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1、大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目：基于单片机的电梯自动控制系统设计与实现系 所： 电子工程系 专 业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名： 徐明 学生学号： 09160400224 指导教师： 宋夕政 导师职称： 讲师 完成日期： 2013年 5月2日 大连东软信息学院Dalian Neusoft University of Information大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要基于单片机的电梯自动控制系统设计与实现摘 要在现代社会中，电梯已经成为人类必不可少的垂直运输交通工具。但是很多的电梯还依旧是直上直下式的，不能够最快捷的到达所选楼层，这样很不方便，且浪费资
2、源。为了改善电梯运行的模式，本设计利用89C51单片机为核心，配合外围电路来组成的电梯自动控制系统。通过对各楼层的按键检测，按照程序设定的模式，发出对LED及数码管的调节，从而控制步进电机的运转来带动电梯模型来实现电梯的上下行。本文主要介绍电梯自动控制系统的关键技术点，系统需求分析，系统的设计与实现，详细的说明了本系统的组成原理及工作原理。关键词：单片机，步进电机，自动控制IV大连东软信息学院毕业设计（论文） AbstractDesign and Implementation of Automatic Control System of Elevator Based on MCUAbstrac
3、tIn modern society, Elevator vertical transportation has become essential to human transport. But lots of elevators are still straight up and down.It couldt be the quickest to reach the selected floor, so inconvenient and a waste of resources.In order to improve the elevator operation mode, this des
4、ign uses 89C51 microcontroller as the core, the automatic control system of the elevator with the external circuit to form. The floor buttons detection, in accordance with the procedures set out in the model, and digital tube LED regulation, so as to control the stepper motor operation to drive the
5、elevator model to realize the up and down the elevator.This article describes the elevator key technical points of the automatic control system, system requirements analysis, system design and implementation, detailed description of the principle of the system components and working principle.Key wo
6、rds: Single Chip Microcomputer, Stepper Motor, Auto-control大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录目 录摘 要IABSTRACTII第1章绪 论11.1 课题研究背景与意义11.2 课题研究内容与方法11.3 课题研究现状1第2章关键技术介绍32.1 28BYJ-48步进电机的使用32.2 数码管的显示42.3 键盘接口技术5第3章系统需求分析73.1 系统设计目标73.2 系统功能需求73.3 系统开发环境83.4 系统可行性分析83.4.1 技术可行性83.4.2 经济可行性8第4章系统设计94.1 系统设计指导原则94.1.1先进
7、性94.1.2可靠性及安全性94.2 体系结构设计94.3 硬件设计94.3.1 STC89C52RC 单片机94.3.2电机模块设计114.3.3显示模块设计134.3.4按键模块设计144.3.4 LED灯电路设计144.3.5蜂鸣器电路设计154.4 软件设计154.4.1 主流程设计154.4.2 按键查询设计16第5章系统实现185.1环境配置185.2功能模块实现185.2.1楼层择优选择的实现185.2.2电机模块实现19第6章系统测试216.1 测试概述216.2 测试用例216.2.1 步进电机的运转时间216.2.2 按键测试22第7章结论23参考文献24致 谢25附录A2
8、6大连东软信息学院毕业设计（论文）第1章绪 论1.1 课题研究背景与意义电梯是高层建筑最可靠，安全，直上直下的运载工具。对减轻劳动力及其强度都有着很大的作用。电梯的应用范围极广泛，可以用在商场，写字楼，饭店，建设工地，学校，住宅，娱乐场所等等。在现代社会中，电梯已经成为人类必不可少的垂直运输交通工具。但是很多的电梯还依旧是直上直下式的，不能够最快捷的到达所选楼层，这样很不方便，且浪费资源。为了改善电梯运行的模式，本设计利用C51单片机来优化，节约用户宝贵的时间，同时在楼层选择时更加智能，没有人来选择时，电梯可以停在某一楼层，节约了大量的人力和物力，在当今资源日愈稀缺的环境下，此种做法是非常有必
9、要的。1.2 课题研究内容与方法本课题主要研究内容是实现一个电梯的自动化控制与实现，通过用户对电梯层数的选择。让电梯做出一个最优的判断，高效高质量的完成电梯的上下行任务。根据电梯的实际情况来考虑，最简单的电梯应具备按键，LED灯，数码管，电机，及传送装置。然后结合这些实物将其分成显示模块，键盘模块，电机模块，通过89C51芯片进行结合，然后完成电路图的设计与分析，进行软硬件的调试，从而达到预期的设计。1.3 课题研究现状在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已经和经济科学技术发展一样迅猛的成长起来。一个国家的电梯需求总量，主要受到经济增长、人口密集度及数量、城市化水平高低、国家产业链
10、的结构组成等诸多综合性因素的影响。在全球金融连续低迷走向的状况下，我们的人民经济水平却以极高的速值增长着。城市化的水平也不断地提高。这也致使我国的电梯业展现了繁华的相貌，如今中国也成了世界上最大的供应电梯市场。作为楼房很重要的枢纽，电梯有着非常重要的作用。电梯作为楼房内的最重要运输工具，像其他的道路航空水路等交通工具一样，已经成为我们日常生活的不可或缺的重要组成部分。上世纪八十年代以来，随着经济的飞速发展。国家对电梯的需求量也逐渐加大。从1949年建国以来至今中国共生产安装了六十万多台的电梯。改革开放以来，大规模的开发建设为电梯产业带来了很重大的发展挑战，从而也达到了空前的发展。尽管如此，我国
11、的电梯远未达到饱和的程度。2011年中国电梯的销产量大约在45万台。比2010年的增长约23%左右，电梯的存在量大概有195万台。即使政府在极力的控制房地产的开发，从而出现了滞销的局面，也给电梯的销售蒙上了一层阴影。虽然有着诸多方面的影响，而且未来的电梯产业进展情况也不十分的明确，但还是会有一个上升的过程。现在电梯的适用人群对先进稳定、低成本的自动化产品的需求量越来越多。更多优秀的自动化产品也将会推进电梯行业的水平稳步上升。如此庞大的市场需求也为我国电梯行业的发展创造了广阔的大舞台。 -25-大连东软信息学院毕业设计（论文）第2章关键技术介绍本课题在设计的过程中，主要是用到了LED，按键，数码
12、管，以及步进电机的同步。在选择多个楼层按键的时候，选择最佳的路线是本设计的关键技术。2.1 28BYJ-48步进电机的使用步进电机也称之为步进器。它利用了电磁学的原理，把电能转化成机械能。人们在二十世纪20年代就开始使用这种步进电机了。无论是在工业上、军事上、医疗上、汽车上还是娱乐产业上，只要是需要把一个物体从一个地方移至另外一个地方，步进电机就可以派上用场。步进电机也有很多种形状及尺寸。但是无论形状和尺寸是怎样的，都始终能把步进电机归为两类，分别为可变磁阻的步进电机和永磁的步进电机。步进电机是一种可以让点脉冲转化成为角位移的执行机构。简单的说：当步进电机获取了一个脉冲信号，就会驱使步进电机以
13、一个特定方向来转动一个固定角度。这样就可以按照控制脉冲的数目来操控角的位移量了。从而获得精准定位的目的。同时也能利用操控脉的冲频率来操控电机转动速度及加速度，来获得调整速度的目的。 通常电机的转子是一个永磁体。当钉子被电流导通时，这个磁场会带动着转子转动一个角度，然后会使得转子的一对磁场方向与定子磁场的方向保持一致。当定子产生出的矢量磁场转动了一个角度。转子就会伴随着磁场来转动一个角度。每当输入到一个电的脉冲信号，电动机每转动了一个角度就会向前一步。如果改变了绕组所通电而来的顺序，电机就会发现反向转动。步进电机28BYJ-48型是一个四相八拍电机，电压为DC5VDC12V。它可以持续地产生转动
14、，如果步进电机获得到了一个持续的脉冲时。当通电改变的状态完成一个循环的时候，转子就会转动过一个齿距。四相步进电机能够在多种类别的通电状态下运转。而常见的通电种类有单相（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A-B-C-D），双相（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-BC-CD），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A -AB-B-BC）。由于步进电机需要的驱动电流比较大，单片机是不能够直接驱动的，一般都是会使用ULN2003元件来驱动，当然了使用下拉电阻或者是三极管也是可以驱动步进电机的，只不过效果并不是特别的好，产生扭力会比较小。还有一个情况就是步进电机在低速时可以运转，当设置的速度太高就没有办法启动了，只能够听到响声，这是因为步进电机工作在空载的情况下能够正常的启动脉冲频率，但是当脉冲频率高于这个值时，电机就不能再正常启动了，而且可能出现丢步或不转的情况。如果是有着负
