基于51单片机的三层电梯系统设计.doc
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基于51单片机的三层电梯系统设计.doc
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基于51单片机的三层电梯系统设计
专业班级:
电子信息科学与技术1班
姓名:
李强
指导教师:
金国华老师
信息科学技术学院
摘要
本文设计了一款基于单片机(AT89C51)的三层电梯的模拟控制系统。
以51单片机为核心,由7段显示数码管来作为电梯楼层和电梯上下行状态的显示部分,数码管显示“p”则说明电梯运行状态向上,显示“d”则说明电梯运行状态向下。
由按键来分别表示电梯内外的各个功能按钮。
本设计主要是利用了单片机:
灵活性大、通用性强以及易于实现复杂控制的特点,使系统在达到设计目的的同时显得结构简单,操作方便,容易理解。
文中首先是针对设计的目的选择出比较合适的设计方案,并且对AT89C51单片机和7段显示数码管进行了简要介绍,然后将本次设计的硬件电路分为单片机控制模块、显示模块、按键检测模块三个大的模块。
在进行了电路的连接之后,根据电路的连接就各个模块分别编写程序再由主程序统一衔接在一起。
通过调试运行,所设计的三层电梯系统基本满足设计要求。
关键词:
AT89C51单片机;电梯控制;数码显示
Abstract
Inthispaper,wedesignedathreeelevatoranalogcontrolsystemwhichisbasedonamicrocontroller(AT89C51).Themicrocontrollerasthecore,and7-segmentdigitaltubedisplayastheelevatorfloorandtheelevatorupanddownthelinestatusdisplaysection.Whentheelevatorrunningupthedigitaldisplay"p"andwhentheelevatorrunningdownthedigitaldisplay"d".Variousfunctionbuttonsinsideoroutsidetheelevatorarerepresentedbybuttons.
ThisdesignismainlytheuseofthecharacteristicsofSCM:
flexibility,versatilityandeasytoimplementcomplexcontrolfeatures.Sothatthesystemisnotonlydesignedtomeetthedesignrequirementsbutalsoseemsimplestructure,easytooperateandunderstand.Firstofall,wechoosetheappropriatedesignandthenabriefdescriptionofAT89C51microcontrollerand7-segmentdisplaydigitaltube.Theninthisdesignthehardwarecircuitisdividedintothreelargemodules:
single-chipcontrolmodule,displaymodule,keydetectionmodule.Accordingtotheconnectionofthecircuit,wewriteprogramsoneachmoduleseparatelyandthentogetherinunitybythemainprogram.Bycommissioning,thesystemisbasicallymeettherequirementofthedesign.
Keyword:
AT89C51Microcontroller;Elevatorcontrol;Digitaldisplay
目录
第1章绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2设计的目的要求 1
1.3方案选择设计 2
1.3.1按键模块方案选择 2
1.3.2AT89C51单片机控制模块供电方案选择 2
1.3.3显示模块方案选择 2
第2章电子元件 4
2.1AT89C51单片机 4
2.1.1AT89C51单片机硬件 4
2.1.2AT89C51单片机中断系统 11
2.1.3AT89C51单片机定时器/计数器 13
2.1.4串行通信 16
2.1.5AT89C51单片机的发展和未来 17
2.27段显示数码管 18
2.2.17段数码管的结构和原理 18
2.2.27段数码管的驱动方法 19
第3章硬件电路设计 21
3.1AT89C51单片机控制模块 21
3.1.1电源电路 21
3.1.2复位电路 21
3.1.3时钟电路 22
3.2按键模块 22
3.3显示模块 23
第4章软件程序设计 24
4.1主程序模块 24
4.2按键检测模块 25
4.3显示模块 25
第5章仿真及硬件实现 27
5.1仿真 27
5.1.1仿真软件 27
5.1.2仿真结果 29
5.2硬件实现 30
5.2.1实物制作 31
5.2.2系统调试 31
总结 33
参考文献 34
致谢 35
III
基于单片机的三层电梯系统设计
基于单片机的三层电梯系统设计
第1章绪论
现代社会科学的飞速发展,给人类生活带来了极大的便利。
微型计算机的出现使计算机在逻辑处理和工业控制等方面的非凡能力得到了更好的体现。
尤其是其非凡的嵌入能力对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。
1.1课题的背景及意义
随着城市建设的不断发展,以及农村的城镇化,楼群建筑不断增多,电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。
电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
实际上电梯是根据外部呼叫信号(呼梯信号)以及自身控制规律等运行的,而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统,单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此,大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制[2]。
在目前广泛使用的电梯控制系统中,绝大多数为继电器控制型,所有的逻辑及控制关系完全由诸多继电器互相配合来完成,该控制系统的缺点是:
(1)随着楼层的增高,使用继电器的数量越来越多,造价和体积也越来越大;
(2)继电器这种触点式的电控元器件不宜长时间频繁工作,因而采用在电梯系统当中常发生触电表面烧结、控制失灵的故障[4]。
因此我们设计一个3层自动电梯模拟升降控制系统,通过乘客的自行按键达到升降功能。
以单片机为核心,再辅以适当的硬件电路和控制程序来检测和控制整个电梯的信号,具有成本低、通用性强、灵活性大、扩展容易及易于实现复杂控制等优点。
1.2设计的目的要求
在目前设计一个自动电梯模拟升降控制系统,通过乘客的自行按键达到电梯的升降功能。
结合硬件与软件对应。
P2口与键盘对应连接,数码管采用并行输入方式,键盘从低位到高位分别为一层按键,二层按键,三层按键,一层上升按键,二层上升按键,二层下降按键,三层下降按键.P1.0与数码管的时钟输入端相连,P1.1与数码管的串行口相连,用来显示电梯的上升下降和当前所在楼层,电梯门是否开启三种状态,p表示上升,d表示下降,1,2,3表示当前楼层,如果数码管闪烁,表示电梯门开启,反之则关断。
在电梯处于一楼的时候,先按3楼,再按2楼可以实现电梯先停到2楼再停到三楼的目的,这也是对中断优先级判断的实现。
1.3方案选择设计
硬件部分的设计主要分为三个部分:
按键模块、AT89C51单片机控制模块、显示模块[6]-[11]。
AT89C51单片机控制模块
按
键
模
块
显
示
模
块
图1.1设计模块组成图
如图1.1,就是本次设计硬件部分的大概结构框图。
1.3.1按键模块方案选择
按键模块可以选择的有两种,一是独立按键,二是矩阵按键。
主要考虑到本次设计所需要的按键数目不多,所以考虑使用独立按键来组成按键模块。
1.3.2AT89C51单片机控制模块供电方案选择
供电方式有三种:
一是电池盒供电,二是USB供电,三是稳压电源供电。
由于USB供电和稳压电源携带都不是很方便,所以本次设计选择的供电方式是电池盒供电。
1.3.3显示模块方案选择
显示模块可以选择的方案有三种:
一是7段显示数码管、二是液晶显示、三是点阵显示。
7段显示数码管在显示数字上面方便快捷,程序编写上相对简单很多,并且在实验室容易得到。
液晶显示在对信息的显示上可以更全面,但程序编写上较为麻烦。
点阵显示,在显示数字以及上下行状态上都很方便,但在编写程序以及在实物制作上难度都较大。
综合上述考虑,最终决定由7段显示译码器来充当显示模块[7]。
三个模块组成的系统运行流程为,检测到的按键的信息和电梯所在楼层的信息送到单片机经过运算之后,将下达指令进行下一步,同时将有关信息送到数码显示部分将信息显示出来。
第2章电子元件
本文中主要是以单片机为核心,配合以电梯内外按键模块,楼层显示及上下行数码显示模块来完成整个设计,所以接下来就硬件部分模块做一个简单的介绍。
2.1AT89C51单片机
微型计算机(Microcomputer)的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常生活与工作领域当中的重大转折点。
它已经深入到非微型计算机无法应用的领域,对社会产生了极大的影响。
单片机是微型计算机的一个重要的分支,它以其独特的机构和功能,越来越普遍地应用到了各个领域当中。
以下是AT89C51单片机的特点及其应用.
(1)单片机的特点
a抗干扰能力强,工作温度范围宽。
b高的可靠性。
c控制功能强,数值计算能力相对较差。
d指令系统比通用微机的指令系统简单具有许多面向控制的指令。
e具有很高的性价比。
(2)单片机的应用领域
a工业控制领域
b家用电器领域
c办公自动化领域
d商业营销领域
e智能仪器仪表领域
f其它领域;另外,在汽车与航空航天器电子系统中的自动驾驶系统、通信系统、飞行监视器(黑匣子)等,都采用了单片机控制系统[1]。
2.1.1AT89C51单片机硬件
单片机内部包含中央处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM、EPROM、FlashROM)、定时器/计数器以及各种输入/输出(I/O)接口。
其结构如图2.1所示。
CPU
ROM
RAM
定时器/
计数器
I/O接口
时钟
图2.1单片机内部结构图
(1)中央处理器部分
单片机的核心部分就是中央处理器,它包括有运算器、控制器、程序计数器和指令寄存器等部件。
①运算器
运算器的主要功能是:
进行算术运算和逻辑运算。
能够对半字节、单字节等二进制数据进行算术逻辑运算,同时也可以按位进行逻辑运算,即处理位操作。
通过标
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- 基于 51 单片机 三层 电梯 系统 设计