【正文】 柱塞 促使機(jī)箱升降的電梯。 螺桿型電梯，是將電梯的 柱塞加工成矩形螺紋 ，再用帶有推力 推力軸承 的大螺母安裝于油缸頂， 在經(jīng)過(guò)電梯經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)。 直線(xiàn)型電梯，一般是采用直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電梯，使得電梯升降的。 根據(jù) 速度分類(lèi) 電梯的速度分類(lèi)沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分，中國(guó)習(xí)慣上按下面的方法進(jìn)行分類(lèi)： 時(shí)速在 ； 時(shí)速在 ～ ； 時(shí)速在 ； 時(shí)速在 ； 在電梯技術(shù)的不斷發(fā)展時(shí)代中，電梯的速度越來(lái)越高，區(qū)分低、中、高型速度的電梯也應(yīng)回會(huì)對(duì)地高值進(jìn)行比較。 無(wú)司機(jī)的電梯，電梯的運(yùn)行方式根據(jù)乘客的要求進(jìn)行運(yùn)行，乘客必須按鍵操縱盤(pán)上面所顯示的按鍵，電梯才會(huì)運(yùn)行到所要達(dá)到的目的層，這種電梯一般都具有集選功能。 根據(jù) 操縱控制方式分類(lèi) 手柄開(kāi)關(guān)操縱型電梯，是由電梯里面的司機(jī)按機(jī)箱內(nèi)的控制操縱手柄開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，讓電梯啟動(dòng)、上升、下降、開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)等等運(yùn)行狀態(tài)。 信號(hào)控制型電梯，是有司機(jī)的自動(dòng)控制程度比較高的電梯。 集選控制型電梯，是在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的全自動(dòng)控制的電梯，與信號(hào)控制型電梯的主要區(qū)別是不用司機(jī)的操縱。 群控型電梯，是采 用微型控制和統(tǒng)一控制多臺(tái)集中并列的電梯，群控型電梯有梯群的程序控制、梯群智能控制等等形式。 按 機(jī)箱 尺寸 分類(lèi)，則經(jīng)常使用 “ 小型 ” 、 “中型”、 “ 大型 ” 等抽象詞匯表示 。 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 特殊電梯 （ 1） 斜行 型 電 梯 ， 轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀光和運(yùn)輸于一體的 輸送設(shè)備 。 （ 2） 立體停車(chē)場(chǎng) 用 型 電梯 ， 根據(jù)不同的停車(chē)場(chǎng)可選配不同類(lèi)型的電梯 。它還可以作為 倉(cāng)庫(kù) 、碼頭、 船塢 、高塔、高 煙囪 的長(zhǎng)期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械 。 （ 5） 冷庫(kù) 型 電梯 ， 在大冷庫(kù)或制冷車(chē)間 ,運(yùn)送冷凍貨物 .但是需要滿(mǎn)足門(mén)扇及導(dǎo)軌等活動(dòng)處密封 ,浸水等要求 。 （ 7） 特殊 型 電梯 ， 供特殊環(huán)境條件下使用 ,如防爆 ,防腐 ,耐熱等特殊用途的電梯 。 （ 9） 運(yùn)機(jī) 型 電梯 ， 能不機(jī)庫(kù)中幾十噸或者上百?lài)嵵亓康娘w機(jī) ,垂直提升 到飛機(jī)場(chǎng)跑道上 。 （ 11） 自動(dòng) 型 扶梯 。 課題的研究?jī)?nèi)容 本課題主要完成電梯的自動(dòng)升降的功能，即根據(jù)每個(gè)樓層不同的乘客的按鍵要求，使電梯做出合理的判斷，正確高效地完成各項(xiàng)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)電梯的高效、安全運(yùn)行。 設(shè)計(jì)思路與比較 思路 系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)控制和高效運(yùn)行，根據(jù)具體要求和實(shí)地考察， 最后確定了總體的思路。 由于系統(tǒng)的按鍵比較多，故本采用 8255A 才擴(kuò)展用于按鍵中。下面就根據(jù)系統(tǒng)的存在的一些爭(zhēng)議問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明 。 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 匯編語(yǔ)言是用文字助記符來(lái)表示機(jī)器指令的符號(hào)語(yǔ)言，是最近于機(jī)器碼的一種語(yǔ)言。但是不同的 CPU，匯編語(yǔ)言可能存在某些差異，所以匯編語(yǔ)言比較不容易移植。 C語(yǔ)言有豐富的庫(kù)函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、良好的移植性 ，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。 C 語(yǔ)言還具有完善的模塊化程序結(jié)構(gòu)，在 軟件編寫(xiě)的時(shí)候采用模塊化程序設(shè)計(jì)提供了有力的保障。 缺點(diǎn)是占用資源比較多，執(zhí)行效率沒(méi)有匯編的高。 最小系統(tǒng)的選擇 在選擇最小系統(tǒng)的控制核心、價(jià)格、性能、穩(wěn)定性、能否滿(mǎn)足本系統(tǒng)的要求為主才進(jìn)行選擇的，本系統(tǒng)采用的 80C51 為最小系統(tǒng)，性能價(jià)格和穩(wěn)定性都滿(mǎn)足了系統(tǒng)的要求，故選擇了 80C51 為最小系統(tǒng)。 按鍵的處理方式一般分為三種：程控掃描方式、定時(shí)掃描方式、中斷掃描方式。定時(shí)掃描方式是 CPU 每隔一段時(shí)間對(duì)按鍵掃描一遍，當(dāng)有發(fā)現(xiàn) 按鍵按下的時(shí)候就進(jìn)行按鍵操作，讀去按鍵值，定時(shí)器時(shí)間間隔由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，這樣可以減少計(jì)算機(jī)掃描按鍵的時(shí)間，減少 CPU 的開(kāi)銷(xiāo)。 此系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，所以 CPU 的占用時(shí)間要盡量的少才是主要的，在以上三種處理方式中程控掃描方式占用的 CPU 最多，定時(shí)掃描方式占用的 CPU 相對(duì)比較少，而中斷掃描方式占用的 CPU 是最少的，故本系統(tǒng)采用中斷掃描方式對(duì)按鍵進(jìn)行處理。 8255A 在一定程度上滿(mǎn)足的本系統(tǒng)的要求。 課題的設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)課題的研究?jī)?nèi)容，本課題的設(shè)計(jì)方案步驟： 硬件部分： 對(duì)實(shí)際電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬，一般情況下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電梯都應(yīng)該具備相關(guān)按鍵，數(shù)碼顯示管，拖 動(dòng)電機(jī)，機(jī)箱等等。本課題只是實(shí)現(xiàn)了電梯的自動(dòng)升降，在硬件方面選擇了 80C51 為主芯片，晶振采用 12MHZ，按鍵部分采用 8255A 擴(kuò)展，顯示采用了八段數(shù)碼管顯示和 LED 燈顯示，并采用 74LS373進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)鎖存。自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 假設(shè)機(jī)箱要上就要上升要上響應(yīng)的最高層，下就要下降到下響應(yīng)的最底層，這樣才能實(shí)現(xiàn)電梯的高效運(yùn)行，才不會(huì)出現(xiàn)電梯運(yùn)行的復(fù)雜化。 課題的開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 軟件 Proteus 軟件 是 由 英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 。 Proteus 軟件 不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能， 且 還能仿真單片機(jī)及外圍器件。 Proteus 軟件 從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 Proteus軟件 在中國(guó)的推廣比較晚 ，但 是 已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的 學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)的良好工具 。 （ 2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 PIC、 ARM 、 51 系列、 AVR 等 等 一些 常用主流單片機(jī)。 Proteus 軟件 功能模塊： （ 1） 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能； （ 2） 智能原理圖設(shè)計(jì)； （ 3） 完善的電路仿真功能； （ 4）實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)。 在原理 上同一種儀器可以在一個(gè)電路中 任意 的 使 用 。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。 （ 3） Proteus 軟件 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫(kù) 。這些測(cè)試信號(hào)包括 數(shù)字 信號(hào)和 模擬 信號(hào) 。 因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工 程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。 本系統(tǒng)采用 版本進(jìn)行硬件的構(gòu)造，根據(jù)以上所闡述的 Proteus 軟件 的功能和用途，在加上有強(qiáng)大的外圍設(shè)備，在一定程度上已經(jīng)滿(mǎn)足了系統(tǒng)研究的需要了。 匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是 機(jī)器 匯編，另一種是 手工 匯編。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起 。 Keil 軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編 ， PLM 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面 美觀 ，易學(xué)易用 ，是編寫(xiě)軟件與系統(tǒng)調(diào)試的好軟件。 功能要求 本課題是設(shè)計(jì)一 個(gè)八層的自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng)，使得電梯能夠合理高效地運(yùn)行，完成每 個(gè) 樓層的接送任務(wù)。 本設(shè)計(jì)采用的是 Proteus 軟件仿真，用 Keil 軟件編寫(xiě)程序，嚴(yán)格按照兩個(gè)原則：一是高效性，二是人性化?？傮w來(lái)說(shuō)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，效果不錯(cuò)。系統(tǒng)剛開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候，電梯處在第一層。 圖 21系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)元器件清單 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 在硬件的設(shè)計(jì)的時(shí)候，要很據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的元器件，在現(xiàn)實(shí)中可能要考慮到很多問(wèn)題，如成本問(wèn) 題，功率問(wèn)題，環(huán)境問(wèn)題等等，這些都是在開(kāi)發(fā)中存在的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，但是在仿真中就沒(méi)有那么的要求，所以在選擇元器件的時(shí)候有多種方案，現(xiàn)在的一些模擬型器件在仿真中也是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的，所以在選擇元器件的時(shí)候還是要根據(jù)實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的元器件。 表 21系統(tǒng)元器件清單 元器件 型號(hào) 數(shù)量 /個(gè) 用途 單片機(jī) 80C51 1 控制核心 晶振 CRYSTAL(12MHZ) 1 晶振電路 電容 CAP 2 晶振 電路 電容 CAPELEC 1 復(fù)位電路 集成電阻 RESPACK8 2 上拉電阻 按鍵 BUTTON 23 按鍵電路、復(fù)位電路 非門(mén) NOT 1 用于選中 8255A 鎖存器 74LS373 4 數(shù)碼管、 LED 燈顯示電路 8255A 8255A 1 按鍵電路 與門(mén) AND_3 1 用于中斷 與門(mén) AND_8 3 用于中斷 數(shù)碼管 7SEGCOMCATHODE 2 數(shù)碼管顯示 LED 燈 LEDRED 22 LED 燈顯示電路 電機(jī) MOTOR 2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電阻 RES 1 復(fù)位電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 必備知識(shí)點(diǎn) 單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì) LED 燈和數(shù)碼管的使用方法 單片機(jī) C語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí) 8255A 的使用方法 與門(mén)的使用方法 相關(guān)芯片說(shuō)明 最小系統(tǒng) 80C51 80C51單片機(jī)屬于 MCS51系列單片機(jī)，由 Intel 公司開(kāi)發(fā)，其結(jié)構(gòu)是 8048 的延伸，改進(jìn)了 8048 的缺點(diǎn)，增加了如乘（ MUL）、除（ DIV）、減（ SUBB）、比較（ PUSH）、16 位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和 5個(gè)中斷源。 80C51有兩個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有4 個(gè) 8 位并行輸入口。由于 80C51 的系統(tǒng)性能滿(mǎn)足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來(lái)源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來(lái)作為控制核心 ，基本構(gòu)自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 架如圖 22 最小系 統(tǒng) 80C51 引腳圖 。 圖 22 最小系統(tǒng) 80C51 引腳圖 擴(kuò)展 芯片 8255A 8255A是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O接口芯片，有 3 個(gè) 8位并行 I/O 口。其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 由于 8255A 的通用性強(qiáng)，與微型計(jì)算機(jī)借口方便，且可通過(guò)程序制定完成各種不同輸入和輸出操作，因此獲得非常廣泛的應(yīng)用。 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 圖 23為 8255A 引腳分布圖 D0～ D7： 三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)， 8255A 與 CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信 息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送 。 A1， A0； 地址選擇線(xiàn) ， 用來(lái)選擇 8255A 的 PA 口 ， PB 口 ， PC 口和控制寄存器 ； 當(dāng) A1=0， A0=1 時(shí) ， PB 口被選擇 ； 當(dāng) A1=1， A0=0 時(shí) ， PC 口被選擇 ； 當(dāng) A1=1， A0=1 時(shí) ， 控制寄存器被選擇 。 /RD： 讀信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低 電平時(shí) ， 即 /RD=0 且 /CS=0 時(shí) ， 允許 8255A通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU 從 8255A 讀取信息或數(shù)據(jù) 。 RESET： 復(fù)位輸入線(xiàn)，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式 。 表 22擴(kuò)展 8255A 個(gè)端口的讀 /寫(xiě)操作的信息關(guān)系 /CS /RD /WR A1 A0 操作 0 1 0 0 0 寫(xiě)端口 A 0 1 0 0 1 寫(xiě)端口 B 0 1 0 1 0 寫(xiě)端口 C 0 1 0 1 1 寫(xiě)控制存儲(chǔ)器 0 0 1 0 0 讀端口 A 0 0 1 0 1 讀端口 B 0 0 1 1 0 讀端口 C 0 0 1 1 1 無(wú)操作 自動(dòng)升降電梯控制系統(tǒng) 8255A 在使用前要先寫(xiě)入一個(gè)工作方式控制字，用于指定 A 口、 B 口、 C 口三個(gè)端口各自的工作方式，三個(gè)端口是相互獨(dú)立的輸入輸出通道端口。 A 口、 B 口、 C 口和高 4 位和低 4 位均可設(shè)置為方式 0。只有 A 口和 B 口可工作于方式 1。 PA0～ PA7： 端口 A輸入輸出線(xiàn)，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。不能工作于方式二 ； PC0～ PC7： 端口 C輸入輸出線(xiàn)，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。不能工作于方式一或二 。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口 A、 B、 C 口。 1）控制器 8255A 將 3 個(gè)通道分為兩組，即 PA0～ PA7 與 PC4～ PC7 組成 A 組， PB0～ PB7 與PC0～ PC3組成 B 組。 B 組控制器：控制 B 口與下 C 口的輸入與輸出 。由于 8255A具有 3個(gè)通道 A、 B、 C，所以只要兩根地