基于单片机的模拟电梯控制系统设计

 2022-11-05 09:15:35

论文总字数:15078字

摘 要

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的目的与意义 1

1.3 课题研究的主要任务 2

第二章 方案的总体设计 3

2.1 总体方案设计 3

2.2 7805电源模块 3

2.3 楼层数码管显示模块 3

2.4 单片机的介绍 4

2.4.1 STC89C51的简介 4

2.4.2 资源功能概述 4

2.5 电梯向上向下指示模块 4

第三章 硬件模块 5

3.1 引言 5

3.2 主控芯片选择 5

3.3 电源选取 5

3.4 硬件实现及单元电路设计 5

3.4.1 主控制模块 5

3.4.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 6

3.4.3 电源设计 7

3.4.4 电梯呼叫按键电路 7

3.4.5 楼层显示和楼层指示电路图 8

3.4.6 电梯上下指示电路 9

3.4.7 声音提醒电路 10

第四章 软件设计 11

4.1 程序开发工具介绍 11

4.1.1 STC程序开发工具 11

4.2 主程序流程图 11

4.3 电梯信息处理机制 15

第五章 系统的安装与调试 17

5.1 系统的安装与调试 17

致谢 19

参考文献(References) 21

附录1 整机电路原理图 22

附录2 部分源程序 23

摘要

该篇文章主要以STC89C52系列芯片作为模拟电梯控制系统的主板核心。在此基础上,在编程时,通过单片机进行编写任务,以达到控制电梯的目的。单片机的编程具有:结构化,简单化,功能丰富化等特点。该次程序设计模拟了电梯控制系统在日常生产生活中应当具备的一些基本功能,能通过实体按键选择楼层,呼叫电梯,通过数码屏幕实时显示楼层数,二极管组成的箭头指示器指示电梯上行、下行方向。本次设计中将大量的所学知识融入其中,包括使用89C52系列芯片,基于C语言的编程,从而大大提高了产品的实用性,大大削减了产品的研发成本。

关键词:单片机;模拟电梯;硬件平台;系统;控制;89C52

Abstract

This article mainly uses STC89C52 series chips as the core of the motherboard of the analog elevator control system. On this basis, when programming, the task of programming is carried out through the single-chip microcomputer to achieve the purpose of controlling the elevator. The programming of the single-chip microcomputer has the characteristics of structure, simplicity, and rich functions. This program design simulates some basic functions that the elevator control system should have in daily production and life. It can select floors through physical buttons, call the elevator, and display the number of floors in real time on the digital screen. The arrow indicator composed of diodes indicates the elevator up and down. direction. In this design, a large amount of learned knowledge was integrated into it, including the use of 89C52 series chips and programming based on C language, which greatly improved the practicability of the product and greatly reduced the research and development cost of the product.

Key words: MCU , Elevator,Hardware platform,system,control,89C52

第一章 引言

1.1 课题研究的背景

十九世纪五十年代初,美国人Otis在世博会上的发明便是当今电梯的雏形。当Otis在让助手砍断缆绳后,起重平台并没有人群预想的那样掉落时。那便标志着人类文明史上的第一个电梯的横空出世。

当今社会中的模拟电梯控制系统大约百分之八十到九十有以下两种控制方式:一种为编译逻辑控制器控制,第二种为微机控制。如果直接在电梯上控制系统会导致成本较高因此需要在该套系统中完成。

人类早在古埃及时期就早已熟知了这种起重装置的原理,金字塔的建成就是这种技术运用成熟的最好诠释,这套原理与初中物理中的滑轮类似一端在地面被拉紧起时,另一端一定会上升,而若此时将拉紧的一段替换为重物块,而另一端放置一个可以搭载人或物的平台便可实现起重。

第一次工业革命以后,蒸汽动力的兴起给电梯动力技术带来了又一次革新。在此之后一代又一代的工匠们不断革新技术。

但科技的创新总会遇到瓶颈,而这些瓶颈又驱动着人们进行一次又一次的创新直到被人类所解决。而这之中在十九世纪末,由Otis公司制造的以电作为基本能源,电动机作为驱动装置,将电梯厢由绳索与安全装置连接的新一代电梯,是人类电梯史上的又一次革新,它将电梯的坠毁事故发生率大大降低,从而使电梯这种方便的运人运货工具的安全性真正被人们所接收,从而大大提高了电梯的使用率。

从古代原始人的升降工具再到由尼龙绳与滑轮组合而成的起重装置,目前电梯已经广泛应用于人们的生活中,在各大高层建筑中已起到非常重要的作用,甚至现在在原本不具备安装电梯条件的设施中,通过外部悬挂的方式加装电梯,从而方便人们生活。

电梯控制系统大部分使用继电器或可编程控制器的控制方式,已经变成十分重要的大型运输设备。

单片机的种类繁多,型号多样,又因为当代建筑楼层和使用方向上存在本质不同,所以单片机的控制手段也五花八门。

在单片机的发展历程中,其应用不断辐射向更多领域,包括生活电器、办公用品、工业、航天业等等。

该设计在设计中充分考虑实施可行性,最终选定89C51型,将电信号作为电梯系统中的最重要的检测部分,该部分在以下领域有较多优势:成本低廉,稳定性高,可靠性强,抗扰性好等 ,在电梯的生产中得到了应用,显示了很好的应用前景。

1.2 课题研究的目的与意义

在当今世界下的人类生产与生活中电梯的运营与维护中普遍存在运营成本昂贵,供电的所需设备复杂等问题,主要原因是由于在控制手段上使用上世纪60年代的可编辑逻辑控制器和老旧的Relay型电控制元件所导致的,而本设计为了革新这种老旧的设备,在材料的选择上进行了深度的思考与市场上售卖的电子元件进行对比,最终综合性能,价格等多方面因素的前提下,我们认为基于单片机的模拟系统最能适合当今的生产生活要求。

我们选择了51系列芯片中当今使用率较高,成本较低的89C52型芯片作为开发的主体,再加上必要的硬件电路及其控制系统来检测和控制电梯的信号,该款芯片的可兼容多个额外模块,成本相较于市面上的大多电梯的芯片来讲价格较低,在操作方面不需要工作人员进行太过专业耗时耗力的培训,且虽然微型却能够实现多重维度下的复杂的电路运行要求。本设计注重将产品与当今市面的主流产品的优缺点对比,淘汰当今市面上电梯产品中有短板的部分,充分将产品的实用性能考虑其中。

1.3 课题研究的主要任务

①设计电路模拟八层电梯运行

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