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1、单片机综合试验试验报告学院计算机与电子信息学院 专业电子信息工程班级 电信 11-班姓名学号 110340301 试验题目基于单片机掌握的电梯掌握器系统环境 Proteus 指导教师 左敬龙试验时间 2023 年 10_月 28 日 至 2023 年 11 月 01 日试验报告评分： 题目： 基于单片机掌握的电梯掌握器班级：电信 11- 姓名：摘要：单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer ),是集 CPU ,RAM ,ROM 定时，计数和多种接口 于一体的微 掌握器。本设计介绍了基于单片机的电梯掌握系统，硬件局部主要由单片机最小系统模块、电梯内外 电路按键矩
2、阵模拟检测模块、电梯外恳求发光管显示模块、楼层显示数码管模块、电梯上下运行显示模块等5 局部组成。该系统承受单片机(AT89S52 作为掌握核心，内外使用按键按下与否而引起的电平的转变，作为用户 恳求信息发送到单片机，通过单片机来掌握电机的正反转，并且依据楼层检测结果掌握电机停在目标楼层。软件 局部则使用 C 语言，利用查询方式来检测用户恳求的按键信息，依据电梯运行到相应楼层时，模拟按键引起电平 变化，送到单片机计数来确定楼层数，并送到数码管进展显示。硬件设计简洁牢靠，结合软件，根本实现了六层 电梯运行的模拟。关键词：单片机，AT89S52 电梯，掌握器。1 引言随着生活节奏的加快以及生活环境
3、的不断转变，高楼大厦中电梯的应用也越来越普及，而如 何有效地使用电梯，是其能够智能化的稳定工作已经成为焦点。 从而，电梯便是高层住宅、商店、 宾馆、写字楼、仓库等高层建筑不行缺少的垂直方向的运输工具。然而，1889 年美国奥梯斯升降机公司推出的世界第一部以电动机为动力的升降机，同年的纽约市马累特大夏安装成功。随着建 筑物规模的不断扩展，楼层也越来越高，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性也随之 提出更高的要求。由于传统的电梯运行规律掌握系统承受的是继电器规律掌握线路。承受这种控 制线路存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。而由单片机设计的掌握系 统可以随着设备的更而不断
4、完善， 可以更加完善地实现设备的升级，并且具有价格廉价、电路 简洁、维护简洁等优点。2 总体设计方案2. 1 设计思路本次设计的根本思想是承受AT89S52 单片机作为核心，利用其丰富的 I/O 接口与外围电路配合进展掌握。承受定时器延时来掌握电梯的位置校验，承受1 位 LED 静态显示来实时显示电梯所在楼层，并用 ULN2023 和移位存放器 74IS595 来驱动 8X 8LED 点阵显示电梯所处的状态。承受行 列式键盘矩阵作为外呼内选电路，由于是6 层楼，应选用 4X 4 矩阵键盘。当电梯到达目的楼层时电机停顿，此时即可进、出乘客，乘客进入电梯之后可选择去哪一层，然后电梯依据乘客的选 择
5、推断去哪一层，连续运行。通过单片机掌握电梯在上升过程中只响应上升呼叫，下降过程中只 响应下降呼叫。电梯的正常运行通过单片机的掌握来实现。2.1.1 方案比较2.1.1.1 键盘方案的比较与确定方案一：承受单片机 AT89S52 与地址译码器 74LS138 组成掌握和扫描系统，并用 AT89S52 的串口对主电路的单片机进展通信，这种方案既能很好的掌握键盘及显示又为主单片机大大的减少了程序的简单性，而且具有体积小，价格廉价的特点。但是该系统所接的按键数目有限，且占 用了对应主 CPU 的串行端口，按键消灭的抖动现象也比较难解决。因此在使用时受到肯定的限 制。方案二：承受 4X4 矩阵按键实现电
6、梯内部六个选层按钮和电梯外十个上下行按钮，正好十六 个按钮。单片机承受行和列扫描法来判别这16 个按键中哪个按键被按下，并将其标号读入累加 器 A里面，然后可依据每个按键的功能来通过单片机掌握电梯的运行。此方法占用的端口较少 而且编程相对较简洁，按键消灭的抖动现象也比较简洁解决。1方案一虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计实际需求和电路整体的性能，采 用方案二。2.1.1.2 显示方案的比较与确定方案一：承受数码管显示。数码管具有低能耗、耐老化和精度比较高的优点，但数码管与单 片机连接时，需要外接锁存器进展数据锁存，使用三极管进展驱动等，电路连接相比照较简单。 但数码管只能显示少数的
7、几个字符，显示的内容较少，根本上无法显示汉字。方案二：承受 LCD 进展显示。液晶显示屏LCD 具有功耗低、无辐射危急、平面直角显 示以及影像稳定等，可视面积大，画面效果好，既可显示图形，也可显示汉字，区分率高，抗干 扰力量强，显示内容多等特点。此外，液晶显示器与单片机可直接相连，电路设计及连接简洁。基于以上分析，上述两种方案各有千秋，由于显示楼层局部在实际中根本都是承受大数码管 来显示的，而且本次设计针对的只是六层楼，所以只需要显示楼层数即可，不需要显示其他简单 内容，故本次设计选用数码管作为显示楼层元件。2.1.1.3 驱动电路的比较与确定方案一：承受与步进电机相匹配的成品驱动装置。使用该
8、方法实现步进电机驱动，其优点是 工作牢靠，节约制作和调试的时间，但本钱很高。其原理方框图如图1 所示。图 1 承受成品驱动器的原理方框图方案二：承受互补硅功率达林顿晶体管TIP142T 实现步进电机的驱动，承受该方法实现步进电机驱动，电路连接比较简洁，工作相对也比较牢靠，本钱低廉，技术成熟。此外，为提高电路 的抗干扰6力量，驱动电路与单片机接口可通过光耦元件连接。该方法的原理方框图如图2 所示。其优点是直接利用电压掌握，反响延迟短，稳定性好，由于工作在饱和状态，因此效率很高。不 足之处是由于使用分立元件，安装调试和维护相对麻烦，掌握不当时数不全都，导致驱动电流的不对称性，影响了掌握精度。输入蛀
9、MOS 管简洁烧毁，且管子参输出位图 2 承受 TIP142T 实现步进电机驱动的原理方框图基于以上分析，方考虑到要制作出电梯小模型这种具有实体性的设计，在此承受方案一：步进电 机来实现。1 方案确立本设计承受 AT89S52 单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。并承受4 X4 按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫掌握。实际电梯掌握系统定时掌握步进电机的运行时间，从而比 较准确地确定车厢所在位置，本模型由4X 4 矩阵键盘作为楼层选择信号传输给单片机，而后通过 74LS164 从串口驱动数码管显示楼层数。当电梯到达所选层，电梯开门延时等待进人并选层， 然后延时关门执行恳求，假设无恳求则停
10、在本层等待恳求。2.2 设计方框图此电路方框图如图 3 所示，电路由复位电路复位后，通过软件设置显示电路显示，楼层感应 电路马上把电梯所在楼层通过单片机叫，由外呼叫电路把信号输入单片机AT89S52通过显示电路显示出来；如有操作者在厢外呼AT89S52,当车厢来到呼叫层由定时器定时电路推断,电机掌握电路掌握电机正反转，则翻开电梯门，人进入后关门。操作者通过选层电路把目的层 告知单片机AT89S52，掌握电机把操作者送至目标楼层。系统等待下次呼叫。系统的正常工作 由时钟电路来保证。显示电路实时显示电梯所在的楼层位置。2.2.1 本电路主要由 5 大局部电路组成：键盘电路、单片机最小系统电路、楼层
11、显示电路、电机 状态显示电路、延时电路。其中单片机最小系统主要由复位电路和时钟电路组成。电路复位后楼 层显示数字 1 表示电梯此时在一楼，显示电路通过74IS245 驱动 1 位数码管显示，电梯楼层位置是由延时电路掌握的。电梯状态是通过一个发光管显示的，红灯亮表示电梯正在运行，红灯灭 表示电梯停顿运行。键盘电路承受4X4 键盘矩阵共 16 个按键，其中 10 个按键是各层楼外呼按键，6 个表示电梯内部的选择键。电梯的正常工作是通过对单片机写入程序掌握的。图 3 总体方框图3设计原理分析3. 1 时钟电路的设计此电路主要是复位电路和时钟电路两局部，其中复位电路承受按键手动复位和上电自动复位组合，
12、电路如图 4 右所示：其中 9 脚为单片机的复位端。时钟电路如图承受的是 11.0592MHZ 的，XATL2 和 XATL1 分别为单片机的 18 和 19 脚.4 左所示：晶振时钟芯片DS1302 51/AVR 复位电路AT51&ATMEGA图 4 最小系统电路3.2 掌握电路的设计321 键盘矩阵掌握电路的设计由于本电路所需按键较多为了节约单片机的I/O 口，应选用行列式键盘矩阵。本电路承受的是 4 X4 键盘矩阵。电路如图5 所示，P1.0-P1.7 是接单片机的 P1 端口矩阵键盘的键号由行号及列号组成行号从上到下依次为0、1、2、3,列号从左至右依次为0、1、2、3,如第一行的键号
13、分别为 00、01、02、03,单片机承受行和列扫描法来判别这16 个按键中哪个键按下，并将其标号读入累加器A 里面，然后可依据每个按键的功能来通过单片机掌握电梯的运行。下面将每个按键的功能说明一下：S-0: 一楼向上呼叫按键，此键按下表示一楼有人要乘坐电梯上楼， 固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-1:二楼向上呼叫按键，此键按下表示二楼有人要乘坐电梯上楼， 固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；并且单片机将此信号存入并且单片机将此信号存入S-2:二楼向下呼叫按键，此键按下表示二楼有人要乘坐电梯下楼，并且单片机将此信号存 入固定单元，等到电梯运行到此楼层时
14、推断是否该响应此呼叫；S-3:三楼向上呼叫按键，此键按下表示三楼有人要乘坐电梯上楼， 固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；并且单片机将此信号存入S-4:三楼向下呼叫按键，此键按下表示三楼有人要乘坐电梯下楼，并且单片机将此信号存 入固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-5:四楼向上呼叫按键，此按键按下表示四楼有人要乘坐电梯上楼，并且单片机将此信号 存入固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-6:四楼向下呼叫按键，此按键按下表示四楼有人要乘坐电梯下楼，并且单片机将此信号 存入固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-7:五楼向
15、上呼叫按键，此键按下表示四楼有人要乘坐电梯上楼，并且单片机将此信号存入固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-8:五楼向下呼叫按键，此按键按下表示五楼有人要乘坐电梯下楼， 入固定单元，等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；并且单片机将此信号存S-9:六楼向上呼叫按键，此按键按下表示有人要乘坐电梯下楼，并且单片机将此信号存入 固定单元， 等到电梯运行到此楼层时推断是否该响应此呼叫；S-A :电梯内部选择去一楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去一楼，单片机依据此信 号掌握电梯的运行；S-B :电梯内部选择去二楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去二楼，单片机依据此信 号掌
16、握电梯运行；S-C :电梯内部选择去三楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去三楼，单片机依据此信 号掌握电梯运行；S-D ：电梯内部选择去四楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去四楼，单片机依据此信 号掌握电梯运行；S-E :电梯内部选择去五楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去五楼，单片机依据此信 号掌握电梯运行；03F1924X4矩阵键盘6S-F :电梯内部选择去六楼按键，此按键按下表示电梯里的乘客要去六楼，单片机依据此信 号掌握电梯运行；322 电机正反转及开关门掌握电路的设计图 5 键盘矩阵电路图在实际中，带动电梯上下的电机必需用三相电机，在本设计中为了便利实现，用步进电机来 表示电梯
17、上升或下降状态，假设电梯处于上升状态，则步进电机正转，同时，当到达目的层之后， 则步进电机停顿运行，同样，当电梯处于下降状态时步进电机反转，其他的一样。如图在 AT89S52 的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 口驱动步进电机。6 所示,IRQ1QQ4G2R3R.4R?R5R.1 3 4 S XCP 5-5步进电机驱动323 楼层显示掌握电路图 6 电机正反转及开关门掌握电路图本电路承受一个8 为数码管显示，楼层信号由单片机P2.0P2.7 担当，送给驱动74LS245。 当电梯到达指定楼层时， 输出相应的 BCD 码，再由 74LS48 解码送给共阳八段数码管， 从而显示正确的楼层。
18、如图7。4完毕语图 7 楼层显示掌握电路通过这次单片机实习，使我在各方面都有了很大的提高。我觉得查资料对于学习是格外重要 的，又快又好的查找自己想要的资料，可以提高工作效率，在为期一周的课程设计里遇到的主要 问题是在软件设计和制作电梯模型方面，经过和同学的争论以及教师的指导、自己的细心摸索， 终究是完成了制作。我在编程过程中有了一个深刻的体会：思路肯定要很清楚，每一步的目的是 什么。我设计的电梯用到了步进电机，实物出来时，有些功能还是不是很抱负，让我懂得了理论与 实际的差距，也意识到理论与实际相结合的重要性。在写程序时需要极大的急躁，一点一点的改 正，到达想要的效果。使自己的编程力量不断的提高
19、！参考文献1 叶挺拔.应用电子学M.杭州：浙江大学出版社，19942 朱承高.电工及电子技术手册.北京：高等教育出版社，19903 阎石.数字电子技术根底(第三版).北京：高等教育岀版社，19894 廖常初.现场总线概述J.电工技术，1999.65 郭天祥.51 单片机 C 语言编程一一入门、提高、开发、拓展全攻略.北京：电子工业出版社，2023附录10#in clude#i nclude #i nclude #defi ne uint un sig ned int/ 内部包含延时函数_n op_;#defi ne uchar un sig ned char sbit led=P0A7;un
20、sig ned char code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; un sig ned char code digittab28=0x00,0x10,0x20,0x7e,0x7e,0x20,0x10,0x00,/*“ T ”，f */ 0x00,0x08,0x04,0x7e,0x7e,0x04,0x08,0x00,/*“J “, J */；uchar code FFW8=0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09;uchar code REV8=0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x
21、02,0x03,0x01; uchar num,nu ml, nu m2,floori n, floorstay,temp,c nta,c ntb,rate; uint dow nin _flag,up in _flag,flag,timeco unt;uchar code table=0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82; void motor_ffw;void motor_ffz; void keysca n; void motor_turn1; void motor_turn2;void delay1( uint t)uint k; while(t-)for(k=0
22、; k125; k+) void mai n P2=0x7f;TMOD=0X01;TH0=(65526-1000)/256;/定时 1ms TL0=(65536-1000)%256;EA=1;开总中断ET0=1;/启动定时器 0floorstay=1; PO=tablefloorstay-1; while(1)keysca n;if(floori n floorsta y&upin_flag=1) TR0=1;while(!flag); flag=O;led=1;void motor_ffzuchar i; ui nt j;for (j=0; j16; j+)Ill步进电机反转II 转 1*n 圈for (i=0; i8; i+)P1 = REVi;delay1(1);退出此循环程序II 一个周期转 45 度II 取数据II 调整转速void motor_ffwIII 步进电机正转uchar i; ui nt j;for (j=0; j16; j+)II 转 1*n 圈for (i=0; ifloorstay&upin_flag=1) 推断楼层上升motor_turn1;if(floorstay=floori n)upin _flag=0; dow nin _flag=0;flag=1;置位标志位TR0=0;关中断推断楼层是否到目标层