基于单片机控制的电梯控制器Word文档格式.docx
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PCB板9
附录三:
程序清单10
电子113***
单片机即单片微型计算机(Single-ChipMicrocomputer),是集CPU,RAM,ROM,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。
其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑中的永久垂直交通工具。
本设计选择ATM8952为核心控制元件,设计了一个六层电梯系统,使用C语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。
利用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大及易于实现复杂控制等优点。
单片机,电梯,控制
引言
随着现代高科技的发展,住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
1889年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机,同年在纽约市马累特大厦安装成功。
随着建筑物规模越来越大,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都提出了更高的要求。
由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。
采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。
而由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善,更完美的实现设备的升级,且有价格便宜,电路简单,出现故障容易维护等优点。
1.整体设计方案
1.1.设计思路
如果每个选层按钮都采用独立的按键设置,可以很大程度上简化扫描按键程序,采集信号也容易得多,但是由于单片机接口有限,模拟电梯自动控制系统所需按键较多,如此会有接口不足的问题,所以本设计采用了4×
4矩阵按键实现电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。
出于同样问题,显示楼层电路采用74LS245芯片驱动。
为了更接近实际的电梯控制系统,设计中还应该添加电梯外上下行请求显示,可用十个发光二极管表示请求按键是否按下,有则亮,无则暗。
考虑单片机的驱动能力有限,必须得使用驱动单元来驱动发光二极管,可以采用三极管驱动电路,但是由于要驱动的发光管较多,采用74LS245芯片作为驱动比较显示且硬件电路又美观整洁。
软件方面至于采用中断方式还是采用查询的方式来检测用户的请求信息,本人习惯使用查询方式,所以就采用了查询的方式。
要想准确地采集按键请求状态,就必须时时刻刻调用键盘矩阵扫描程序,也就增加了软件编程的难度。
本设计采用ATM89C52单片机作为核心,配以适当接口作为输入输出通道。
采用4×
4按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。
实际电梯控制系统每层装有一个传感器,从而判断车厢所在位置,本模型由六个独立按键作为楼层到达信号传输给单片机,而后通过74LS245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,然后延时关门执行请求,若无请求则停在本层等待请求。
软件部分使用汇编语言,利用查询方式来检测用户请求的按键信息,采用74LS245芯片驱动发光二极管。
1.2.设计框图
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1,楼层感应电路立即把电梯所在楼层通过ATM89C52通过显示电路显示出来;
如有操作者在厢外呼叫,由外呼叫电路把信号输入ATM89C52,当车厢来到呼叫层(由楼层感应电路判断,电机控制电路控制电机正反转),则打开电梯门,人进入后关门。
操作者通过选层电路把目的层告知ATM89C52,控制电机把操作者送至目的层。
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。
图1总体设计框图
2.设计原理分析
2.1.单片机最小系统时钟电路的设计
此电路组要是复位电路和时钟电路两部分,其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合,电路如图2(左)所示:
其中9脚为单片机的复位端。
时钟电路如图4(右)所示:
晶振采用的是12MHZ的,XATL2和XATL1分别为单片机的18和19脚。
图2最小系统电路
复位电路虽然简单,但其作用非常重要。
一个单片机系统能否正常运行,首先要检查是否能复位成功。
初步检查可用于示波器探头监视RST引脚,按下复位键,观察是否有足够幅度的波形输出(瞬时的),还可以通过改变复位电路阻容值进行试验。
本复位电路采用上电自动复位和手动复位组合。
上电自动复位是在加电瞬间电容通过充电来实现的,在通电瞬间,电容C3通过R1K电阻充电,RST端出现正脉冲,用以复位。
只要电源Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位,即接通电源就完成了系统的复位初始化。
手动复位是通过按下S后,通过电阻R1直接给服务端一个高电平使之复位。
编程初始化设置数码管显示为1,并且等待楼层模拟传感器读取数据。
2.2.控制电路的设计
2.2.1键盘矩阵控制电路的设计
由于本电路所需按键较多为了节省单片机的I/O口,故选用行列式键盘矩阵。
本电路采用的是4×
4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,如第一行的键号分别为00、01、02、03),单片机采用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,然后可根据每个按键的功能来通过单片机控制电梯的运行。
下面将每个按键的功能说明一下:
图3矩阵键盘电路图
S1:
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,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判断是否该响应此呼叫;
S2:
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,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判断是否该响应此呼叫;
S3:
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判断是否该响应此呼叫;
S4:
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,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判断是否该响应此呼叫;
S5:
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判断是否该响应此呼叫;
S6:
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判断是否该响应此呼叫;
S7:
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判断是否该响应此呼叫;
S8:
五楼向上呼叫按键,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判断是否该响应此呼叫;
S9:
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,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判断是否该响应此呼叫;
S10:
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判断是否该响应此呼叫;
S11:
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,单片机根据此信号控制电梯的运行;
S12:
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,单片机根据此信号控制电梯运行;
S13:
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,单片机根据此信号控制电梯运行;
S14:
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,单片机根据此信号控制电梯运行;
S15:
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,单片机根据此信号控制电梯运行;
S16:
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,单片机根据此信号控制电梯运行;
2.2.2电机正反转及开关门显示电路的设计
在实际中,带动电梯上下的电机必须用三相电机,在设计中为了实现方便,用LED灯来表示,若电梯处于上升状态,则对应的红色LED(L1)灯亮,当到达目的层之后,则LED灯灭,同样,当电梯处于下降状态时绿色的LED(L2)灯亮,其他的一样。
如图4所示,在AT89S51的P0.0、P0.1、P0.2口驱动发光管,当对应口为低电平时,三极管都导通。
如果P0.0为低电平时,发光管L2灯亮,表示电机正转,电梯处于上升状态;
同样当P0.1为低电平,电机反转,电梯则下降。
但如果电机运行,两个端口必须只有一个为低电平,当P0.2为电平时,L3亮,表示电梯停止,并且开门,灭表示关门。
这由软件设置来保证。
图4电机正反转显示电路
2.2.3楼层显示控制电路
本电路采用一个8为数码管显示,楼层信号由单片机P2.0—P2.7担任,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。
如图5。
图5楼层显示电路
3.结束语
通过这次单片机实习,使我在各方面都有了很大的提高。
我对以前的不懂知识进行了全面的复习和新的学习,通过三周的实习,使我受益匪浅。
自从学习了单片机这门课程,我才觉得自己真正学到了一门实用的专业课,提高自己的实际动手能力和对编程的应用能力。
这次课程设计对我来说可谓通机会难得,我也的确认真的对待了设计过程中的每一个问题。
通过此次课程设计,我的的确确在软件和硬件结合应用当中夯实了一次。
4.参考文献
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电子工业出版社,2008.4
[2]张大明.单片机微机控制应用技术【M】.北京:
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浙江大学出版社,1994
[9]朱承高.电工及电子技术手册[M].北京:
高等教育出版社,1990
电路总原理图
PCB板
程序清单
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPZ1
ORG0013H
AJMPZ2
ORG0030H
MAIN:
SETBEA
SETBEX0
SETBEX1
CLRIT0
CLRIT1
MOVTMOD,#01H
SETBTR0
MOV40H,#00H
MOV41H,#00H
MOV42H,#00H
MOV43H,#00H
MOV44H,#00H
MOV50H,#00H
MOV51H,#00H
MOV52H,#00H
MOV53H,#00H
MOV54H,#00H
MOV64H,#00H
MOV65H,#00H
MOV66H,#00H
MOV67H,#00H
MOV71H,#00H
MOV72H,#00H
MOV73H,#00H
MOV74H,#00H
START:
MOVP0,#03H
MOVP2,#0F9H
M1:
LCALLKEY
MOVA,35H
CJNEA,#0BH,M2
MOV40H,A
MOV35H,#00H
AJMPU1
M2:
MOVA,36H
CJNEA,#0CH,M3
MOV41H,A
MOV36H,#00H
M3:
MOVA,37H
CJNEA,#0DH,M4
MOV42H,A
MOV37,#00H
M4:
MOVA,38H
CJNEA,#0EH,M5
MOV43H,A
MOV38,#00H
M5:
MOVA,39H
CJNEA,#0FH,M1
MOV44H,A
MOV39,#00H
U1:
MOVP0,#06H
MOVP2,#79H
LCALLDEY3S
HU2:
MOVA,30H
CJNEA,#01H,HU3
MOV50H,A
MOV30H,#00H
HU3:
MOVA,31H
CJNEA,#02H,HU4
MOV51H,A
MOV31H,#00H
HU4:
MOVA,32H
CJNEA,#03H,HU5
MOV52H,A
MOV32H,#00H
HU5:
MOVA,33H
CJNEA,#04H,HU6
MOV53H,A
MOV33H,#00H
HU6:
MOVA,34H
CJNEA,#05H,B1
MOV54H,A
MOV34H,#00H
B1:
MOVP2,#0A4H
MOVA,50H
CJNEA,#01H,K1
AJMPKM1
K1:
MOVA,40H
CJNEA,#0BH,U2
KM1:
MOVP0,#03H
LCALLDEY5S
U2:
MOVP0,#06H
MOVP2,#24H
CJNEA,#02H,HU44
MOV51H,A
MOV31H,#00H
HU44:
CJNEA,#03H,HU55
HU55:
CJNEA,#04H,HU66
HU66:
CJNEA,#05H,B22
B22:
MOVP2,#0B0H
MOVA,51H
CJNEA,#02H,K2
AJMPKM2
K2:
MOVA,41H
CJNEA,#0CH,HUX2
AJMPKM2
HUX2:
MOVA,36H
CJNEA,#0CH,U3
KM2:
U3:
MOVP2,#30H
CJNEA,#03H,HU555
MOV52H,A
MOV32H,#00H
HU555:
CJNEA,#04H,HU666
HU666:
CJNEA,#05H,B33
B33:
MOVP2,#99H
MOVA,52H
CJNEA,#03H,K3
AJMPKM3
K3:
MOVA,42H
CJNEA,#0DH,HUX3
AJMPKM3
HUX3:
MOVA,37H
CJNEA,#0DH,U4
MOV37H,#00H
KM3:
U4:
MOVP2,#19H
CJNEA,#04H,HU6666
MOV53H,A
MOV33H,#00H
HU6666:
CJNEA,#05H,B44
MOV54H,A
MOV34H,#00H
B44:
MOVP2,#92H
MOVA,53H
CJNEA,#04H,K4
AJMPKM4
K4:
MOVA,43H
CJNEA,#0EH,HUX4
AJMPKM4
HUX4:
MOVA,38H
CJNEA,#0EH,U5
MOV38H,#00H
KM4:
U5:
MOVP2,#12H
CJNEA,#05H,B55
B55:
MOVP2,#82H
MOVA,54H
CJNEA,#05H,K5
AJMPKM5
K5:
MOVA,44H
CJNEA,#0FH,HUX5
AJMPKM5
HUX5:
MOVA,39H
CJNEA,#0FH,D6
MOV39H,#00H
KM5:
MOV35H,#00H
MOV36H,#00H
MOV38H,#00H
MOV39H,#00H
MOV3AH,#00H
MOVA,35H
CJNEA,#0B0H,JIA2
MOV70H,A
MOV35H,#00H
JIA2:
CJNEA,#0CH,JIA3
MOV71H,A
JIA3:
CJNEA,#0DH,JIA4
MOV72H,A
MOV37H,#00H
JIA4:
CJNEA,#0EH,D6
MOV73H,A
D6:
MOVP0,#05H
DH5:
MOVA,63H
CJNEA,#09H,DH4
MOV64H,A
MOV63H,#00H
DH4:
MOVA,#62H
CJNEA,#08H,DH3
MOV65H,A
MOV62H,#00H
DH3:
MOVA,61H
CJNEA,#04H,DH2
MOVA,66H
MOV61H,#00H
DH2:
MOVA,60H
CJNEA,#06H,W1
MOVA,67H
MOV60H,#00H
W1:
MOVA,64H
CJNEA,#09H,DHX2
AJMPDKM5
DHX2:
CJNEA,#0EH,F11
AJMPDKM5
F11:
MOVA,73H
CJNEA,#0EH,D5
DKM5:
D5:
MOVP0,#05H
MOVP2,#92H
MOVA,62H
CJNEA,#08H,DH33
MOV65H,A
MOV62H,#00H
DH33:
CJNEA,#07H,DH22
MOV66H,A
DH22:
CJNEA,#06H,T11
MOV67H,A
T11:
MOVA,65H
CJNEA,#08H,DHX3
AJMPDKM4
DHX3:
CJNEA,#0DH,F111
AJMPDKM4
F111:
MOVA,72H
CJNEA,#0DH,D4
DKM4:
D4:
MOVP2,#99H
CJNEA,#07H,DH222
MOV61H,#00H
DH222:
CJNEA,#06H,T111
T111:
MOVA,66H
CJNEA,#07H,DHX4
AJMPDKM3
DHX4:
CJNEA,#0CH,F1111
AJMPDKM3
F1111:
MOVA,71H
CJNEA,#0CH,D3
DKM3:
D3:
MOVP2,#0B0H
CJNEA,#06H,T1111
MOV67H,A
MOV60H,#00H
T1111:
MOVA,67H
CJNEA,#06H,DHX5
AJMPDKM2
DHX5:
CJNEA,#0BH,F11111
AJMPDKM2
F11111:
MOVA,70H
CJNEA,#0BH,D2
DKM2:
D2:
MOVP2,#0A4H
MOVP2,#0F9H
MOVA,3AH
CJNEA,#01H,DC
MOV3AH,#00H
DKM1:
MOVP0,#01H
DC:
LJMPMAIN
DEL20ms:
MOVR7,#10H
DS1:
MOVR6,#
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