【正文】 ...................................29附錄三：源程序 ......................................................................................................30引 言現(xiàn)代人們的生活水平顯著提高，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備,更是一種人們頻繁乘用的交通運(yùn)輸設(shè)備。用 PLC 控制的電梯性能可靠、穩(wěn)定，但是造價(jià)太高。本設(shè)計(jì)是使用宏晶公司的 STC89C52RC 加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電梯模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，芯片一旦檢測到某樓層的按鍵被按下，就會(huì)在對應(yīng)端口驅(qū)動(dòng)電機(jī)來到該樓層，并延遲幾秒，等人進(jìn)入電梯后，關(guān)門，去到要去的樓層。最小系統(tǒng)為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位功能。軟件使用單片機(jī) C 語言，利用中斷方式來檢測用戶請求的按鍵信息提供給單片機(jī)信號(hào)來確定要到樓層數(shù)，之后送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)是使用宏晶公司的 STC89C52RC 加外圍器件作控制單元，用數(shù)碼管顯示，制作的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電梯模擬系統(tǒng)。在整個(gè)過程中，數(shù)碼管會(huì)顯示樓層數(shù)。第一章 電梯系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)闡述電 源5V 9V基于單片機(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6圖 11 模擬電梯系統(tǒng)組成框圖本次設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)為核心，晶振電路跟復(fù)位電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成，晶振電路用外部時(shí)鐘電路和單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路位單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖；復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位電路為單片機(jī)提供復(fù)位動(dòng)作。此次燈光模擬是模擬電梯的上下行和開關(guān)門狀態(tài)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是用單片機(jī)模擬電梯的運(yùn)行狀態(tài)，用電機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)中電梯運(yùn)行時(shí)帶動(dòng)電梯的上升與下降，用發(fā)光二極管來模擬電梯中的開關(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(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許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 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7或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(hào)指示。如果信號(hào)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、TT2(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到高電位，這是可用作輸入口。此外， 和 還可以作為定時(shí)器/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(hào)。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(hào)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(hào) 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。基于單片機(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10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)引腳的配置基于單片機(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11P0 共陽數(shù)碼管 關(guān)門發(fā)光二極管 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，著基于單片機(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12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。基于單片機(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13圖 23 數(shù)碼管顯示模塊的電路 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 上的是表示電梯上下行的，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) 上的燈亮代表電梯處于關(guān)門狀態(tài)，單獨(dú) 上的燈亮代表電梯處于開門狀態(tài)。 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 2022 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?；趩纹瑱C(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 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(hào)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 2022 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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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 2022 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)?PNP 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?；趩纹瑱C(jī)的模擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 麗水學(xué)院 2022 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