【正文】 ...................5 軟件設(shè)計 ...................................................................9 第 5 章 個人心得體會 ....................................................... 12 參考文獻(xiàn) ...................................................................... 13 致謝 ........................................................................... 14 附錄 I： ....................................................................... 15 附錄 II： ..................................................................... 17 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 1 1 第 1 章 緒論 電梯的研究背景及意義 電梯是高層賓館、 商城 、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。 電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系 統(tǒng)，涉及機(jī)械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域 ， 而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。在設(shè)計電梯的時候，對機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。在國外，已 “法規(guī) ”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。美國一家 保險公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。 電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長起來。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國 家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場?？傏厔菔巧仙?，目自口進(jìn)入了 “ 第三次浪潮 ” ， 2021 年總產(chǎn)量超過了 8 萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。到那時候，全國在用電梯將達(dá)到 130 萬臺，每年僅報廢更新就需要 6 萬臺。 2021 年安裝驗收電梯 124465 臺，截至 05 年底，我國的在用電梯總數(shù)已達(dá) 651794 臺。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏 得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國際市場創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。 世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51％ 。目前，國外除了 以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 2 2 第 2 章 電梯設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個電梯控制模型，并可以通過程序控制步進(jìn)電機(jī)，實現(xiàn)電梯的運行控制。 （ 2）每層樓都具有顯示和請求的功能。 2 B C A D 3 4 F G E H D J 1 M 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 3 3 第 3 章 總體設(shè)計方案 設(shè)計思路 本次設(shè)計的總思想是， 用開關(guān)作為電梯內(nèi)外的請求按鍵，按鍵和單片機(jī)的口相連，按鍵按下為低電平，將信號傳送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)各口的信號進(jìn)行判斷處理，處理完畢后控制步進(jìn)電機(jī)運動，實現(xiàn)電梯的上下運動，采用傳感器確定電梯所在的樓層數(shù)及電梯準(zhǔn)確停止的位置，用七段數(shù)碼管顯示電梯所在樓層，用 LED 燈顯示電梯的運行上下運行狀態(tài)。若反方向，則改變方向到呼叫層，若同方向直接運行到呼叫層。 具體分析如下： 圖 41 電梯外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機(jī)驅(qū)動原 理圖 圖 41 為電梯控制系統(tǒng)的外部請求電路和內(nèi)部顯示電路及電機(jī)驅(qū)動的原理圖，整個設(shè)計清晰明了，連接說明如下： P0口：接七段數(shù)碼管 ,顯示下一目標(biāo)樓層。 IN1IN4。 ， 接三樓外部的上下請求按鍵， 、 ， 。 接指示電梯上行的顯示燈， 。 主要硬件設(shè)計器件介紹 電梯控制系統(tǒng)的軟件在硬件支持下運行，指揮系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。 在整個的設(shè)計過程中，主要有兩大硬件： 51 單片機(jī)和六線四相步進(jìn)電機(jī)， 51 單片機(jī)作為電梯的大腦起控制作用，步進(jìn)電機(jī)作為電梯的動力之源，在 51 單片機(jī)的控制下帶動電梯運動。 基于 51 單片機(jī)的電梯控制系統(tǒng) 6 6 51 單片機(jī)的主要功能和各引腳功能如下所示： 圖 43 51 單片機(jī)的引腳分布圖 51單片機(jī)的主要特性： ◆與 MCS51 兼容 ◆ 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ◆全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ◆三級程序存儲器鎖定 ◆ 128*8 位內(nèi)部 RAM ◆ 32 可編程 I/O 線 ◆兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ◆ 5 個中斷源 ◆可編程串行通道 ◆低功耗的閑置和掉電模式 ◆片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ◆壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)◆數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 51 單片機(jī)的管腳說明： VCC：供電電壓。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然 而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩了次 /PSEN有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是 否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角，同時步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差，精度高。圖 1是四相六線制步進(jìn)電機(jī)原理圖，這類步進(jìn)電機(jī)既可作為四相電機(jī)使用，也可做為兩相電機(jī)使用，使用靈活，因此應(yīng)用廣泛 。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。同時， 它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 ④ 速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載。 ⑥ 步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。以步進(jìn)角 1． 8176。 ，旋轉(zhuǎn) 一周，則需要 2OO個脈沖。 ，旋轉(zhuǎn)一周，則需要 4OO個脈沖。以上述四相六線制電進(jìn)電機(jī)為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制時序如表 41和表 42所列。但程序中有些模塊是比較好的可以用到其他數(shù)值大小的判斷上，例如： BIJIAO:。1 AJMP ZQD2 S1: JC SZ1 AJMP XZ1 SZ1: SETB 71H CLR 81H AJMP ZQD2 XZ1: SETB 81H CLR 71H AJMP ZQD2 這段程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前樓層 60H 中的值和請求樓層值的大小比較，若當(dāng)前樓 層小于請求樓層，則電梯上行，大于則下行，若同時上下都有請求則上行優(yōu)先，判斷完成后，繼續(xù)判斷其他樓層有沒有請求。 經(jīng)過分析選取了方案二，方案二的具體介紹如下： 1 初始化部分 由于本設(shè)計 沒有 用到定時器 、中斷 和串口輸出，所以 只對 51 單片機(jī)的各個端口進(jìn)行了初始化 ，把各個口均置為 0FFH（ 低 電平有效），然后 利用電刷模擬的傳感器判斷當(dāng)前電梯所在的位置， 調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 LCALL XIANSHI 顯示為 1（初始狀態(tài)電梯在一樓），轉(zhuǎn)入處理一樓子程序，進(jìn)入程序執(zhí)行狀態(tài)。在電梯運行期間，程序仍然繼續(xù)調(diào)用鍵盤掃描子程序 KEY 和電梯位置子程序DQ,以便隨時響應(yīng)適當(dāng)?shù)恼埱?。若為上升狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以上的請求（同向請求），若該樓層以上沒有請求則轉(zhuǎn)查詢下邊樓層有無請求，若有則轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)并響應(yīng)，如果上下均無請求，則停留在該層繼續(xù)循環(huán)查詢等待請求；若為下降狀態(tài)，則只響應(yīng)該樓層以下的請求（同向請求），若該樓層以下沒有請求則轉(zhuǎn)查詢上邊樓層有無請求，若有則轉(zhuǎn)為上升狀態(tài)并響應(yīng)，如果上下均無請求，則停留在該層繼續(xù)循環(huán)查詢等待請求。 XIANSHI: MOV A,KEYBUF MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A RET TAB: DB 0EEH,28H,0CDH,6DH,2BH,67H,0E7H END 4 控制電梯正轉(zhuǎn)（上）和反轉(zhuǎn)（下）的子程序 在單片機(jī)判斷請求信號并做處理確定電機(jī)正反轉(zhuǎn)的前提下，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，帶動電梯上下運動，完成整 個控制。上 MOV P1,0FEH ACALL DELAY MOV P1,0FDH ACALL DELAY MOV P1,0FBH ACALL DELAY MOV P1,0F7H ACALL DELAY CLR 。下燈 RET 步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下的子程序： XIA:。上燈 SETB 。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我 們 的畢業(yè)設(shè)計終于完成了 ，但對于自己而言有自豪的地方也有很多的遺憾，更多的是學(xué)到了很多 。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也