基于单片机的电梯控制综合系统.doc
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1、1 课题概述1.1课题关键研究内容及设计步骤本课题关键任务是完成一个电梯系统调度模块,即依据每个楼层不一样用户按键需求,让电梯做出合理判定,正确高效地知道电梯完成各项载客任务。依据此任务,本课题需要研究内容有:1、依据系统技术要求,进行系统硬件总体方案设计;2、学习单片机相关知识,而且加以利用;3、选择合适芯片,并对其内部协议有所掌握,便于应用。4、研究C语言编程,而且要求电梯工作规则,用C语言加以实现;5、对软件和硬件进行调试,让其协调工作,完成指定任务。结合以上内容,本课题设计方案步骤以下:相关硬件部分:首先,对实际电梯系统进行模拟,通常情况下,一个电梯应该含有相关按键、显示二极管、数码管
2、等,因为这是一个调度模块,故没有设计具体轿厢等机械部分。然后,结合这些实物,选择合适芯片,并分成若干模块,安排好各自之间关系。接着,要完成电路图设计,画出PCB板,焊接相关器件后进行硬件调试,看是否好用并加以合适更正。相关软件部分:相关电梯调度时所遵照标准作出要求,其必需基于高效和人性化两个标准。最终是使用C语言将要求程序化,方便电梯真正运作。当然,二者关系并不是分离,它们是相辅相成,硬件依据软件来验证,软件依据硬件来调试。经过一个个发觉问题、一个个处理问题,最终做出完美电梯调度模块。1.2课题开发环境介绍 1.2.1电路图制作软件proteus 7.2Proteus是现在最好模拟单片机外围器
3、件工具,所以在仿真和程序调试时,关心不再是一些语句实施时单片机寄存器和存放器内容改变,而是从工程角度直接看程序运行和电路工作过程和结果。对于这么仿真试验,从某种意义上讲,是填补了试验和工程应用间脱节矛盾和现象。1.2.2C51程序开发软件KeilKeil C51 软件是众多单片机应用开发优异软件之一,它集编辑,编译,仿真于一体,支持汇编,PLM 语言和 C 语言程序设计,界面友好,易学易用。2 方案论证2.1 设计功效要求本设计是为一六层电梯设计一调度系统,即使电梯能够合理高效地运行,完成各楼层用户接送任务。形象地说,就是要应对不一样楼层用户不一样需求,作出合理高效判定,使全部用户在整体利用时
4、间最短条件下将其运往各自目标地。这个设计成品应该能够作为真实电梯控制系统一样,遵守以下两个标准:一是高效性,二是人性化。而实际电梯所面临情况无比复杂,故本设计难点除了硬件上面外,还有对这些复杂情况归类化,分为若干个基础情况,另外是用合适C语言描述来表示这些复杂逻辑。关键处两个步骤:第一判定电梯是上行还是下行;第二,判定是去接人还是去送人。2.2 系统结构框图图2-1 系统结构框图如上图2-1所表示,楼层电梯呼叫按键就是楼层外面上行、下行按键,有需求时即可按下;电梯内呼叫按键就是电梯内部数字按键,它是内部按键需求输入;单片机就是整个系统关键,接收输入信息,经过处理后输出信息;楼层显示数码管就是接
5、收单片机处理信息,显示此时楼层数;电梯状态指示灯就是接收单片机处理信息,显示电梯状态:上升、下降、停止。电动机驱动和控制就是接收单片机PWM脉冲信号来控制驱动器,进而控制电动机正反转,使电动机牵引电梯做上下运动。3 系统硬件设计 电梯最底层为1楼,所以在1楼仅有上升按键,而电梯最高层为6楼,所以6楼应仅有下降按键。其它楼层则现有上升按键,也有下降按键。在电梯内部按键设置方面,则应有16楼各层选择按键。按键一端接地,另一端经过集成电路芯片连至单片机引脚。这里,因为按键数量很多,又要求电梯控制系统能以最快速度响应按键需求,所以,全部按键经过和门连接单片机。用五片双4输入和门74LS21即可实现16
6、个按键对象集体和运算最终止果,按键动作最终是送到单片机端。即:(P1.0*P1.1*P1.2*P1.3)*(P1.4*P1.5*P1.6*P1.7)*(P3.0*P3.1*P2.0*P3.3)*(P3.4*P3.5*P2.1*P2.2)不管哪一个按键有动作,低电平信号就会送到端,从而引发外部中止0服务子程序运行。当定时器0中止时,单片机向电动机发送PWM脉冲信号,电动机接到脉冲信号后,经过驱动器驱动,电动机便牵引电梯上下运动。电梯楼层显示用七段数码管完成显示。本设计电梯只有6层,所以用七段数码管即可,数码管显示数据经过单片机P0口来进行传送。设计中要求数码管伴随电梯位置改变而改变,即数码管显示
7、数据要和楼层数同时,所以数码管片选线直接连接地,而不需要再选择。电梯升降状态用上升和下降指示灯来进行显示,经过单片机P3.7和P3.6引脚分别连接上升和下降指示灯负极,其正极均连接至系统正电源处。3.1单片机最小系统模块在本设计中,最小系统应该包含:单片机、晶振电路、复位电路。图3-1所表示,晶振电路由C3和C2和晶振组成。C3和C2是两个30pF瓷片电容接地用来削减偕波对电路稳定性影响。复位电路采取为手动按键复位电路,由电容C13,电阻R1、C1和开关RESET组成,当单片机复位引脚RESET出现2个机器周期以上高电平时,单片机就实施复位操作。图3-1 单片机最小系统3.2电动机选择我们选择
8、三相异步电动机来做电梯动力装置,因为国产Y系列电动机含有高效、节能、特征好及低噪声等优点,我们将选择中国最优异Y系列异步电动机。这里我们选择Y100L24三相异步电动机,因为它还含有性能好、寿命长、可靠性高、维护方便、开启转矩大等优点,其功效参数为额定电压380V,额定频率50HZ,额定功率3000W,额定转速1400转/分。图3-2,在PROTEUS中,我们选择一般MOTOR-BCD替换进行仿真。图3-2电动机正反控制电路3.3中止电路图3-3 中止电路图中止电路如上图3-3所表示。图中外部0中止和74LS21和门相接,低电平有效,所以当单片机接电源后,P1.0P1.3引脚此时为高电平,当任
9、一按键按下后,对应中止输入口直接和地相接,高电平变为低电平,外部0中止立即响应,单片机系统进入中止控制子程序系统,在中止服务子程序中做出对应实施指令。3.4 数码管显示模块 图3-4 数码管显示电路七段数码管外形图3-4所表示,即左边7个引脚跟单片机P0口相接,下边引脚连接地。楼层内外分别用一个7段数码管显示,能够共用一个P0口。3.5 按钮控制电路模块图3-5电梯不一样楼层按钮图3-5所表示,按键显示电路模块包含电梯内部按钮和每层楼上下按钮,这些按钮一端和地相接,一端又和单片机和和门74LS21相接,外部0中止低电平有效,这么能够实现模拟按键自如操作。3.6 报警电路图3-6所表示,电梯内添
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