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1、 大学硬件课程设计计算机科学与技术学院硬件课程设计报告专 业： 计算机科学与技术 班 级： 设计题目： 电梯顺序控制问题 组 长： 姓 名： 成 员： 学 号： 指导教师： 职 称： 教授 2008年 6月 题 目电梯顺序控制问题设计日期 2008 年 5 月 30 日至 2008 年 7 月 6日小组成员在本次设计中承担的任务文档成绩XXX主策划设计，编程及其调试，分析资料XX流程图绘制, 原理图绘制，查阅资料XXX硬件原理图连线,辅助编程，协调组织,，指导教师签字： 年 月 日目录一概述、4二设计任务、41、设计一个电梯控制系统实现目标、42、具体功能、43、小组成员分工、54、实验设备、
2、55、设计思路、5三、元件功能与电路设计、61 8255A的主要功能、62 8253的主要功能、93 七段LED显示器、124 键盘介绍、135LED跑马灯、15四、硬件原理图、151键盘控制数码管电路图、152跑马灯电路图、16五、软件主要模块流程图、161总体流程图、172键盘扫描流程图、183跑马灯流程图、18六、程序清单、19七问题分析与解决、29八设计体会、30九个人专题、32十参考资料、56一 概 述1.1 电梯控制系统属于顺序时间控制问题。电梯行进有明显的单向性和顺序性。具体方案如下： 电梯初始停于一层，目的楼层由键盘输入，键盘键号与电梯层数对应如下：0-一层，1-二层，2-三层
3、，3-四层；键盘扫描到目的楼层信号对应的键号后，查找七段数码管对应的代码，到后将目的楼层用七段数码管显示出来；电梯的运行状态由跑马灯来显示，规定电梯上行时，跑马灯顺序向左移动，电梯下行时跑马灯顺序向右移动，移动次数由目的楼层与当前电梯所处楼层的差值控制，到达目的楼层后跑马灯暂时终止，等待新的信号进入。 二 设计任务2.1设计一个电梯控制系统实现：模拟现实电梯行进情况（电梯向上运行用左移位的跑马灯演示，向下运行用右移的跑马灯演示，电梯所到楼层对应的灯熄灭显示当前位置）及乘客选层情况（通过键盘扫描进入8255后，通过一定的转换在七段数码管上显示出来）。2.2具体功能如下：2.2.1外呼信号的登记消
4、除和显示环节2.2.2电梯的开门环节2.2.3内选信号的登记消除和显示环节2.2.4电梯内部计数运行2.2.5电梯的关门环节2.2.6层楼信号的产生与清除环节2.2.7停层信号的产生与消除环节的设计2.2.8电梯的开门环节2.2.9电梯到达一楼或四楼时，改变电梯状态。2.3小组成员分工：组织协调（组长）：XXX硬件设计：XXX程序设计：XX资料收集：XX论文编辑：X2.4实验设备计数器8253（一片）、8255（两片）LED（四个）、键盘、七段数码管（一个）2.5设计思路假设前提：电梯在运行过程中没有新的申请信号进入间段内（即电梯运行的时间段内不对键盘进行任何扫描），则电梯每一遍运行中都只有一
5、个目的楼层申请信号进入电梯控制系统，电梯执行完此次运行到达目的楼层后才会检测键盘上的新信号，再次对新信号做出回应，执行新的申请开始运行。2.5.1电梯处于初始楼层，即一楼时，扫描键盘第二行的前三个键是否有信号，有信号时转向2.5.3.2，若没有信号，等待有信号键入。2.5.2电梯处于第四楼层时，扫描键盘第三行的后三个键是否有信号，有信号时转向2.5.3.3，若没有信号，等待有信号键入。2.5.3电梯处于第二楼层或第三楼层时：2.5.3.1对键盘表示电梯上下运行的二三行进行扫描。2.5.3.2扫描到有上升运行信号时，确定是来自哪一层的信号，将该楼层层号与目前楼层层号的差值送入左移位跑马灯循环次数
6、寄存器中和计数器计数值寄存器中。选中左移位跑马灯子程序和计数子程序同时启动，电梯运行至发送运行方向信号的楼层，转向开门子程序，所有计数器清零。此时，扫描键盘第一行，读取目的楼层信息，将目的楼层层号与目前楼层层号的差值送入跑马灯循环次数寄存器中和计数器计数值寄存器中，转向关门子程序，启动跑马灯子程序和计数器子程序，运行到目的层，再扫描键盘，判断哪层是否还有申请信号。2.5.3.3扫描到有下行运行信号时，确定是来自哪一层的信号，将该楼层层号减一，值送入右移位跑马灯循环次数寄存器和计数器计数值寄存器中，选中右移位跑马灯子程序和计数子程序同时启动，电梯运行到发送运行方向信号的楼层，转向开门子程序，所有
7、计数器清零。此时，扫描键盘第一行，读取目的楼层信息，将目的楼层层号与目前楼层层号的差值送入跑马灯循环次数寄存器中和计数器计数值寄存器中，转向关门子程序，启动跑马灯子程序和计数器子程序，运行到目的层，再扫描键盘。三、元件功能与电路设计3.1元件功能介绍： 1 8255A的主要功能：可编程外设接口芯片可由程序改变其功能，通用性强、使用灵活。通过8255A，CPU可直接同外设相连接，其负责CPU和外设之间的数据传送。8255管脚图：1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 8255A 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 2
8、6 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 2121 PA3PA4PA2PA3PA1PA2PA0PA1RDWRCS RESETGND D0 A1 D1A0 D2PC7 D3PC6 D4PC5 D5PC4 D6PC3 D7PC2 VCCPC1 PB7PC0 PB6PB0 PB5PB1PB4PB2 PB38255的内部结构如下图：8255通道介绍：8255A有3个8位数据通道A、B、C，这3个通道在功能上各有特点，都可编程设置为输入或输出。 通道A具有一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存器/缓冲器用来传送数据。作输入端口或输出 端口时数据均受到锁存。 通道B具有一个8位
9、数据输入缓冲器和一个8 位数据输出锁存器/缓冲器，也用来传送数据。作输入端口时 不会对数据进行锁存，而用作输出端口时数据受到锁存。 通道C具有一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。一般作为控制或状态信息端口， 可分成两个4位端口(高位口和低位口)，可按位控制，分别和A 通道B通道配合使用，用作输出控制信号和输入状 态信号。当CPU与外设连接不需要联络控制线时，C通道可以和A、B通道一样作为输入或输出的数据通道8255的工作方式介绍：8255有三种工作方式，在对8255进行初始化编程时，应向控制字寄存器写入方式选择控制字，用来规定8255A各端口的工作方式。这3种基本工作方式是
10、：方式0基本输入输出方式；方式1选通输入输出方式；方式2双向总线I/O方式。通过用输出指令对8255的控制字寄存器编程，写入设定工作方式的控制字，可以让3个数据口以不同的方式工作。其中，端口A可工作于三种工作方式中的任一种；端口B只能工作于方式0或1，而不能工作于方式2；端口C常被分成两个4位的端口，除了用作输入输出端口外，还能用来配合A口和B口的工作，为这两个端口的输入输出操作提供联络信号。方式选择控制字的格式如图：本实验中只用到了方式0，现只对方式0进行简要介绍：方式0是一种基本输入或输出方式，该方式适合于通信双方不需要联络信号（应答信号）的简 单输入/输出场合，CPU可以随时用输入/输出指令对指定端口进行读写操作。该方式的特点是：使8255A分成彼此独立的两8位端口（A口，B口）和两个4位端口（C口高4位和低4位），4个端口的输入 /输出可有16种不同的组态，可适用于各种不同的
