【正文】 OUT2加入續(xù)流二極管保護電路。芯片的 18 管腳接地， 4 管腳接 到 46V電壓來驅動電機， 9 引腳接 到 7V電壓來驅動芯片， 11 管 腳為使能端，本設計只控制一個電機，因此 6 管腳直接拉高。 電機驅動電路設計 圖 電機驅動電路 第 11 頁 共 33 頁 如 圖所示， L298 驅動電路可直接進行點擊控制，無需隔離電路。蜂鳴器通過三極管和一個限流電阻與 口進行相連，三極管起開關作用，其基極的高電平使三極管飽和導通，是蜂鳴器導 通發(fā)聲，而基極低電平則使三極管關閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖 聲光報警電路 如圖 所示，本電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管兩部分組成，其中蜂鳴器由單片機的 口進行控制，二極管由單片機的 口進行控制。由于 AT89S52 單片機的 P0 口做 I/O 口使用時， CPU 內部發(fā)控制電平 0 封鎖與門，使與門輸出為 0，上拉場效應管 T1 處于截止狀態(tài)，因此輸出驅動級是漏極開路的開路電路，因此當外接數(shù)碼管時，需要先接上拉電阻，然后才能驅動數(shù)碼管。其 PE0（ MOSI）、PE1（ MISO）、 PB1（ SCK）直接與插座上相應引腳相連， 圖 ISP 下載口電路而復位端（ RESET）則通過跳線與插座引腳相連，使用時可以通過跳線選擇是對 FPGA編程或是對單片機進行編程。 ISP 編程接口及電源接口： ISP 為單片機在線編程口，其不需要任何的外圍零件。 晶振的負載電容 =[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 式中 Cd,Cg 為分別接在晶振的兩個 腳上和對地的電容 ,Cic（集成電路內部電容）+△C（ PCB 上電容），經(jīng)驗值為 3 至 5pf。單片機晶振的兩個電容的作用：這兩個電容叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮發(fā)。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響 震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧 第 9 頁 共 33 頁 圖 單片機時鐘電路 振器一起構成一個自激振蕩器。AT89S 系列單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。所以，此處復位端要得到高電平，要分的 4/5 左右的電壓，則應取 800Ω以上的電阻，此處我們取 1KΩ。這是因為， 上的邏輯電平被稱為高電壓邏輯電平，介于 兩者之間的邏輯電平被稱為中間電平。單片機復位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復位高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。本設計電梯只是個模型，此功能沒有具體的設計實現(xiàn)； S16：意外聲光報警按鈕，此按鈕按下表示電梯有突發(fā)情況，單片機根據(jù)此信號會停止電梯的運行，同時點亮警報指示燈并發(fā)出聲音警報。下面將每個按鍵的功能說明一下： 圖 模擬調理電路 S2: 一樓向上呼叫按鍵，按下此按鍵表示一樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該?？吭诖藰菍?； S3: 二樓向上呼叫按鍵，按下此按鍵表示二樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該停靠在此樓層； S4: 三樓向上呼叫按鍵 ，按下此按鍵表示三樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該?？吭诖藰菍樱? S5: 四樓向上呼叫按鍵，按下此按鍵表示四樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該停靠在此樓層； S6：二樓向下呼叫按鍵，按下此按鍵表示二樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該?？吭诖?樓層； S7：三樓向下呼叫按鍵，按下此按鍵表示三樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該停靠在此樓層； S8：四樓向下呼叫按鍵，按下此按鍵表示四樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行到此樓層時判斷是否該?？吭诖藰菍?； 第 8 頁 共 33 頁 圖 單片機復位電路 S9：五樓向下呼叫按鍵，按下此按鍵表示五樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，判斷電梯運行狀態(tài)，看是否響應此呼叫以及等到電梯運行 到此樓層時判斷是否該停靠在此樓層； S10：電梯內部選擇去一樓按鍵，按下此按鍵表示電梯里的乘客要去一樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行，到達所指定的樓層； S11：電梯內部選擇去二樓按鍵，按下此按鍵表示電梯里的乘客要去二樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行，到達所指定的樓層； S12：電梯內部選擇去三樓按鍵，按下此按鍵表示電梯里的乘客要去三樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行，到達所指定的樓層； S13：電梯內部選擇去四樓按鍵，按下此按鍵表示電梯里的乘客要去四樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行，到達所指定的樓層 ； S14：電梯內部選擇去五樓按鍵，按下此按鍵表示電梯里的乘客要去一樓，單片機根據(jù)此信號控制電梯的運行，到達所指定的樓層； S15：電梯內部關門按鍵，控制電梯關門。本設計采用的是 44 矩陣鍵盤，用 8 個 I/O 第 7 頁 共 33 頁 口控制 16 個鍵盤，分為電梯外部按鈕跟電梯內部按鈕兩部分。 由于本設計只有一個直流電機，理論上已改用方案一，但是實際工作中，方案一的H 橋由于涉及到功率三極管，其組成的電路帶動電機的過程中很容易發(fā) 熱燒壞，所以本設計采用方案二。內含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅 動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。 L298 是一種高電壓、大電流電機驅動芯片。 圖 H橋開關電路 (Ⅰ ) 圖 H橋開關電路 (Ⅱ ) 另外雖然 H組成的電路成本較低，但是硬件電路復雜。圖 中 H橋開關電路利用兩個晶體管實現(xiàn)了上 橋臂晶體管的電平偏移。開關晶體管的耐壓應大于 倍 Us 以上。 電機驅動模塊 方案一：小功率驅動電路可以采用如圖 所示的 H 橋開關電路。同時，直流電機的驅動電路相對步進電機來說相對簡單，軟件驅動更加容易編寫。 方案二：采用直流電機作為本設計的執(zhí)行元件，直流電機工作是讓線圈始終交替地處于穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，通過 AT89S52 單片機控制電流的方向可以實現(xiàn)電機的正反 轉。在應用中，步進電機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉矩，其二是傳遞信息。步進電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅動的形式，步進電機不需要 A/D 轉換，能夠直接 將數(shù)字脈沖信號轉化成為角位移。 電機模塊 本系 方案一：采用步進電機作為本設計的執(zhí)行元件，步進電機 無需編碼器等反饋器件即可實現(xiàn)轉速與轉角（即位置）的控制（即開環(huán)控制），這是步進電機最大的特點 。其軟件驅動（只需要一個 I/O 口控制）、硬件電路調試非常簡單方便，而且價格便宜，能滿足本設計的要求。 2590 語音雖然能提高強大的功能，但是芯片的硬件驅動電路相對復雜，軟件驅動電路相對麻煩，價格較貴。ISD2500 系列具有抗斷電、音質好，使用方便等優(yōu)點。 以上兩種方案中，選擇方案二。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復雜，在實際應用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。 方案三：采用 LED 點陣顯示模塊。 方案二：采用傳統(tǒng)的八段共陰極數(shù)碼管（ LED）顯 示電梯實時所到的樓層。 樓層顯示模塊 模擬方案一：采用點陣式液晶顯示器（ LCD）顯示各種相關數(shù)據(jù)以及信息。同時結合專業(yè)知識，學習并運用過單片機，使用起來更加得心應手。這種方案的控制系統(tǒng)相對復雜，有很大的工作量，只適用于較簡單的電梯控制系統(tǒng)，而這次的設計的內容就是 5 層電梯控制系統(tǒng)，所以選用這種方案。 但這種方案要求平時有很多的知識積累和較強的專業(yè)水平，實現(xiàn)起來比較困難且器件較貴，不符合經(jīng)濟要求，而且電機的升降控制，運行時間的測量、顯示、遠程監(jiān)測等 還需要單片機的配合。 它具有 編程 靈活、集成度高、設計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設計制造成本低、對設計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現(xiàn)較大規(guī)模的電路設計，因此被廣泛應用于產(chǎn)品的 原型設計 和產(chǎn)品生產(chǎn) (一般在 10,000 件以下 )之中。不過單片機與單片機之間的通訊較多，同時還有單片機與PC 機之間也存在通信，在目前通訊是個難點，可能導致最后不能實現(xiàn)或者 雖然實現(xiàn)了但是電梯運行過程不夠穩(wěn)定，從而設計的系統(tǒng)沒有穩(wěn)定性。這種方案的控制系統(tǒng)結構簡單明了，每個系統(tǒng)實現(xiàn)起來比較容易，各個系統(tǒng)之間相互獨立，便于安裝、維護和修檢。 方案二： 多片單 片機控制方案。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。費用高；而且檢查故障困難，費時費工。 電梯繼電器控制的優(yōu) 點： (1) 所有控制功能及信號處理均有硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握； (2) 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器； (3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜； (4) 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。軟件系統(tǒng)將另行設計論證。第五部分是 電機驅動模塊，由雙全橋電機專用驅動芯片 L298 作為本系統(tǒng)所使用的直流電機的驅動；第六部分電梯模型，由直流電機和電梯 第 3 頁 共 33 頁 機箱及外殼等組成，來展示本系統(tǒng)功能的具體實現(xiàn)；第七部分是系統(tǒng)軟件，由單片機內的各模塊驅動組成，包括數(shù)碼管驅動、鍵盤驅動、發(fā)光二極管及蜂鳴器驅動、查詢系統(tǒng)等。第一部分是呼叫輸入模塊，采用 4x4 矩陣鍵盤，實現(xiàn)對樓層的呼叫信號。 要求熟練掌握硬件電路設計制作，單片機和串口 通信的使用，以及電路的調試及測試方法。本設計很好地完成了本科畢業(yè)設計任務要求并取得了良好的學習效果。通過比較合理的設計使樣機系統(tǒng)基本達到了任務要求，并具有很高的性價比 硬件設計簡單可靠 。 樣機有良好的操作界面和通用的外部接口，實現(xiàn)較好的外設兼容性。同時能方便實現(xiàn)多臺電梯的