本科毕业论文-基于atmega128单片机的电梯控制系统设计

本科毕业论文-基于atmega128单片机的电梯控制系统设计内容摘要：

9 S1S2S3S4S5S6S7S82 3 4 5 6 7 81P1GNDA1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8单片机接口123456789P7A1A2A3A4A5A6A7A8VCCA1A2A3A4A5A6A7A8上拉电阻按键 图 33 外键盘电路 各按钮开关说明： 按钮开关 s1：轿厢内一楼呼叫开关；按钮开关 s2：轿厢内二楼呼叫开关； 按钮开关 s3：轿厢内三楼呼叫开关；按钮开关 s4：轿厢内四楼呼叫开关； 按钮开关 s5：轿厢内五楼呼叫开关；按钮开关 s6：轿厢内开门呼叫开关； 按钮开关 s7：轿厢内关门呼叫开关；按钮开关 s8：轿厢内紧急呼叫开关； 外部 8个按键同理。 实物图如下图 3 35 所示。 10 图 34 内部按键 图 35 外部按键 显示电路 数码管显示，电梯的基本功能是具备显示电梯当前的楼层，所以设计中在轿厢和每个楼层中都放置了一个数码显示管来显示当前电梯所在的楼层。 接线图如图 36所示，图中共有 1个数码管，通过 74hc595 控制数码显示。 本设计中只需要显示当前电梯所要到达的楼层，所以只需要数码管的 7 段就够了。 本设计采用串转并芯片 74hc595，它主 11 要有一个时钟接口 Tcp，数据接口 DS，数据输出控制接口 Hcp。 每当 Tcp 有一个上升沿时， 存储寄存器则把 DS 口的数据存储起来，当 Hcp 口有一个上升沿时，移位寄存器则把存储器中的数据进行移位， 当 OE 使能时， 595则把存储器中的数据输出到总线中去，从而实现了，由串口转并口的功能。 本设计中除了使用数码管外，还增加了液晶 12864显示，电路图如图 37. a1a2a3a4a5a6a7VCC单片机接口123P2f9g10e1d2A3c4DP5b6a7A8DS1Dpy BlueCAQ11Q22Q33Q44Q55Q66Q77GND8Q739。 9MR10SHcp11STcp12OE13DS14Q015VCC16U174HC5951 2P1a1a2a3a4a5a6a7GNDVCC 电源 图 36 数码管显 示部分接线图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20P2112864 LCD 接口VCCVCCVCC10R14R34PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7PG0 PG1PG2 图 37 12864显示电路 电机驱动模块 本设计用的是 TB6560 驱动模块 TB6560 两相混合式步进电机驱动芯片，内部二个全桥 MOSFET 驱动、内部设置温度保护及过流保护，自带 16 细分可选，足够满足每 12 分钟从几到近千转的应用要求。 该芯片还有自动半流的功能，能有效地减少驱动器发热量。 并且支持各种步进电机选型，可选择力矩稍大的混合式或者永磁式步进电机，使电机工作在允许最大转矩的百分之 30 至 50 之间，并且该芯片提供多档电流设置和电流衰减模式，支持相同动力指标下各种 不同参数的步进。 本驱动模块采用高速光耦 6N137 进行单片机的与步进电机隔离，有效地保护了主控电路。 6N1376光耦合器是单通道的光耦速度比较高的光耦合器，其内部有一个发光二级管和一个光敏 二极管 、当发光二级被点亮，光敏二极管导通，从而实现了信号的传递。 6N137 的 转换速率高达 10MBit/s，是典型的高速数字开关。 在此电路中 6N1376 用在 TB6560 的时钟接口上，这样能快速有效地接收单片输出给 TB6560 的 信号，为了节约成本，但不失使用性，对于 TB6560 的使能端，则采用光电转换速度稍微慢点的 PC817。 驱动电路如图 38 所示。 TQ11TQ22CLK3EN4RESET5SGND6OSC7VMB8MB9PGNDB10RB11MB12MA13RA14PGNDA15MA1617VMA18TSD19VCC20DIR21M222M123PFD224PFD125*TB1TB6560123456121110987S4SW DIP61 32V VGNDINOUTU478053NC465NC12 78AVccVEVoGNDKU36N1373NC465NC12 78AVccVEVoGNDKU26N137104C2100~1000pfC7VCCVCCVCCGNDGND200R1200R2200R3GND: 10kR410R510R6VCCENCWEN1EN1CW1CW1CLK1U1PC817VCCGND1Diode 1N41482Diode 1N41483Diode 1N41484Diode 1N4148GNDGNDvbbVCCVCCSM1SM2SM1SM2DCY1DCY2DCY1DCY21000uC9220uC10GND+5vvbb1234P2Header 4123456P1Header 6vbb123456789P4Header 9HVCC100~1000pfC810R7ENCWSM1SM2DCY1DCY2ENCWCLK1D1LED01KR16Res11KR17Res1GNDclkclkD60IN4148D61IN4148D62IN4148D63IN4148 图 38 TB6560驱动电路图 Atmegal128最小系统模块 13 Atmegal128 是高性能、低功耗的 AVR 8 位微处理， 128K 字节的系统内可编程Flash， 4K字节的 EEPROM， 4K 字节的内部 SRAM，多达 64K 字节的优化的外部存储器空间； 53 个通用 I/O 口，两个具有独立的预分频器和比较器功能的 8位定时器 /计数器，两个具有预分频器、比较功 能和捕捉功能的 16 位定时器 /计数器，具有独立预分频器的实时时钟计数器。 8 路 10 位 ADC 并且 具有独立片内振荡器的可编程 看门狗定时器 ，片内模拟比较器。 通过熔丝位可以选择 ATmega103 兼容模式。 寿命 : 100,000 次写 /擦除周期，可以对锁定位进行编程以实现软件加密，可以通过 SPI 实现系统内编程，它的工作电压是 （ ATmega128）。 如图39 是 Atmegal128 芯片图。 Atmegal128 的最小系统包括晶振电路，和复位电路，如图310 是复位电路， Atmegal128 是低电平复位。 如图 311是晶振电路，本设计采用的是8M 晶振。 PEN1PE0 (RXD0/PDI)2PE1 (TXD0/PDO)3PE2 (XCK0/AIN0)4PE3 (OC3A/AIN1)5PE4 (OC3B/INT4)6PE5 (OC3C/INT5)7PE6 (T3/INT6)8PE7 (IC3/INT7)9PB0 (SS)10PB1 (SCK)11PB2 (MOSI)12PB3 (MISO)13PB4 (OC0)14PB5 (OC1A)15PB6 (OC1B)16PB7 (OC2/OC1C)17TOSC2/PG318TOSC1/1PG419RESET20VCC21GND22XTAL223XTAL124PD0 (SCL/INT0)25PD1 (SDA/INT1)26PD2 (RXD1/INT2)27PD3 (TXD1/INT3)28PD4 (IC1)29PD5 (XCK1)30PD6 (T1)31PD7 (T2)32PG0 (WR)33PG1 (RD)34PC0 (A8)35PC1 (A9)36PC2 (A10)37PC3 (A11)38PC4 (A12)39PC5 (A13)40PC6 (A14)41PC7 (A15)42PG2 (ALE)43PA7 (AD7)44PA6 (AD6)45PA5 (AD5)46PA4 (AD4)47PA3 (AD3)48PA2 (AD2)49PA1 (AD1)50PA0 (AD0)51VCC52GND53PF7 (ADC7/TDI)54PF6 (ADC6/TDO)55PF5 (ADC5/TMS)56PF4 (ADC4/TCK)57PF3 (ADC3)58PF2 (ADC2)59PF1 (ADC1)60PF0 (ADC0)61AREF62GND63AVCC64U3ATmega128L8AI 39是 Atmegal128芯片图 VCCRESETS110uC310KR1 14 310复位电路 1 2Y1XTALGND104C8104C9XTL1XTL2 311 晶振电路 电源模块 本设计用的是 LM2576 稳压芯片，它有 5个管脚， LM2576 内部设有含 52kHz 振荡器、和 基准稳压电路、过热关断电路、过电流限制电路、放大器、以及比较器 和内部稳压电路等。 如图 312 是电源电路图，途图中 R6 是滑动电阻器，通过调节 R6 电阻的大小，可以调节 LM2576 反馈端 4电压的大小，从而可以改变输出电压的大小。 D21N5819GND1000UC1Cap Pol1C3Cap 220u12P1FB4ON/OFF5GND3IN1OUT2U1GNDC44GNDS1SWDPDT10mHL1Inductor IronC45GND12L31 2L210R110R310R4S2\SWDPDTGNDGND123456789P7123456789P6123456789P4123456789P523451P31 2L4S3SWDPDTGND12V 输入12V 输出GND5V 出R6 312 电源电路图 15 光电传感器模块 在竖井各个楼层设置光电传感器，在副轿厢上安装一个小薄木棍，当轿厢往上运动，副轿厢则向下运动，轿厢往下运动，副轿厢则向上运动；当副轿厢运动时它上面的小木棍经过光电传感器，则光电传感器接收光线段接收不到光线，则传感器输出端输出一个高电平。 单片机通过检测每 个楼层的光电传感器电平的变化，知道电梯轿厢的位置。 如图由于传感器的输出端输出比较弱，所以在传感器的输出端接一个 1K 的上拉电阻，增强它的输出特性。 传感器的内部结构如图 313。 图 313 光电传感器电路图 图 314 光电传感器 自动开关门模块 本设计中，设计了一个自动开关门，它的功能有，当电梯运行到目标楼层后，自动打开、关闭门，当在关门的时候，假如检测到中间有东西，则门自动打开。 本模块是有2 个限位开关，霍尔传感器， 1 个接近开关，一个步进电机，以及其他小滑轮、小皮带等 组成。 由步进电机提供开关门的动力， 2 个霍尔传感器控制开关、关门时门移动的位置，光电传感器检测门中间是否有东西，有则输出一个低电平。