【正文】 ...............23參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................24致 謝 .....................................................................................................................................25附錄 A...................................................................................................................................26大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章　緒 論 課題研究背景與意義電梯是高層建筑最可靠，安全，直上直下的運(yùn)載工具。電梯的應(yīng)用范圍極廣泛，可以用在商場(chǎng)，寫(xiě)字樓，飯店，建設(shè)工地，學(xué)校，住宅，娛樂(lè)場(chǎng)所等等。但是很多的電梯還依舊是直上直下式的，不能夠最快捷的到達(dá)所選樓層，這樣很不方便，且浪費(fèi)資源。 課題研究?jī)?nèi)容與方法本課題主要研究?jī)?nèi)容是實(shí)現(xiàn)一個(gè)電梯的自動(dòng)化控制與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)用戶(hù)對(duì)電梯層數(shù)的選擇。根據(jù)電梯的實(shí)際情況來(lái)考慮，最簡(jiǎn)單的電梯應(yīng)具備按鍵，LED 燈，數(shù)碼管，電機(jī)，及傳送裝置。 課題研究現(xiàn)狀在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已經(jīng)和經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展一樣迅猛的成長(zhǎng)起來(lái)。在全球金融連續(xù)低迷走向的狀況下，我們的人民經(jīng)濟(jì)水平卻以極高的速值增長(zhǎng)著。這也致使我國(guó)的電梯業(yè)展現(xiàn)了繁華的相貌，如今中國(guó)也成了世界上最大的供應(yīng)電梯市場(chǎng)。電梯作為樓房?jī)?nèi)的最重要運(yùn)輸工具，像其他的道路航空水路等交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹牟豢苫蛉钡闹匾M成部分。國(guó)家對(duì)電梯的需求量也逐漸加大。改革開(kāi)放以來(lái)，大規(guī)模的開(kāi)發(fā)建設(shè)為電梯產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了很重大的發(fā)展挑戰(zhàn)，從而也達(dá)到了空前的發(fā)展。2022 年中國(guó)電梯的銷(xiāo)產(chǎn)量大約在 45 萬(wàn)臺(tái)。即使政府在極力的控制房地產(chǎn)的開(kāi)發(fā)，從而出現(xiàn)了滯銷(xiāo)的局面，也給電梯的銷(xiāo)售蒙上了一層陰影?，F(xiàn)在電梯的適用人群對(duì)先進(jìn)穩(wěn)定、低成本的自動(dòng)化產(chǎn)品的需求量越來(lái)越多。如此龐大的市場(chǎng)需求也為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的大舞臺(tái)。在選擇多個(gè)樓層按鍵的時(shí)候，選擇最佳的路線(xiàn)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。它利用了電磁學(xué)的原理，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。無(wú)論是在工業(yè)上、軍事上、醫(yī)療上、汽車(chē)上還是娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)上，只要是需要把一個(gè)物體從一個(gè)地方移至另外一個(gè)地方，步進(jìn)電機(jī)就可以派上用場(chǎng)。但是無(wú)論形狀和尺寸是怎樣的，都始終能把步進(jìn)電機(jī)歸為兩類(lèi)，分別為可變磁阻的步進(jìn)電機(jī)和永磁的步進(jìn)電機(jī)。簡(jiǎn)單的說(shuō)：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)獲取了一個(gè)脈沖信號(hào)，就會(huì)驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)特定方向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度。從而獲得精準(zhǔn)定位的目的。 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體。當(dāng)定子產(chǎn)生出的矢量磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。每當(dāng)輸入到一個(gè)電的脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度就會(huì)向前一步。步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48 型是一個(gè)四相八拍電機(jī)，電壓為 DC5V—DC12V。當(dāng)通電改變的狀態(tài)完成一個(gè)循環(huán)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)一個(gè)齒距。而常見(jiàn)的通電種類(lèi)有單相（單相繞組通電）四拍（ABCDABCD…） ，雙相（雙相繞組通電）四拍（ABBCCDDAABBCCD…） ，八拍（AABBBCCCDDDAA ABBBC…） 。還有一個(gè)情況就是步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)可以運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)設(shè)置的速度太高就沒(méi)有辦法啟動(dòng)了，只能夠聽(tīng)到響聲，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在空載的情況下能夠正常的啟動(dòng)脈沖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4頻率，但是當(dāng)脈沖頻率高于這個(gè)值時(shí)，電機(jī)就不能再正常啟動(dòng)了，而且可能出現(xiàn)丟步或不轉(zhuǎn)的情況。如果想要使電機(jī)能夠達(dá)到一個(gè)高速的轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖所具有的頻率應(yīng)該要有一個(gè)加速的過(guò)程，也就是讓啟動(dòng)的頻率低一點(diǎn)，然后按照一定的加速度提升到了所預(yù)期的高頻率上（電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)從低速變成到高速） 。顯然，如果想要在數(shù)碼管上表現(xiàn)出來(lái)字符，把字符送至數(shù)碼管的段選端是不行的，必須在段控制端送至對(duì)應(yīng)的編碼。將單片機(jī) P1 口的八個(gè)引腳與數(shù)碼管的a、b…f 、dp 八個(gè)段控端制引腳依次相連接。要顯示數(shù)字“0”，則數(shù)碼管的 a、b、c、d、e、f 六個(gè)段應(yīng)該被點(diǎn)亮，其它段將會(huì)熄滅，這時(shí)就應(yīng)該向 P1 口傳送數(shù)據(jù) 11000000B（C0H ） ，這就是與字符 “0”相對(duì)應(yīng)的共陽(yáng)極字型編碼。數(shù)碼管如果想要正常的顯示，就要驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼。動(dòng)態(tài)顯示：數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)最廣泛的顯示方式之一。另外用每一個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 端來(lái)增加位選通道控制電路，位選通道是由單獨(dú)的 I/O 口來(lái)操控的。這樣我們只用把想要顯示的那一個(gè)數(shù)碼管所在的選通控制端打開(kāi)，該數(shù)碼管就會(huì)顯示出來(lái)字符，沒(méi)有選通到的數(shù)碼管也就不會(huì)被點(diǎn)亮。在輪流的顯示輸出過(guò)程里，每一位數(shù)碼管所能夠點(diǎn)亮的時(shí)間約為 12ms，但是人們的視覺(jué)發(fā)生暫留情況和發(fā)光二極管出現(xiàn)的余輝效應(yīng)，盡管在實(shí)際上，各位的數(shù)碼管都不是同一時(shí)間被點(diǎn)亮的，但是只要能夠掃描的速度足夠快速的話(huà)，人們看到的就會(huì)是一組非常穩(wěn)定的顯大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5示字符，并不會(huì)有任何的閃爍感，而且動(dòng)態(tài)顯示的所表現(xiàn)效果和靜態(tài)顯示所表現(xiàn)的效果都是一樣的，從而能夠大量的節(jié)省 I/O 端口，使功耗更加的低。靜態(tài)顯示是通過(guò)控制 I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)段選碼來(lái)顯示字符的。 鍵盤(pán)接口技術(shù)機(jī)械式按鍵被按下或者釋放的時(shí)候，由于受到機(jī)械性彈性作用的影響下，通常會(huì)伴隨著有一段時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械性抖動(dòng)，然后觸點(diǎn)才會(huì)慢慢的穩(wěn)定下來(lái)。在觸點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)的時(shí)候，檢測(cè)按鍵的通和斷的情況，就可能會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。所以為了避免按鍵的觸點(diǎn)發(fā)生的機(jī)械性抖動(dòng)帶來(lái)的的檢測(cè)性錯(cuò)誤判斷，就必須用消除抖動(dòng)的一些措施。這樣在鍵數(shù)比較少的時(shí)候，可以采取硬件消抖的方式，但當(dāng)鍵數(shù)較多的時(shí)候，就得要采用軟件消抖的方式。用軟件來(lái)采取的措施是：當(dāng)在測(cè)試下到有按鍵被按下的時(shí)候，會(huì)采用一個(gè) 10 ms左右的延時(shí)程序（具體時(shí)間可以通過(guò)使用的按鍵來(lái)調(diào)節(jié)） 。若仍然持續(xù)著一個(gè)閉合的電平，則確認(rèn)此按鍵這會(huì)正處在一個(gè)閉合著的情況下。鍵盤(pán)的一個(gè)完整的控制程序應(yīng)該所具備以下的功能：(1) 檢測(cè)有沒(méi)有按鍵被按下，應(yīng)該采取軟件或是硬件消抖的方式來(lái)避免不利的影響。(3) 準(zhǔn)確的輸出按鍵值，以滿(mǎn)足跳轉(zhuǎn)指令要求。獨(dú)立按鍵是一個(gè)直接連接 I/O 口組成為的單獨(dú)按鍵電路。獨(dú)立式的按鍵所配置的電路十分靈活，軟件結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，但是每一個(gè)按鍵都必須占有一根 I/O 口，因此，在按鍵如果較多的時(shí)候，I/O 口就會(huì)浪費(fèi)很大，所以不宜被采用。按鍵的跨接是在行線(xiàn)上和列線(xiàn)上，按鍵按下的時(shí)候，行線(xiàn)和列線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生電路短路。(2)軟件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。鍵盤(pán)掃描的控制方式：(1)程序控制的掃描方式按鍵處理的程序是固定在主程序上的某一段程序。(2)中斷控制方式中斷控制的方式是利用了外部中斷源來(lái)響應(yīng)按鍵輸入的信號(hào)。(3)定時(shí)控制的掃描方式利用定時(shí)器或計(jì)數(shù)器在每隔的一段時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)中斷，CPU 響應(yīng)中斷以后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描。但是如果定時(shí)的時(shí)間太長(zhǎng)的話(huà)，就會(huì)影響到按鍵的反應(yīng)和速度處理性。 系統(tǒng)功能需求根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊。鍵盤(pán)模塊：設(shè)定鍵盤(pán)按鍵對(duì)應(yīng)不同的樓層，當(dāng)用戶(hù)鍵入所對(duì)應(yīng)的樓層時(shí)，系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的信號(hào)來(lái)操控顯示模塊及電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。以下是本系統(tǒng)的模塊連接圖，如圖 所示。在電路的搭載上我們使用比較基本的模塊就可以了，根據(jù)之前所描述的系統(tǒng)模塊，我們發(fā)現(xiàn)要有顯示、鍵盤(pán)和電機(jī)三大組成部分。在進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候可以通過(guò)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)板來(lái)進(jìn)行軟件方面的測(cè)試，把系統(tǒng)所用到的步進(jìn)電機(jī)跟開(kāi)發(fā)板相連。開(kāi)始可以分模塊進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，從比較簡(jiǎn)單的地方開(kāi)始弄。然后可以把鍵盤(pán)加上，通過(guò)鍵盤(pán)的按鍵來(lái)控制數(shù)碼管和 LED 的顯示，及蜂鳴器的響應(yīng)。 在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的時(shí)候要通過(guò)使用 STCISP 軟件來(lái)下載至板子上進(jìn)行功能的驗(yàn)證與實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)濟(jì)可行性本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中所使用的軟件是免費(fèi)的，硬件是 TX1C 開(kāi)發(fā)板，價(jià)錢(qián)適中，在學(xué)生的接受范圍之內(nèi)。所以在此次研發(fā)的過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)方面并沒(méi)有太大的問(wèn)題，作為學(xué)生的我們都是可以承受的了的，無(wú)任何憂(yōu)慮。無(wú)論是各個(gè)層次年齡的人群都會(huì)看到嵌入式的影子，所以在今天這種科技水平發(fā)展迅猛的年代，新鮮的事物應(yīng)被更多的人都了解并使用在生活當(dāng)中。 可靠性及安全性許多的應(yīng)用系統(tǒng)就是著用這種成本低，體積小的單片機(jī)機(jī)構(gòu)來(lái)完成高性能的控制，在很多尖端的領(lǐng)域更是用到了專(zhuān)用單片機(jī)來(lái)完成其他電路系統(tǒng)完成不了的工作任務(wù)。 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖 所示。ATMEL 公司的 89 系列單片機(jī)是以 8051 為內(nèi)核構(gòu)成的，其芯片引腳和 MSC51的單片機(jī)是一樣的。以下就是 STC89C51RC 的管腳圖，如圖 所示。因此在構(gòu)成單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)候，也不在需要在單片機(jī)的外部擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。P0P3 這四個(gè)接口可以作為輸入，也可以作為輸出。P0 口也可以作數(shù)據(jù)/ 地址線(xiàn)使用，P2 口也可以作地址線(xiàn)使用。當(dāng)單片機(jī)振蕩時(shí)，輸入連續(xù)的兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，單片機(jī)就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位初始化操作。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11XTAL2：振蕩器反相放大器輸入端。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。VCC：電源電壓。 電機(jī)模塊設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)在最初選用電機(jī)時(shí)有兩個(gè)方案，分別如下。直流電機(jī)雖然轉(zhuǎn)速方面比步進(jìn)電機(jī)強(qiáng)很多，而且在編程上也十分的容易控制，但是其缺點(diǎn)也是很明確的，其一是在電機(jī)負(fù)載的承重上明顯不足，其二是在電機(jī)的控制上效果上沒(méi)有那么好，很難使其立即停止，達(dá)不到電梯定點(diǎn)停止的效果。這樣用步進(jìn)電機(jī)利用程序的控制下就能很輕松的客服上述的難題了。只用步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就行，所以選擇了 28BYJ48 作為本設(shè)計(jì)的電機(jī)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12圖 28BYJ48 實(shí)物圖在此紅線(xiàn)接電源 5V，橙色線(xiàn)接 口，黃色線(xiàn)接 口，粉色線(xiàn)接 口，藍(lán)色線(xiàn)接 口。所有要有一個(gè)ULN2022 來(lái)放大后再連接至對(duì)應(yīng)的電機(jī)接口上。圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13 顯示模塊設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)的顯示模塊用到了 LED 數(shù)碼管，這是由 LED 發(fā)光二極管組合而成顯示字符的器件，它使用了 8 個(gè) LED 的發(fā)光二極管，1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，另外 7 個(gè)用于顯示字符。當(dāng)發(fā)光二極管的陽(yáng)極是高電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。當(dāng)陰極端是低電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。以下是顯示模塊和鎖存器，如 ， 所示。Q0Q7 為輸出端。L 為輸出輸入使能端，當(dāng)端口為高電平時(shí)，輸出值跟 D0D7 一樣，當(dāng)端口為低電大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14平時(shí)，輸出保持之前的狀態(tài)。以下是獨(dú)立按鍵的原理圖，如圖 所示。此處為低電平有效。 LED 燈電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)需要使用 LED 燈來(lái)顯示所選樓層的情況，亮代表所選，滅代表沒(méi)有選擇或者已到達(dá)所選的位置。以下是 LED 發(fā)光二極管的原理圖，如圖 所示。蜂鳴器是用一個(gè) PNP 三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)的?；鶚O（B 級(jí)）是控制端。當(dāng)三極管的 C、B 級(jí) PN 結(jié)處在正偏時(shí)，PN 結(jié)就導(dǎo)通了。以下是蜂鳴器的原理圖，如圖 所示。以下主的流程圖，如圖 所示。以下就是按鍵查詢(xún)的流程圖，如 所示。Keil uVison2 是一家德國(guó)公司 KeiSoftware 公司出品的軟件，用于 51 系列兼容單片機(jī)進(jìn)行 C 語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)，使用的語(yǔ)言跟 C 語(yǔ)言的傳統(tǒng)語(yǔ)法很類(lèi)似，C 語(yǔ)言與匯編相比，更加容易學(xué)習(xí)和使用，而且大大的提高了軟件開(kāi)發(fā)的效率和研發(fā)的周期，同時(shí)在編程程序的時(shí)候也能夠加入?yún)R編語(yǔ)言，使程序能夠達(dá)到接近于匯編水平的工作效率。同時(shí)也有著匯編的高效、快速的特點(diǎn)。uVision2 IDE 為他們提供了靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。將匯編或 C 語(yǔ)言文件寫(xiě)好并保存添加至對(duì)應(yīng)的工程項(xiàng)目中。直到編程通過(guò)為止。STC_ISP 是基于 STC 單片機(jī)的燒寫(xiě)程序，在使用有以下幾個(gè)步驟：的型號(hào)，我在這里選擇 STC89C52RC。3.選擇串行口，和最高波特率，這里根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定是哪個(gè) COM 口，最高波特率選擇 115200。 MCU 上電燒寫(xiě)程序。設(shè)定好電梯為 4 層，電梯的起始位置是一層，等待中就數(shù)碼管顯示 1，LED 燈不會(huì)亮，步進(jìn)電機(jī)也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)按鍵被按下后，通過(guò)程序的控制，來(lái)進(jìn)行樓層的選擇，同時(shí) LED 燈，數(shù)碼管，步進(jìn)電機(jī)同步完成各自所設(shè)定好的功能。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19開(kāi)始初始化在一層二 、 三 、 四層有請(qǐng)求 ？上升到達(dá)二層Y三 、 四層有請(qǐng)求 ？上升到達(dá)三層Y四樓有請(qǐng)求 ？上升到達(dá)四層Y一二三層有請(qǐng)求 ？下降到達(dá)三層Y一 、 二層有請(qǐng)求 ？下降到達(dá)二樓Y一層有請(qǐng)求 ？下降到達(dá)一層YNNNNNN圖 樓層擇優(yōu)選擇的流程圖 電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)此部分涉及到了電梯的外部模擬，由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬電梯的上下行，當(dāng)樓層處在上升的過(guò)程時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)樓層處在下降的過(guò)程時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)停止沒(méi)有選擇樓層時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20開(kāi)始初始化電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)二 、 三 、 四層有請(qǐng)求 ？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)二層Y三 、 四層有請(qǐng)求 ？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段時(shí)間到達(dá)三層Y四樓有請(qǐng)求 ？電機(jī)正轉(zhuǎn)一段