【正文】 的開關(guān) 門和上下行，用數(shù)碼管 顯示并模擬電梯所在位置。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的功能就是實(shí)現(xiàn)人在現(xiàn)實(shí)中使用電梯 時(shí)的部分功能。所以， 這次設(shè)計(jì)用按鍵代替門內(nèi)召喚和門外召喚按鈕 ，數(shù)碼管顯示并模擬電梯的運(yùn)行狀態(tài)。 方案一 驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以用 L298n驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)，該芯片采用 15腳封裝。內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或 STC89C52單片機(jī) 按鍵輸入 電機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示 復(fù)位電路 晶振電路 燈光模擬 蜂鳴器報(bào)警 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)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。 特點(diǎn)： 1． 具有信號指示。如果信號端 IN1接低電平， IN2接高電平，電機(jī) M1反轉(zhuǎn) [6]。 由于考慮到使用芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，自己的動(dòng)手能 力大大減少，自己也想趁此機(jī)會(huì)了解一下 H 橋電路，所以就采用了方案二。 主要特性如下： （ 1） 增強(qiáng)型 8051單片機(jī)， 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. （ 2） 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī)） /～ （ 3V單片機(jī)） （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz （ 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K字節(jié) （ 5） 片上集成 512字節(jié) RAM （ 6） 通用 I/O口（ 32個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。即定時(shí)器 T0、 T T2 (11)外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (12)通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART (13)工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） STC89C52RC單片機(jī)的工作模式 （ 1）掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 （ 2）空閑模式：典型功耗 2mA （ 3）正常工作模式 ：典型功耗 4mA～ 7mA （ 4）掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 STC89C52RC引腳功能說明 VCC（ 40引腳）：電源電壓 VSS（ 20引腳）：接地 P0端口（ ～ ， 39～ 32引腳）： P0口是一個(gè)漏極開路的 8位雙向 I/O口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在 Flash ROM編程時(shí)， P0端口接 收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 P1端口（ ～ ， 1～ 8引腳）： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。對端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 到高電位，這是可用作輸入口。 此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（ ） P2端口（ ～ ， 21～ 28引腳）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。對端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 “ MOVX DPTR” 指令）時(shí)， P2送出高 8位地址。 在對 Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。 P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。 P3做輸入口使用時(shí)， 因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流 。 P3口除作為一般 I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表 11 P3口引腳復(fù)用功能 引腳號 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST（ 9引腳）：復(fù)位輸入?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST引腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在 Flash編程時(shí)，此引腳 也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。這一位置 “ 1” ， ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOV指令時(shí)有效。這個(gè) ALE使能標(biāo)志位（地址位 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當(dāng) AT89C51RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接 VCC。 XTAL1（ 19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 單片機(jī) I/O 口的配置 表 12 單片機(jī)各個(gè)引腳的配置 P0 共陽數(shù)碼管 關(guān)門發(fā)光二極管 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 門內(nèi) 1 樓召喚按鈕 開門發(fā)光二極管 門內(nèi) 2 樓召喚按鈕 電梯上下行發(fā)光二極管 門內(nèi) 3 樓召喚按鈕 電梯運(yùn)行發(fā)光二極管 門內(nèi) 4 樓召喚按鈕 門外 1 樓上召喚按鈕 開門按鈕 門外 2 樓上召喚按鈕 關(guān)門按鈕 門外 2 樓下召喚按鈕 蜂鳴器 門外 3 樓上召喚按鈕 H 橋驅(qū)動(dòng)電路 門外 3 樓下召喚按鈕 H 橋驅(qū)動(dòng)電路 門外 4 樓下召喚按鈕 按鍵電路的設(shè)計(jì) 因?yàn)殡娞菰谡Ｉ钪械倪\(yùn)行很少需要復(fù)位， 所以在這里復(fù)位電路上的按鍵就不做介紹了， 著重介紹剩余的 12個(gè)按鍵 。這些按鍵并聯(lián)一個(gè) 1K 的上拉電阻，將 VCC通過 1K 電阻并聯(lián)到按鍵上 ，目的是為了防止干擾，增強(qiáng)穩(wěn)定性。 該上拉電阻的選擇是因?yàn)閱纹瑱C(jī)電源是 5V， P口輸入電流不超過額定輸入電流即可，單片機(jī) I/O口都是開漏輸出，除了 P0口都內(nèi)置弱上拉電阻，所以選擇 1K也行，電流才 5mA。 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) 此次采用的是共陽數(shù)碼管，陽極接公共段 ，陰極接單片機(jī)，所以，單片機(jī)需用低電平來 控制。 數(shù)碼管 靜態(tài)時(shí)，推薦使用 1015mA；動(dòng)態(tài)時(shí)， 16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)， 平均電流 為 45mA，峰值電流為 5060mA。 圖 23 數(shù)碼管顯示 模塊的電路 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 電梯模擬指示燈的設(shè)計(jì) 圖 24 模擬指示燈 的電路 本次設(shè)計(jì)的指示燈共有 6個(gè)，其中一個(gè)是電源模塊的指示燈（后面會(huì)有 提到），還有一個(gè)是單片機(jī)電源指示燈，再一個(gè)是電梯正常運(yùn)行的指示 燈。接在 ，當(dāng)電梯上升時(shí)，該指示燈亮，當(dāng)電梯下降時(shí)，該指示燈呈熄滅 狀態(tài)。在電梯運(yùn)行后，兩盞燈同時(shí)熄滅代表電梯正在 關(guān)門，同時(shí)亮代表正 在開門，單獨(dú) 電梯處于關(guān)門狀態(tài)，單獨(dú) 。 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 25 蜂鳴器 電路 本次設(shè)計(jì)用 9012三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)電梯到達(dá)所需樓層時(shí)， 單片機(jī)給三極管基極輸入一個(gè)低電平，此時(shí)基極的電壓小于發(fā)射級的電壓，三極管導(dǎo)通，可以使蜂鳴器作響。三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，當(dāng)基極電壓 UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流 IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流 IB的控制，集電極電流 IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流 IB越大，集電極電流 IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。 在 I/O口和三極管 B級之間 串接個(gè) 1K左右的電阻的作用是限制 I/O口電流，防止 I/O口過流燒壞。 電源電路的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電路的介紹 本次設(shè)計(jì)采用的電源電路是經(jīng)典的穩(wěn)壓電路。 9V的電可以直接供給 H橋驅(qū)動(dòng)，串聯(lián)一個(gè)二極管可以有效防止反接，然后電壓經(jīng)過 輸入端 濾波，由穩(wěn)壓芯片 7805 輸出 ，再由輸出端濾波輸出5V 直流電給單片機(jī)供電。 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 26 電源 電路 穩(wěn)壓芯片的介紹 此次采用的是 7805 三端穩(wěn)壓集成電路，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7805表示輸出電壓為正 5V， 7905表示輸出電壓為負(fù) 5V。 圖 27 穩(wěn)壓芯片 7805 H 橋驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 光耦的介紹 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 28 光耦內(nèi)部圖 光耦。當(dāng)輸入端加電信號時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光 器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電 — 光 — 電”轉(zhuǎn)換。 這次設(shè)計(jì)時(shí)本來采用要用驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的，但考慮到自己動(dòng)手接觸過 H橋電路之后會(huì)有更深的了解，后又改用 H橋。跟原先的 H 橋相比，穩(wěn)定性又有所提升。 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信 號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率高。 在單片開關(guān)電源 中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦 反饋電路 ，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的 [2]。當(dāng)電梯需要上升或者下降時(shí)，給 二極管正極 輸入一個(gè)高電平或者低電平，控制二極管的通 斷。將此信號傳輸給 H 橋。 H 橋驅(qū)動(dòng)電路的介紹 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 29 H 橋驅(qū)動(dòng)電路圖 如上為本次設(shè)計(jì)的 H 橋驅(qū)動(dòng)電路。 4個(gè)三極管組成 H的 4條垂直腿，而電機(jī)就是 H中的橫杠 。 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須是一條對角線上的三極管導(dǎo)通。假設(shè)左邊是低電平，那相對應(yīng)的右邊為高電平。因?yàn)镻NP是低電平導(dǎo)通，所以左邊第一個(gè)三極管 Q8導(dǎo)通，因?yàn)橄旅娲?lián)一個(gè)電阻，所以呈高電平狀態(tài)，所以左邊第二個(gè)三極管 Q12導(dǎo)通，所以， H橋中右下角的三極管 Q14也導(dǎo)通，左上角的三極管 Q9的基極 B 經(jīng)過了三個(gè)電阻，而他的發(fā)射極只經(jīng)過一個(gè)電阻，所以基極的電壓相對的低于發(fā)射極，所以左上角的三極管 Q9也導(dǎo)通。接下來要驗(yàn)證右上角的三極管 Q10和左下角的三極管 Q13不導(dǎo)通，因?yàn)楣怦畈粚?dǎo)通，所以右邊第一個(gè)三極管 Q7沒有構(gòu)成回路，所以不導(dǎo)通，右邊第二個(gè)三極管 Q11和 H橋右上角的三極管 Q10 同理也不導(dǎo)通，左下角的三極管 Q13 B級沒電壓，所以也不導(dǎo)通，所以，當(dāng)左邊輸入低電平，右邊輸入高電平時(shí)，左上角和右下角的三極管 Q9， Q14 導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)。四個(gè)并 聯(lián) 在 H橋三極管兩端 的二極管起到 續(xù)流保護(hù) 的作用。然后循環(huán)以上過程。然后循環(huán)上述過程。 入口 電機(jī)運(yùn)行 關(guān)門 是否到達(dá)所需樓層 ？ 開門 返回 數(shù)碼管顯示樓層 N Y 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試過程 軟件調(diào)試 程序在調(diào)試的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，書寫格式上的疏忽或者循環(huán)錯(cuò)誤及參數(shù)表語法錯(cuò)誤等等，此次的程序是在 keil中編譯完成的，在編寫好程序之后，出現(xiàn)的錯(cuò)誤很多，比如“ Declaration missing ” “Do statement must have while”“ unction call missing”等等一大堆，然后自己根據(jù)這些提示去查找錯(cuò)誤， 然后一點(diǎn)點(diǎn)的修改，最后成功編譯，當(dāng)編譯成功之后 仿真然后 在開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試，一開始的時(shí)候一些功能實(shí)現(xiàn)不了，比如開門關(guān)門的狀態(tài)跟自己預(yù)先想的完全反了，后面又去程序中修改，這樣反反復(fù)復(fù)直到功能全部實(shí)現(xiàn) [5]。將這個(gè)改過來之后蜂鳴器就能基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 響了。當(dāng)全部修改 好之后，電梯就可以正常運(yùn)行了。 最后附上完成后的實(shí)物圖，如下： 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 45 實(shí)物圖片 基于單片機(jī)的模擬電梯 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 結(jié)束語 經(jīng)過了幾個(gè)月的努力，