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1、10722学号学校代码公开密级TU857分类号本科毕业论文基于单片机的电梯控制器设计题 目(中、英文)Design of Elevator Controller Based on MCU作者姓名电气工程及其自动化专业名称工 科学科门类郝海燕 二一三年五月成绩评定提交论文日期指导教师 摘 要单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ），是集CPU 、RAM 、ROM 、定时、计数和多种接口于一体的微型控制器。其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于
2、一体的机电设备，它已经成为人类日常生活中不可或缺的助手。本设计选择AT89C51为核心控制元件，设计了一个八层电梯控制系统，使用单片机C语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层、显示电梯当前所处的楼层和上下行以及开门关门时的提示音等基本功能。采用单片机控制电梯具有成本低，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。由于系统实现的功能简单，因此具有一定的可扩展性。关键词：电梯控制器 ；AT89C51；C语言 AbstractMicrocontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, t
3、he timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and
4、 other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment,it has become an indispensable assistant to human daily life.This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language program
5、ming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantages. Because of the functions of the system is simple, so it has certain scalability.Key words: Elevator con
6、troller AT89C51 ；The C Programming Language目 录1. 引言12. 单片机概述12.1 单片机的概念12.2 80C51单片机简介22.3 单片机的发展趋势33. 硬件系统的实现33.1 硬件系统总体设计33.2 各功能模块功能介绍43.2.1 AT89C51芯片介绍43.2.2 显示模块63.2.3 复位模块83.2.4 振荡电路模块83.2.5 按键模块93.2.6 报警模块94. 软件设计104.1 C语言与汇编语言104.2 流程图设计105. 系统调试125.1 软件调试125.1.1 Keil C51软件环境简介125.1.2 电梯控制器的
7、Proteus仿真调试结果125.2 硬件调试136. 结论14参考文献15附录16谢 辞211. 引言 随着现代高科技的发展，住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。电梯是宾馆、高层住宅、商业大厦等高层建筑必不可少的垂直方向的运输工具。1889年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部升降机，并且在纽约市马累特大厦安装成功。这座古老的电梯的速度大约是10m/min。随着建筑物越来越高，对电梯的调速精度、可靠性以及安全性等特性都提出了进一步的要求。传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点，因此现在已经很少采用继电器
8、逻辑控制系统。目前，由PLC（可编程控制器）或微型计算机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、定时、计数术等指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。它有良好的抗干扰性能，专为工业环境下应用而设计，因而能够适应很多工业控制现场的恶劣环境，所以现在的电梯控制系统主要还是由可编程控制器控制。但是由于PLC的针对性较强，每一台PLC都是根据一个设备而设计的，所以价格较昂贵。而单片机价格却相当便宜，如果在抗干扰功能上有所提高的话完全可以代替PLC实现对工控设备的控制。当
9、然单片机并不象PLC那么有针对性，所以由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善，更完美的实现设备的升级。 电梯控制系统是比较复杂的一个大型系统，在计算机诞生的几十年里，继电器控制系统为电梯控制的发展做了巨大的贡献，但在性能上和PLC还是有本质上的差距。在科技的不断发展下，单片机控制系统很快可以解决抗扰性，成为方便有效的电梯控制系统。 2. 单片机概述2.1 单片机的概念单片机是集成在一个芯片上的计算机，全称单片微型计算机，是计算机、自动控制和大规模集成电路技术相结合的产物，融计算机结构和控制功能于一体。尽管大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：
10、具有数据处理能力的CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、多种输入输出电路（I/O口）、定时器/计时器等功能。随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SOC（System on Chip）方向发展1。2.2 80C51单片机简介 80C51是8位单片机中一个最基本，最典型的芯片型号。它主要由以下几部分组成：中央处理器；内部数据存储器; 内部程序存储器;并行I/O口；定时/计数器;中断控制电路；振荡器和时钟电路。这些部件通过内部总线连接起来，构成了一个完整的微型计算机。其逻辑结构图如下所示2。 图1 80C51芯片逻辑结构图80C51单片机的特点： 小巧灵活、成本低、易于产品化
11、。 可靠性好，抗干扰性强，应用范围广。 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 具有通信功能，可以很方便地实现多机和分布式控制。由于这些特点，单片机在自动化装置、过程控制、通信、家用电器等领域的应用日益广泛展3。2.3 单片机的发展趋势现在单片机的种类繁多，功能各异。全球各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，应有尽有，有些与主流C51系列兼容，也有些不兼容，但它们各具特色，互成互补，为单片机的发展应用提供更好的前景4。从单片机的发展过程中可以大致获得单片机的发展趋势，有：制作工艺 CMOS 化。更小的光刻工艺提高了集成度，从而使芯片更小、成本更低、工作电压更
12、低、功耗更低 ，甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。CPU 的改进。采用双 CPU 结构，增加数据总线的宽度，提高数据处理的速度和能力；采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。增大存储容量，片内 EPROM 的 E2PROM 化，程序的保密化。提高并行口驱动能力，以减少外围驱动芯片，增加外围 I/O 口的逻辑功能和控制的灵活性。以串行方式为主的外围扩展。3. 硬件系统的实现3.1 硬件系统总体设计在本设计中需用到AT89C51芯片,1个数码管，一个蜂鸣器，复位电路，8个按键，24个发光二极管。结构框图如图2所示。AT89C51复位
13、模块振荡模块按键模块显示模块报警模块图2 总体结构框图本单片机模拟电梯系统用红色发光二极管组成的箭头来指示电梯当前是处于上升状态还是下降状态,用数码管显示当前是处于哪一层,用绿色发光二极管指示电梯走到哪一层会停。电源接通后,若没有人按下楼层按键,它就会如大型商场的自动扶梯那样，以一定的速度从一楼到八楼再到一楼，周而复始，循环往复。若有人按下某一层的楼层按键,它就会在相应的那一层停止一段时间,并伴有开门和关门的声音提示 。 因此乘客必须结合电梯上下行指示灯和数码显示管来判断是否按键电梯开门按键。例如，有位乘客在五楼要下到一楼，只有当上下行指示灯显示下行并且数码管显示的数字大于五时，乘客方可按下三
14、层键，进入电梯后按一层键，电梯就会在一层停住，乘客便可走出电梯。硬件原理图如图3所示。图3 硬件原理图3.2 各功能模块介绍3.2.1 AT89C51芯片介绍本设计主要采用AT89C51芯片。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K字节的快速可擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 字节 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MCS-51产品指令系统及80C51引脚结构，片内有通用8位中央处理器（CPU）和闪存单元，功能强大AT89C51单片机可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案5。AT89C51提供以下标准功能：4K 字节闪存，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，AT89C51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，串行通信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其它所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚功能
