【文章內(nèi)容簡介】 。單片機(jī)就是整個系統(tǒng)的核心，接收輸入信息，經(jīng)過處理后輸出信息；樓層顯示 LED 就是接收單片機(jī)處理的信息，顯示此時(shí)的樓層數(shù)。模擬電梯運(yùn)行指示燈就是接收單片機(jī)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(jī)本設(shè)計(jì)采用的是 STC89C52 單片機(jī)，STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 的 8 位單片機(jī)，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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)大的STC89C52 單片機(jī)可以為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)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(fù)檫寫 Flash 閃爍存儲器； 　　(3)壽命： 1000 次檫寫周期；　　(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(shí)器/計(jì)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(jī)外形及引腳排列圖3 硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)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(yīng)僅有下降按鍵。2 樓則應(yīng)既有上升按鍵，也有下降按鍵。在電梯內(nèi)部按鍵設(shè)置方面，則應(yīng)有 1～3 樓的各層選擇按鍵，還要有開門和關(guān)門的按鍵。除了這些按鍵以外還要有三個限位開關(guān)分別模擬電梯到達(dá)每一層的觸發(fā)信號。按鍵的一端接 VCC，另一端連至單片機(jī)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(yīng)按鍵的需求，因此，所有按鍵通過連接到門電路，進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換再送到單片機(jī)的 端。無論INT0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(wù)子程序運(yùn)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(shí)現(xiàn)。由于電梯的樓層只有三層，而且單片機(jī)的端口也不是很夠，所以本次設(shè)計(jì)沒有使用七段數(shù)碼管來進(jìn)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(yīng)的指示燈，還有電梯運(yùn)行狀態(tài)指示燈，開門與關(guān)門的指示燈。所有 LED 指示燈的正極都接單片機(jī) IO 口，負(fù)極經(jīng)由限流電阻接地，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，程序會置 1 對應(yīng)的 IO 口，使指示燈亮起。 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，程序給單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 加大于 2 個機(jī)器周期（即 24 個時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使單片機(jī)復(fù)位（夏明娜等，2022）。STC89C52 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用兩種復(fù)位方式，即上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式，手動復(fù)位又有電平方式和脈沖方式兩種。本次設(shè)計(jì)采用了上電復(fù)位作為單片機(jī)的復(fù)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(shí)現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)上電時(shí)，RST 端為高電平復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12MHz 時(shí)，C1 取 22uF，R1 取 10KΩ 時(shí)，電容 C1 充放電時(shí)間 τ=R1*C1=2us（2 個機(jī)器周期）。復(fù)位電路如圖 3 所示。圖 3 復(fù)位電路圖 晶振電路單片機(jī)的晶振電路由時(shí)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(shí)鐘信號（李廣弟等，2022）。AT89C52 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍接一拍地工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響了單片機(jī)的運(yùn)行速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（周堅(jiān)，2022）。STC89C52 單片機(jī)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(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也越快。但是反過來運(yùn)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(yīng)盡可能的安裝得與單片機(jī)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(shè)計(jì)我們考慮選擇頻率為 12MHz 的晶振，當(dāng)振蕩脈沖頻率為 12MHz 時(shí)，一個機(jī)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(lán)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?yàn)槠涔男?，單片機(jī)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(yùn)行狀態(tài)指示燈， LED13 電梯開關(guān)門指示燈。指示燈一端通過限流電阻接地，另一端接單片機(jī) IO 引腳。當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，該按鍵所對應(yīng)的指示燈應(yīng)當(dāng)同步亮起。此外，電梯運(yùn)行指示燈和開關(guān)門指示燈應(yīng)當(dāng)能夠正確的亮滅。電路圖如圖 5 所示。圖 5 LED 指示燈電路圖 按鍵中斷電路單片機(jī)的各中斷的優(yōu)先級（由高到低排列）：外部 0 中斷、定時(shí)器 T0 中斷、外部1 中斷、定時(shí)器 T1 中斷、串行發(fā)送中斷、串行接收中斷、定時(shí)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(jī)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(jìn)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(dāng)中的任意一個按鍵按下時(shí)，就會觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷 0。當(dāng)單片機(jī)接通電源后，外部中斷 0 對應(yīng) IO 引腳此時(shí)為高電平，當(dāng)任一按鍵按下后，通過相應(yīng)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(shí)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(shí)外部中斷 0 立即響應(yīng)，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入中斷控制子程序系統(tǒng)，在中斷服務(wù)子程序中做出相應(yīng)的執(zhí)行指令。按鍵的另一端同時(shí)與單片機(jī)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(guān)門請求按鍵， S10～S12 為電梯到達(dá)樓層指示按鍵。這些按鈕一端與電源相接，一端又與單片機(jī)和門74LS21 和 74LS260 相接，當(dāng)按鍵按下時(shí)會使按鍵對應(yīng)的 IO 引腳變?yōu)楦唠娖?，通過重點(diǎn)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(shè)計(jì) 程序的設(shè)計(jì)思路首先，必須得合理考慮按鍵的響應(yīng)問題。一段時(shí)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(guān)系，合理判斷電梯應(yīng)當(dāng)做出上升或下降的響應(yīng)動作，再結(jié)合限位開關(guān)，使電梯能夠準(zhǔn)確的在目標(biāo)樓層停留。其次，電梯到達(dá)某樓層后，如果沒有后續(xù)的按鍵動作，也就是當(dāng)電梯外部的人進(jìn)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(shí)，經(jīng)過開關(guān)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(dāng)電梯在下層，高層樓層有按鍵按下時(shí)，電梯上行，該層以下樓層如果有向下的請求時(shí)，電梯會開門，但是請求不會被忽略，等到電梯處理完高層的請求開始下行，到達(dá)該樓層的時(shí)候再執(zhí)行相應(yīng)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(shí)，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(shí)候才會處理相應(yīng)請求。 另外，當(dāng)電梯上升或者下降時(shí)，相應(yīng)的狀態(tài)指示燈應(yīng)及時(shí)同步點(diǎn)亮，到達(dá)目標(biāo)樓層后樓層的請求指示燈也要同時(shí)熄滅。 主程序流程圖主程序首先對單片機(jī)進(jìn)行初始化，使得相應(yīng)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(yùn)行的時(shí)候電梯默認(rèn)停