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1、機電一體化系統(tǒng)設計課程設計任務書課題名稱電梯控制設計內容及要求1.1 基本功能（1）顯示:本設計要求實現(xiàn)6層控制,實時顯示電梯所在樓層位置。（2）升降控制:采用一臺電動機的正反轉來實現(xiàn)電梯的升降。（3）具備不可逆響應的功能：電梯上升途中只響應上升呼叫,下降途中只響應下降呼叫,任何反方向呼叫均無效。1.2 擴展功能（1）可增加人性化的按鍵語音服務功能。（2）可增加遙控或感應操作功能。設計工作量1、匯編或C51語言程序設計；2、程序調試；3、在Proteus上進行仿真后，進行下載；4、提交一份完整的課程設計說明書，包括設計原理、程序設計、程序分析、仿真分析、調試過程，參考文獻、設計總結等。進度安排

2、起止日期（或時間量）設計內容（或預期目標）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料，C51介紹第二天設計方案論證，練習編寫C51程序第三天第六天程序設計第六天第八天 程序調試、仿真第九天第十天系統(tǒng)測試并編寫設計說明書基于單片機控制的電梯控制器摘要：本設計基于單片機來控制電器中各部分的使用，采用數碼管來實時顯示樓層的位置及方向，利用兩個發(fā)光二極管來代替電機，通過單片機控制發(fā)光管的亮和滅來實現(xiàn)電機的正反轉，通過定時器延時來校驗電梯的位置。關鍵詞：電梯 AT89S51 LED顯示 電機正反轉控制 樓層校驗 1 引言 隨著人們生活水平的不斷提高和國名經濟的迅速發(fā)展。各大城市建筑物在不斷向高層化發(fā)展。因此電梯

3、在我們的生活中起著舉足輕重的作用。電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備,更是一種人們頻繁乘用的交通運輸設備。因此電梯控制技術也在不斷的進步和完善，常用的控制技術主要的有兩種技術：基于PLC控制和基于單片機控制兩大技術。用PLC控制的電梯性能可靠、穩(wěn)定，但是造價太高?；趩纹瑱C控制的電梯可以大大的降低成本而且運行也較可靠，所以現(xiàn)在電梯控制中大多數采用單片機控制。2 總體設計方案2.1 設計思路本次設計的基本思想是采用AT89C51單片機作為核心，利用其豐富的I/O接口與外圍電路配合進行控制。采用定時器延時來控制電梯的位置校驗，采用8位LED靜態(tài)顯示來實時顯示電梯所在樓層，并用74ls245來驅動

4、LED顯示。采用行列式鍵盤矩陣作為外呼內選電路，由于是6層樓，故選用44矩陣鍵盤。當電梯到達目的樓層時電機停止，此時即可進、出乘客，乘客進入電梯之后可選擇去哪一層，然后電梯根據乘客的選擇判斷去哪一層，繼續(xù)運行。通過單片機控制電梯在上升過程中只響應上升呼叫，下降過程中只響應下降呼叫。電梯的正常運行通過單片機的控制來實現(xiàn)。2.2設計方框圖本電路主要由5大部分電路組成：鍵盤電路、單片機最小系統(tǒng)電路、樓層顯示電路、電機狀態(tài)顯示電路、延時電路。其中單片機最小系統(tǒng)主要由復位電路和時鐘電路組成。電路復位后樓層顯示數字1 表示電梯此時在一樓，顯示電路通過74ls245驅動8位數碼管顯示，電梯樓層位置是由延時電

5、路控制的，延時電路包括3秒延時和5秒延時，每層之間通過3秒延時控制即每延時3秒表示電梯走了一層，5秒延時是控制電梯的開門時間，5秒延時后電梯關門繼續(xù)運行。電梯狀態(tài)是通過兩個發(fā)光管顯示的，紅燈亮表示電梯在向上運行，綠燈亮表示電梯在向下運行。鍵盤電路采用44鍵盤矩陣共16個按鍵分，其中10個按鍵是各層樓外呼按鍵，6個表示電梯內部的選擇鍵。電梯的正常工作是通過對單片機寫入程序控制的?？傮w方框圖如圖1所示： AT89C51鍵盤電路樓層顯示電路延時電路時鐘電路電機狀態(tài)顯示 復位電路圖1 總體方框圖3.設計原理分析3.1 鍵盤矩陣電路的設計由于本電路所需按鍵較多為了節(jié)省單片機的I/O口，故選用行列式鍵盤矩

6、陣。本電路采用的是44鍵盤矩陣。電路如圖2 所示，P1.0-P1.7是接單片機的P1 端口，單片機采用行和列掃描法來判別這16個按鍵中哪個鍵按下，并將其標號讀入累加器A 里面，然后可根據每個按鍵的功能來通過單片機控制電梯的運行。下面將每個按鍵的功能說明一下：S1: 一樓向上呼叫按鍵，此鍵按下表示一樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S2: 二樓向上呼叫按鍵，此鍵按下表示二樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S3：二樓向下呼叫按鍵，此鍵按下表示二樓有人要乘坐電梯下樓，并且單

7、片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S4: 三樓向上呼叫按鍵，此鍵按下表示三樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S5：三樓向下呼叫按鍵，此鍵按下表示三樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S6：四樓向上呼叫按鍵，此按鍵按下表示四樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S7：四樓向下呼叫按鍵，此按鍵按下表示四樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判

8、斷是否該響應此呼叫；S8：五樓向上呼叫按鍵，此鍵按下表示四樓有人要乘坐電梯上樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S9: 五樓向下呼叫按鍵，此按鍵按下表示五樓有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S10：六樓向上呼叫按鍵，此按鍵按下表示有人要乘坐電梯下樓，并且單片機將此信號存入固定單元，等到電梯運行到此樓層時判斷是否該響應此呼叫；S11：電梯內部選擇去一樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去一樓，單片機根據此信號控制電梯的運行；S12：電梯內部選擇去二樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去二樓，

9、單片機根據此信號控制電梯運行；S13：電梯內部選擇去三樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去三樓，單片機根據此信號控制電梯運行；S14：電梯內部選擇去四樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去四樓，單片機根據此信號控制電梯運行；S15：電梯內部選擇去五樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去五樓，單片機根據此信號控制電梯運行；S16：電梯內部選擇去六樓按鍵，此按鍵按下表示電梯里的乘客要去六樓，單片機根據此信號控制電梯運行；鍵盤電路如圖2 所示：圖2 鍵盤矩陣電路3.2 單片機最小系統(tǒng)設計此電路組要是復位電路和時鐘電路兩部分，其中復位電路采用按鍵手動復位和上電自動復位組合，電路如圖3（左）所示：其中

10、9 腳為單片機的復位端。時鐘電路如圖3（右）所示：晶振采用的是12MHZ的，XATL2和XATL1分別為單片機的18和19腳.路圖3 最小系統(tǒng)電路3.3 顯示電路設計本電路采用一個8為數碼管顯示，由74ls245來驅動8位數碼管顯示電梯所到達的樓層數和電梯的運行狀況，其中數碼管中的6腳（dp）亮時表示電梯此時在上行，若不亮表示電梯是在下行。P2.0-P2.7為單片機的P2口作為輸出口用且輸出低電平有效。電路如圖4 所示：圖4 顯示電路3.4 電機正反轉控制在本次設計中為了方便電機正反轉用兩個放光管來表示，如圖5所示：用單片機的P0口做輸出口來驅動發(fā)光管，由于是P0口要加上拉電阻，其中L1亮表示

11、電機正轉、L2亮表示電機反轉、L3亮表示電機停轉，同時電梯開門。L3滅表示電梯關門，電梯運行時L1和L2必須有一個亮，來表示電梯的上行和下行。圖5 電機狀態(tài)指示3.5 系統(tǒng)軟件設計本設計由于采用鍵盤矩陣來代替外呼內選按鈕，而電梯的運行方向是根據這些呼叫按鍵和選擇按鍵來決定的，所以單片機要不斷的掃描鍵盤來獲取各層呼叫狀態(tài)。從而來控制電梯的運行。故鍵盤矩陣掃描是本系統(tǒng)軟件設計的重要一部分，另外要把鍵盤掃描到的各層的按鍵信息存儲起來，然后和電梯的運行狀態(tài)比較，判斷是否響應各層呼叫（電梯只響應同方向呼叫），最后就是樓層顯示部分了，此次設計是通過延時電路來實時顯示電梯所在的位置的。整個軟件設計包括一下幾

12、部分：初始化程序使數碼管顯示“1”表示電梯處在一樓，并且使L3燈亮表示電梯開門等待人進入電梯；主程序主要包括：判斷乘客進入電梯后選擇去哪一層，根據判斷情況來控制電梯運行；電梯在運行過程中要不斷的掃描鍵盤，從而來判斷各樓層有無呼叫請求，；電梯在運行過程中只響應同方向的呼叫請求；實時顯示電梯所在位置及運行狀態(tài)（上行/下行）；開關門有一定的延時來保證乘客走出/進入電梯；軟件流程圖如圖6 所示：啟動初始化鍵盤掃描選擇去向電梯運行判斷電梯位置顯示樓層鍵盤掃描（3s）同向呼叫嗎？NY是否在呼叫層？開門至呼叫層關門選層NY延時5s且鍵盤掃描圖6 軟件流程圖4 結束語通過這次單片機實習，使我在各方面都有了很大

13、的提高，特別是在單片機編程方面讓我有了很大的進步。以前學習理論知識的時候我就對一些指令和中斷的應用不理解，現(xiàn)在自己動手編程了，通過這前兩星期查找資料和單片機的實例應用，我對以前的不懂知識進行了全面的復習和新的學習。這次實習在硬件設計方面我沒遇到多大的問題，遇到的主要問題是在軟件設計方面，由于剛開始我對編程沒一點經驗，所以沒有很好的設計好思路就開始編程了，結果剛編的過程中遇到了很多的問題，最后經過和同學的討論以及老師的指導，我重新制定了新的思路和流程圖，按照事先自己制定的流程圖和思路，我對程序進行分塊去編寫然后在匯總到一塊，最后終于編好了。我在編程過程中同學和老師給了我很大的幫助，我非常的感謝他

14、們。由于我的能力有限電路只實現(xiàn)了基本功能，但是，這還是給了我很大的鼓舞，我在以后學習中會更加的注重單片機方面的學習，我會努力的學習使自己的編程能力不斷的提高！參考文獻1 張毅剛，彭喜元.單片機原理與應用設計【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2008 .4 2 張大明.單片機微機控制應用技術【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2006.43 房小翠，王金風.單片機實用系統(tǒng)設計技術【M】.北京：國防工業(yè)出版社，1999.64 李朝青.單片機原理及接口技術.北京：北京航空航天出版社，2005.105 李廣弟.單片機基礎。北京.北京:北京航空航天大學出版社，1997.76 曹巧媛.單片機原理及應用.大連.大連理工大學出版社.1996.57 樓然苗.51 系列單片機設計實例v北京航空航天出版社， 2003.3附錄一