四层电梯模拟控制系统设计-基于protues的电梯控制器设计

四层电梯模拟控制系统设计-基于protues的电梯控制器设计内容摘要：

平信号就会送到 INT0 端，从而引发外部中断 0 服务子程序运行。 当定时器 0 中断时，单片机向电动机发送 PWM 脉冲信号，电动机接到脉冲信号后，经过驱动器的驱动，电动机便牵引电梯上下运动。 电梯的楼层显示用七段数码管完成显示。 本设计电梯只有 4 层，因此用七段数码管即可，数码管的显示数据通过单片机的 P0 口来进行传送。 设计中要求数码管随着电梯的位置变化而变化，即数码管显示数据要与楼层数同步，因此数码管的片选线直 接连接地，而不需要再选择。 电梯升降的状态用上升和下降指示灯来进行显示，通过单片机的 和 引脚分别连接上升和下降指示灯的负极，其正极均连接至系统正电源处。 时钟电路 C 1C 2X 1X T A L 1X T A L 23 0 p F3 0 p F 图 31 时钟电路图 单片机的时钟电路有振荡电路和分频电路组成。 其中振荡电路由反相器以及并联外接的石英晶体和电容构成，用于产生振荡脉冲。 而分频电路则用于把振荡脉冲分频，以得到所需要的时钟信号。 AT89C52 单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条 不紊地一拍一拍地工作，因此时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。 AT89C52 单片机电路中的电容 C1 和 C2 典型值通常选择为 30pF。 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 5 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。 复位电路 R 11 0 KC 1V C CR S TS1 0 u F 图 32 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。 AT89C52 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 32 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）。 中断电路 各中断的优先级（由高到低排列）：外部 0 中断、定时器 T0 中断、外部 1 中断、 定时器 T1 中断、串行发送中断、串行接收中断、定时器 T2 中断。 图 33 中断电路图 6 中断电路如上图 33 所示。 图中外部 0 中断 INT0 与 74LS21 与门相接，低电平有效，所以当单片机接电源后， ～ 引脚此时为高电平，当任一按键按下 后，相应的中断输入口直接与地相接，高电平变为低电平，外部 0 中断立即响应，单片机系统进入中断控制子程序系统，在中断服务子程序中做出相应的执行指令。 电动机正反转控制电路 L 1L 2L 3Q MF UK LS B 3S B 1C 2C 1C 1C 2S B 2C 2C 2 C 1C 1K LM3 ～ 图 34 带有联锁的正反控制电路 如上图 34 所示，几只控制电路通过辅助触头之间的相互连接，实现彼此之间相互联系又相互制约的作用，叫做联锁。 继电接触控制电路，通过接触器、继电器之间的相互联锁，可以实现多台设备按生产工艺进行工作，是实现自动控制及保护的重要环节。 当接通电源 后，闭合负荷开关 QM，按下开关 SB1，线圈 C1 得电，使电动机启动，此时电动机正转。 按下开关 SB2，线圈 C2 得电，线圈 C1 断开，此时电机开始反转。 数码管显示模块 LED 是 Light Emiting Diode（发光二极管）的缩写，发光二极管是可以将电信号转换为光信号的电致发光器件。 由条形发光二极管组成 “ 8” 字形的 LED 显示器，也称数码管。 通过数码管中发光二极管的亮暗组合，可以显示多种数字，字母以及其他符号。 数码管有七段数码管和八段数码管之分。 七段数码管由 7 个发光二极管组成，而八段数码管则是在七段 发光二极管的基础上在再加一个圆点型发光二级管，用于显示小数点，本设计采用七段数码管。 数码管能够被广泛使用，与其具有的许多特点是分不开的，其中包括： 7 (1)发光响应快，亮度强，高频特性好，而且随着材料的不同，数码管能发出红色，黄色，绿色，蓝色，橙色等多种颜色的光； (2)机械性能好，体积小，重量轻，价格低廉，能与 CMOS 和 TTL 电路配合使用，使用寿命长，可达 105～ 106h； (3)工作电压低，驱动电流适中，每段工作电流为 5～ 10mA。 图 35 七段数码管 七段数码管外形如图 35 所示，即左边的 7 个引脚跟单片机 P0 口相接，下边的引脚连接 地。 按钮控制电路模块 图 36 电梯不同楼层的按钮 如图 36 所示，按键显示电路模块包括电梯内部的按钮和每层楼的上下按钮，这些按钮一端与地相接，一端又与单片机和与门 74LS21 相接，外部 0 中断低电平有效，这样可以实现模拟按键的自如操作。 模拟电路图 8 如下图 37 所示，电路原理图包括状态指示灯模块、内外按键模块、中断电路模块、单片机的主要外围模块、数码管显示模块和电动机驱动控制模块。 P0 口的 ～ 引脚与数码管模块相接， P2 口的 ～ 引脚与电动机驱动控制模 块相接， P3 口的 引脚与中段电路模块相接， P1 口的 ～ 引脚、 ～ 引脚、 ～ 引脚分别与对应的内外按键模块相接， ～ 引脚与状态指示灯模块相接。 图 37 模拟电路原理图 4 软件系统的设计 程序设计思路 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。 其次，电梯系统还有一个判断是 否无人的情况。 即电梯到达某楼层后，其他楼层无按键动作，且电梯内也无楼层选择按键动作，那么就可以判断此时电梯内无人。 若电梯内无人，电梯应自动返回到 1 层等待。 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，每层停留时间设为 5s。 当定时 0 中断时，可利用此发送电动机 PWM 脉冲信号，经驱动器驱动后，电动机正反转执行相应的动作指令。 9。