課程設計報告--智能電梯控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　智能電梯控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　1主要技術(shù)指標2</b></p><p>　　2方案論證及選擇2</

2、p><p><b>　　3系統(tǒng)組成框圖3</b></p><p><b>　　4單元電路設計3</b></p><p>　　4.1單片機最小系統(tǒng)模塊3</p><p>　　4.2開關(guān)控制模塊4</p><p>　　4.3電機驅(qū)動模塊4</p><p&

3、gt;　　4.4數(shù)碼管譯碼驅(qū)動模塊5</p><p><b>　　4.5報警模塊5</b></p><p>　　4.6總體電路圖6</p><p>　　5軟件流程圖以及任務描述7</p><p><b>　　6 調(diào)試過程8</b></p><p><b>

4、　　7元件清單8</b></p><p><b>　　8總結(jié)9</b></p><p><b>　　9 參考文獻9</b></p><p>　　附錄1 個人總結(jié)10</p><p><b>　　智能電梯控制系統(tǒng)</b></p><p>

5、;　　本文采用單片AT89C52芯片進行電梯控制系統(tǒng)的設計方法，利用單片機編程實現(xiàn)功能，簡潔而又多變的設計方法，縮短了研發(fā)周期，同時使電梯控制系統(tǒng)體積更小功能更強大。本設計實現(xiàn)了電梯控制系統(tǒng)所需的一些基本功能，能通過方向按鍵選擇方向，能通過數(shù)字按鍵選擇樓層，數(shù)碼管顯示實時樓層數(shù)，點陣顯示實時方向，電機控制使電梯箱能上下運動。</p><p><b>　　1主要技術(shù)指標</b></p&g

6、t;<p>　　基于單片機設計出電梯控制電路。電梯安裝在四層小樓上，啟動電梯，按按鍵選擇目的樓層，兩個發(fā)光二極管指示上行下行，步進電機正轉(zhuǎn)表示上行，反轉(zhuǎn)表示下行，并實時通過數(shù)碼管顯示當前電梯所在樓層。啟動按鈕按下表示電梯可以運行；緊急停止按鈕按下，電機停止運動；報警按鈕按下，啟動蜂鳴器和閃爍七色報警燈。上行時，遵循“先上后下”原則，下行時，遵循“先下后上”原則。到達目的樓層，蜂鳴器響。</p><p&g

7、t;　　按鍵使用IO口直接驅(qū)動。</p><p>　　電梯總共有4個狀態(tài)：停止、等待、上行和下行</p><p><b>　　2方案論證及選擇</b></p><p>　　方案一：采用可編程控制器（PLC）作為主要器件來控制電機的運動、內(nèi)外按鍵的響應、按鍵后的電路顯示等等。用PLC編程比較簡單，電路也不復雜，但此方案的各個模塊的費用都比較高，

8、硬件設計也不靈活，故不采用此方案。</p><p>　　方案二：MCU采用一個單片機控制所有的按鍵、數(shù)碼管顯示、電動機的轉(zhuǎn)動、傳感器的輸出信號等等，并對以上所有信號進行處理。單片機技術(shù)目前較為成熟，自身資源豐富，硬件設計簡單，成本低，可靠性高，結(jié)合軟件完全可以實現(xiàn)電梯運行狀況的簡單模擬。故采用本方案。</p><p><b>　　3系統(tǒng)組成框圖</b></p&g

9、t;<p>　　根據(jù)層次化設計理論，該設計問題自頂向下可分為單片機最小系統(tǒng)模塊、開關(guān)控制模塊、電機驅(qū)動模塊、報警模塊，顯示模塊等。</p><p>　　本次設計是采用開關(guān)控制實現(xiàn)上下到指定樓層，通過電機轉(zhuǎn)動帶動電梯箱上下運動，到達指定樓層。顯示模塊是顯示電梯箱此時運動的樓層和所有呼叫的樓層，報警模塊具有樓層到達的提示功能?？驁D如圖2-1所示:</p><p>　　圖2-1 智

10、能電梯控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　4單元電路設計</b></p><p>　　4.1單片機最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)包括主芯片，復位電路和晶振脈沖產(chǎn)生電路。使用12MHz外部晶振，與30Pf電容并聯(lián)，產(chǎn)生1/12us的脈沖信號作為單片機的“心臟”部分。復位電路是開關(guān)與10uf電容并聯(lián)組成的上電自動復位電路，在

11、RST端為高電平時單片機清零，也即開關(guān)按下會產(chǎn)生清零信號。最小系統(tǒng)模塊如圖2-2</p><p>　　圖2-2最小系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　4.2開關(guān)控制模塊</b></p><p>　　開關(guān)控制模塊，按鍵與I/O連接電梯，寫鍵盤代碼時運用按鍵掃描，確定任務，呼叫和所要到達的樓層及系統(tǒng)的控制，開關(guān)控制圖如2-3：</p>

12、<p><b>　　圖2-3開關(guān)控制</b></p><p><b>　　4.3電機驅(qū)動模塊</b></p><p>　　電機驅(qū)動采用ULN2003A環(huán)形計數(shù)分配器驅(qū)動完成。本次設計采用步進電機，目的是方便智能控制，可實現(xiàn)調(diào)速功能。電機使用的是二相步進電機，由于僅用來實驗，所以電機采用5V電源供電即可，實際中必須使用大電壓來供電方能

13、帶動重物（人等）。</p><p>　　圖2-4 步進電機驅(qū)動模塊 </p><p>　　4.4數(shù)碼管譯碼驅(qū)動模塊</p><p>　　為節(jié)省單片機的I/O的使用，采用CD4511譯碼驅(qū)動。程序經(jīng)由單片機的P1.1、P1.2、P1.7端口輸入到CD4511的A、B、C三輸入端口，經(jīng)過譯碼器的譯碼驅(qū)動數(shù)碼管顯示當前樓層狀態(tài)。數(shù)碼管譯碼驅(qū)動如圖2-5:</p&

14、gt;<p>　　圖2-5數(shù)碼管譯碼驅(qū)動</p><p><b>　　4.5報警模塊</b></p><p>　　本設計采用C9012三極管驅(qū)動蜂鳴器。因為三極管是PNP，當PO口送高電平時，三極管處于截止狀態(tài)，三極管Vce電壓約為VCC，蜂鳴器只有很少電流流過，沒法驅(qū)動其發(fā)聲。當PO口送低電平時，三極管處于飽和導通狀態(tài)，三極管Vce約為0.3V，蜂鳴器

15、有較大電流流過，能驅(qū)動其報警發(fā)聲。</p><p>　　圖2-6 蜂鳴器報警模塊</p><p><b>　　4.6總體電路圖</b></p><p><b>　　圖2-7總體電路圖</b></p><p>　　5軟件流程圖以及任務描述</p><p>　　電梯總共有4個狀態(tài)

16、：停止、等待、上和下。電梯初始狀態(tài)為停止狀態(tài)。當停止/啟動按鍵長按，電梯轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，響應相應電梯樓層數(shù)按鍵。若開門鍵先按，電梯開門，等待選擇樓層數(shù)，不響應當前樓層數(shù)。電梯等待一定時間，自動關(guān)門。若長時間不選擇樓層數(shù)，電梯將自動運行到1層。當電梯處于1層時，若停止/啟動按鍵按下，電梯先開門，等待一定時間，再關(guān)門，電梯轉(zhuǎn)為停止狀態(tài)。</p><p>　　電梯上下行任務處理，電梯處于等待或運行狀態(tài)</p>

17、<p>　?。?）電梯處于等待狀態(tài)。只有一個樓層數(shù)響應，不響應當前樓層按鍵。當電梯當前樓層數(shù)小于按鍵值，電梯轉(zhuǎn)為上運行狀態(tài)，否則轉(zhuǎn)為下運行狀態(tài)。運行當中，響應相應的電梯樓層按鍵，并鎖存。電梯每運行一層，鎖存值清零，更行電梯樓層數(shù)。</p><p>　?。?）電梯處于等待狀態(tài)，電梯當前樓層上下層都有按鍵響應時，優(yōu)先執(zhí)行電梯當前狀態(tài)任務，直到當前狀態(tài)無響應按鍵，轉(zhuǎn)為另一狀態(tài)，并到達相應樓層。</p

18、><p>　　圖2-8 軟件流程圖</p><p><b>　　6 調(diào)試過程</b></p><p>　　在編程方面，主要面臨的問題是電梯的邏輯，通過軟件仿真能夠快速方便地解決硬件調(diào)試問題。比如，智能電梯使用步進電機帶動樓層運動，并通過LCD1602液晶顯示電梯相應信息，所以電梯控制編程要與電機控制和電梯邏輯相符合。在進行電梯邏輯控制時，使用軟件仿

19、真，極大的簡化了軟件編程調(diào)試。</p><p>　　在硬件方面，液晶和蜂鳴器供電沒有接上拉電阻容易導致液晶顯示紊亂。最主要的問題出現(xiàn)在電梯運行的邏輯方面。比如，電梯運行到三樓，同時一樓和四樓有人按下，電梯該往上還是往下運行。通過逐個擊破，找出電梯邏輯運行問題。</p><p>　　在步進電機的控制方面，剛開始使用四拍，我們發(fā)現(xiàn)步進電機轉(zhuǎn)動非常慢，進而我們用八拍的做了改善，且使用定時器中斷，

20、讓步進脈沖間隔減短，步進電機的</p><p>　　速度才最終得到了提升。</p><p><b>　　7元件清單</b></p><p><b>　　表2-2 元件清單</b></p><p><b>　　8總結(jié)</b></p><p>　　軟件仿真是

21、完全理想的狀態(tài)，在進行硬件調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動慢以及蜂鳴器蜂鳴導致數(shù)碼管顯示亂碼問題。針對問題，經(jīng)過查詢步進電機相關(guān)資料，采用半步八拍驅(qū)動時序，定時器中斷時間減為毫秒級，增加步進脈沖，問題得以解決。對于液晶顯示亂碼，在軟件調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)只要蜂鳴器蜂鳴，數(shù)碼管便開始亂碼。蜂鳴器驅(qū)動電路采用譯碼管驅(qū)動蜂鳴，在進行蜂鳴的瞬間，電流激增，導致數(shù)碼控制端信號異常，從而顯示亂碼。商量之后，我們決定增加限流電阻。蜂鳴器蜂鳴聲音稍微降低，數(shù)碼管顯示正

22、常，問題得以解決。</p><p><b>　　9 參考文獻</b></p><p>　　[1] 《IAR使用指南》．廣州周立功單片機發(fā)展有限公司．</p><p>　　[2] 張齊，杜群貴著.單片機應用系統(tǒng)設計技術(shù).電力工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　[3] 王蔚林.電梯智能控制系統(tǒng)的研究.上海交通大學,2

23、005.</p><p>　　[4] 梁延東.電梯控制技術(shù).中國建筑出版社,2007.</p><p>　　[5] 史敬.步進電動機伺服控制技術(shù).科學出版社,2007.</p><p>　　[6] 肖紅兵.跟我學用單片機.北京航空航天大學出版社,2002.</p><p>　　[7] 何立民.單片機高級教程.北京航空航天大學出版社,2001.

24、</p><p>　　[8] 趙曉安.MCS-51單片機原理及應用.天津大學出版社,2001.</p><p><b>　　附錄2 個人總結(jié)</b></p><p>　　個人總結(jié) </p><p>　　在有條不紊的時間安排的情況下，我們?nèi)齻€人最終成功地完成了我們的智能電梯控制系統(tǒng)設計并順

25、利完成最終答辯。完成當前的任務是一方面，我們更在意的是三個星期的團隊和合作。</p><p>　　課程設計剛開始，先是選題目。我和隊友的意見有點分歧。我們便在圖書館翻閱了相應資料，估計了大概的經(jīng)費，考慮了可行性，權(quán)衡各方面，并最終確定電腦鼠和智能電梯。信心滿滿地開始我們的三個星期課程設計之旅時，我們卻不知隨之而來的問題比我們想象的要多。</p><p>　　僅僅是一項課程設計，兩個設計作品

26、，三個人，然而它確實是非常需要耐心和精力。三個星期之后，我明白了課程設計對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學的理論知識和實踐相結(jié)合起來，提高自己的實際動手能力和獨立思考能力，更重要的是同學間的團結(jié)。另外，我們花的時間越多，相信我們得到的也會更多。比如在電梯上，我們花費了大半的時間，最后我們也是對它比較滿意，無論是從運行還是創(chuàng)新上。</p><p>　　在課程設計的過程中，我主要負責的是硬件焊接和調(diào)試方面。在硬件

27、方面，數(shù)碼管和蜂鳴器供電沒有接上拉電阻容易導致數(shù)碼管顯示紊亂。最主要的問題出現(xiàn)在電梯運行的邏輯方面。比如，電梯運行到三樓，同時一樓和四樓有人按下，電梯該往上還是往下運行。通過逐個擊破，找出電梯邏輯運行問題。在步進電機的控制方面，剛開始使用四拍，我們發(fā)現(xiàn)步進電機轉(zhuǎn)動非常慢，進而我們用八拍的做了改善，且使用定時器中斷，讓步進脈沖間隔減短，步進電機的速度才最終得到了提升。經(jīng)過一系列的調(diào)整之后，配合隊友的程序，我們把電梯的運行終于調(diào)到了一個正常

28、的運行狀態(tài)。</p><p>　　書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟。我個人在這次課程設計的過程中除了主要負責硬件方面，也在和隊友的一塊調(diào)試電路的過程中學到了一些軟件編程。有時隊友的程序無法和我的硬件無法兼容時，我們便一塊討論問題的所在，些許是因為他的編程，些許是因為我的硬件。</p><p>　　熟能生巧。當時剛接觸專業(yè)的時候，我也是經(jīng)常自己反復研究一段編程，并在其基礎(chǔ)上進行修改以達到自己所

29、要的要求。漸漸地，對于一些基本的電路，我便能熟練焊接并進行調(diào)試。</p><p>　　我覺得作為電子專業(yè)的學生，單片機的課程設計是很有意義。更重要的是如何把自己平時所學的東西應用到實際中。自己對于單片機的精通還有一定的距離，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著幾個禮拜的學習，加上隊友的幫助和講解，我漸漸對單片機有了自己的主動學習并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。對我而言

30、，這個收獲是很有幫助的。課程設計反映的是一個從理論到實際應用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個過程。小組人員的配合，相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。</p><p>　　以上是我的三周感受，但是我覺著我學到的遠比這些多。</p><p>　　個人總結(jié) </p><p>　　為期三周的課程

31、設計已經(jīng)進入尾聲，同學們也都在為各自的作品準備最終的答辯。三個星期的日子，有甜有苦，有笑有怒。我們這三周更多的是因為共同努力奮斗所結(jié)的深厚友誼總結(jié)。</p><p>　　三周的課程設計也讓我知道了，實踐是檢驗真理的唯一標準。理論知識再了解，但一動起手來就不知所措了。從最初選題到確定方案到軟件編程，硬件焊接調(diào)試，理論上可以一帶而過的知識在實踐上卻花費了我們兩個星期的時間。</p><p>　

32、　俗話說，千里之行始于足下。，我們還記得在做智能電梯的過程中，當初選題時候，幾個人在圖書館在小樹林爭得面紅耳赤;還記得，確定了方案之后，我們圍一塊討論原理圖設計的情景；還記得，焊接的時候，因為原理圖一點點改動，焊接者無奈修改的表情；還記得，調(diào)試的時候，一遍遍燒程序，一遍遍運行電梯的耐心。還記得的場景有很多，是三個星期一塊走過來的片段，也不枉費三個星期來的成果。</p><p>　　初學單片機的時候，總覺著專業(yè)課比

33、較乏味。但在這次課程設計后我發(fā)現(xiàn)自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣逐漸增加。這次我們的電梯是以AT89C52作最小單片機系統(tǒng)控制外部模塊去實現(xiàn)電梯的模擬運行，包括數(shù)碼管顯示模塊，蜂鳴器模塊，電機驅(qū)動模塊，按鍵模塊等。硬件構(gòu)成看似簡單，隊友的完美焊接卻也花費兩天的功夫，其中還包括突發(fā)情況，比如因為蜂鳴器聲音不夠清脆，我們決定替換已經(jīng)焊接好的電阻。軟件編程的奧妙則更是妙不可言。我們選擇的是四層電梯，隊友則用了一個多星期巧妙地編出了簡單而又

34、實用的程序。后期報告處理工作，我則在問他們電路的學習過程中得到了很大的完善。</p><p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．</p><p>　　在這三周的日子里，同學的陪伴，老師的輔導也是我們所要感謝的。班級集體買元器件的

35、時候因為不巧合，我們組里的一些模塊沒有及時到位，當時多虧了同學的提供，我們才能讓調(diào)試得以順利進行。在前期的時候，老師們也讓我們先講解各自的方案，然后耐心地為我們解析其中的可能出現(xiàn)的問題及解決方案。老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 </p><p>　　三周恍然即逝，就像大學時光一樣。所以，我會特別珍惜這三周里的點滴，笑容，無奈，汗水都

36、是珍貴。我也很感謝組里的兩位成員給我的幫助，他們讓我明白了團隊合作的無限潛力。</p><p>　　個人總結(jié) </p><p>　　作為一名電子專業(yè)的大四學生，我覺得做單片機課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已經(jīng)度過的大學時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實際能力？如何把我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)課理論

37、知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設計就為我們提供了良好的實踐平臺。</p><p>　　我們做課程設計的過程，也是我們和老師和同學溝通的一個過程。在一定的程度上，我覺著學校安排課程設計的意義更在于培養(yǎng)同學之間的團結(jié)精神以及協(xié)調(diào)能力</p><p>　　在課程設計初期，查閱大量的設計資料是很必需的。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在

38、做單片機課程設計，我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是幻想，永遠無法升級為設計。</p><p>　　在課程設計的過程中，我主要負責的是智能電梯論文方面。毫無疑問，這不是一個短期的工程。其中難免遇到一些問題，幸好有老師和同學的及時幫助，最終才得以理解以及完善。比如，智能電梯使用步進電機帶動樓層運動，并通過數(shù)碼管顯示電梯相應信息，所以電梯

39、控制編程要與電機控制和電梯邏輯相符合。在進行電梯邏輯控制時，使用軟件仿真，極大的簡化了軟件編程調(diào)試。當電梯邏輯基本達到預想效果后，進行硬件調(diào)試。軟件仿真是完全理想的狀態(tài)，在進行硬件調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動慢以及蜂鳴器蜂鳴導致數(shù)碼管顯示亂碼問題。</p><p>　　針對問題，我和隊友便逐個分析。經(jīng)過查詢步進電機相關(guān)資料，采用半步八拍驅(qū)動時序，定時器中斷時間減為毫秒級，增加步進脈沖，問題得以解決。數(shù)碼管顯示亂碼經(jīng)過采用

40、了2個方法解決：軟件調(diào)試和硬件電路排錯。在軟件調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)只要蜂鳴器蜂鳴，數(shù)碼管便開始亂碼。根據(jù)以往調(diào)試電路的經(jīng)驗，隊友指出蜂鳴器驅(qū)動電路不合理。蜂鳴器驅(qū)動電路采用三極管放大驅(qū)動蜂鳴，在進行蜂鳴的瞬間，電流激增，導致數(shù)碼管控制端信號異常，從而顯示亂碼。商量之后，我們決定增加限流電阻。在蜂鳴接地端增添一個限流電阻，蜂鳴器蜂鳴聲音稍微降低，數(shù)碼管顯示正常，問題得以解決。</p><p>　　要做好一個課程設計，就

41、必須做到，在設計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源，要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖，在設計程序時，不能妄想一次就將程序設計好，反復修改，不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路，要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保持和交流提供了方便。在設計課程過程中遇到問題是很正常的，但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰

42、到同樣的問題。</p><p>　　課程設計結(jié)束了，但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學校，工作和生活中。</p><p>　　設計過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的過程，常有一些不如意，難免會遇到各種各樣的問題。在設計的過程中我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我相信，認識到以上這些方面，對我的