嵌入式課程設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)

1、軟 件 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱 嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計(jì)題目 模擬電梯控制系統(tǒng) 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2014年 6 月目錄1設(shè)計(jì)時(shí)間.12設(shè)計(jì)目的.13設(shè)計(jì)任務(wù).14設(shè)計(jì)內(nèi)容.14.1總體方案設(shè)計(jì).1需求規(guī)定.2核心部件選型.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.44.2硬件設(shè)計(jì).4硬件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介.4硬件模塊設(shè)計(jì).44.3軟件設(shè)計(jì).6軟件開發(fā)環(huán)境介紹.6主程序設(shè)計(jì)及流程圖.7中斷程序設(shè)計(jì)及流程圖.7軟件設(shè)計(jì).85總結(jié).10參考文獻(xiàn).111 設(shè)計(jì)時(shí)間 2014年6月16日-2014年6月23日2 設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)課程后必要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。是檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的重要手段，

2、以學(xué)生為主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，重視學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)。課程設(shè)計(jì)通過(guò)使學(xué)生加深理解、鞏固課堂教學(xué)和平時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。本次課程設(shè)計(jì)師利用嵌入式系統(tǒng)所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬電梯控制系統(tǒng)。3 設(shè)計(jì)任務(wù)模擬電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下：(1)通過(guò)鍵盤輸入層數(shù)，輸入之后LED小燈從當(dāng)前位置向上或向下運(yùn)行。(2)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的樓層，數(shù)碼管顯示樓層號(hào)。(3)LED燈表示運(yùn)行樓層。(4)數(shù)碼管數(shù)字大小的增減表示向上、向下。4 設(shè)計(jì)內(nèi)容本文根據(jù)AT89S51單片機(jī)，利用鍵盤、開關(guān)、數(shù)碼管和LED模擬實(shí)現(xiàn)八層電梯的控制。并且有像電梯的運(yùn)行功能。軟件利用C語(yǔ)言，通過(guò)檢測(cè)用戶請(qǐng)求的按鍵信息，通過(guò)鍵盤輸入層數(shù)，輸入

3、之后LED小燈從當(dāng)前位置向上或向下運(yùn)行，運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的樓層，數(shù)碼管顯示樓層號(hào)，LED燈表示運(yùn)行樓層，數(shù)碼管數(shù)字大小的增減表示向上、向下。硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，結(jié)合軟件，基本實(shí)現(xiàn)了八層電梯運(yùn)行的模擬。4.1 總體方案設(shè)計(jì)通過(guò)使用電腦的軟件，我們很方便的就可以通過(guò)電腦AT89S51單片機(jī)進(jìn)行對(duì)其的控制，然后并完成對(duì)LED燈，矩陣鍵盤，和顯示器的控制。當(dāng)按了電梯相應(yīng)的層數(shù)時(shí)，小燈從當(dāng)前位置上升或下降的過(guò)程，同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的電梯層數(shù)，模擬電梯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。步進(jìn)電梯功能模塊圖如圖4-1所示。電梯功能模塊按鍵輸入模塊八段數(shù)碼管模塊中端服務(wù)模塊LED顯示模塊圖4-1 步進(jìn)電梯功能模塊圖 需求規(guī)定用鍵盤、按鈕、八

4、段碼和LED模擬電梯工作過(guò)程。樓層設(shè)為8層，鍵盤數(shù)字鍵18用來(lái)鍵入希望停的樓層，8個(gè)LED顯示希望停的樓層，八段碼指示電梯當(dāng)前所在樓層，按扭用來(lái)啟、停電梯。電梯正常運(yùn)行時(shí)以每2秒1層的速度上升或下降。要求“電梯”能按以下方式運(yùn)行： （1）設(shè)當(dāng)前電梯停在某層（八段碼顯示相應(yīng)樓層，8個(gè)LED全滅）。鍵入18數(shù)字鍵，如鍵入的數(shù)字與當(dāng)前電梯停層同，則不發(fā)生任何動(dòng)作；若不同則相應(yīng)樓層的LED亮。如再按運(yùn)行鍵，則電梯自動(dòng)判別上升或下降（在運(yùn)行過(guò)程中八段碼顯示樓層變化）一直到達(dá)希望停的樓層（八段碼顯示該樓層，相應(yīng)LED滅）；（2）設(shè)當(dāng)前電梯正在上升或下降運(yùn)行（此時(shí)八段碼顯示樓層變化，LED指示希望

5、抵達(dá)的樓層），若鍵入新的希望停的樓層數(shù)字（相應(yīng)的LED亮），則對(duì)同方向（上升或下降）未到的樓層能停，對(duì)其他情況則先停原希望停的樓層，然后按運(yùn)行鍵后繼續(xù)進(jìn)行）。 如下幾例： a)設(shè)電梯當(dāng)前在2層，向上運(yùn)行，LED指示希望在6層停，此時(shí)若鍵入4，則電梯將在4層停；若再按運(yùn)行鍵，則繼續(xù)運(yùn)行至6層停。 b)同上情況，若鍵入的不是4而是8，則電梯將先停在6層；再按運(yùn)行鍵，運(yùn)行至8層停。 c)同上情況，若鍵入的不是4（或8），而是1，則電梯先停在6層；再按運(yùn)行鍵，運(yùn)行至1層停。 電梯狀態(tài)的介紹:1.當(dāng)電梯主體由低樓層向高樓層運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為上升狀態(tài)。 

6、;2.當(dāng)電梯主體由高樓層向低樓層運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為下降狀態(tài)。 3.當(dāng)電梯主體到達(dá)了某個(gè)乘客所希望到達(dá)的樓層(以下簡(jiǎn)稱目標(biāo)樓層)后，在系統(tǒng)中仍然有使用它的請(qǐng)求存在，稱為暫停狀態(tài)。 4.當(dāng)電梯主體到達(dá)目標(biāo)樓層后，在系統(tǒng)再也沒(méi)有使用它的請(qǐng)求存在，稱為停止?fàn)顟B(tài)。5.當(dāng)乘客進(jìn)入電梯主體后，使用梯內(nèi)控制器向系統(tǒng)發(fā)送到達(dá)其它樓層的請(qǐng)求時(shí)，稱為樓層請(qǐng)求發(fā)送狀態(tài)。 6.當(dāng)電梯正在運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了停電條件，此時(shí)稱為停電狀態(tài)。 核心部件選型1.AT89S51 AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programma

7、ble)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

8、 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境搭建步驟：1、根據(jù)需求確定開發(fā)工具。2、認(rèn)識(shí)并了解開發(fā)板。3、根據(jù)項(xiàng)目要求，配置嵌入式操作系統(tǒng)。4、配置主機(jī)環(huán)境：安裝LINUX。5、在主機(jī)上制作交叉工具鏈，制作調(diào)試器GDB。6、使用制作好的交叉工具鏈在主機(jī)上對(duì)BootLoader進(jìn)行交叉編譯，形成可執(zhí)行的B

9、ootLoader鏡像文件，通過(guò)FLASH編程器把該BootLoader鏡像文件燒寫到目標(biāo)板上的FLASH中。7、在主機(jī)上配置串口終端，使用串口線，連接主機(jī)和目標(biāo)板的串口。8、在主機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用程序源代碼編寫。然后在主機(jī)上進(jìn)行源代碼的編寫。然后在主機(jī)上通過(guò)交叉編譯，形成可執(zhí)行程序。把該可執(zhí)行程序下載到目標(biāo)板上，然后在目標(biāo)板上啟動(dòng)該程序。4.2硬件設(shè)計(jì)硬件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介EELiod270教學(xué)開發(fā)平臺(tái)基于Intel XSCALE架構(gòu)最新的PXA270嵌入式微處理器。最高主頻可達(dá)520MHz，可運(yùn)行Linux 和Linux 的Linux的操作系統(tǒng)，支持Tiny-X、QT/E等GUI嵌入式圖形用戶界面，提

10、供完整的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序。同時(shí)還可以支持最新的Windows CE 5.0.NET操作系統(tǒng)。硬件模塊設(shè)計(jì)1.按鍵輸入模塊電路圖如圖4-2所示。圖4-2 按鍵輸入模塊電路圖2. 數(shù)碼管模塊圖如圖4-3所示。圖4-3 八段數(shù)碼管電路圖3. LED顯示模塊圖如圖4-4所示。圖4-4 LED顯示模塊電路圖4.3軟件設(shè)計(jì)軟件開發(fā)環(huán)境介紹ADS集成開發(fā)環(huán)境是ARM公司推出的ARM核微控制器集成開發(fā)工具，英文成熟版本為ADS1.2。ADS1.2支持ARM10之前的所有ARM系列微控制器，可以在Windows98、Windows XP、Windows2000以及RedHat Linux上運(yùn)行。全稱為ARM De

11、veloper Suite，他的功能非常強(qiáng)大。他的前身是SDT，SDT是ARM公司幾年前的開發(fā)環(huán)境軟件，目前SDT早已經(jīng)不再升級(jí)。ADS包括了四個(gè)模塊分別是：SIMULATOR；C 編譯器；實(shí)時(shí)調(diào)試器；應(yīng)用函數(shù)庫(kù)。ADS的編譯器調(diào)試器較SDT都有了非常大的改觀， ADS1.2提供完整的WINDOWS界面開發(fā)環(huán)境。C編譯器效率極高，支持c 以及c+，使工程師可以很方便的使用C語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)。提供軟件模擬仿真功能，使沒(méi)有Emulators的學(xué)習(xí)者也能夠熟悉ARM的指令系統(tǒng)。配合FFT-ICE使用，ADS1.2提供強(qiáng)大的實(shí)時(shí)調(diào)試跟蹤功能,片內(nèi)運(yùn)行情況盡在掌握。ADS1.2需要硬件支持才能發(fā)揮強(qiáng)大功能。

12、目前支持的硬件調(diào)試器有Multi-ICE以及兼容Multi-ICE的調(diào)試工具如FFT-ICE。ADS由命令行開發(fā)工具，ARM實(shí)時(shí)庫(kù)，GUI開發(fā)環(huán)境(Code Warrior和AXD),適用程序和支持軟件組成。主程序設(shè)計(jì)及流程圖主程序流程圖如圖4-5所示。圖4-5 主程序流程圖中斷程序設(shè)計(jì)及流程圖判斷中斷服務(wù)子程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6 判斷中斷服務(wù)子程序流程圖 軟件方面主要是應(yīng)用了USB下載驅(qū)動(dòng)軟件和STCISP下載軟件以及keil開發(fā)軟件。USB下載驅(qū)動(dòng)軟件的下載，主要是記住com借口，燒寫程序時(shí)要選擇要燒寫的端口，STCISP下載軟件主要是程序的編寫及編譯等，而keil開發(fā)軟件主要

13、將程序燒進(jìn)開發(fā)板，使開發(fā)板實(shí)現(xiàn)想要的結(jié)果。軟件設(shè)計(jì)#include<reg52.h> unsigned char code dofly_table8=0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80; void DelayUs2x(unsigned int t) while(-t);/樓層變換延時(shí)void DelayMs(unsigned char t) while(t-) DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); /按鍵延時(shí)函數(shù)void show(unsigned int i)P0=dofly_tablei-1; /數(shù)碼管P1=

14、(0xff<<(i-1)-1; /LED燈/數(shù)碼管與LED燈的顯示函數(shù)unsigned int getKey()switch(P3)case 0xfe:return 1;break;case 0xfd:return 2;break;case 0xfb:return 3;break;case 0xf7:return 4;break;case 0xef:return 5;break;case 0xdf:return 6;break;case 0xbf:return 7;break;case 0x7f:return 8;break; /讀取按鍵的值void main() unsigned

15、 int i=1,j=1; /j表示要到的樓層，i表示目前在的樓層show(i);while(1)if(P3!=0xff)DelayMs(10);if(P3!=0xff)j=getKey();for(;i!=j;(i>j)?(i-):(i+) show(i);DelayUs2x(60000); show(i);DelayUs2x(60000);5總結(jié)與展望這次課程設(shè)計(jì)，是我們第一次自己動(dòng)手使用開發(fā)板做設(shè)計(jì)，從開始的遇到很多問(wèn)題到最后的逐一解決，在這個(gè)過(guò)程中，我們學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西，通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)踐，自己覺(jué)得將以前學(xué)的知識(shí)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，并且有很多之前不了解的東西也通過(guò)請(qǐng)教同學(xué)和自己查資料得到了想要的答案，在這樣的過(guò)程中，感覺(jué)自己提高了很多。當(dāng)然設(shè)計(jì)中還遇到了一些問(wèn)題，比如：當(dāng)輸入的樓層有多個(gè)時(shí)，因?yàn)榫彺鏀?shù)組只有八個(gè)，所以會(huì)有丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。后來(lái)請(qǐng)教同學(xué)得到了正確的解決辦法：緩存用鏈表來(lái)存數(shù)據(jù)，這樣既可以避免數(shù)據(jù)丟失，而且在用完一個(gè)數(shù)據(jù)后可以及時(shí)釋放，避免了空間的浪費(fèi)。自己做的東西在開發(fā)板上運(yùn)行出來(lái)的時(shí)候，像是將抽象的知識(shí)具體化了，使我們對(duì)自己做的題目的實(shí)現(xiàn)過(guò)程認(rèn)識(shí)的更加深刻。此外，雖然做到了題目要求的功能，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，程序還是可以改進(jìn)的更完善。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，是我們體會(huì)到自己動(dòng)手才能真正掌握。每