智能電梯控制模塊設(shè)計(jì)方案

學(xué)畢業(yè)論文 0 智能電梯控制模塊設(shè)計(jì)方案 1 緒論 課題背景 電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng) 150 年了。一個(gè)半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升人類生活質(zhì)量的承諾。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。 150 年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新 手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機(jī)對話等等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢；變速式自動(dòng)人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不 同外形 扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用，一款款集納了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。 中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于 1901 年安裝的。 1932年由美國奧的斯公司安裝在天津利 順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。 1951 年，黨中央提出要在天安門安裝一臺(tái)由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個(gè)月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會(huì)后，沐浴著改革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。在我國任何一個(gè)城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。電梯是高層建筑中安全、可靠、垂直上下的運(yùn)載工具，對改善勞動(dòng)條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度起到很大的作用。電梯的應(yīng)用范圍很廣，可用于賓館、飯店、辦公大樓、商場、娛樂場所、倉庫以及居 民住宅大樓等。在現(xiàn)代社會(huì)中，電梯已成為人類必不可少的垂直運(yùn)輸交通工具。 學(xué)畢業(yè)論文 1 電梯的應(yīng)用 電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱 自動(dòng)電梯 。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15 的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不論其驅(qū)動(dòng)方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱。按速度可分低速電梯（ 1 米 /秒以下）、快速電梯 (1 2 米 /秒 )和高速電梯 (2 米 /秒以上 )。 19 世紀(jì)中期開始采用 液壓電梯 ，至今仍在低層建筑物上應(yīng)用。 1852 年，美國的 80 年代，驅(qū)動(dòng)裝置有進(jìn)一步改進(jìn)，如電動(dòng)機(jī)通過蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)纏繞卷筒、采用平衡重等。 19 世紀(jì)末，采用了摩擦輪傳動(dòng)，大大增加電梯的提升高度 。 電梯的發(fā)展趨勢 綠色化：綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢。發(fā)展趨勢主要有如下：不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩、鋼皮帶等無潤滑油 污染曳引方式。電梯裝璜將采用無（少）環(huán)境污染材料、電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)，安裝電梯將無需安裝腳手架，電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響（如剎車皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。 降低能耗：減少電梯能耗的措施是多方面的。主要包括：選擇減小電梯機(jī)械系統(tǒng)的慣性和磨擦阻力 ;合理運(yùn)用對重和平衡重。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用永磁同步無齒輪曳引機(jī)從永磁同步電機(jī)工作原理可知其勵(lì)磁是由永磁鐵來實(shí)現(xiàn)的 ,不需要定子額外提供勵(lì)磁電流 因而電機(jī)的功率因數(shù) ,可以達(dá)到很高（理論上可以達(dá)到 1）。同時(shí)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子無 電流通過，不存在轉(zhuǎn)子耗損問題，一般比異步電機(jī)降低 45% 60%耗損。由于沒有效率低，高能耗蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，能耗進(jìn)一步降低。在停站較少的群梯布置中，一個(gè)主機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轎廂分別上下運(yùn)行是一種節(jié)能的方案。而減少能耗的另一途徑是電梯運(yùn)行過程的能耗控制。利用電梯空載上行、滿載下行時(shí)電機(jī)處以發(fā)電狀態(tài)的特性，將再生能量反饋給電網(wǎng)，這種節(jié)能措施在高速梯上效果顯著。還有一種節(jié)能方案將在軟件控制中得以實(shí)現(xiàn)。如建立實(shí)時(shí)控制的交通模式，盡量以較少的運(yùn)行次數(shù)來運(yùn)載較多的乘客，使電梯的停站次數(shù)減至最少。電梯召喚與轎廂指學(xué)畢業(yè)論文 2 令合一的樓層入口乘 客登記方案是電梯控制方式的一項(xiàng)革命性技術(shù)，使原來層站上乘客未知的目的層變得一目了然，從而使控制系統(tǒng)的派梯效率達(dá)到最高。減少運(yùn)行過程能耗的另一措施是將電梯運(yùn)行中的加減速度模式設(shè)置成變參數(shù)，即電梯控制系統(tǒng)中運(yùn)行的速度、加速度以及加速度變化率曲線既隨運(yùn)行距離變化，也隨轎廂負(fù)載變化 通過仿真軟件模擬，確定出不同樓層之間的最佳運(yùn)行曲線。利用電梯機(jī)房在樓頂?shù)膬?yōu)勢，充分利用太陽能作為電梯的補(bǔ)充能源也將是新的研究課題。 智能化：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展使大廈的智能化成為現(xiàn)實(shí)，而電梯是智能建筑中的重要交通工具 ，其技術(shù)發(fā)展及智能化程度也倍受世人關(guān)注。智能化的電梯首先要與智能大廈中所有自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如與樓宇控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)等交互聯(lián)系，使電梯成為高效優(yōu)質(zhì)、安全舒適的服務(wù)工具。 從電梯運(yùn)行的控制智能化角度講，要求電梯有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量 ,控制程序中應(yīng)采用先進(jìn)的調(diào)度規(guī)則，使群控管理有最佳的派梯模式?，F(xiàn)在的群控算法中已不是單一地依賴“乘客等候時(shí)間最短”為目標(biāo)，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)的方法，將要綜合考慮的因素（即專家知識）吸收到群控系統(tǒng)中去，在這些因素中既有影響乘客心理的因素，也有對即將要發(fā)生的情 況作評價(jià)決策，是專家系統(tǒng)和電梯當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)組合在一起的多元目標(biāo)控制。利用遺傳算法對客流交通模式及派梯規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化、自學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)電梯調(diào)度規(guī)則的進(jìn)化，以適應(yīng)環(huán)境的變化?！耙匀藶楸尽痹O(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)，將會(huì)使電梯的服務(wù)質(zhì)量越來越好。 設(shè)計(jì)目的 目前電梯控制系統(tǒng)大多采用繼電器或者可編程控制器（ 控制方式，存在著成本高，需要三相供電等缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)給出了一種基于單片機(jī)的電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以單片機(jī)為核心，再輔以適當(dāng)?shù)挠布娐泛涂刂瞥绦騺頇z測和控制整個(gè)電梯的信號，具有成本低、通用性強(qiáng)、靈活性大、擴(kuò)展容 易及易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)注重基本理論知識與實(shí)際情況的緊密結(jié)合，同時(shí)對學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新和分析問題的能力進(jìn)行培養(yǎng)，加深對知識的理解，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)完成的工作 1、設(shè)計(jì)電路模擬 8 層電梯運(yùn)行 2、設(shè)置電梯的每一層按鍵，每按下一個(gè)按鍵有相應(yīng)的二極管指示。 3、電梯具有向上還是向下指示，同時(shí)能顯示到了哪一層 4、電梯無人時(shí)，應(yīng)默認(rèn)停在第一層 5、自行構(gòu)建基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)； 學(xué)畢業(yè)論文 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用 片機(jī)作為核 心控制單元用于智能電梯系統(tǒng)的控制 ,該電梯裝有 1 個(gè) 8 8 點(diǎn)陣顯示器 ，顯示樓層和上下方向。 8 8 點(diǎn)陣顯示器 接到單片機(jī)的 接受信號，用于判斷是否上下和顯示樓層。系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方框圖如圖 2示。 圖 2統(tǒng)總體方框圖 硬件設(shè)計(jì) 引言 由于電梯要運(yùn)送客人到不同樓層，所以每一層都要有按鍵才可以滿足不同樓層顧客的需求。而且，電梯還要有人性化的顯示，如哪個(gè)按鈕按下了，就把它對應(yīng)樓層按鈕的二極管點(diǎn)亮，還要有一個(gè)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電梯所在層數(shù) ，用 16 16 點(diǎn)陣顯示器件按數(shù)字轉(zhuǎn)換用來表示電梯當(dāng)前的運(yùn)行方向等等。而這些零碎的原件，又需要高效的芯片來控制，它們相互之間的物理連接問題這些就是本章所要敘述的硬件片機(jī)系統(tǒng) 諧振電路 復(fù)位電路 電梯顯示電路 電梯顯示按鍵 每一個(gè)樓層按鍵 每一個(gè)樓層顯示電路 學(xué)畢業(yè)論文 4 設(shè)計(jì)部分。 片機(jī)簡介 單片機(jī) 是一種集成 電路 芯片 ，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的 中央處理器 機(jī)存儲(chǔ)器 只讀存儲(chǔ)器 種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路 轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： 存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí) 時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)經(jīng)過 幾 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 大階段。 段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了 通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上， 微控制器（ 段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。 片機(jī) (n 單片機(jī)是嵌入 式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 趨勢。隨著微電子技術(shù)、 計(jì)、 具的發(fā)展，基于 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 眾多的單片機(jī)可以從不同角度進(jìn)行分類。按單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的位數(shù)分為 4學(xué)畢業(yè)論文 5 位， 8 位， 16 位， 32 位。 4 位單片機(jī)在整個(gè)單片機(jī)市場中所占的比例逐漸減小，它主要應(yīng)用各種規(guī)模較小的家電類消費(fèi)產(chǎn)品。 8 位單片機(jī)是目前世界上品種最為豐富 ，應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)。 16 位單片機(jī)的操作速度及數(shù)據(jù)吞吐能力在性能上比 6 位單片機(jī)有較大提高。 32 位單片機(jī)在尋址能力，操作速度，運(yùn)算能力，開發(fā)手段與環(huán)境方面大為增強(qiáng)。 單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：工業(yè)控制，單片機(jī)可以構(gòu)成各種控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。儀器表，如智能儀器，醫(yī)療器械，數(shù)字示波器等。計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口，如傳真機(jī)，打印機(jī)等等 單片機(jī)在工業(yè)控制，智能家電，汽車電子，樓宇自動(dòng)化，醫(yī)療器械方面都有應(yīng)用，智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器常用的有驗(yàn)鈔機(jī)，門禁系統(tǒng)，電子監(jiān)控， 變頻空調(diào)等等隨處可見 目前有能力進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)的人員是非常受企業(yè)歡迎的 ;這方面需求量是很大的 ，單片機(jī)是我們生活中不可缺少的，它不斷發(fā)達(dá)。 目前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)朝著巨型化，微型化和單片化三個(gè)方向發(fā)展。單片機(jī)代表著計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向，自 1975 年美國德克薩斯儀器公司第一塊單片機(jī)芯片 世以來，在短短的 30 多年間，單片機(jī)技術(shù)已發(fā)展成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)非?；盍Φ姆种В瑔纹瑱C(jī)在集成度，功能，性能，體系結(jié)構(gòu)等方面都得到了飛速發(fā)展。 學(xué)畢業(yè)論文 6 控芯片 選擇 該設(shè)計(jì)用了 片機(jī)這種單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任主要特性如下： 增強(qiáng)型 8052 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。 工作電壓： 5V 單片機(jī)） /3V 單片機(jī)）工作頻率范圍：0 40當(dāng)于普通 8051 的 80際工作頻率可達(dá) 48戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)片上集成 512 字節(jié) 用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： 2/4是準(zhǔn)雙向口弱上拉， 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。 系統(tǒng)可編程） /應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需 專用仿真器，可通過串口（ 接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 具有 能 具有看門狗功能共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 通用異步串 行口（ 還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) 作溫度范圍： +85（工業(yè)級） /0 75（商業(yè)級） 裝 片機(jī)的工作模式 掉電模式：典型功耗 降沿移位寄存器 數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度： 5V 時(shí)，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級） 2 腳 )：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。 (通常我將 為低電平， ) 當(dāng)移位結(jié)束后，在 產(chǎn)生一個(gè)正脈沖（ 5于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。 /G(13 腳 ): 高電平時(shí)禁止 輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。 學(xué)畢業(yè)論文 11 注： 74164 和 74595 功能相仿，都是 8 位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。 74164 的驅(qū)動(dòng)電流 (25 74595(35要 小 14 腳封裝，體積也小一些。 74595 的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。與 164 只有數(shù)據(jù)清零端相比， 595 還多有輸出端時(shí)能 /禁止控制端，可以使輸出為高阻態(tài)。 1)74164 和 74595 功能相仿，都是 8 位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。 74164 的驅(qū)動(dòng)電流 (25 74595(35要小 14 腳 封裝，體積也小一些。 2)74595 的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。 3)595 是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，在正常使用時(shí) G 為低電平。從 輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸 595 是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，如下面的真值表， 在正常使用時(shí) 高電 平， G 為低電平。從 輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸入時(shí)鐘 升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時(shí)鐘上升沿有效一次，此時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸 出端。入時(shí)鐘 升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時(shí)鐘上升沿有效一次，此時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端。其實(shí)看了這么多 595 的資料覺得沒什么難的關(guān)鍵是看懂其時(shí)序圖說到底就是下面三步 (引用 ): 第一步：目的：將要準(zhǔn)備輸入的位數(shù)據(jù)移入 74據(jù)輸入端上。 方法：送位數(shù)據(jù)到 第二步：目的：將位數(shù)據(jù)逐位移入 74數(shù)據(jù)串入 方法： 生一上升沿，將 的數(shù)據(jù)移入 74 第三步：目的：并行輸出數(shù)據(jù)。即數(shù)據(jù)并出 方法： 生一上升沿，將由 已移入數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù) 送入到輸出鎖存器。 說明：從上可分析：從 生一上升沿（移入數(shù)據(jù)）和 生一上升沿 （輸出數(shù)據(jù)）是二個(gè)獨(dú)立過程，實(shí)際應(yīng)用時(shí)互不干擾。即可輸出數(shù)據(jù)的 同時(shí)移入數(shù)據(jù)。而具體編程方法為如： 存放 3碼管顯示 “0” 引腳說明 符號 引腳 描述 7 15 ， 1， 7 并行數(shù) 據(jù)輸出 地 ,9 串行數(shù)據(jù)輸出 ,0 主復(fù)位（低電平） ,1 移位寄存器時(shí)鐘輸入 ,2 存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入 ,3 輸出有效（低電平） ,4 串行數(shù)據(jù)輸入 ,6 電源 。 輸入 輸出 功能 學(xué)畢業(yè)論文 12 E S L L R 為低電平時(shí)緊緊影響移位寄存器 L L L L 空移位寄存器到輸出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài) L H H 輯高電平移入移位寄存器狀態(tài) 0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入，例如，以前的狀態(tài) 6（內(nèi)部 ）出現(xiàn)在串行輸出位。 L H n 移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出 L H 移位寄存器內(nèi)容移入，先前的移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并輸出。 H高電平狀態(tài) L低電平狀態(tài) 上升沿 下降沿 Z高阻 變化 無效 當(dāng) 高電平， 低電平時(shí)，數(shù)據(jù)在 升沿進(jìn)入移位寄存器，在 升沿輸出到并行端口。 學(xué)畢業(yè)論文 13 發(fā)光二極管及獨(dú)立按鍵 發(fā)光二極管： 50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。 英文 光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 抗震性能好。 發(fā)光二極管如圖 2示。 圖 2發(fā)光二極管 發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為 。在某些半導(dǎo)體材料的 中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 學(xué)畢業(yè)論文 14 獨(dú)立按鍵： 按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān) 、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價(jià)低后者壽命長。 目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常見的是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實(shí)現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地 提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。在本套設(shè)計(jì)中由于只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。 獨(dú)立按鍵如圖 2示。 圖 2獨(dú)立按鍵 學(xué)畢業(yè)論文 15 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖 示。 獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口線，因此，在按鍵較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)較大，不宜采用。 片 機(jī)開發(fā)工具仿真簡介 本次設(shè)計(jì)中用了 司出版的 本，程序編譯時(shí)用了 司出品的 本，下載程序用了下載軟件 本。 介 51 是美國 司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng) 大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ 這些部分組合在一起。運(yùn)行 操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 介 件是英國 司出版的 具軟件。它不僅具有其它 具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及 外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 具 (仿真軟件 )，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 計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型有 2/16/18/24/30/8086 和 2010 年即將增加 列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 多種編譯器 。 學(xué)畢業(yè)論文 16 3 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 3示。 聯(lián)系 2235146028） 圖 3片主控電路圖 單片機(jī)的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 片機(jī)，要使單片機(jī)工作起來，就必須有電源，晶振，復(fù)位電路。本系統(tǒng)采用外部方式的時(shí)鐘電路復(fù)位的復(fù)位電路，如圖 3示。 圖 3鐘 電路圖 電梯按鍵電路 本系統(tǒng)模擬的是 8 層樓電梯，所以有 8 個(gè)按鍵，每一個(gè)按鍵對應(yīng)一層樓。 8 個(gè)按鍵接在 如圖 3示。 學(xué)畢業(yè)論文 17 圖 3梯按鍵電路圖 樓層顯示和樓層指示電路圖 圖 3層顯示電路圖 本系統(tǒng)總共 8 層，如圖 3層顯示采用一位共陰 8 8 點(diǎn)陣顯示器 顯示，每個(gè)樓層按鍵按下指示燈為 8 個(gè)發(fā)光二極管如圖 3示。 學(xué)畢業(yè)論文 18 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 主程序流程圖 電梯所處的狀態(tài)是整個(gè)程序成功運(yùn)行的核心保證。在電梯每經(jīng)過一個(gè)樓層時(shí)，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用該函數(shù)，它的作 用是基于高效率、短時(shí)間、人性化的基礎(chǔ)上，合理智能的對電梯的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，結(jié)合實(shí)際情況，最終得出電梯下一個(gè)目標(biāo)停留樓層。其流程如圖 4示。 圖 4程序流程圖 由圖可知，程序中將實(shí)際情況分為四種情況來判斷：電梯上行且是去送人（即電梯此時(shí)位于底層，而高層有人呼叫要上樓）、電梯上行且是去接人（即電梯此時(shí)位于底層，而高層有人呼叫要下樓）、電梯下行且是去送人（即電梯此時(shí)位于高層，而低層有人呼叫要下樓）、電梯下行且是去接人（即電梯此時(shí)位于高層，而低層有人呼叫要上樓）。而這四種情況，也就包含了實(shí)際 電梯中的絕大部分情況。情況不同，分析的方法也當(dāng)然不一樣。而首先，我們要了解電梯是如何得知此時(shí)它是上面四種的哪一種情況的呢？ 這可以分為兩個(gè)步驟：第一判斷電梯是上行還是下行；第二，判斷是去接人還是去送人。當(dāng)然，第一個(gè)是最好判斷的，因?yàn)殡娞菰谶\(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)與樓層有關(guān)的變量，一個(gè)為當(dāng)前所在樓層值，一個(gè)為目標(biāo)樓層值，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，會(huì)讓這兩個(gè)值進(jìn)行比較，若前者大于后者，就為下行，從而讓狀態(tài)變量清零（由于電路中上下行學(xué)畢業(yè)論文 19 的箭頭使用了非門，故在程序中，兩表示上下行的狀態(tài)變量清零時(shí)表示有效）；反之，當(dāng)前者小于后者，即為上行，從 而上行變量清零。 至于是接人還是送人，是判別的難點(diǎn)。在此，巧妙地利用了兩個(gè)狀態(tài)變量 者等于所有上行按鍵和去幾層按鍵狀態(tài)變量的或，后者等于所有上行按鍵和去幾層按鍵狀態(tài)變量的或。由此可知，當(dāng)上行按鍵和去幾層按鍵均為 0 時(shí)，電梯仍為上行狀態(tài)，那么此時(shí)，電梯的狀態(tài)肯定處于上樓接人的狀態(tài)中（即在高層，有人按了下行鍵）。反之，若它們中有一個(gè)為 1（且按鍵所處樓層高于當(dāng)前電梯所在樓層，這個(gè)由其他函數(shù)來限定，防止電梯在上行過程中受已經(jīng)過樓層按鍵按下時(shí)的干擾），則電梯此時(shí)處于上樓送人狀態(tài)，就會(huì)執(zhí)行 對應(yīng)的子程序。其他的與此同理。 電梯各情況下所對應(yīng)的處理方法 在實(shí)際應(yīng)用中，最簡單的情況莫過于電梯當(dāng)前為閑置狀態(tài)，然后有一人按下按鍵呼叫，然后電梯便響應(yīng)呼叫。但是，實(shí)際情況往往比這復(fù)雜的多，在第一個(gè)人按下按鍵電梯運(yùn)行的過程中，還很有可能會(huì)有其他不同樓層的人按下不同的按鍵（上行或者下行）的情況發(fā)生。那么就必須得為電梯規(guī)定好一個(gè)特定的優(yōu)先級規(guī)則，讓其依據(jù)這個(gè)規(guī)則來運(yùn)行，以免亂作一團(tuán)。那么這個(gè)規(guī)則就必須要高效且人性化，在此，我們規(guī)定，當(dāng)電梯上行時(shí)，均不理會(huì)那些按下行按鍵的顧客。并且，若在上行過程中，也 有人在某層按的是上行按鍵，但是電梯此時(shí)已經(jīng)走過了該層，那么電梯也絕對不會(huì)再選擇先下行接他。當(dāng)然，當(dāng)將高層上行的顧客送完后（此時(shí)一般來說電梯已經(jīng)處于高層了），電梯便會(huì)檢測下行按鍵，若更高層有人呼叫下行，則電梯會(huì)選擇先去響應(yīng)他們，然后再下行的過程中依次響應(yīng)按了下行處于等待中的顧客，最后這些顧客都送完后，再去相應(yīng)那些電梯上行過程中，處于比電梯低的樓層卻按了上行鍵的顧客。 簡單地說，若電梯處于上行狀態(tài)，則在該過程中響應(yīng)不同顧客的優(yōu)先級（或者電梯響應(yīng)的先后順序）為：高層呼叫上行顧客 高層呼叫下行顧客 底層呼叫下行顧客 底層呼叫上行顧客。那么，當(dāng)電梯通過程序運(yùn)行得知到相應(yīng)狀態(tài)后，又是如何具體的判斷當(dāng)天所鎖定的目標(biāo)樓層是否要變更呢？現(xiàn)以上行為例，加以詳細(xì)說明：上行，且是送人，比如電梯當(dāng)前在二層，五樓有人呼叫上樓，那么它就要響應(yīng)這一呼叫，從而把自己的目標(biāo)樓層鎖定為五樓并向上運(yùn)行，而在五樓呼叫后不久，四樓也有人呼叫上樓（且電梯此刻還未運(yùn)行到六樓），那么在電梯運(yùn)行中，沒經(jīng)過一個(gè)樓層，會(huì)做一次判決，因?yàn)樗臉且灿腥撕艚?，所以正常情況下，它應(yīng)該在判決后將目標(biāo)樓層定位四樓。而若四樓的顧客按下的是下行鍵，或者二樓的人按下呼叫鍵，電梯此時(shí)都 會(huì)暫時(shí)不予理會(huì)。部分程序代碼見附錄。 學(xué)畢業(yè)論文 20 總結(jié) 經(jīng)過幾十天的艱苦奮斗，我最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求。在大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期里，我學(xué)到了很多的知識和技能。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了做科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 首先，我學(xué)會(huì)了對相關(guān)文獻(xiàn)的檢索。隨著計(jì)算機(jī)的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對文獻(xiàn)的檢索，收集資料的形式也變得越來越豐富。我們一方面可以利用學(xué)校圖書館資源，另一方面可以利用網(wǎng)絡(luò)來檢索資源，例如中國知網(wǎng) 方數(shù)據(jù)庫、百度文庫、豆丁文庫等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 其次，通過這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力，使我進(jìn)一步了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本知識。鞏固了我的知識架構(gòu)體系，強(qiáng)化了我對大學(xué)期間所學(xué)到的基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的認(rèn)識和理解，為今后的工作打下理論基礎(chǔ)。 最后，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得在遇到困惑和不解時(shí)要及時(shí)與老師和其他同學(xué)溝通，這樣才能更迅速地解決設(shè)計(jì)中遇到的問題，提供工作效率。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一次簡簡單單地完成一個(gè)課題。它不僅讓我鍛煉了動(dòng)手操