基于单片机的5层电梯控制系统设计资料

《微机原理及接口技术》课程设计说明书设计题目：基于单片机的5层电梯控制系统设计设计人：指导教师：专业班级：电子信息工程2013－3所在学院：电子通信与物理学院2006年7月课程设计任务书专业电子信息工程班级2013－3学生1．设计题目：基于单片机的5层电梯控制系统设计2．设计专题：3．设计原始资料：[1]谭浩强C程序设计（第三版）清华大学出社；[2]何宾STC单片机原理及应用清华大学出版社;[3]王选民智能仪器原理及设计清华大学出版社.4．设计应解决的主要问题：1选择单片机及必备外设，设计5层电梯控制系统。2系统实现5层电梯的上下、开关门、异常报警等。3系统日历、温湿度检测等功能。5．附件：protues,keil,程序6．命题发出日期：2006.7.3设计完成日期：2006.7.14指导教师（签章）：系主任（签章）：指导教师对课程设计的评语指导教师（签章）：日期：山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书目录摘要摘要随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯则成了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。单片机在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于单片机具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能，在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与单片机很好的结合，很好的实现了对升降的控制。同时，电梯中可以显示温湿度以及实时时间，为人们的出行乘坐电梯提供了方便。因此设计出一款基于单片机的电梯控制系统，并显示精度高、稳定性好、能报警的温湿度显示系统及电子万年历具有重要实际意义。关键字AT89C51；AT89C52；ULN2003A，CD4511，SHT10，DS1302山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书目录目录一、温湿度显示报警系统及电子万年历的设计1、确定设计方案.............................................31.1温湿度显示报警系统的设计方案.............................31.2电子万年历的设计方案.....................................32、逻辑总框图...............................................43、系统硬件电路的设计.......................................53.1主控制电路..............................................53.2振荡电路................................................53.3复位电路................................................63.4温湿度测量及传感器介绍..................................63.5电子万年历时钟芯片介绍..................................83.6显示电路................................................93.7报警电路...............................................104、仿真与调试.............................................114.1温湿度仿真原理图.......................................114.2电子万年历仿真原理图...................................11二、电梯控制系统的设计山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书目录1、方案论证.............................................122、电梯控制器原理图.....................................133、电梯硬件电路的设计...................................133.1单片机最小系统.......................................133.2电梯外部电路.........................................143.3电机驱动电路.........................................153.4楼层显示电路.........................................154、调试..................................................16三、总结体会.............................................17四、参考文献.............................................18五、附录（程序)山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明4摘要摘要：随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯则成了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。单片机在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于单片机具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能，在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与单片机很好的结合，很好的实现了对升降的控制。同时，电梯中可以显示温湿度以及实时时间，为人们的出行乘坐电梯提供了方便。因此设计出一款基于单片机的电梯控制系统，并显示精度高、稳定性好、能报警的温湿度显示系统及电子万年历具有重要实际意义。关键字AT89C51；AT89C52；ULN2003A，CD4511，SHT10，DS1302山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明5一、温湿度显示报警系统及电子万年历的设计1、确定设计方案1.1温湿度显示报警系统的设计方案温湿度报警系统的设计以单片机AT89C51为核心，利用温湿度传感器SHT10,通过控制单片机的P1口的一些端口来调节当前温湿度的显示，完成了温湿度的显示报警功能，在程序中设置温湿度范围后，达到指定范围后让LED灯的闪亮来实现温湿度控制的效果，让LED1602液晶屏接到单片机的串口上，赋值来控制1602的显示。整个方案设计包含四个部分，即：单片机最小系统部分、显示部分、温湿度数据采集部分、报警部分。1.2电子万年历的设计方案电子万年历，系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD显示模块，电源电路、复位电路、晶振电路等模块。主控模块采用AT89C52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，显示功能强大，利于控制。时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对时间、日期的操作。2、逻辑总框图:山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明6温湿度报警系统的总体设计框图如下图所示万年历的总体设计框图如下图所示。山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明73系统硬件电路的设计3.1主控制系统温湿度报警系统选用AT89C51单片机作为中央处理器。电子万年历选用AT89C52单片机作为中央处理器。3.2振荡电路振荡电路图（3）所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。图（3）时钟振荡电路图图（4）复位电路山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明83.3复位电路复位RST9在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。3．4温湿度测量发布一组测量命令（‗00000101‘表示相对湿度RH，‗00000011‘表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。SHT10通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。由于实际温度与测试参考温度25℃(~77℉)的显著不同，湿度信号需要温度补偿。温度校正粗略对应于0.12%RH/℃@50%RH。trueC12RHlinearRH=T−25⋅t+t⋅SO+RH°山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明9SHT10引脚（1）电源引脚VDD、GND（2）串行时钟输入SCK（3）串行数据DATA山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明10时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成。图（5）DS1302管脚图图（6）DS1302时钟电路DS1302各引脚的功能为：8:Vcc1：备用电池端；1:Vcc2：5V电源。7:SCLK：串行时钟，输入；6:I/O：数据输入输出口；5:CE/RST：复位脚；2、3:X1、X2是外接晶振脚（32.768KHZ的晶振）；4:地（GND）。DS1302有关日历、时间的寄存器：山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明113.6显示电路1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明127、报警电路图当启动仿真程序时，用手调节传感器上的按键时，可以调节温度与湿度的数据转换和相应的温湿度显示数据的递增或递减。4、仿真与调试4.1温湿度仿真原理图山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明134.2电子万年历仿真原理图二、电梯控制系统的设计1、系统方案论证按照题目要求，电梯控制系统由中心控制模块、用户选择楼层输入模块、电机控制与驱动模块和显示等组成。方案一采用CPLD器件作为控制中心，对整个系统的运作进行统一管理，但这种方案要求平时有很多的知识积累和较强的专业水平，实现起来比较困难且器件较贵，不符合经济要求，而且升降电机的控制，运行时间的测量、显示等还需要单片机的配合。山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明14方案二采用单片机为核心，扩展相关的接口电路，实现全系统的控制，由于单片机技术目前较为成熟，自身资源丰富，硬件设计简单，并且我们在设计中尽量用软件代替硬件，可以节约成本，提高可靠性。另外单片机小系统价格便宜，符合经济性要求。同时电梯采用步进电机进行驱动，因为步进电机可经直接接收数字信号，用单片机控制非常方便，定位准确，调速简单。比较适合此控制系统的要求。2、电梯控制器原理框图3、电梯硬件电路的设计3.1单片机最小系统山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明15图3.1单片机最小系统单片机最小系统电路如图3-1所示，单片机采用ATMEL公司的AT89C51，晶体振荡器选12MHz，C1、C2为30p瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路。电容C3按键RESET构成上电复位和手动复位电路。3.2电梯外部电路山东科技大学《微机原理及其接口技术》课程设计说明书图表等的说明16图3.2矩阵键盘电路该矩阵键盘由14个按键组成，电源处接上拉电阻。第一排（F1、F2、F3、F4、F5）分别代表，进入电梯内部选择目的楼层；第二排（U1、U2、U3、U4、START）