏輯的轉(zhuǎn)換，可以使得十二個按鍵當中的任意一個按鍵按下時，就會觸發(fā)單片機的外部中斷 0。當單片機接通電源后，外部中斷 0 對應 IO 引腳此時為高電平，當任一按鍵按下后，通過相應的邏輯轉(zhuǎn)換，使得 74LS21 輸出為低電平，令外部中斷 0 的引腳變?yōu)榈碗娖?。此時引腳的高電平變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生了一個電壓的下降沿，觸發(fā)外部中斷。此時外部中斷 0 立即響應，單片機系統(tǒng)進入中斷控制子程序系統(tǒng)，在中斷服務子程序中做出相應的執(zhí)行指令。按鍵的另一端同時與單片機的 IO 引腳相連，其中，S1～S3 為電梯內(nèi)部的按鈕請求按鍵， S4～S7 為每層樓外部的請求按鈕，S8 ～S9 為電梯內(nèi)部開關門請求按鍵， S10～S12 為電梯到達樓層指示按鍵。這些按鈕一端與電源相接，一端又與單片機和門774LS21 和 74LS260 相接，當按鍵按下時會使按鍵對應的 IO 引腳變?yōu)楦唠娖剑ㄟ^重點子程序就可以檢測出到底是哪個按鍵。圖 6 按鍵中斷電路圖4 軟件系統(tǒng)的設計 程序的設計思路首先，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，合理判斷電梯應當做出上升或下降的響應動作，再結(jié)合限位開關，使電梯能夠準確的在目標樓層停留。其次，電梯到達某樓層后，如果沒有后續(xù)的按鍵動作，也就是當電梯外部的人進入電梯內(nèi)部之后沒有按下按鈕，且電梯其他樓層也沒有按鍵動作時，經(jīng)過開關門程序之后電梯保持在該樓層不動，直到有新的請求。然后，需要注意幾種情況：當電梯在下層，高層樓層有按鍵按下時，電梯上行，該層以下樓層如果有向下的請求時，電梯會開門，但是請求不會被忽略，等到電梯處理完8高層的請求開始下行，到達該樓層的時候再執(zhí)行相應的請求。同樣的，如果電梯在高層，低層樓層有請求指示，該層以上的樓層如果有向上的請求時，電梯經(jīng)過此樓層也是不會開門的，要等到電梯處理完低層請求，上行經(jīng)過此樓層的時候才會處理相應請求。 另外，當電梯上升或者下降時，相應的狀態(tài)指示燈應及時同步點亮，到達目標樓層后樓層的請求指示燈也要同時熄滅。 主程序流程圖主程序首先對單片機進行初始化，使得相應的 IO 口以及中斷寄存器置位，以滿足接下來的操作。系統(tǒng)開始運行的時候電梯默認停留在 1 樓，此時樓層所在指示燈應該指示電梯停留在一樓。然后，主程序