【正文】 另外，完整的電氣原理圖會(huì)附在后面。 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 。 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。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。 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。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。 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。其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 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。 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。 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。 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)。 稱重電路是電梯安全保障的一個(gè)重要系統(tǒng)。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。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。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)。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。同樣為了解決功率不夠的問(wèn)題，每根數(shù)據(jù)線都接一個(gè)圖 的放大器。上行和下行可用兩個(gè)發(fā)光管表示。 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。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。 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(wèn)題。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)。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(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。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)?？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。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)。此電阻阻值不能太小，否則高電平輸出會(huì)達(dá)不到 以上。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。其電路圖如圖 。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。 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) 。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。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。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。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。 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。 （ 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。稱作外部數(shù)據(jù) 區(qū) ， 簡(jiǎn)稱 XDATA 區(qū)。地址可被 8整除的寄存器可以位尋址。這些寄存器被稱作特殊功能寄存器，簡(jiǎn)稱 SFR。這16 個(gè)字節(jié)也可進(jìn)行字節(jié)尋址。數(shù)據(jù)段中有兩個(gè)小段，第一個(gè)子段包含四組寄存器組，每組寄存器組包含八個(gè)寄存器共 32 個(gè)寄存器。通常我們把使用比較頻繁的變量或局部變量存儲(chǔ)在 DATA 段中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器常用來(lái)存放程序運(yùn)行中所需要的常數(shù)或變量。 單片機(jī) AT89S52 存儲(chǔ) 器 介紹 AT89S52 把程序存儲(chǔ)器分開，各自有尋址系統(tǒng)，控制信號(hào)和功能。 (11)XTAL1 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 (10)EA/VPP 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器 （地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。此外，該 引腳 會(huì)被微弱拉高， 單片機(jī) 執(zhí)行外部 程序 時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無(wú)效。如有必要，可通過(guò)對(duì) 特殊功能寄存器 （ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn) 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè) 機(jī)器周期 以上高電平將是 單片機(jī) 復(fù)位 (8)ALE/PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器 或數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 時(shí)， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ Il） P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 32所示：此外， P3 口還接受一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接受高位地址和一些控制信號(hào)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 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) 13 表 P1 口引腳第二功能 引腳 第二功能 T2（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在 系統(tǒng)編程 用） SCK（在 系統(tǒng)編程 用） (5)P2 口 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖可驅(qū)動(dòng) (吸收和輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 （ I1）， 和 還可以作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） ，參見(jiàn)表 。 (4)P1 口 P1 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收和輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在 flash 編程 時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部 程序 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。 AT89S52 單片機(jī)的功能十分強(qiáng)大，其主要性能有：（ 1） 與 MCS51單片機(jī) 產(chǎn)品兼容； （ 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ； （ 3） 1000 次擦寫周期； （ 4） 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； （ 5） 三級(jí)加密 程序存儲(chǔ)器 ； （ 6） 32 個(gè)可編程 I/O口線； （ 7）三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； （ 8） 8 個(gè) 中斷源 ； （ 9） 全雙工 UART 串行通道； （ 10）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) 12 低功耗空閑和掉電模式； （ 11） 掉電后中斷可喚醒； （ 12） 看門狗定時(shí)器 ； （ 13） 雙數(shù)據(jù)指針； （ 14） 掉電 標(biāo)識(shí)符 。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī) AT89S52 介紹 單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Micro Computer)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理單元 CPU、一定容量的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 和只讀存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 、 I/O 接口電路以及串行口等制作在一塊芯片中的計(jì)算機(jī)，具有微型 計(jì)算機(jī)的基本功能。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) 11 3 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)的 基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 中 ，以一片 AT89S52 單片機(jī)為主控器的控制系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章對(duì)基于單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng)方案進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)模塊既有方案進(jìn)行了初步的選擇。待到多余乘客退出轎廂，重量達(dá)到要求，電梯再次恢復(fù)起點(diǎn)。 超重報(bào)警結(jié)合了重量檢測(cè)模塊和聲音提示模塊，是在電梯超重時(shí)給乘客提示的模塊。其作用是 當(dāng)電梯突然發(fā)生故障使轎箱內(nèi)的人被困或者乘 客發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，通過(guò)按下緊急停止按鈕，可以清除所有呼叫信號(hào)， 將電梯直接運(yùn)行至一樓，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 報(bào)警模塊 報(bào)警模塊分為緊急情況報(bào)警模塊和超重報(bào)警模塊兩部分。 目前有很多聲音提示都是用的蜂鳴器， 本設(shè)計(jì)為 8 層電梯，蜂鳴器完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 總體方案設(shè)計(jì) 10 方案二：