单片机原理及接口技术
课程设计报告
设计题目：
4 层电梯单片机控制设计
学 号：
姓 名：
指导教师：
信息与电气工程学院
二零一九年七月
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4 层电梯单片机控制设计
在 1901 年的上海，美国奥的斯公司安装了中国最早的一座电梯，而今，我
国电梯业已进入了高速发展的时期，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方
的电梯都被广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大
的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。
抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及，尤其是在智能仪表，
实时控制，机电一体化，办公机械，家用电器等方面拥有广泛的应用领域。这次
课设注重对单片机的理解应用，明白单片机的工作原理，掌握单片机的接口技术，
中断技术，存储技术，时钟方式和控制方式，这样才能更好地利用单片机来做有
效的设计，提高自己的综合能力。
1. 设计任务
结合实际情况，基于 AT89C52 单片机设计一个四层电梯单片机控制系统。
该系统应满足的功能要求为：
4 层电梯运行控制，轿内外呼叫，运行状态显示。独立键盘、LED 显示楼层、
指示灯。
1.通电后，系统默认电梯停在一层。
2.按下不同的按键电梯可以到达不同的楼层，如果电梯在上行，下面的楼层
有呼叫电梯会继续上行，直到上行完了才会下行。同样如果电梯在下行，上面的
楼层有呼叫 电梯会继续上行 ，直到下行完了才会上行。
3.如需上行，请按下所要到达楼层的上行呼叫按钮，电梯显示开始上行，所
经楼层号用数码管进行显示，到达，楼层号持续显示，并有蜂鸣器鸣叫以示到达。
4.当轿厢停留在中间楼层时，可实现上或下行呼叫，行进方向按呼叫顺序进
行，如同时呼叫，则坚持先上行，后下行原则。
5.由 LED 箭头指示电梯是上行和下行的方向。
6.如上下行同时呼叫，则按先上后下原则实现 。
7.电梯具有报警功能。
主要硬件设备：AT89C52 单片机: AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8
位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 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 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储
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单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。
AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含 2 个
外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，
AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器
和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开
发成本。
AT89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品
的需求。
2. 整体方案设计
本设计采用 AT89C52 单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。
采用三行按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。实际电梯控制系统每层装有
一个传感器，从而判断车厢所在位置，本模型由 10 个独立按键作为楼层到达信
号传输给单片机，而后通过内部电路从串口驱动数码管显示楼层数。当电梯到达
所选层，电梯开门延时等待进人并选层，然后延时关门执行请求，若无请求则停
在本层等待请求。软件部分使用 C 语言，利用查询方式来检测用户请求的按键
信息。
单片机AT89C52
复位模块
矩阵控制
模块
显示
系统
扩展
部分
图 2-1 基于单片机的四层电梯控制总原理图
本系统硬件主要由复位模块、显示系统、扩展部分、矩阵控制模块几部分组
成。各模块的主要功能如下：
(1) 复位的功能其一用于程序初始化，其二也用于摆脱互锁和跑飞。
(2) 显示系统的功能分为显示 led 灯显示触发楼层数和数码管显示当前楼层
数的两个部分，用于显示电梯系统此时正在运行的状态。
(3) 蜂鸣器模块：用于实现到达指定楼层声音提醒
(4) 矩阵控制模块：即内呼外叫控制程序，用于控制电梯内外电路。
系统的整体设计方案设计图如图 2-2 所示。
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3. 系统硬件电路设计
3.1 单片机最小系统电路
图 3-1 单片机最小系统电路图
单片机最小系统包括复位电路和时钟电路。具体电路如图 3-1 所示。
复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首
先要检查是否能复位成功。初步检查可用于示波器探头监视 RST 引脚，按下复
位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻
容值进行试验。本复位电路采用上电自动复位和手动复位组合。上电自动复位是
在加电瞬间电容通过充电来实现的，在通电瞬间，电容 C3 通过 R1K 电阻充电，
RST 端出现正脉冲，用以复位。只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以
实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。手动复位是通过按
下 S111 后，通过电阻 RR 直接给服务端一个高电平使之复位。编程初始化设置
数码管显示为 1，并且等待楼层模拟传感器读取数据。
单片机最小系统包括复位电路。具体电路如图 3 所示。
复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首
先要检查是否能复位成功。初步检查可用于示波器探头监视 RST 引脚，按下复
位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻
容值进行试验。本复位电路采用上电自动复位和手动复位组合。上电自动复位是
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在加电瞬间电容通过充电来实现的，在通电瞬间，电容 C3 通过 R1K 电阻充电，
RST 端出现正脉冲，用以复位。只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以
实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。手动复位是通过按
下 S111 后，通过电阻 RR 直接给服务端一个高电平使之复位。编程初始化设置
数码管显示为 1，并且等待楼层模拟传感器读取数据。
3.2 开关控制电路
图 3-2 开关控制电路设计图
实际上即为一个内呼外叫系统，现以呼叫信号的输入为例，来说明信号输入
及单片机识别原理。如图 3 所示，采用独立按键外接上拉电阻的并行输入形式，
来输入外呼叫信号，具体原理如下： 当 IO 口检测到低电平，代表按键按下。
3.3 显示电路
3.3.1 楼层显示灯电路
