电梯控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

电梯控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

用一个 4*4 的矩阵按键和 8 个按键组合起来完成按键模块，且共使用 16个 I/O 引脚，既有足够的 按键控制电梯运行，也留下了足够的芯片引脚供其他模块使用。 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 7 5. 系统的硬件设计 如图 51所示为单片机最小系统。 图5 1 单片机最小系统 单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组 成的单片机可以工作的系统。 在本设计中，最小系统应该包括：单片机、晶振电路、复位电路等。 单片机 STC89C52 概述 STC89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS8 位单片机，片内 4bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大。 STC89C52 单片机可灵活应用于各种控制领域 [7]。 STC89C52 单片机提供以下标准功能： 4K 字节 Flash 闪速存储器， 128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时、计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， STC89C52 单片机可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时、计数器，串行通行口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 8 其它所有部件工作直到下一个硬件复位 [8]。 STC89C52 的引脚图如下图 52 所示。 图5 2 STC89C52引脚图 下面对 STC89C52 的各个引脚作如下说明 : VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口 的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4个TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 9 给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口 ，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 STC89C52 的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚 备选功能 （串行输入口） （串行输出口） （外部中断 0） （外部中断 1） （记时器 0 外部输入） （记时器 1 外部输入） （外部数据存储器写选通） （外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是： 每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程 序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 10 XTAL2：来自反向振荡器的输出 [9]。 单片机时钟电路 单片机时钟电路如图 53 所示。 图5 3 单片机时钟电路图 如图 53所示，晶振电路由 C1 与 C2 和晶振组成，晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。 它的速率就是单片机的工作速率，简单地说，没有 晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。 并在晶振的两引脚处接入两个 10pF50pF的瓷片电容接地用来削减偕波对电路的稳定性的影响。 晶振的频率越高则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也越快。 但反过来运行速度越快对内存的速度要求就越高，对印刷电路板的工艺要求也越高，即要求产生的寄生电容要小，晶振和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作。 基于以上本设计我们考虑选择频率为 12MHz的晶振，当振荡脉冲频率为 12MHz时，一个机器周期 为 1us。 单片机复位电路 单片机复位电路如图 54 所示。 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 11 图5 4 单片复位电路图 复位是单片机的初始化操作，程序给单片机的复位引脚 RST 加大于 2 个机器周期（即24 个时钟振荡周期）的高电平就可使单片机复位。 STC89C52 的复 位是由外部的复位电路来实现的。 复位电路通常采用上电复位和手动复位两种方式，手动复位有电平方式和脉冲方式两种，我们采用了手动复位为电平方式的复位。 如图 54所示，我们通过 RST 端经由电阻与电源 VCC 接通而实现，当按键按下时， RST 端为高电平复位。 当时钟频率选用 12MHz时， C1 取 10uF， R1取 10KΩ 时，电容 C1 充放电时间 τ=R1*C1=2us （ 2个机器周期）。 如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 每次复位后，单片机的程序都会从第一条开始从新执行。 另外，还额外设计了滤波防干扰电路，由 C13 与 R12 组成，电源先经过它们再接入单片机的 电源 Vcc 端 ，可以有效的减少杂波带来的干扰 ，影响电路 [10]。 显示模块的设计 电梯控制系统显示模块如图 55所示。 图5 5 显示模块图 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 12 电梯在运行过程中，通过数码管显示所经过楼层， D12 和 D13 显示电梯处于上行或下行状态。 按键模块的设计 电梯楼层按键模块如图 56和 57所示。 图5 6 按键模块图 图5 7 按键模块图 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 13 图 56 为电梯外部按键，每层楼有上下行请求按键，图 57 为电梯内部按键，分别为1 到 8 楼的按键。 蜂鸣器鸣响模块的设计 当电梯到达目地楼层，蜂鸣器响鸣，电梯开门并等待 3s。 蜂鸣器鸣响模块如图 58所示。 图5 8 蜂鸣器鸣响模块图 合肥师范学院 2020届本科生毕业论文（设计） 14 6. 系统的软件设计 程序设计思路 本设计是为 一八层电梯设计调度系统，即使电梯能够合理高效地运行，完成各楼层顾客的接送任务。 形象地说，就是要应对不同楼层顾客的不同需求，作出合理高效的判断，使所有顾客在整体运用时间最短的条件下将其运往各自的目的地。 在整个电梯控制中，我们 首先必须得合理考虑按键的响应问题。 一段时间内可能有多个不同的按键有动作，程序必须记录每一个按键的动作，并根据电梯本身所处的楼层情况与按键楼层之间的位置关系，合理判断出电梯应当做出上升或下降的响应动作。 然后，两个楼层之间应考虑有一段运行时间，而且也要设置在一个楼层的停留时间。 本设计中两个楼 层之间的运行时间设为 1s， 当电梯到达目的层。