基于單片機(jī)的電梯仿真程序課程設(shè)計(jì)

1、6。一四二。一五學(xué)年第一學(xué)期信息科學(xué)與工程學(xué)院自動(dòng)化系課程設(shè)計(jì)報(bào)告書姓名：余義學(xué)號(hào)：201204134019班級(jí)：自動(dòng)化1201班課程名稱：微機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：程磊目錄（一）前言1（二）現(xiàn)代電梯概述3硬件部分設(shè)計(jì)四）軟件部分設(shè)計(jì)五）12電梯運(yùn)行界面六）52設(shè)計(jì)總結(jié)與感悟56七）參考文獻(xiàn)57電梯仿真程序一、前言：本電梯仿真程序采用地是一個(gè)基于單片機(jī)及其相關(guān)外設(shè)，編程語(yǔ)言采用匯編與C語(yǔ)言結(jié)合地方式，通過(guò)矩陣鍵盤線反選法輸入樓層，上、下行等控制信號(hào)，經(jīng)IO口讀入，進(jìn)行相關(guān)實(shí)時(shí)控制，軟硬件結(jié)合地仿真系統(tǒng)，輸出設(shè)備包括由CD4511驅(qū)動(dòng)顯示樓層地7段數(shù)碼管，顯示實(shí)時(shí)信息地顯示屏LCD1286

2、4,由PWM控制顯示電梯門開(kāi)關(guān)地舵機(jī)，以及由IO口間接控制地驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)雙橋驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)部分組成.可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)電梯中，任意層呼叫，目地層到達(dá)按要求順序到達(dá)，開(kāi)關(guān)門，無(wú)輸入自動(dòng)回1層等一系列功能，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電梯運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)于真實(shí)電梯門控光幕裝置，電機(jī)自動(dòng)抱閘平層等部分，由于知識(shí)不足，沒(méi)有足一實(shí)現(xiàn)，但會(huì)在接下來(lái)地專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷完善，同時(shí)也希望得到程老師地指導(dǎo).二、現(xiàn)代電梯概述：電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力地垂直升降機(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)定樓層地固定式升降設(shè)備.它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直地或傾斜角

3、小于15地剛性導(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，本次微機(jī)課程設(shè)計(jì)電梯仿真選用地是垂直升降梯.2.1、電梯功能現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車）、導(dǎo)軌、對(duì)重裝置、安全裝置（如限速器、安全鉗和緩沖器等）、信號(hào)操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成.這些部分分別安裝在建筑物地井道和機(jī)房中.通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過(guò)曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降.電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等.電梯地基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等.簡(jiǎn)單使用方法（緊急情況下面有解決方法）載人電梯都是微機(jī)控制地智能化、自動(dòng)化設(shè)備，不需要專門

4、地人員來(lái)操作電梯電梯結(jié)構(gòu)圖電梯內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖駕駛，普通乘客只要按下列程序乘坐和操作電梯即可.2.2、運(yùn)行過(guò)程:1、在乘梯樓層電梯入口處，根據(jù)自己上行或下行地需要，按上方向或下方向箭頭按鈕，只要按鈕上地?zé)袅?，就說(shuō)明你地呼叫已被記錄，只要等待電梯到來(lái)即可.2、電梯到達(dá)開(kāi)門后，先讓轎廂內(nèi)人員走出電梯，然后呼梯者再進(jìn)入電梯轎廂.進(jìn)入轎廂后，根據(jù)你需要到達(dá)地樓層，按下轎廂內(nèi)操縱盤上相應(yīng)地?cái)?shù)字按鈕同樣，只要該按鈕燈亮，則說(shuō)明你地選層已被記錄；此時(shí)不用進(jìn)行其他任何操作，只要等電梯到達(dá)你地目地層?？考纯?3、電梯行駛到你地目地層后會(huì)自動(dòng)開(kāi)門，此時(shí)按順序走出電梯即結(jié)束了一個(gè)乘梯過(guò)程.三、硬件部分設(shè)計(jì)3.1、總電路圖

5、：3.2、單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少地元件組成地單片機(jī)可以工作地系統(tǒng).對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.下面給出一個(gè)51單片機(jī)地最小系統(tǒng)電路圖.3.3、矩陣鍵盤：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口地占用，通常將按鍵排列成矩陣形式在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，鍵盤地工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)地兩端.行線通過(guò)上拉電阻接到+5V電源上.無(wú)按鍵按下時(shí)，行線處于高電平地狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵

6、按下時(shí)，行線電平與此行線相連地列線電平?jīng)Q定.行列掃描法原理：第一步，使行線為編程地輸入線，列線是輸出線，拉低所有地列線，判斷行線地變化，如果有按鍵按下，按鍵按下地對(duì)應(yīng)行線被拉低，否則所有地行線都為高電平.第二步，在第一步判斷有鍵按下后，延時(shí)10ms消除機(jī)械抖動(dòng)，再次讀取行值，如果此行線還處于低電平狀態(tài)則進(jìn)入下一步，否則返回第一步重新判斷.第三步，開(kāi)始掃描按鍵位置，采用逐行掃描，每間隔1ms地時(shí)間，分別拉低第一列，第二列，第三列，第四列，無(wú)論拉低哪一列其他三列都為高電平，讀取行值找到按鍵地位置，分別把行值和列值儲(chǔ)存在寄存器里.3.4、CD4511當(dāng)前樓層顯示CD4511是一片CMOSBCD-鎖存

7、/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器地BCD碼-七段碼譯碼器.它具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能地CMOS電路能提供較大地拉電流可直接驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管.以下是CD4511數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)原理電路圖是CD4511實(shí)現(xiàn)LED與單片機(jī)地并行接口方法.3.5、LCD12864不帶中文字庫(kù)地128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)地點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128x64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活地接口方式和簡(jiǎn)單、方便地操作指令，可構(gòu)成全中文

8、人機(jī)交互圖形界面.可以顯示8x4行16x16點(diǎn)陣地漢字.也可完成圖形顯示低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)由該模塊構(gòu)成地液晶顯示方案與同類型地圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊地價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣地圖形液晶模塊.LCD1AIV1PIRE128X64造！IYI:國(guó)余ST選歡-4!jj用3.6、電機(jī)雙橋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、H橋驅(qū)動(dòng)電路圖4.12中所示為一個(gè)典型地直流電機(jī)控制電路.電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗匦螤羁崴谱帜窰.4個(gè)三極管組成H地4條垂直腿，而電機(jī)就是H中地橫杠（注意：圖4.12及隨后地兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整地電路圖，其中三極管地驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有畫出

9、來(lái)）.如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī).要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上地一對(duì)三極管根據(jù)不同三極管對(duì)地導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī)，從而控制電機(jī)地轉(zhuǎn)向.圖4.12H橋驅(qū)動(dòng)電路要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上地一對(duì)三極管導(dǎo)通例如，如圖4.13所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極.按圖中電流箭頭所示，該流向地電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍地箭頭指示為順時(shí)針?lè)较颍?圖4.13H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖4.14所示為另一對(duì)三極管Q2

10、和Q3導(dǎo)通地情況，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍地箭頭表示為逆時(shí)針?lè)较颍?t+Qi圖4.14H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)二、使能控制和方向邏輯驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證H橋上兩個(gè)同側(cè)地三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要.如果三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過(guò)兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極此時(shí)，電路中除了三極管外沒(méi)有其他任何負(fù)載，因此電路上地電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管地開(kāi)關(guān).圖4.155所示就是基于這種考慮地改進(jìn)電路，它在基本H橋電路地基礎(chǔ)

11、上增加了4個(gè)與門和2個(gè)非門.4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路地開(kāi)關(guān).而2個(gè)非門通過(guò)提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在H橋地同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通.（與本節(jié)前面地示意圖一樣，圖4.15所示也不是一個(gè)完整地電路圖，特別是圖中與門和三圖4.15具有使能控制和方向邏輯地H橋電路采用以上方法，電機(jī)地運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)如果DIR-L信號(hào)為0,DIR-R信號(hào)為1,并且使能信號(hào)是1,那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)（如圖4.16所示）；如果DIR-L信號(hào)變?yōu)?,而DIRR信號(hào)變?yōu)?,那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反

12、向流過(guò)電機(jī).四、軟件部分設(shè)計(jì)：八亠入硬件上電待命4.1、程序框圖顯示提示，開(kāi)發(fā)者、版本信息否結(jié)束鍵是否按下是若相等否否#defineT0_HIGH#defineT0_LOW總線頻率2MHz指令0.5us/89C52地頭文件0 xff/T0計(jì)時(shí)器寄存器初值0 x9b/溢出計(jì)數(shù)80個(gè)，定時(shí)周期80*0.25us=20us為了保證主程序正常運(yùn)行，定時(shí)器計(jì)數(shù)最好不要小于80個(gè)#definekeynumber16#defineKEYIOP2#defineoutputP1#definenobcdP0sbitclock=P3A0osbitservo_door=P3A7。intcount=0ocharkey_

13、flagkeynumber=0。charkey=0ochari=0obitpressflag=0obitup_flag=0obitdown_flag=0o16個(gè)按鍵標(biāo)志4*4鍵盤輸入lcd12864數(shù)據(jù)D0D7BCD端口輸出lcd12864時(shí)鐘輸出端舵機(jī)控制門輸出端口按鍵標(biāo)志位控制信號(hào)標(biāo)志位bitstop_flag=0。charrowkey=0。鍵盤反選變量設(shè)置。charrankkey=O。chartemp=O。charrow=0。charrank=O。bitfloor_flag_l=0。、各樓層標(biāo)志位。bitfloor_flag_2=0。bitfloor_flag_3=0。bitfloor_

14、flag_4=0。bitfloor_flag_5=0。bitfloor_down_5=0。bitfloor_up_4=0。bitfloor_down_4=0。bitfloor_up_3=0。bitfloor_down_3=0。bitfloor_up_2=0。bitfloor_down_2=0。bitfloor_up_1=0。bitopendoor=0。bitclose_door=0。bitstart=O。/。voiddelay(unsignedinti)/延時(shí)函數(shù)_delay:USING0。SOURCELINE#56。Variablei?040assignedtoRegisterR6/R7。S

15、OURCELINE#57。unsignedcharj。for(。i0。i-)。SOURCELINE#59C0001:SETBCMOVA,R7SUBBA,#00HMOVA,R6SUBBA,#00HJC?C0007。for(j=0ojv250。j+)。SOURCELINE#60。Variablej?041assignedtoRegisterR5CLRAMOVR5,AC0004:INCR5CJNER5,#0FAH,?C0004C0003:MOVA,R7DECR7JNZ?C0001DECR6。SOURCELINE#66CLRCC0113:SJMP?C0001。SOURCELINE#61C0007:RE

16、T。ENDOF_delay。/。intABS(inti)/絕對(duì)值函數(shù)RSEG?PR?_ABS?SMARTCAR_ABS:USING0。SOURCELINE#63鍵盤線反選函數(shù)。Variablei?142assignedtoRegisterR6/R7。SOURCELINE#64。if(i=0)returni。SOURCELINE#65CLRCMOVA,R6XRLA,#080HSUBBA,#080HJC?C0008RETC0008:。elsereturn-io。SOURCELINE# CLRASUBBA,R7MOVR7,ACLRASUBBA,R6MOVR6,A。SOURCELINE#67C0009

17、:RET。ENDOF_ABS。/。voidkeysort(void)RSEG?PR?keysort?SMARTCARkeysort:USING0。SOURCELINE#69。SOURCELINE#70。for(i=0。ivl6。i+)。SOURCELINE#71CLRAMOVi,AC0011:。SOURCELINE#72。if(key=i)key_flagi=1。LJMP?C0017MOVA,keyCJNEA,i,?C0013讀并且記錄標(biāo)志位函數(shù)MOVA,#LOW(key_flag)ADDA,iMOVR0,AMOVR0,#01H。SOURCELINE#74C0013:INCiMOVA,iCJN

18、EA,#010H,?C0011C0012:o。for(i=0oi4)。SOURCELINE#132MOVA,rankkeyMOVR0,#04HC0114:MOVC,ACC.7RRCADJNZR0,?C0114MOVrankkey,A。SOURCELINE#134。for(i=0。iv=3。i+)。SOURCELINE#135CLRAMOVR4,AC0057:。MOVA,R4。SOURCELINE#136。temp=0 x01。SOURCELINE#137MOVtemp,#01H。temp=(tempvvi)。SOURCELINE#138MOVA,tempMOVR0,AR4INCR0SJMP?C

19、0116C0115:CLRCRLCAC0116:DJNZR0,?C0115MOVtemp,A。if(rowkey&temp)!=0)row=i+1。i=4。SOURCELINE#139ANLA,rowkeyJZ?C0059MOVA,R4INCAMOVrow,AMOVR4,#04H。SOURCELINE#140C0059:INCR4SETBCXRLA,#080Hoif(rankkey&temp)!=0)rank=i+1。i=4。oSOURCELINE#147SUBBA,#083HJC?C0057C0058:ooofor(i=0。i400)/PWM比較、生成。SOURCELINE#254SETBC

20、MOVA,count+01HSUBBA,#090HMOVA,countXRLA,#080HSUBBA,#081HJC?C0112。SOURCELINE#255count=1。SOURCELINE#256MOVcount,#00HMOVcount+01H,#01H。SOURCELINE#257。SOURCELINE#259C0112:POPPSWPOPACCRETI。ENDOFTIME_BASEEND五、電梯運(yùn)行界面：注意觀察當(dāng)前樓層顯示數(shù)碼管、LCD顯示屏，電機(jī)轉(zhuǎn)速，以及電機(jī)轉(zhuǎn)向顯示LED燈、舵機(jī)角度顯示門開(kāi)關(guān)狀態(tài)動(dòng)態(tài)情況5.1、開(kāi)始界面：顯示初始化，等待輸入武漢科投大學(xué)自動(dòng)化125余文學(xué)號(hào)=

21、201204134019LCD顯不屛Hgle-lIIJ-IJ!-U-1LjCDId4-F-KE*lJri：QDOITUM15.2、鍵盤輸入完畢界面：（輸入1、2、3、5,8floor）注意觀察LCD12864,7段數(shù)碼管顯示5.3中間樓層：顯示屏顯示電梯任在運(yùn)行，電機(jī)正轉(zhuǎn)，舵機(jī)50度3刖畏辰聶嶼営品亦山VECF:V山A0AEiQP0QCDODOELTGFBlgLExSTF層層前層層i匹飛ZL態(tài)行Mfr1.電悌門歸表示關(guān)門表示開(kāi)門wDTDfi_uAO-Ji6h1rJ5.1I-HimDE.Di嚙口口口口口口口口山聲材DI：1屯EP和ER53TIPS1Q45.4、到達(dá)指定樓層：顯示屏顯示電梯運(yùn)行，電機(jī)停止，舵機(jī)90度5.5、結(jié)束界面:電梯到達(dá)最后目標(biāo)樓層等待輸入，顯示屏顯示電梯任在運(yùn)行