课程设计报告基于单片机的电梯控制系统设计

单片机原理及系统课程设计

评语：

考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩（100分）

专业：自动控制

班级：控1201

姓名：梁涛

学号：201209218

指导教师：赵斌

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年12 月31 日

基于单片机的电梯控制系统设计

1 引言

1.1 系统设计目的

近些年来在我国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳动强度起到很大的作用。电梯的应用范围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、商场、娱乐场所、仓库以及居民住宅大楼等。在现代社会中，电梯已成为人类必不可少的垂直运输交通工具。

1.2 系统设计要求及方法

本设计是对电梯的运行进行控制，确保上下楼人的人生安全，采用A T89C51单片机为核心芯片，及其他相关硬件来实现的电梯控制系统，有报警装置、键盘输入装置、电机驱动装置、显示装置等构成。

2 系统设计原理及方案

（1）警报电路（2）楼层显示电路【外】（3）目的楼层显示【内】（4）键盘电路（5）电机驱动（6）复位电路。基本功能框架如图1所示：

键盘电路

目的楼层显示电

路

报警电路

（内外）楼层

显示电路

电机驱动电路

复位电路AT89C51

图1基本功能框架

3 系统硬件设计

3.1键盘电路

用P3的8个口线做成4x4的矩阵键盘，键值有1234楼上；2345下；12345目的楼层；开门关门；警报。

电路图如图2所示：

图2键盘电路

3.2显示电路设计

本电路采用数码管显示电梯所到达的楼层数，数码管采用共阴极由单片机的P2口控制，当电梯运行到两楼层之间时，数码管显示为前一楼楼层。

如图3所示：

图3显示电路

3.3警报电路

用p1.0和p0.0进行控制。

电路图如图4所示：

图4警报电路3.4目的楼层显示电路

目的楼层显示采用红色LED灯。

如图5所示：

图5目的楼层显示电路

3.5电机驱动电路

用单片机的P1.1口和P1.2口做输出口来驱动发光二极管，其中上行灯亮表示电机正转，下行灯亮表示电机反转。

如图6所示：

图6电机驱动电路

4 系统软件设计

将程序输入到Keil软件中，组建、编译、运行，创建‘.hex’文件。源程序见附录2。

程序流程图如图7所示：

开始开始初始化初始化键盘扫描键盘扫描是否有按键

是否有按键是否在按键层

是否在按键层开门

开门按下目标楼层

按下目标楼层键盘扫描

键盘扫描关门

关门电梯运行

电梯运行是否到达目标层

是否到达目标层开门

开门键盘扫描

键盘扫描关门

关门同方向是否有按键

同方向是否有按键开门开门按下目标楼层按下目标楼层键盘扫描

键盘扫描关门

关门电梯运行电梯运行到达按键层

到达按键层Y

N

N

N

Y Y

Y N

图7程序流程图

5电梯优先级的算法

电梯上行时高层呼叫上行>高层呼叫下行>底层呼叫下行>底层呼叫上行。下行时反之。flag=0表示电梯不工作，flag=1表示电梯上行，flag=2表示电梯下行。6系统仿真及调试

本次课程设计中的系统仿真利用Proteus软件进行硬件电路连接，通过放置元器件，合理布线，确认电路连接无误后，将Keil C软件生成的hex文件导入AT89C51单片机中进行仿真，最后仿真成功。结果表明，该系统能成功实现电梯控制。

系统仿真及调试图见附录1。

7总结

目前电梯控制系统大多采用继电器或者可编程控制器（PLC）的控制方式，存在着成本高，需要三相供电等缺点，本设计给出了一种基于单片机的电梯模型控制系统设计。以单片机为核心，再以适当的硬件电路和控制程序来检测和控制整个电梯的运行，具有成本低、通用性强、灵活性高、扩展容易及易于实现复杂控制等优点。

在这次课设中我也遇到了一些困难，比如在刚开始做目的楼层显示电路连接时无论怎么改变端口连接都不能实现，通过找老师答疑和上网查资料，最终发现了问题所在，顺利完成了这次课设。在此期间，不仅让我更直观地了解了51单片机，还让我更好地理解和掌握了《单片机原理及应用系统设计》这门课程的知识，同时也让我了解到了电梯的工作原理。在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我综合灵活应用单片机的能力,对单片机的各个管脚的功能也有了进一步的认识。除此之外，锻炼了个人查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，思考问题，解决问题的能力。

参考文献

徐世许，朱妙其，王毓顺．《可编程序控制器》

林敏，丁金华，田涛．《计算机控制技术及工程应用》．北京：国防工业出版社

郑萍．《现代电气控制技术》．重庆：重庆大学出版社

周润景，刘晓霞．《单片机实用系统设计与仿真经典实例》．电子工业出版社

系统仿真图如图8所示：

图8系统仿真图

源程序代码如下

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit alarm1=P1^0;

sbit alarm2=P0^0;

sbit fz=P1^1;

sbit zz=P1^2;

sbit L1=P1^3;

sbit L2=P1^4;

sbit L3=P1^5;

sbit L4=P1^6;

sbit L5=P1^7;

uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x00};//数码管显示代码uint shang[6]={0,0,0,0,0,0};

uint xia[6]={0,0,0,0,0,0};

uint nei[6]={0,0,0,0,0,0};

uint num,temp,flag=0,lc=1,i,n;

//函数声明语句

void delay(uint z);//键盘去抖动

void delay3();//延时三秒开关门

void delay5();//延时5秒，两层楼之间运行的时间

void keyscan();//键盘扫描

void display(uint aa);//数码管显示

void init();//端口初始化

void zhishideng();//指示灯熄灭

//主函数

void main()

{

init();

while(1)

{

keyscan();

zhishideng();

if(flag==0)

{

zz=fz=0;

shang[lc]=0;

xia[lc]=0;

nei[lc]=0;

n=lc ;

for(i=n+1;i<=5;i++)//上行

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=1;

break;

}

}

for(i=n-1;i>=1;i--)//下行

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=2;

break;

}

}

}

if(flag==1)

{

keyscan();

zhishideng();

zz=1;

fz=0;

delay5();

lc++;

display(lc);

if(shang[lc]==1||nei[lc]==1)

{

shang[lc]=0;

nei[lc]=0;

zhishideng();

fz=0;

zz=0;

delay3();

}

flag=0;

n=lc ;

for(i=n+1;i<=5;i++)

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=1;

break;

}

}

if(flag==0||lc>=5)

{

if(shang[n]==0&&nei[n]==0)

{

fz=0;

zz=0;

delay3();

}

xia[n]=0;

for(i=n-1;i>=1;i--)

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=2;

break;

}

}

}

}

if(flag==2)

{

keyscan();

zhishideng();

zz=0;

fz=1;

zz=0;

fz=1;

delay5();

lc--;

display(lc);

if(xia[lc]==1||nei[lc]==1)

{

xia[lc]=0;

nei[lc]=0;

zhishideng();

fz=0;

zz=0;

delay3();

}

flag=0;

n=lc;

for(i=n-1;i>=1;i--)

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=2;

break;

}

if(flag==0||lc<=1)

{

n=lc ;

if(xia[n]==0&&nei[n]==0)

{

fz=0;

zz=0;

delay3();

}

shang[n]=0;

for(i=n+1;i<=5;i++)

{

keyscan();

zhishideng();

if(shang[i]==1||xia[i]==1||nei[i]==1)

{

flag=1;

break;

}

}

}

}

}

}

//端口初始化函数。

void init()

{

P0=0xff;

P1=0xf8;

P2=table[lc];

P3=0x00;

}

//二极管点亮熄灭函数。

void zhishideng()

{

L1=!nei[1];

L2=!nei[2];

L3=!nei[3];

L4=!nei[4];

L5=!nei[5];

}

//数码管显示函数。

void display(uint aa)

{

P2=table[aa];

}

//延迟五秒函数。

void delay5()

{

uint x,y;

for(x=380;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--)

{

keyscan();

zhishideng();

}

}

//延迟三秒函数。

void delay3()

{

uint x,y;

for(x=280;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--)

{

keyscan();

zhishideng();

}

}

//ms级延函数。

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

//键盘扫描函数。

void keyscan()

{

num=0;

P3=0xfe;

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

switch(temp)

{

case 0xee:num=1;

break;

case 0xde:num=2;

break;

case 0xbe:num=3;

break;

case 0x7e:num=4;

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P3=0xfd;

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

switch(temp)

{

case 0xed:num=5;

break;

case 0xdd:num=6;

break;

case 0xbd:num=7;

break;

case 0x7d:num=8;

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P3=0xfb;

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

switch(temp)

{

case 0xeb:num=9;

break;

case 0xdb:num=10;

break;

case 0xbb:num=11;

break;

case 0x7b:num=12;

break;

}

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

}

}

}

P3=0xf7;

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

delay(5);

temp=P3;

temp=temp&0xf0;

while(temp!=0xf0)

{

temp=P3;

switch(temp)

{

case 0xe7:num=13;

break;

case 0xd7:num=14;

break;

case 0xb7:num=15;

break;

case 0x77:num=16;

break;

}

while(temp!=0xf0)