【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4所示： 表4 顯示位與DD RAM 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系 顯示為序號(hào)12345...40DD RAM地址HEX第一行0001020304...27第二行4041424344...674 硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)用電梯的設(shè)計(jì)要求，并從各方面論證，將系統(tǒng)電路分為若干個(gè)模塊，分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)小系統(tǒng)電路，矩陣鍵盤電路，聲光提示及報(bào)警電路，定位平層電路，液晶顯示電路，LN298驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路以及電源電路。LCD1602液晶顯示 4*4矩陣按鍵 51單片機(jī) LN298驅(qū)動(dòng)電路 聲光提示及報(bào)警 步進(jìn)電機(jī) 定位平層電路 電路整體系統(tǒng)其中聲光提示及報(bào)警電路采用的是二極管與蜂鳴器組成的電路。聲光提示電路，是N個(gè)發(fā)光二極管組成的，用于提示轎廂所在的電路所在方向。定位平層電路是由一個(gè)激光二極管作為光源，4個(gè)光敏電阻檢測(cè)所到樓層的信息。電路的各個(gè)部分，在下面章節(jié)中分別詳細(xì)介紹。 單片機(jī)小系統(tǒng)電路 單片機(jī)小系統(tǒng)電路控制中心采用AT89S51單片機(jī)。其中230腳懸空，不接任何電路。晶振電路、。 晶振、復(fù)位以及下載電路晶振電路由C1與C2和晶振組成，晶振給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖。晶振的速率決定單片機(jī)的工作速率，C1與C2電容為10pF50pF的瓷片電容，接在晶振的兩引腳處，作用是削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響。復(fù)位電路采取的方式為手動(dòng)按鍵復(fù)位電路，由電解電容、電阻R1和紐扣按鍵組成。復(fù)位電路的原理是：當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。每次復(fù)位后，單片機(jī)的程序都會(huì)從第一條開(kāi)始從新執(zhí)行。需要注意的是：復(fù)位電容必須是電解電容，注意不要能接反。下載電路：圖中所顯示的是下載端口的接法，該端口與單片機(jī)是通過(guò)三個(gè)數(shù)據(jù)線通信的，。還有一個(gè)接口是接單片機(jī)的RESET，用于擦寫(xiě)程序。下載器的主控芯片為PDIUSBD12，主控電路為一個(gè)固定模塊，該USB接口適合于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，同時(shí)，也為便攜式系統(tǒng)提供了方便、快捷和可靠的接口解決方案，由于比較復(fù)雜，所以這里不作詳細(xì)介紹。表5 單片機(jī)小系統(tǒng)電路元器件參數(shù)器件名參數(shù)數(shù)量 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)芯片為L(zhǎng)N298，驅(qū)動(dòng)芯片的4腳為動(dòng)力電源接+12V電壓，9腳為邏輯電源接+5V電壓，DDDD10二極管起泄流保護(hù)作用，步進(jìn)電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，因此需要泄流，反接幾個(gè)二極管即可完成此功能。J4四個(gè)插針是連接到步進(jìn)電機(jī)的輸入電極，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。為了防止步進(jìn)電機(jī)的瞬間電路過(guò)大而燒壞單片機(jī)，我使用了四個(gè)光耦來(lái)作隔離。在一般的隔離電源中，光耦隔離反饋是一種簡(jiǎn)單、低成本的方式。光耦接+5V電壓。圖中UUUU4為隔離光耦，UU6為備用光耦。電路還設(shè)置了發(fā)光二極管作為指示光耦的運(yùn)行情況。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 液晶顯示電路 液晶顯示電路，電路中顯示采用LCD1602液晶顯示器，數(shù)據(jù)端口DB0~DB7接單片機(jī)P0口，高電平有效。R/為讀寫(xiě)端，高電平時(shí)為讀操作，低電平為寫(xiě)操作。，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器,低電平時(shí)選擇指令寄存器。（可調(diào)范圍是：0~50K?）是用于改變VO口的電壓，調(diào)節(jié)液晶顯示的對(duì)比度和亮度。15腳為背光正極，16腳為背光負(fù)極，為了防止出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象，15腳接正極，16腳接地。 4*4矩陣鍵盤電路。按鍵接單片機(jī)的P1端口，其中行接低四位，列接高四位。按鍵調(diào)用時(shí)，先給高四位的電平與0xf0相與，若沒(méi)有有鍵按下就會(huì)返回0xf0值，若有鍵按下就可以得到按鍵響應(yīng)所在的列，若然后逐次對(duì)列進(jìn)行掃描，判斷出所在的列侯就可以判斷出按鍵響應(yīng)值。 4*4矩陣按鍵電路 定位平層電路定位平層電路由激光二極管與冠名電阻組成的檢測(cè)電路，通過(guò)將檢測(cè)來(lái)的信號(hào)傳輸?shù)絃M339比較電路，與參考電壓進(jìn)行比較最后得到了一個(gè)邏輯電平（1或0），再通過(guò)單片機(jī)來(lái)處理，判斷轎廂所在位置，電梯模型中，光敏電阻裝置在豎井上，并對(duì)應(yīng)每個(gè)樓層位置上，激光二極管裝置在轎廂外部邊緣，通過(guò)測(cè)量，使激光二極管與光敏電阻對(duì)位時(shí)，剛好到達(dá)一個(gè)樓層。其中+VCC為5V電壓。由于LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，所以在使用的時(shí)候，輸出端到正電源之間須接一個(gè)電阻（稱為上拉電阻，阻值范圍：3~15K）。當(dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值，所以選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值，圖中其中R2為上拉電阻，根據(jù)實(shí)際情況，R1值為10K。R3為光敏電阻（為了讓光敏電阻不受外部光源的影響，制作時(shí)候，需要加個(gè)黑色的塑膠套）。當(dāng)有光照射的情況下R3=268?，無(wú)光照射的情況下R3=180K?。R2為分壓電阻，阻值為10K。R6為激光二極管，當(dāng)激光二級(jí)管照射到R3的表面時(shí)，表明到達(dá)一個(gè)樓層，R3阻值達(dá)到最低為268?，7腳電壓=5*268/10000=(V)；當(dāng)激光二級(jí)管沒(méi)有照射到R3的表面時(shí)，表明在樓層的其他位置，R3阻值達(dá)到最大為180K?，7腳電壓=5*180000/19000=(V)。參考電壓，所以輸出高電平。6腳為參考電壓值，當(dāng)大于6腳時(shí)，比較器輸出高電平，反之輸出低電平。 定位平層電路 樓層提示及聲光報(bào)警電路樓層提示電路非常簡(jiǎn)單，由幾個(gè)發(fā)光二極管組成。其中RRRRR1R1R1R15電阻為限流電阻，它們的阻值均為10K，保護(hù)發(fā)光二極管，防止電流過(guò)大燒壞發(fā)光二極管。每個(gè)樓層均有兩個(gè)發(fā)光二極管。發(fā)光二極管是用于提示樓層所在的方位，~。例如：當(dāng)轎廂在二樓時(shí)，三樓的兩個(gè)發(fā)光二極管，其中表示方位為上的二極管滅，表示方位為下的二極管亮。其他樓層原理也相同。聲光報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器與一個(gè)發(fā)光二極管組成。蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報(bào)警、音樂(lè)等許多應(yīng)用場(chǎng)合。蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，若直接接單片機(jī)很難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音，所以增加了一個(gè)三極管Q1來(lái)增加通過(guò)蜂鳴器的電流。蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到5V電源上面，另一端聯(lián)接到三極管的集電極，，三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。，三極管截止，發(fā)光二極管滅，蜂鳴器不發(fā)出聲音。 外部樓層提示電路 聲光報(bào)警電路 電源電路電源是各個(gè)模塊工作的能量，各個(gè)模塊工作電壓不盡相同，而且提供合適的電壓值才能使各個(gè)模塊工作在最穩(wěn)定的狀態(tài)。單片機(jī)、蜂鳴器以及LN298驅(qū)動(dòng)電路需要5V供電，步進(jìn)電機(jī)需要9V和12V供電。因此需要做能提供5V、9V、12V的電源。首先用變壓器將市電降到24V，再引三路分別接到有整流、濾波、穩(wěn)壓的電路中，即可得到直流5V、8V、12V電源。 電源電路5 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是以單片機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。軟件設(shè)計(jì)有兩種方法：一種是自上而下，逐步細(xì)化；一種是自下而上，先設(shè)計(jì)出每一個(gè)具體的模塊（子程序），然后再慢慢擴(kuò)大，最后組成一個(gè)系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中我用自下而上的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)的主程序總共調(diào)用了4個(gè)子程序，分別是液晶顯示程序、鍵盤掃描程序、樓層檢測(cè)程序、步進(jìn)電機(jī)方向及速度變換子程序、樓層提示及報(bào)警程序。在實(shí)際應(yīng)用中，若電梯處于閑置狀態(tài)時(shí)，也就是說(shuō)只有一人用電梯，電梯僅響應(yīng)一個(gè)呼叫，這個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)就比較容易。但是，對(duì)于多層樓層的實(shí)際情況往往比這復(fù)雜的多，要考慮到很多人同時(shí)使用電梯的情況，有可能會(huì)有其他不同樓層的人按下不同的按鍵（上行或者下行）的情況發(fā)生。所以得為電梯設(shè)定好一個(gè)不會(huì)發(fā)生混亂的的優(yōu)先級(jí)規(guī)則，讓系統(tǒng)根據(jù)遵循這一優(yōu)先規(guī)則，這個(gè)規(guī)則也是本設(shè)計(jì)最大的一個(gè)難點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中我設(shè)定的規(guī)則是：當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)，優(yōu)先處理向上的召喚，對(duì)應(yīng)向下運(yùn)行的召喚先用寄存器存儲(chǔ)，當(dāng)電梯向上運(yùn)行到達(dá)一個(gè)樓層時(shí)，先檢測(cè)寄存器里面的召喚，若沒(méi)有向上的召喚時(shí)，則可以運(yùn)行向下的召喚。當(dāng)電梯正在運(yùn)行到某一樓層的過(guò)程中，為了更好的實(shí)現(xiàn)電梯的速度變換，減小電梯制作的成本，若此時(shí)有途中要經(jīng)過(guò)的樓層有召喚時(shí)，也要等到完成正在執(zhí)行的響應(yīng)否再執(zhí)行。并且，若在上行過(guò)程中，也有人在某層按的是上行按鍵，但是電梯此時(shí)已經(jīng)走過(guò)了該層，那么電梯也絕對(duì)不會(huì)再選擇先下行接他。向下運(yùn)行時(shí)，召喚的優(yōu)先級(jí)與向上的同理，這里不再累贅。由AT89S51單片機(jī)為控制核心，先執(zhí)行液晶顯示的初始化程序，就開(kāi)中斷，每隔10ms掃描一次按鍵及樓層樓層檢測(cè)模塊，看是否有召喚和轎廂所在位置，若有召喚則讀取寄存器寄存的召喚數(shù)據(jù)，然后調(diào)用速度變換子程序，當(dāng)檢測(cè)到轎廂狀態(tài)（位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）有變化時(shí)，刷新顯示內(nèi)容。系統(tǒng)的各個(gè)子程序分別在以下章節(jié)作詳細(xì)介紹。 開(kāi)始 初始化 液晶顯示 掃描按鍵 樓層檢測(cè) 速度變換程序 主控流程圖 液晶顯示模塊。 返回程序入口是否判斷是否完成顯示初始化寫(xiě)入顯示設(shè)置命令延時(shí)1ms寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)檢測(cè)忙信號(hào)延時(shí)1ms否是判斷E=1？ 獲得顯示地址 顯示流程圖LCD1602在接口方面，有 8 條數(shù)據(jù)，三條控線。與微處理器或微控制相連,通過(guò)送入數(shù)據(jù)和指令，使模塊正常工作，其中8調(diào)數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的P0端口，讀數(shù)據(jù)。，LCD1602的顯示實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)四個(gè)過(guò)程：檢測(cè)忙碌階段，寫(xiě)入指令階段，讀取數(shù)據(jù)階段，寫(xiě)數(shù)據(jù)階段。軟件編程中，關(guān)于這四個(gè)過(guò)程的子程序，我直接調(diào)用過(guò)來(lái)的。顯示前進(jìn)行初始化，即復(fù)位過(guò)程，分為四個(gè)階段：不檢測(cè)忙碌狀態(tài)（指令：0x38）；開(kāi)顯示屏（指令：0x0c)；光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置（指令：0x06）。刷新屏（指令：0x01）。源程序如下：include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit rs=P2^7。 //sbit rw=P2^6。 // sbit lcden=P2^5。//uchar code table[]=Direction: $ 。//顯示初始化uchar table1[]=Location: 1 。bit lcd_bz() //測(cè)試LCD忙碌狀態(tài){ bit result。 rs = 0。 rw = 1。 lcden = 1。//忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出 DelayMs(5)。 result = (bit)(P0 amp。 0x80)。//將P0數(shù)據(jù)初始化 lcden = 0。 return result。}void write_(uchar ) //寫(xiě)指令{ while(lcd_bz())。//檢測(cè)忙狀態(tài) rs=0。 rw=0。 lcden=0。//指令寄存器寫(xiě)入 P0=。 DelayMs(5)。 lcden=1。 DelayMs(5)。 lcden=0。 }void write_date(uchar date) //寫(xiě)數(shù)據(jù){ while(lcd_bz())。 rs=1。 rw=0。 lcden=0。//數(shù)據(jù)寄存器寫(xiě)入 P0=date。 DelayMs(5)。 lcden=1。 DelayMs(5)。 lcden=0。 }void init() //初始化{ uchar num。 lcden=0。 write_(0x38)。//不檢測(cè)忙信號(hào) write_(0x0c)。//開(kāi)屏 write_(0x06)。//光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 write_(0x01)。//清屏 write_(0x80)。//定位第一行 for(num=0。num15。num++) //第一排顯示日期 { write_date(table[num])。 } write_(0x80+0x40+0)。 //第二排顯示時(shí)鐘 write_date(aa)。 } 矩陣按鍵掃描模塊 子程序入口將P1端口高位置一（列）判斷P1端口高位是否仍為一否是 延時(shí)去抖動(dòng)判斷P1端口高位是否仍為一否是 定位響應(yīng)所在列第一是否仍有鍵按下否第二行是否仍有鍵按下否是第三行是