【電氣設計自動化論文】模擬電梯控制系統(tǒng)設計

【電氣設計自動化論文】模擬電梯控制系統(tǒng)設計,電氣設計,自動化,論文,模擬,摹擬,電梯,控制系統(tǒng),設計 本科畢業(yè)論文（設計）(2015 屆)模擬電梯控制系統(tǒng)設計院 系 電子信息工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化姓 名 指導教師 職 稱 講 師 等 級 博 士 學號：I2015 年 5 月摘 要我們所說的單片機就是單片微型計算機（Single-Chip Microcomputer ）又可以稱作微控制器，是把中央處理器，計數(shù)器，存儲器，定時器與很多型號的輸入輸出接口都集中在同一塊電路芯片上的微控制器。單片機的型號與種類數(shù)不勝數(shù)，在這之中，51 單片機是最具代表性，最具典型性的單片機，因此 51單片機的用途十分廣泛，被應用于諸多領域。在電梯控制系統(tǒng)中包含和應用了很多學科知識和高級技術，比如：電氣自動控制技術，微處理器技術等等。電梯是建筑和設計中不可缺少的機械工具。同時，電梯已經(jīng)已經(jīng)成為各種新型科技及計算機控制系統(tǒng)很好的應用平臺以及教學平臺。本設計是利用 STC89C52 單片機控制的 6 層電梯模擬控制系統(tǒng)，主要包括硬件系統(tǒng)的設計、軟件系統(tǒng)的設計及模擬電路的仿真、調試。這個設計主要是根據(jù)中斷電路控制電梯響應的相關知識來實現(xiàn)的，是一種專門用來提供樓層快速通行的控制設計的智能系統(tǒng)。此外，用單片機控制的電梯最大的特點是成本低，在各個領域都能夠適用，比較容易將復雜控制簡單化，較易操作。II關鍵詞：STC89C52 單片機，仿真調試，電梯，軟件，硬件IIIABSTRACTWhat we mean by single-chip Microcomputer is the Single Chip Microcomputer (Single - Chip Microcomputer) and can be referred to as micro controller, is the central processing unit (CPU), counter, memory, timer and many types of input/output interface are concentrated in the same piece of circuit on a Chip microcontroller. SCM model with infinite variety, in this, 51 single-chip microcomputer is the most representative and most typical single-chip microcomputer, thus the purpose of the 51 single-chip microcomputer is very wide, was applied in many fields. In the elevator control system contains and application of a lot of academic knowledge and advanced technology, such as: electrical automatic control technology and microprocessor technology, and so on. The elevator is indispensable in the design of buildings and machinery tools. At the same time, the elevator has already become a variety of new technology and computer control system application platform and teaching platform. This design is to use the STC89C52 single-chip microcomputer control of six floors elevator simulation control system, mainly including the design of the hardware system, software system design and simulation of analog circuit, debugging. This design is mainly based on interrupt circuit control response of relevant knowledge, the elevator is a kind of special used to provide control design of the intelligent building rapid transit systems. In addition, using single-chip microcomputer control of elevator is the biggest characteristic of low cost, in all fields to be able to apply, easy to complex control simple, easy to operate.Key words: STC89C52Microcontroller，Digital tube，Elevator，Software，Hardware.IV目 錄摘 要 .IABSTRACT.II目 錄 III1 緒論 11.1 研究背景 .11.2 國內外研究現(xiàn)狀 .11.3 研究目的與意義 .21.4 本章小結 .22 系統(tǒng)總體方案 22.1 設計要求 .22.2 系統(tǒng)設計方案 .22.2.1 顯示模塊的選擇 22.2.2 單片機的選擇 32.2.3 按鍵的選擇 42.2.4 電源模塊的選擇 42.3 本章小結 .53 系統(tǒng)的硬件設計 53.1 主控芯片 .63.1.1 各引腳功能 63.1.3 單片機最小系統(tǒng) 63.2 顯示電路 .83.3 按鍵電路 .93.4 本章小結 .9V4 系統(tǒng)軟件設計 104.1 主程序 104.2 系統(tǒng)的主流程圖 114.3 定時器程序流程圖 124.4 本章小結 125 聯(lián)調與調試 .135.1 硬件調試 135.2 軟件調試 155.4 本章小結 17結論與展望 .18致謝 .19參考文獻 .20附錄 A: 系統(tǒng)原理圖 .20附錄 B: 系統(tǒng)仿真圖 .22附錄 C：系統(tǒng) PCB 圖 .23附錄 D：系統(tǒng)源程序 .2411 緒論1.1 研究背景奧的斯電梯公司是目前世界上最大的最有名的電梯公司。1854 年，在紐約水晶宮舉行重大的世界博覽會上，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明——歷史上第一部安全升降梯。 [1] 從此，電梯已被廣泛應用于世界，名為奧的斯電梯公司開始了她的輝煌歷程。在過去的 150 年里，她已經(jīng)成為電梯公司的全球領導者。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轉著。1951 年， 天津從慶生電機廠為天安門安裝了一臺我國自行制造的電梯。隨著時間的流逝，科技在不停的進步和發(fā)展，理所應當?shù)碾娞菀苍诎l(fā)展和進步，不管是在材質、款式、顏色、規(guī)格等等方面都有了巨大的提升。電梯的載重量發(fā)生了很大的改變，隨著現(xiàn)代樓層的加高，電梯的適應度也要更加高，加大了電梯的難度，但是先進的技術使得電梯更好的運行和使用。電梯控制系統(tǒng)是較復雜的一個大型系統(tǒng)，在計算機誕生的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展做了巨大的貢獻，但在性能上和 PLC 還是有本質上的差距。在科技的不斷發(fā)展下，單片機控制系統(tǒng)很快可以解決抗擾性，成為方便有效的電梯控制系統(tǒng)。1.2 國內外研究現(xiàn)狀在需要大量勞動力才能推動發(fā)展的以前，從重物的搬運來說，滑動運行進步到滾動運行，節(jié)省了多少勞動力，節(jié)省了多少時間，這種進步無疑是一種巨大的突破。2在經(jīng)過一個半世紀的光陰流逝，無論在哪個方面，電梯設計都有了巨大的突破，從局部到整體，隨著電機的強化，輕盈，快速的電機逐漸問世，電梯從小負荷逐漸發(fā)展到大負荷，甚至是大型機型，電梯一直在發(fā)展，一直在進步。中國的電梯協(xié)會預測，在即將到來的幾年內，我國的電梯市場，不僅是國內而且包括出口都將是全世界最大的電梯市場，因此對電梯進一步的研究可謂是前景廣闊，不可小覷。自從改革開放以來，隨著我國城市化進程的日益加快，房屋樓層的逐漸加高，甚至上百層，如果沒有電梯，那么高層建筑必將不可能。電梯已經(jīng)融入了我們的生活，電梯被廣泛應用于賓館、飯店、辦公大樓、商場、娛樂場所、倉庫以及居民住宅大樓等。因為電梯的高效、方便、快捷，所以電梯受到了大家的熱烈歡迎。在今日，電梯的設計種類很多，單片機控制，PLC 控制，等等，總之無論是哪種控制，都將為人來帶來巨大的收益，是我們的生活簡單輕松，方便。1.3 研究目的與意義電梯是隨高層建筑的興建而開始發(fā)展起來的一種垂直運輸?shù)墓ぞ?，使平面運動變?yōu)榇怪边\動的一種巨大突破，多層的廠房和多層的倉庫需要有貨梯，使很多重物能夠運到合適的高層上進行處理加工，這樣節(jié)省了占地空間；高層住宅必須有住宅梯，是人們的生活更加方便，居住在高層的樓宇中，能夠獲得更好空間，陽光，使人們的身心愉悅。為了滿足各種需求，電梯控制系統(tǒng)一直在飛越，因此對電梯的控制器的要求也不斷提高。目前的電梯控制系統(tǒng)大多采用繼電器或者可編程控制器（PLC）的控制方式，存在著成本高，需要三相供電等缺點，本設計給出了一種基于單片機的電梯模型控制系統(tǒng)設計。以單片機為核心，通過使用適當?shù)挠布娐泛涂刂瞥绦騺頇z測和控制整個電梯的信號，具有成本低廉、通用性強、靈活性大、擴展容易及易于操作，實現(xiàn)較易控制等優(yōu)點。 [2]1.4 本章小結本設計主要注重基本理論知識與實際情況的緊密結合，對電梯的歷史和以后的發(fā)展做出了簡單的介紹，在了解電梯背景的前提下去對現(xiàn)代電梯進行理解和設計。同時對學生的創(chuàng)新和分析問題能力進行培養(yǎng)，加深對知識的理解，為以后的工作和學習打3下堅實的基礎。在了解世界上對電梯系統(tǒng)的研究后，能夠深刻的認識到該項目在未來能完成巨大的工作量后，更加努力的去適應社會發(fā)展的需要，成為當今社會最能夠適應科技的人才。2 系統(tǒng)總體方案2.1 設計要求（1）電梯無人控制，完全自動根據(jù)梯內或梯外的操作自動運行。（2）電梯系統(tǒng)通電后，如果有呼叫信號，則電梯自動響應召喚，并且自動運行。（3）按梯內外的召喚指令信號自動定向，有優(yōu)先級的運行路徑，減少電梯的運行時間。（4）顯示屏有顯示電梯運行的方向以及到達的樓層。2.2 系統(tǒng)設計方案2.2.1 顯示模塊的選擇方案一：1602 液晶模塊1602 液晶又稱 1602 字符型液晶，它的功能是能夠顯示數(shù)字、字母以及符號等需要4顯示的內容，是一種專門的顯示模塊。它有很多個 5*7 或者 5*11 等點陣字符位組成，由于點陣的關系，它的每一個字符位都可以把一個字符顯示出來。由于每一位點陣之前存在一個點距的間隔，同樣，每一行之前也有間隔，所以他不能顯示圖形。它的優(yōu)點是微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧。 [3]方案二：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管也就是常說的 LED 數(shù)碼管，是一種利用半導體的基本功能來實現(xiàn)發(fā)光的器件。 [4]發(fā)光二極管是它的基本單元。數(shù)碼管的種類有很多種，按段數(shù)分可分為兩種，分別為：七段數(shù)管和八段數(shù)碼管；其根本區(qū)別是后者比前者多一個發(fā)光二極管。按能顯示“8”的個數(shù)可分幾種：分別為 1 位、2 位、4 位等等不同型號的數(shù)碼管；按連接方式可分為兩種發(fā)光二極管：共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。其二者的區(qū)別在于是否將所有的發(fā)光二極管的陽極/陰極接到一起形成公共陽極/陰極的數(shù)碼管。再根據(jù)接在相應的公共極，是否出現(xiàn)相應字段的亮或不亮來判斷高低電平。由于它的價格便宜使用簡單在電器特別是家電領域應用極為廣泛。方案三：點陣顯示點陣顯示是由一個個的小 LED 組成，想根據(jù)自己的想法設計出來的要顯示的字符、數(shù)字符號、圖像都可以用 LED 點陣來實現(xiàn)；LED 可以用在很多環(huán)境：如室內裝飾、室外廣告顯示，比投影等裝置簡單方便，比其多出很多有點。正因為如此，LED 受到人們的親睞和重視，所以發(fā)展的速度非常之快，在日常生活中的普及得以顯示。總而言之，這些優(yōu)點體現(xiàn)在簡單方便、穩(wěn)定性高、價格便宜，用途廣泛。所以說：LED 具有廣闊的發(fā)展前景，當今正在向全方位快速發(fā)展。 [5]綜上所訴：LCD1602 顯示不了圖形，當電梯升降時顯示不了相應的指示；數(shù)碼管雖簡單方便能顯示數(shù)字，但同樣是顯示不了圖形；只有點陣既能顯示數(shù)字又能顯示圖形，適合本設計，固本設計用點陣作為顯示模塊。2.2.2 單片機的選擇方案一：AT51 系列單片機采用 AT89C52 芯片作為系統(tǒng)核心，采用 Flash ROM，能以 3V 的超低壓工作；同時比 89C51 具有更多的存儲空間，AT89C52 芯片內部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具5有 89C51 的功能。但燒寫程序需要專業(yè)工具。方案二：STC51 系列單片機用 STC89C52 芯片作為系統(tǒng)核心，采用了閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，內部具有 8KB ROM 存儲空間，是 51 系列單片機內存的兩倍，而且還比 51 單片機多定時計數(shù)器和中斷，并且比 AT89C52 芯片經(jīng)濟，實惠。所以本設計采用 STC89C52 芯片。本設計采用的是 STC89C52 單片機，STC89C52 是個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機,具有高密度性、難失性存儲技術，片內有通用型的 8 位 CPU 和 flash 存儲單元，因為它的功能十分強大，因為 STC89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。[6]2.2.3 按鍵的選擇方案一：采用矩陣鍵盤因為單片機的 I/O 口有限，顯然，在按鍵的數(shù)量太多，矩陣鍵盤比單機鍵盤節(jié)省了大量的 I/O 線，但必須將行線，列線信號配合起來做適當處理，才能確定閉合鍵的位置。 [7]方案二：采用獨立式鍵盤按鍵開關電路包括直接用 I/O 口線獨立式鍵盤構成的單元。每個按鍵擁有獨立的I/O 口線，因而他們各自工作且互不影響本身的狀態(tài)。但是當所需按鍵數(shù)量多時，會占用過多的 I/O 口?；谝陨戏治?，此次設計采用方案二獨立式按鍵，因為本次設計中僅使用到 6 個按鍵，所以在正常的按鍵使用中不會出現(xiàn)相互影響的現(xiàn)象。在如今的正常使用中，有三種比較常用的按鍵：分別是機械觸點式按鍵、導電橡膠式和柔性按鍵。機械觸點式按鍵利用了通過擠壓金屬利用其彈性恢復使鍵復位，其優(yōu)點是操作簡單，適合制造一個個的物件，每一條連線十分清晰。缺點是：長時間擠壓觸點會使觸點接觸不良，使用壽命短。由于體積較大，生產(chǎn)運輸都不太方便。導電橡膠按鍵利用橡膠變形后的彈性來復位，我們通過壓制來把面板上的所有的橡膠按鍵做成一塊，其優(yōu)點是體積較小，運輸方便，大規(guī)模生產(chǎn)也不是難事。缺點是：6長時間的使用后，橡膠本身的特性會老化，因而按鍵的彈性會下降，也會吸入塵埃，使按鍵加速損壞。柔性按鍵，是一種比較新型的按鍵，近幾年來被廣泛使用。它的最大的特點是耐用、防腐蝕，其外觀也相對美觀，形狀也相對較小，裝載方便。不僅如此，我們可以根據(jù)我們自身的要求來設計它的外形、顏色、結構布局等等。但是它的價格相對較高。但是根據(jù)具體的實驗內容，由于客觀條件與經(jīng)濟能力有限，本系統(tǒng)采用機械觸點式按鍵。2.2.4 電源模塊的選擇方案一：變壓器降壓典型的變壓器降壓，全波整流，濾波電容和集成電路設計的電壓。由于單片機及后續(xù)的無線接收電路等都用 5 V 作為工作電源，所以在經(jīng)整流和濾波電路后再用三端集成穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定可靠的 5 V 直流電源，三端穩(wěn)壓集成電路采用 LM7805。 [8]方案二：手機充電器供電所有手機充電器其實都是由一個穩(wěn)定電源（主要是穩(wěn)壓電源、提供穩(wěn)定工作電壓和足夠的電流）加上必要的恒流、限壓、限時等控制電路構成。充電器上所標注的輸出參數(shù)大部分都是 5V 電壓，而且電流得當，手機充電器很容易改成一個質量優(yōu)良的穩(wěn)壓電源！ [4] 因為我們生活在一個共同的手機充電器的時代，攜帶方便，電壓穩(wěn)定，節(jié)約成本，只需要購買一個 USB 電源線來提供整個系統(tǒng)，方便快捷，安全可靠，所以設計采用的設計電源為手機充電。本電路主要由其單片機的最小控制系統(tǒng)電路、可操控的鍵盤模塊、具有顯示功能的單片機模塊電路以及電源控制模塊電路。其中單片機最小系統(tǒng)主要采用復位電路，電路復位后樓層顯示數(shù)字 1 表示電梯此時在一樓，而電梯樓層位置是由延時電路控制的，延時電路是 3 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，同時顯示相應的上下箭頭指示。本設計的延時部分主要是軟件控制。電梯的運行狀態(tài)是通過點陣組成的上下箭頭和數(shù)字顯示的。鍵盤電路采用獨立式四角按鍵。電梯的正常運行路徑、顯示以及優(yōu)先級全部是根據(jù)單片機的寫入程序來實現(xiàn)的，總體方框圖如圖 2-1 所示。7圖 2-1 總體框圖2.3 本章小結本節(jié)主要介紹了電梯控制系統(tǒng)中的幾個重要的設計結構，并且將每個模塊都一一介紹不同種器件的優(yōu)缺點以及選擇哪種器件作文本設計最好的電氣元件，說明了單片機的設計系統(tǒng)具有多變性，成本低，靈活多變等優(yōu)點，為以后設計電梯系統(tǒng)的理論提供了強有力的參考和依據(jù)。83 系統(tǒng)的硬件設計3.1 主控芯片本系統(tǒng)采用 STC89C52 為主控芯片。STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 [9]3.1.1 各引腳功能單片機有很多的 MCU 管腳，每個管腳的用途是不一樣的，不同的引腳表示的不同的單芯片微型計算機的輸入和輸出信號。單片機引腳圖如下：9P1. 01P1. 12P1. 23P1. 34P1. 67P1. 45P1. 56RE ST9P3. 0(R XD)10P3. 1(T XD)11P3. 2(INT 0)12P3. 3(INT 1)13P3. 4(T 0)14P3. 5(T 1)15P3. 6(W R )16P3. 7(R D)17XT AL218XT AL119GN D20P1. 78(A9)P2.1 22(A10)P2.2 23(A11)P2.3 24(A12)P2.4 25(A13)P2.5 26(A14)P2.6 27(A15)P2.7 28PSEN 29AL E/PROG 30EA /V PP 31(AD7)P0. 7 32(AD6)P0. 6 33(AD5)P0. 5 34(AD4)P0. 4 35(AD3)P0. 3 36(AD2)P0. 2 37(AD1)P0. 1 38(AD0)P0. 0 39VC C 40(A8)P2.0 21圖 3-1 單片機引腳圖3.1.3 單片機最小系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)是指，在單片機的周圍添加上合適的有效器件以及算術程序，這樣構成的一個系統(tǒng)稱為單片機最小系統(tǒng)。單片機的最小系統(tǒng)包括時鐘電路和復位電路。 [10]時鐘電路：時鐘電路對于單片機來說，就像心臟一樣的重要，單片機在其內部有一個用來構成振蕩器的高增益反向放大器。所以根據(jù)時鐘電路的振蕩頻率直接影響單片機的工作狀態(tài)，穩(wěn)定性的好壞完全由時鐘電路來決定的。在選擇器件時，可以根據(jù)不同的情況考慮選擇選擇 6MHz、12MHz 或 24MHz 等不同的頻率的石英晶體，以此用來補償電容通常選擇 30pF 左右的瓷片電容。10Y 11 2 M H zC 23 0C 33 0圖 3-2 時鐘電路復位電路：單片機最小系統(tǒng)，常用于復位操作系統(tǒng)單芯片處理器系統(tǒng)使用上的復位和手動復位按鈕以兩種方式的自動功率。開機電源后復位請求開機，自動復位操作。手動復位在功率上在單一的操作條件下，用單芯片微型計算機復位按鈕開關操作上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關操作使單片機復位。其結構如下圖。上電自動復位通過電容 C3 充電來實現(xiàn)。手動按鍵復位是通過按鍵將電阻 R1 與 VCC 接通來實現(xiàn)。 [11]R210K+C410uFK011圖 3-3 復位電路3.2 顯示電路點陣是由 64 個小燈組成，即 8*8 形式如果采用點掃描的方法來對點陣進行顯示，那么掃描的頻率 f 一定要在 1024Hz之上，頻率周期 T 一定低于 1ms；若采用行掃描和列掃面的話，頻率 f 大于 128Hz，運行頻率 T 要小于 7.8ms。此外一次驅動一列或一行（8 顆 LED）時需外加驅動電路提高電流，否則 LED 亮度會不足。 [12]原理圖如下：圖 3-4 點陣電路點陣與單片機的引腳相連，通過單片機的 IO 口的高低電平可以控制點陣的顯示，與單12片機的接口電路如下圖：R210KVCC +C410uFC330C230Y112MHz87654321910 1211 13141516DZVCCSz12DC口口口口VCC VCCP1.01P1.12P1.23P1.34P1.67P1.45P1.56REST9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20P1.78(A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)P0.732(AD6)P0.633(AD5)P0.534(AD4)P0.435(AD3)P0.336(AD2)P0.237(AD1)P0.138(AD0)P0.039VCC40(A8)P2.021U1AT89C51K1 K2 K3 K4 K5 K6K0123456789RP?1K圖 3-5 點陣連接電路3.3 按鍵電路如圖所示，按鍵電路模塊包括每層樓的按鈕，這些按鈕一端與地相接，一端又與單片機 IO 口相接，外部 0 中斷低電平有效，這樣可以實現(xiàn)模擬按鍵的自如操作。每按下一個開關即代表每一個樓層梯箱內操作者要到的樓層。 [13]13K1 K2 K3 K4 K5 K6圖 3-6 按鍵電路3.4 本章小結本節(jié)主要介紹了控制電路中的基本控制元件，如，單片機的引腳功能，單片機的最小系統(tǒng)以及時鐘電路，顯示電路，控制電路等基本電路。讓我們更好的去理解單片機控制理論的基本結構，基本操作，懂得如何去連接電路，實現(xiàn)從局部到全體的電路設計思想，為以后的學習奠定了更加夯實的電路基礎。4 系統(tǒng)軟件設計4.1 主程序單片機的程序主要由 C 語言來進行編程，將運行程序燒入單片機內，通過串行口來把數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫恳粋€器件。 [14]主程序主要是對子程序的調用，從而實現(xiàn)電梯運行時的控制，以及選擇性優(yōu)先級等相關功能，使得電梯系統(tǒng)能夠正常的運行和自我檢測。#include //51 系列單片機頭文件#include #define uchar unsigned char //宏定義14#define uint unsigned int //宏定義#define LIFT_UP 1#define LIFT_DN 0#define LIFT_OPEN 1#define LIFT_CLOSE 0#define LIFT_RUN 2void Scheduler();void Screen();void ShowArrow(uchar c);void ShowNum(uchar num);void LiftInitialize();void com_initialize();uchar GetKey();154.2 系統(tǒng)的主流程圖主程序主要有子程序構成，數(shù)據(jù)采集子程序，按鍵子程序，選擇子程序，顯示子程序。其主程序流程圖如下圖所示。開始程序變量 ， I 0 口初始化進入 w h i l e 循環(huán)掃描按鍵 ， 判斷按鍵鍵值顯示對應的樓層號和向上箭顯示對應的樓層號和向下箭結束164.3 定時器程序流程圖 定時器程序主要是判斷定時輸入端是否滿足預設值，如果滿足，則進行下一環(huán)節(jié)，不滿足則循環(huán)。開始定時器中斷進入定時器重新賦初值變量自加 ， 判斷是否加到 1 S切換樓層結束否是4.4 本章小結本章主要講解了電梯控制系統(tǒng)的軟件方面的有關知識，先從主到次的設計方法，即通過先設計主體的基本框圖，再設計局部的設計框架，根據(jù)相關的編程學習知識，編寫出電梯控制系統(tǒng)的運行程序。實驗框圖簡單明了，不會發(fā)生順序胡亂，容易理解與記憶。從而使得我們更加清楚的知道我們下一步該做什么，該去完成具體的哪步操作，使我們的實驗過程變得簡單化。175 聯(lián)調與調試5.1 硬件調試硬件調試是指通過對用戶系統(tǒng)進行檢查，查出其中是否存在故障，我們可以通過使用基本的測試儀器來進行檢測，也可以用開發(fā)系統(tǒng)來進行檢測。硬件調試可分為兩步，即靜態(tài)調試和相對的動態(tài)調試。 [15]靜態(tài)調試 靜態(tài)調試是指系統(tǒng)在沒有工作時，對其進行硬件檢測的一種方法。具體步驟如下：一：目測。通過肉眼來觀察我們所焊接的電路是否存在斷路的現(xiàn)象。18圖 5.1 電路板背面圖二：用萬用表測試。如果目測出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，我們用萬用表對焊接點進行檢測；同樣，我們用萬用表對每個電源線和其他線進行檢測，查出是否存在短路現(xiàn)象。三：通電檢測。給上述兩步檢查沒問題的電路加電，再對每個電源端進行測量，觀察其測量值是否符合具體的要求。動態(tài)調試 動態(tài)調試是指系統(tǒng)在工作的狀態(tài)下，當時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常時，我們將器件內存在的故障問題一一處理掉的一種基本的硬件檢查。19圖 5.2 電路板正面圖動態(tài)調試很多種方法，我們將用戶系統(tǒng)的所有硬件按照一定的邏輯功能和順序來分成不同的器件，這樣可以將電路簡單明了化。在調試電路的過程中，我們首先將與該器件無關的其他元件從中取出，這樣就可以將故障范圍縮小的局部電路上，從而減輕我們的調試壓力。當所有的元器件都檢查無誤時，我們再把每個電路模塊還原至原本的位置，再對各個模塊之間是否存在故障進行排查，調試。最終將所以的故障檢測出以后，對其進行維修和重置，這樣就可以將用戶系統(tǒng)由繁至簡得進行一次全方位的故障排查。待檢測完成后，我們就可以聯(lián)機對用戶系統(tǒng)進行操作了。20圖 5.3 電梯工作的正面圖5.2 仿真調試仿真調試是指通過對程序算法中的語法、邏輯錯誤進行檢查、排除糾正的一種調試過程。意思就是用開發(fā)單片機程序的計算機去模擬單片機的指令執(zhí)行，并虛擬單片機片內資源，從而實現(xiàn)調試的目的，但是軟件調試存在一系列的問題，比如說：我們無法控制操作系統(tǒng)本身的執(zhí)行時間片，因為計算機原本就是將多個系統(tǒng)任務同時運行的一種裝置，根本不能從根本上去控制每一個系統(tǒng)任務，所以不可能像理論中的單片機一樣在同一段時間內完成原本的指令。本設計系統(tǒng)將采用 KEIL 來對系統(tǒng)軟件的運行來進行調試。系統(tǒng)在軟件調試的過程中，將各個模塊軟件按照 Keil uVision4 軟件上調試程序，然后通過單片機開發(fā)板串行口將程序燒入單片機，進行運行，一步一步的對模塊是否21能實現(xiàn)基本控制功能進行調試，保證其能夠在硬件中能夠正常的運行。圖 5-1 系統(tǒng)軟件調試界面仿真是利用 Proteus 軟件來實現(xiàn)的，它的功能包含原理布圖，將程序導入仿真圖進行調試，觀察是否能夠實現(xiàn)具體的實驗效果。具體仿真效果如下圖。圖 5-2protues 仿真調試界面225.4 本章小結檢驗結果是否正確是科學的必要步驟，再好的理論設計沒有實際結果作為依據(jù)都是行不通的，在檢驗實驗結果中，難免會遇到硬件達不到遇到的設定，軟件實現(xiàn)不了當初的仿真時的效果，因此我們要進行調試，使實物運行和仿真實現(xiàn)同一種效果。這樣才會使我們的實驗與理論相結合，得出正確的實驗結果。合肥師范學院 2015 屆畢業(yè)論文（設計）23結論與展望本系統(tǒng)就是充分利用了 STC89C52 芯片的各引腳的功能來完成簡單的模擬電梯控制系統(tǒng)設計，該系統(tǒng)制作簡單，程序設計較易，但是模擬電梯的基本功能幾乎都能實現(xiàn)。由于單片機本身能力的限制，使得單片機不能和別的器件在數(shù)據(jù)計算方面以及接口性能相比較，因而不能實現(xiàn)相對較復雜的系統(tǒng)，同樣也不能進行排除故障等操作。但是，單片機具有價格比較低，適用范圍廣泛，較易實現(xiàn)對復雜的系統(tǒng)簡單化控制，操作相對較簡單等優(yōu)點?？偠灾?，本設計通過使用單片機系統(tǒng)來進行，還是在很多方面體現(xiàn)出其該有的特點。但是單片機實現(xiàn)不了的方面，我們還可以通過對軟件或者硬件等方面進行后續(xù)的設計和更改。我們可以通過對以下幾個方面來進行改進：（1）硬件方面，我們可以通過對電路的改進來對電梯控制進行多方位的考慮和處理，可以加入不同種微控制器，通過微控制器自身的功能來實現(xiàn)電梯在遇到不同種情況時來完成電梯本身該完成的信息處理和功能實現(xiàn)。（2）軟件方面，我們可以通過對算法程序進行不同種的設計、分析、變化、改進，提升軟件的運行效率從而提高單片機的運行效率。（3)總體設計層面，我們可以根據(jù)現(xiàn)實生活中的不同種電梯的工作情況，理解其系統(tǒng)的智能性，可用性，提取其可以適用于對本設計實驗可用的信息參數(shù)，并用于模擬電梯設計。同樣，我們也可以通過去對未來電梯的發(fā)展趨勢，電梯的新型功能以及電梯更完善的操作性來提升模擬電梯設計的功能。通過模擬電梯設計，我從中初步了解了電梯控制電路的工作原理，學會了對電路進行多方位的分析，檢測以及設計電路的方法和具體步驟。在制作過程中，提高了對全方位資料的查詢，文字信息、網(wǎng)絡信息進行了篩選和處理的基本能力，提升了自己對科學技術的研究能力，培養(yǎng)了對已經(jīng)學到知識的綜合運用能力。在為以后的工作和學習打下了夯實的基礎。合肥師范學院 2015 屆畢業(yè)論文（設計）24致 謝大學生活一晃而過，在這三年里我學到了很多，不僅學到了知識，而且學到了如何去處理事情的方法與態(tài)度，心中充實無比，尤其是當我完成我的大學畢業(yè)設計的時候，有一種煥發(fā)的感覺，內心感覺到從所未有的滿足。首先我得感謝我的論文指導老師劉棟才老師，是他在百忙的工作中拿出他寶貴的時間來幫助我，指導我如何去完成設計內容，審查我的論文。還有其他實驗室的老師，每當我遇到不明白或者是想不通的事情時，遇到一些不能解決的麻煩時，他們總能耐心的幫我解答。正是因為他們嚴謹細致，做事一絲不茍的風格，才會讓我們這些學生在老師的指導下順利的完成畢業(yè)設計以及論文，才會讓我明白設計中的許許多多的知識點，讓我輕松的面對畢業(yè)設計。使我懂得了很多，增加了以前從未學到過的能力與技巧。另外我也要感謝我的家人、同學，在他們的幫助和理解下我能夠順利完成論文，能夠在遇到不懂的問題時熱心幫我解答。通過畢業(yè)設計我學到很多東西，我相信在以后的工作道路上我一定能夠處理好所遇到的麻煩和挫折，一定會井然有序的去面對到來的挑戰(zhàn)。作者：陳強2015 年 1 月 12 本科畢業(yè)論文（設計）手冊(2015 屆)模擬電梯控制系統(tǒng)設計學 院 電子信息工程學院 專 業(yè)電氣工程及其自動化姓 名 指導教師 職 稱 講師 等 級 博士 目 錄學號：本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 開 題 報 告（學生填寫）學 號 姓 名 指 導 教 師題目 模擬電梯控制系統(tǒng)設計課題內容：（研究現(xiàn)狀、目標、意義等，空白不足可增加頁面）隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，住房和辦公用樓都已經(jīng)逐漸向高層發(fā)展。電梯是高層賓館、商店、住宅、多層倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。1889 年美國奧梯斯升降機公司推出的世界上第一部以電動機為動力的升降機，同年在紐約市馬累特大廈安裝成功。隨著建筑物規(guī)模越來越大，樓層也越來越高，對電梯的調速精度、調速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性都提出了更高的要求。由于傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路,存在維護不便、運行壽命較短、容易出故障、占用空間大等缺點。目前，由可編程控制器（PLC）或微型計算機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著?？删幊炭刂破鳎俏C技術與繼電器常規(guī)控制技術相結合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機，它有良好的抗干擾性能，適應很多工業(yè)控制現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)主要還是由可編程控制器控制。但是由于 PLC 的針對性較強，每一臺 PLC 都是根據(jù)一個設備而設計的，所以價格較昂貴。而單片機價格相當便宜，如果在抗干擾功能上有所提高的話完全可以代替PLC 實現(xiàn)對工控設備的控制。當然單片機并不像 PLC 那么有針對性，所以由單片機設計的控制系統(tǒng)可以隨著設備的更新而不斷修改完善，更完美的實現(xiàn)設備的升級。 電梯控制系統(tǒng)是較復雜的一個大型系統(tǒng)，在計算機誕生的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展做了巨大的貢獻，但在性能上和 PLC 還是有本質上的差距。在科技的不斷發(fā)展下，單片機控制系統(tǒng)很快可以解決抗擾性，成為方便有效的電梯控制系統(tǒng)。改革開放 30 多年以來，隨著我國城市化進程的日益加快，電梯已經(jīng)融入了我們的生活，電梯被應用于賓館、飯店、辦公大樓、商場、娛樂場所、倉庫以及居民住宅大樓等。因為電梯的高效、方便、快捷，所以電梯受到了大家的熱烈歡迎。未來的社會是城鎮(zhèn)與城市漸漸融合，相互影響。電梯的應用將會不斷拓展，款式將各種各樣，目的就是為了滿足人們的多種多樣的需求。電梯將是現(xiàn)代人不可或缺的代步工具， 隨著科技的不斷進步，經(jīng)濟的深入發(fā)展，科技將引領電梯進行質的飛躍，電梯將越來越智能，越來越安全穩(wěn)定。課題關鍵問題及難點：1) 了解溫濕度測控系統(tǒng)的相關理論技術以及研究現(xiàn)狀和發(fā)展應用情況；2) 根據(jù)分析調研選擇合理的系統(tǒng)設計方案；3) 芯片的選型和電路的設計；4) 完成硬件各模塊電路的聯(lián)結和調試；5) 進行程序的調試與運行，并能實現(xiàn)基本功能；如何確定 nRF2401 的驅動方式實現(xiàn)無線數(shù)傳。擬采取的方式、方法及計劃進程安排（主要技術路線）：本設計注重基本理論知識與實際情況的緊密結合，同時對學生獨立創(chuàng)新和分析問題的能力進行培養(yǎng)，加深對知識的理解，為以后的工作和學習打下堅實的基礎。本電路主要由 4 大部分組成：鍵盤模塊、單片機最小系統(tǒng)控制電路、顯示模塊電路、電源模3塊電路。其中單片機最小系統(tǒng)主要復位電路，電路復位后樓層顯示數(shù)字 1 表示電梯此時在一樓，而電梯樓層位置是由延時電路控制的，延時電路是 2 秒延時，每層之間通過 2 秒延時控制即每延時 2 秒表示電梯走了一層，同時顯示相應的上下箭頭指示。本設計的延時部分主要是軟件控制的。電梯的狀態(tài)是通過點陣組成的上下箭頭和數(shù)字顯示的。鍵盤電路采用獨立式按鍵。電梯的正常工作是通過對單片機寫入程序控制的。點陣是由小 LED 組成，LED 顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED 的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。用 STC89C51 芯片作為系統(tǒng)核心，采用閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，內部具有 4KB ROM 存儲空間，是 51系列單片機內存的兩倍，而且還比 51 單片機多定時計數(shù)器和中斷，并且比 AT89C51 芯片經(jīng)濟，實惠。所以本設計采用 STC89C51 芯片。本設計采用的是 STC89C51 單片機，STC89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機,高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和Flash 存儲單元，功能強大的 STC89C51 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合?？傮w方框圖如圖所示。參考文獻：[1]楊欣 電路設計與仿真·清華大學出版社·2006·56~102[2]樓然苗 51 系列單片機設計實例·航空航天大學出版· 2004·89~152[3]王田苗·嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)·清華大學出版社 ·2005·35~89[4]張友德·單片微型機原理應用與實驗·復旦大學出版社 ·1996·253~267[5]萬長建·用單片機實現(xiàn)高層電梯運行自動控制·北京大學出版社 ·2007·51~62[6]張婭莉·單片機在電梯自動控制中的應用·工業(yè)控制計算機 ·2003·202~209[7] 電梯“運載”的物理問題探析 尹雄杰; 張曉順;-《物理通報 》-2008-08-15[8]基于 Proteus 的農(nóng)業(yè)溫室溫度控制系統(tǒng)的設計與仿真 孫文靜;孫宜田;張秀國;-《機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新》-2013-11-28[9] 通用型 1602LCD 自定義字符的顯示 黃志剛;趙之赫;-《電子世界》-2013-11-30[10] 信息服務是市場提升的利器 楊曉東;-《紡織服裝周刊 》-2008-07-07[11] 單片機系統(tǒng)鍵盤的設計小結 楊龍;李建國;-《大眾科技》-2006-04-154指導教師意見：教師簽名： 年 月 日指導小組(教研室)意見：組長簽名： 年 月 日本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 中 期 報 告（學生填寫）學 號 姓 名 指 導 教 師題目 模擬電梯控制系統(tǒng)設計51、開題以來所做的具體工作和取得的進展和成果自開題以來，我所做的工作主要是：①在計算機上安裝所需的軟件，并且學會如何去使用它們。②畫出系統(tǒng)的原理圖并生成 PCB。③根據(jù)原理圖進行實物元器件的排版，并焊接。④對焊接好的系統(tǒng)做簡要的功能調試。⑤根據(jù)老師提供的模版，獨立完成論文的初稿并做好格式的修改。2、下一步的主要研究任務，具體設想和安排①對系統(tǒng)的不足之處爭取早日解決。②對論文的內容及格式做進一步的修改。③對論文進行查重并依據(jù)查重結果做出修改。3、存在的具體問題①論文格式修改要按照標準，參考文獻要根據(jù)要求進行標示。②程序代碼太過冗長，不夠簡練。指導教師意見：教師簽名：月 日指導小組(教研室)意見：組長簽名：月 日本科畢業(yè)論文（設計）指導記錄（指導教師、學生共同填寫）學 號 姓 名 指 導 教 師6題目 酒窖無線溫濕度測控系統(tǒng)之無線數(shù)傳系統(tǒng)設計第 1 次指導 時間：2014.11.5 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：講解畢業(yè)設計的一些注意事項，通知開始畢業(yè)設計并做好畢設選題的準備。學生簽名： 教師簽名： 第 2 次指導 時間：2014.11.19 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：查看各自準備的畢業(yè)設計課題是否符合要求，確定了畢業(yè)設計的課題。學生簽名： 教師簽名： 第 3 次指導 時間：2014.12.10 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：指導查閱與課題有關的資料，使對課題內容有充分的理解，并布置指導做畢業(yè)設計的有關任務。做好充分的開題準備。學生簽名： 教師簽名： 第 4 次指導 時間：2015.1.7 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：指導開題工作，指導開題報告的填寫并確認開題后的主要任務進程。學生簽名： 教師簽名： 第 5 次指導 時間：2015.3.11 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：檢查前一段時間的工作成果，指導解決設計過程中所遇到的常見問題。學生簽名： 教師簽名： 第 6 次指導 時間：2015.3.25 地點：博約樓 107 指導形式：面談指導內容：中期檢查畢業(yè)設計進展狀況以及論文格式與內容結構并給予修改意見。學生簽名： 教師簽名： 第 7 次指導 時間：2015.4.15 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：準備好答辯所需材料，進行預答辯之處還存在的不足和所需改進之處。7學生簽名： 教師簽名： 第 8 次指導 時間：2015.4.22 地點：躬行樓 211 指導形式：面談指導內容：指導答辯，講解答辯過程的技巧及主要的注意事項。指導答辯學生簽名： 教師簽名：