微控制技术基于单片机电梯控制模型设计.docVIP

引言 本次课设主要是运用单片机及按键、数码管显示等常见外围电路知识，结合实际生活中电梯的运作，实现对三层电梯控制模型的设计。 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 三层电梯控制模型的设计。 1.2 设计要求 用户可通过按键发出请求； 可实时显示电梯所在楼层； 按键按下后，相应的LED灯亮； 可对发出的服务请求进行合理的分析调度并作出正确的响应； 用户请求得到服务后，可更新状态。 2 设计方案及器件介绍 2.1 设计方案介绍 在工业上，多采用可编程控制器或微型计算机实现电梯逻辑控制，可编程控制器抗干扰性强，但针对性强、价格较贵，为实现电梯控制的模拟，本设计采用单片机为控制中心，针对所在的不同楼层分别进行合理的调度。设计中按键用于给用户发出服务请求，LED电路用于显示请求状态及电梯运行状态、数码管显示电路来显示实时楼层，而电梯上升或下降的过程则通过定时来模拟。 2.2 主要器件介绍 2.2.1 AT89S51单片机 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) VCC：供电电压。 GND：接地。 图1系统框图 3.2硬件电路设计 3.2.1 AT89S51电路 通过下载器电路下载程序进入单片机。由内部振荡电路（12M晶振）产生12MHz的频率供单片机使用。使用按键按下时电平的改变使单片机复位。 图2 图3 图4 （1）下载器电路 （2）内部振荡电路 （3）按键电位复位 (4) 单片机控制电路 由单片机的P0口控制数码管的位码和按键，P1口控制ADC0809数据的读取，P2口控制数码管的段码，P3口控制ADC0809的工作状态。 图4 单片机控制电路 3.2.2 按键控制电路 P2.0、P2.1接矩阵的行线，P2.2—P2.5接列线。 图5 矩阵键盘 3.2.3 LED指示电路 图6 LED指示电路 3.2.4 数码管显示电路 图7数码管显示电路 3.3 软件编程设计 3.3.1 程序流程图 图8.主程序流程图 图9 中断服务程序流程图 4 电路及软件调试 4.1主要软件和仪器仪表 数字万用表：电路检测 Keil:程序编译器 DXP：电路设计软件 4.2 电路调试 4.2.1电路板的设计和制作 对课题要求做出分析，列出所需模块有单片机最小系统、指示灯模块、按键电路、数码管显示电路； 划分好系统模块后，根据实际情况确定各个模块的实现方式，为各模块分配I/O口，由此确定系统的大概结构。本设计中，由于系统硬件较简单，直接用各个I/O口控制各个模块，而无需经地址译码。其中，P0口给数码管送段选码，P3.0-P3.3和P1口控制电梯内外指示灯，P2口接按键； 根据实际情况，确定各个模块的实现方式，进而确定系统的详细参数。本系统中所需按键较多故采用矩阵键盘，P0口无内部上拉电阻，故应在外部加上，此外，为使数码管足够量，用一个三极管进行驱动。 运用DXP软件绘制原理图、PCB图并手动布线。绘制原理图的过程中，要注意选择合适的元件封装。在进行布线时不但要考虑电路的稳定、安全，还要考虑其美观、以及调试的方便，布线过程中要细心以免造成断路或短路； 打印PCB图、熨烫、腐蚀、打孔、焊接、检查线路，腐蚀电路板时应注意把握度，以免腐蚀过度，打孔、焊接、检查电路时应细心以保证电路板的质量。 4.2.2 电路板调试 对着PCB目测所印电路有无断点或短路点，若有则用电烙铁进行焊接，如果怀疑某点是断点或者短路点，则应用万用表的蜂鸣器测试电路，蜂鸣器响代表电路通，否则代表断开； 用万用表的蜂鸣再测试所有线路，特别是地线和电源线，确保都为正常通路； 连接电路，确保无误后，连接电源。 对各个模块进行检测，首先单片机上电后，各个I/O口一般为高电平，可用万用表检测验证，此时指示灯、数码管所有段应全亮，可观察指示灯和数码管是否正常亮，若不够亮或不亮，可能是电流不够，可检测相关节点电压以分析原因并解决。另外，可烧入一简单的拉低所有I/O口电平的程序，看是否有相应的变化。 烧入一简单的程序，拉低键盘行线电平，列线保持高电平，按下按键，用万用表检测按下后按键所在列线电平是否变低，若变低则正常，否则，不正常，应检测相关节点的电平，以分析故障原因并解决。 4.2.3 软件设计及编程 分析实际生活中的电梯运行情况，总结电梯运行规律及原则。电梯在扫描到请求后，到底是否立即响应、何时