【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究單片機(jī)在電梯控制領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著高層建筑的快速

　　

【正文】 組寄存器組，每組寄存器組包含八個(gè)寄存器共 32 個(gè)寄存器。另外一個(gè)子段叫做位尋址段 BDATA，包括 16 個(gè)字節(jié)共 128位，每一位都可單獨(dú)尋址。這16 個(gè)字節(jié)也可進(jìn)行字節(jié)尋址。 ③ 特殊功能寄存器區(qū) (SFR)：中斷系統(tǒng)和外部功能控制寄存器位于從地址 80H開始的內(nèi)部 RAM 中。這些寄存器被稱作特殊功能寄存器，簡(jiǎn)稱 SFR。其中很多寄存器都可位尋址，可通過(guò)名字進(jìn)行引用。地址可被 8整除的寄存器可以位尋址。 ④ XDATA 區(qū)： AT89S52 的 XDATA 存儲(chǔ)空間為 64K，采用 16 位地址 尋址。稱作外部數(shù)據(jù) 區(qū) ， 簡(jiǎn)稱 XDATA 區(qū)。處理 XDATA 中的數(shù)據(jù)至少要花 3 個(gè)指令周期。 （ 2）程序存儲(chǔ)器 AT89S52 具有 8K Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，可以外接達(dá)到 64k 字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器。如果 EA 引腳 接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。 AT89S52 單片機(jī)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容為 0000H，系統(tǒng)從 0000H 單元開始取指令，并執(zhí)行程序。程序存儲(chǔ)器是只讀的。如果 EA 接 VCC， 程序 讀寫先從內(nèi)部 存儲(chǔ)器 （地址為0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2020H～ FFFFH。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 按鍵電路 電梯按鍵電路屬于電梯的輸入模塊，乘客通過(guò)按下要去樓層的按鍵，向單片機(jī)發(fā)送樓層數(shù)信號(hào)，單片機(jī)將信號(hào)判斷處理，指揮電梯正確到達(dá)指定樓層。按鍵電路可謂是電梯運(yùn)行方式的主要數(shù)據(jù)依據(jù)來(lái)源，相當(dāng)于控制系統(tǒng)的耳朵。 本設(shè)計(jì)是 8層住宅樓的電梯，其按鍵有：轎廂內(nèi)樓層按鍵 8個(gè)、開關(guān)門按鍵 2個(gè)以及報(bào)警按鍵 1 個(gè)，除一樓只有上行按鍵，八樓只有下行按鍵外，每層樓的門廳有上、下按鍵各一個(gè)，總共有 25個(gè)按鍵。由于本電路所需的按鍵較多，為了節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口，將按鍵排列成矩陣形式。由于共有 25 個(gè)按鍵，所以本電路采用 5 5 鍵盤矩陣，其電路如圖 所示，單片機(jī)采用行和列掃描法，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī) I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸 入線就會(huì)被拉低，這樣通過(guò)讀輸入線的狀態(tài)就可以得知是哪個(gè)鍵被按下。 圖 鍵盤矩陣電路 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 各按鈕開關(guān)說(shuō)明： 按鍵“ 1” ：轎廂內(nèi)一樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 2” ：轎廂內(nèi)二樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 3” ：轎廂內(nèi)三樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 4” ：轎廂內(nèi)四樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 5” ：轎廂內(nèi)五樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 6” ：轎廂內(nèi)六樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 7” ：轎廂內(nèi)七樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 8” ：轎廂內(nèi)八樓呼叫開關(guān)； 按鍵“ 1 上” ：轎廂外一樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 2 上” ：轎廂外二樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 2 下” ：轎廂外二樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 3 上” ：轎廂外三樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 3 下” ：轎廂外三樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 4 上” ：轎廂外四樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 4 下” ：轎廂外四樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 5 上” ：轎廂外五樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 5 下” ：轎廂外五樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 6 上” ：轎廂外六樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 6 下” ：轎廂外六樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 7 上” ：轎廂外七樓上呼叫開關(guān)； 按鍵“ 7 下” ：轎廂外七樓下呼叫開關(guān) ；按鍵“ 8 下” ：轎廂外八樓下呼叫開關(guān)； 按鍵“開門” ：轎廂內(nèi)轎門開門開關(guān) ；按鍵“關(guān)門” ：轎廂內(nèi)轎門關(guān)門開關(guān)； 按鍵“報(bào)警” ：轎廂內(nèi)緊急報(bào)警開關(guān) 。 樓層檢測(cè) 電路 電梯運(yùn)行到的樓層數(shù)，是用 平層感應(yīng)器發(fā)送給單片機(jī)的。本設(shè)計(jì)采用的是紅外接收電路作為平層感應(yīng)器，在豎井各個(gè)樓層設(shè)置紅外發(fā)射接收管，在轎廂上下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中紅外線發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)轎廂運(yùn)動(dòng)到特定位置，豎井上的紅外線接收頭收到紅外線，其輸出發(fā)生變化。單片機(jī)通過(guò)紅外線接收頭輸出的變化知道電梯轎廂的位置。其電路圖如圖 。 圖 紅外發(fā)射對(duì)管 圖 紅外對(duì)管電路圖 圖 所示為反射式紅外線發(fā)射 接收器的示例。調(diào)整發(fā)射管的限流電阻（ 200 Ω），可以調(diào)整靈敏度，但是注意不能讓電流超過(guò) 50mA，以免燒毀發(fā)射管。輸出重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 側(cè)的 10k 電阻是提供“ 0”電平時(shí)的接地電阻，如果電路里已經(jīng)有信號(hào)輸入的接地電阻，則可以省略本處的 10kΩ電阻。此電阻阻值不能太小，否則高電平輸出會(huì)達(dá)不到 以上。只要在紅外線發(fā)射－接收管前插入一件對(duì)紅外光有無(wú)反射作用的物質(zhì)，圖示的輸出端口“ OUT”的電平立即從高變成低。如果該反射或無(wú)反射物質(zhì)是循環(huán)連續(xù)動(dòng)作的話，就是一種非常好的無(wú)觸點(diǎn)信號(hào)源位置檢測(cè)。 顯示電路 （ 1）樓層顯示電路 將電梯按鍵比作控制系統(tǒng)的耳朵，那 電梯顯示電路就是控制系統(tǒng)的嘴巴了?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)顯示電路，將電梯運(yùn)行情況直觀的反應(yīng)給乘客。本設(shè)計(jì)是 8層樓的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，樓層數(shù)最大為 8，所以選用一個(gè) 8 位數(shù)碼管來(lái)顯示電梯所達(dá)到的樓層數(shù)。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式有兩種，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種方式占用 I/O 端口多。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管 的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，節(jié)約大量的I/O 端口。由于本設(shè)計(jì)要用到大量的 I/O端口，故用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，用 4511 來(lái)驅(qū)動(dòng) 8位數(shù)碼管顯示電梯所到達(dá)的樓層數(shù)。本設(shè)計(jì)中，轎廂和每層樓的門廳都要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)碼顯示管，接線如圖 所示，圖中共有 9個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)，通過(guò)對(duì)四根數(shù) 據(jù)線進(jìn)行寫操作來(lái)顯示樓層數(shù)。 圖 電梯顯示電路接線 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 由于采用的是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，且共有 9個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)在一起，只由 4根數(shù)據(jù)線控制，該電路會(huì)出現(xiàn)功率不夠，數(shù)碼管亮度過(guò)低的問題。為了解決這個(gè)問題，該電路必須要接功率放大器。本設(shè)計(jì)采用三極管來(lái)作功率放大器，接線圖如 所示， PB2 端電流較小，基電極電流小，集電極正向?qū)?，外接電壓給 A端供電，A端與數(shù)碼管的一根控制線相接，使其輸入電流變大。每根數(shù)據(jù)線都接一個(gè)圖 的功率放大器，這樣數(shù)碼管的亮度就得到很大的提高。 圖 功率放大電路 圖 （ 2）方向顯示電路 電梯顯示部分除了要顯示樓層數(shù)外，還需要顯示電梯的運(yùn)行方向。電梯的上行下行與電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)有關(guān)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上行；電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下行。上行和下行可用兩個(gè)發(fā)光管表示。其電路圖如圖 ，由于本轎廂內(nèi)和每層樓的門廳都需要顯示電梯的運(yùn)行方向，故共需要 18 個(gè)發(fā)光管并聯(lián)，有兩根數(shù)據(jù)線控制，左邊的燈亮表示電梯上行，右邊的燈亮則表示電梯下行。同樣為了解決功率不夠的問題，每根數(shù)據(jù)線都接一個(gè)圖 的放大器。 圖 電梯運(yùn)行方向指示電路 （ 3）登記顯示電路 當(dāng)我們 在操作電梯按鍵的時(shí) 候，如何知道自己是否成功將自己想去的樓層數(shù)信號(hào)發(fā)給了控制系統(tǒng)呢？ 按鍵反饋是指當(dāng)你按下一個(gè)按鍵的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)給你一個(gè)反饋，表示你按鍵成功按下。本設(shè)計(jì)采用的是亮燈方式，就是當(dāng)你按下一個(gè)鍵的時(shí)候，與其相對(duì)應(yīng)的燈就會(huì)亮起。由于電梯運(yùn)行控制是由單片機(jī)控制的，所以按鍵信號(hào)要經(jīng)由單片機(jī)處理才能控制電梯運(yùn)行，這樣按鍵反饋就不能接在鍵盤的重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 輸入端。如果接在輸入端，那么即使燈亮也不能保證按鍵信號(hào)已經(jīng)輸入到了單片機(jī)內(nèi)。發(fā)光管要接在輸出端口，按鍵信號(hào)先傳送到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)將信號(hào)處理運(yùn)算給出指令控制響應(yīng)的發(fā)光管亮起。這樣就 保證了，只 有當(dāng)單片機(jī)接收到按鍵信號(hào)的時(shí)候，按鍵指示燈才會(huì)亮起，才算是給出了正確的按鍵反饋。本電梯共有25 個(gè)按鍵，由于報(bào)警按鍵其用途是報(bào)警，不需要指示燈，所以電梯按鍵燈共需要24 個(gè)。其電路圖如圖 所示，每個(gè)發(fā)光管與一個(gè)引腳連接，單片機(jī)通過(guò)給引腳信號(hào)來(lái)控制發(fā)光管的亮滅。 圖 登記顯示 電路 稱重電路 為了 乘客 和貨物以及電梯本身的安全，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7588《電梯制造與安裝安全規(guī)范》為防止電梯超載運(yùn)行制定了嚴(yán)格要求。 稱重電路是電梯安全保障的一個(gè)重要系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用的是 DS112 電梯稱重傳感器 。 DS112 稱重傳感器和永磁磁鐵（圓磁鋼）配合使用，當(dāng)傳感器探頭處的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于一定值的時(shí)候，傳感器內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)，指示燈燃亮，輸出高電平信號(hào)，反之指示燈熄滅，輸出低電平信號(hào)。利用這種原理，可以做到為電梯提供輕載，滿載，超載等開關(guān)信號(hào)。 其安裝方式如圖 所示 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 圖 稱重傳感器安裝示意圖 DS112 的輸出方式為推挽輸出，輸出內(nèi)阻為 200Ω，輸出電流為 100mA，可以和任何控制系統(tǒng)方便連接。連接線路 如圖 所示 ： 圖 傳感器連線示意圖 由于輸出信號(hào)是高低電平，所以可以將輸出信號(hào)接在單片機(jī)的一個(gè) I/O 口引腳上，高低電平的轉(zhuǎn)變就可以向系統(tǒng)傳送是否超重。 端口擴(kuò)展電路 由于本設(shè)計(jì)所需要的端口遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 AT89S52 單片機(jī)自身的 I/O 口數(shù)，所以只能擴(kuò)展 I/O 端口，以保證端口夠用。本設(shè)計(jì)采用 8255 來(lái)擴(kuò)展 I/O 口。 8255 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)。 8255 可作為 單片機(jī) 與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。 8255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 8255可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè)部分：與 CPU重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。其連接方式是將 AT89S52 的 P0 口與 8255數(shù)據(jù)線相連，地址線通過(guò) 74HC573 鎖存連接。 由于本設(shè)計(jì)所需的 I/O 端口較多，所以需要兩塊 8255，其電路連接如圖 所示，給出一塊 8255 芯片的連接電路圖。 圖 8255端口擴(kuò)展電路 電源電路 本系統(tǒng)所要用到的電壓有 +12V 和 +5V，對(duì)各電路 進(jìn)行供電，電源采用 220V 交流用電，用降壓器降到合適的電壓大小， 然后用穩(wěn)壓管 7805 和 7812 進(jìn)行穩(wěn)壓。由于輸入是交流電，而需要的是直流電，所以必須要將交流轉(zhuǎn)換為直流。本設(shè)計(jì)采用整流橋的方式將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，整流橋即將橋式整流的四個(gè)二級(jí)管封裝在一起，只引出四個(gè)引腳。電源電路如圖 所示。 圖 電源電路 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 23 在降壓電路中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： （ 1） 輸入輸出壓差不能太大，太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； （ 2） 輸出電流不能太大， 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； （ 3） 輸入輸出壓差也不能太小，太小效率很差。 本章小結(jié) 本章是關(guān)于電梯控制器硬件接口電路的設(shè)計(jì)，在第二章的基礎(chǔ)上，說(shuō)明了硬件電路的設(shè)計(jì)原理，給出了電梯控制系統(tǒng)各部分的電路圖，包括 電梯按鍵電路、電梯顯示電路、電梯按鍵燈電路、紅外發(fā)射接收電路、電源電路和端口擴(kuò)展電路時(shí)鐘電路 、 復(fù)位電路 。 本章節(jié)為接下來(lái)的軟件設(shè)計(jì)部分打下基礎(chǔ)。另外，完整的電氣原理圖會(huì)附在后面。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）