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基于单片机的模拟电梯系统的毕业设计.doc
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基于单片机的模拟电梯系统的毕业设计.doc
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基于单片机的模拟电梯系统的毕业设计
目 录
引言 5
第一章 电梯系统的方案设计 6
1.1 系统设计阐述 6
1.2 系统设计任务 6
1.3 系统功能设计 6
1.4 系统方案论证 6
第二章 电梯系统控制电路设计 8
2.1 单片机 STC89C52 的介绍 8
2.1.1 单片机 STC89C52 的特点 8
2.1.2 单片机 I/O 口的配置 11
2.2 按键电路的设计 12
2.3 数码管显示电路的设计 12
2.4 电梯模拟指示灯的设计 13
2.5 蜂鸣器电路的设计 13
2.6 电源电路的设计 14
2.6.1 稳压电路的介绍 14
2.6.2 稳压芯片的介绍 15
2.7 H 桥驱动电路的设计 16
2.7.1 光耦的介绍 16
2.7.2 H 桥驱动电路的介绍 17
第三章 电梯系统的控制程序设计 19
3.7 程序流程图 19
3.7.1 主程序流程图 19
3.7.2 中断程序流程图 19
3.7.3 电梯运行流程图 20
第四章 系统的调试 21
4.1 系统调试过程 21
. .. .
2 / 48
引 言
现代人们的生活水平显著提高,科学技术的发展越来越快。因此电梯在我们的生活中的作用越
来越大。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种人们频繁乘用的交通运输设备。因此电
梯厂也在不断的改进设计,修改工艺,电梯常用的控制技术主要的有两种技术:基于 PLC 控制和基
于单片机控制两大技术。用 PLC 控制的电梯性能可靠、稳定,但是造价太高。基于单片机控制的电
梯可以大大的降低成本而且运行也较可靠,所以现在电梯控制中大多数采用单片机控制
[8]
。本设计
是使用宏晶公司的 STC89C52RC 加外围器件作控制单元,用数码管显示,制作的经济实惠的电梯模
拟系统。硬件部分主要由单片机最小系统模块、按键模块、电动机驱动模块、报警模块,楼层显示
模块,电源模块等 6 部分组成。该系统采用单片机作为控制核心,芯片一旦检测到某楼层的按键被
按下,就会在对应端口驱动电机来到该楼层,并延迟几秒,等人进入电梯后,关门,去到要去的楼
层。在整个过程中,数码管会显示楼层数。最小系统为单片机提供时钟信号和复位功能。单片机控
制电动机转动,控制电梯停在目标楼层,电动机控制部分采用 H 桥驱动。软件使用单片机 C 语言,
利用中断方式来检测用户请求的按键信息提供给单片机信号来确定要到楼层数,之后送到数码管进
行显示。硬件设计简单可靠,结合软件,基本实现了四层电梯运行的模拟。本设计是使用宏晶公司
的 STC89C52RC 加外围器件作控制单元,用数码管显示,制作的经济实惠的电梯模拟系统。芯片一
旦检测到某楼层的按键被按下,就会在对应端口驱动电机来到该楼层,并延迟几秒,等人进入电梯
后,关门,去到要去的楼层。在整个过程中,数码管会显示楼层数。最小系统为单片机提供时钟信
号和复位功能。
. .. .
3 / 48
第一章 电梯系统的方案设计
1.1 系统设计阐述
图 1-1 模拟电梯系统组成框图
本次设计采用 STC89C52 单片机为核心,晶振电路跟复位电路是单片机最小系统的组成,晶振
电路用外部时钟电路和单片机部振荡电路位单片机提供时钟脉冲;复位电路采用手动复位电路为单
片机提供复位动作。判断按键电路引起电平的改变发送到单片机,通过单片机输出信号控制电机控
制电路,报警电路,显示电路和灯光模拟电路。此次灯光模拟是模拟电梯的上下行和开关门状态。
电源模块是分别给单片机和 H 桥驱动电机供电。
1.2 系统设计任务
此次设计的任务是用单片机模拟电梯的运行状态,用电机模拟现实中电梯运行时带动电梯的上
升与下降,用发光二极管来模拟电梯中的开关门和上下行,用数码管显示并模拟电梯所在位置。电
源模块中的 9V 电压与 5V 电压分别模拟驱动大功率电机和小功率芯片。
1.3 系统功能设计
此次设计的功能就是实现人在现实中使用电梯时的部分功能。当我们需要乘坐电梯时,会在,
门外召唤电梯,当电梯到达人所在楼层后,电梯开门,人进入电梯,然后选择要到达的楼层,之后
电梯开始关门,然后运行到所需楼层。所以,这次设计用按键代替门召唤和门外召唤按钮,数码管
STC89C52
单片机
按键输入
电机驱动
电 源
LED 数码管显示
5V
9V
复位电路
晶振电路
灯光模拟
蜂鸣器报警
. .. .
4 / 48
显示并模拟电梯的运行状态。
1.4 系统方案论证
此次设计驱动电机部分有以下两种方案。
方案一
驱动电机可以用 L298n 驱动芯片驱动,该芯片采用 15 脚封装。主要特点是:工作电压高,最
高工作电压可达 46V;输出电流大,瞬间峰值电流可达 3A,持续工作电流为 2A;额定功率 25W。
含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等
感性负载;采用标准逻辑电平信号控制;具有两个使能控制端,在不受输入信号影响的情况下允许
或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端,使部逻辑电路部分在低电压下工作;可以外接检测电阻,
将变化量反馈给控制电路。使用 L298N 芯片驱动电机,该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步
进电机,也可以驱动两台直流电机。
特点:
1.具有信号指示。
2.转速可调
3.抗干扰能力强
4.具有过电压和过电流保护
5.可单独控制两台直流电机
6.可单独控制一台步进电机
7.PWM 脉宽平滑调速
8.可实现正反转
输入信号端 IN1 接高电平输入端 IN2 接低电平,电机 M1 正转。如果信号端 IN1 接低电平, IN2
接高电平,电机 M1 反转
[6]
。
方案二
用 H 桥驱动电路驱动电机,通过 H 桥三极管的通断来控制电机的正转反转。
由于考虑到使用芯片驱动电机,自己的动手能力大大减少,自己也想趁此机会了解一下 H 桥电
路,所以就采用了方案二。
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