单片机原理及系统课程设计
专业：自动化
班级：自动化02班
姓名：魏振东
学号：201209110
指导教师：张鑫
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2015年1月7日
单片机的6层电梯模拟控制系统设计
1设计目的
这次设计给出了一种基于AT89C52单片机的电梯模型控制系统设计。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。
2 方案设计
2.1 设计要求
(1)设置电梯的内外按键，即电梯外都有上或下的按键，电梯内有楼层的选择按键。
(2)电梯状态要有指示灯显示，即电梯目前运行到达楼层的实时显示，电梯升降的状态显示等。
(3)电梯无人时，应默认停在第一层。
2.2 系统的结构框图
图2-1 系统的结构框图
如上图2-1所示，楼层电梯呼叫按键就是楼层外面的上行、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的数字按键，它是内部按键需求的输入；单片机就是整个系统的核心，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收单片机处理的信息，显示此时的楼层数；电梯状态指示灯就是接收单片机处理的信息，显示电梯的状态：上升、下降、停止。电动机的驱动和控制就是接收单片机的PWM脉冲信号来控制驱动器，进而控制电动机的正反转，使电动机牵引电梯做上下运动。
2.3 电动机的选择
我们选用Y100L24三相异步电动机，因为它还具有性能好、寿命长、可靠性高、维护方便、启动转矩大等优点，其功能参数为额定电压380V ，额定频率50HZ ，额定功率3000W ，额定转速1400转/分。
2.4 AT89C52单片机
这次设计采用的是AT89C52单片机，AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。其外形及引脚排列如图2-2所示：
12345678
1011
12
131415
16
17
21222324252627323334353637383919189
293031
P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P1.0/T2P1.1/T2EX RST
TXAL1TXAL2PSEN ALE EA
AT98C52
P0.0/AD0
P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7
P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WR P3.7/RD
图2-2 AT89C52单片机外形及引脚排列
3 硬件系统的设计
3.1 硬件设计思路
电梯最底层为1楼，因此在1楼仅有上升按键，而电梯最高层为6楼，因此6楼 应仅有下降按键。其他楼层则既有上升按键，也有下降按键。在电梯内部按键设 置方面，则应有1～6楼的各层选择按键。按键的一端接地，另一端通过集成电路 芯片连至单片机引脚。 这里用五片双4输入与门74LS21实现16个按键对象的集 体与运算的最终结果，按键动作最终是送到单片机的INT0端。
无论哪一个按键有动作，低电平信号就会送到INT0端，从而引发外部中断0服务子程序运行。当定时器0中断时，单片机向电动机发送PWM 脉冲信号，电动机接到脉冲信号后，经过驱动器的驱动，电动机便牵引电梯上下运动。
电梯的楼层显示用七段数码管完成显示。数码管的显示数据通过单片机的P0口来进行传送。
电梯升降的状态用上升和下降指示灯来进行显示，通过单片机的P3.7和P3.6引脚分别连接上升和下降指示灯的负极，其正极均连接至系统正电源处。
3.2 时钟电路
X1
图3-1 时钟电路图
单片机的时钟电路有振荡电路和分频电路组成。其中振荡电路由反相器以及并联外接的石英晶体和电容构成，用于产生振荡脉冲。而分频电路则用于把振荡脉冲分频，以得到所需要的时钟信号。这次设计选择频率为12MHz 的晶振，当振荡脉冲频率为12MHz 时，一个机器周期为1us 。
3.3 复位电路
RST
S
图3-2 复位电路图
复位是单片机的初始化操作，程序给单片机的复位引脚RST 加大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使单片机复位。我们采用电平方式的复位。如图3-2所示，我们通过RST 端经由电阻与电源VCC 接通而实现，当按键按下时，RST 端为高电平复位。
3.4 中断电路
各中断的优先级：外部0中断、定时器T0中断、外部1中断、定时器T0中
断、串行发送中断、串行接收中断、定时器T2中断。
图3-3 中断电路图
中断电路如上图3-3所示。图中外部0中断INT0与74LS21与门相接，低电平有效，所以当单片机接电源后，P1.0～P1.3引脚此时为高电平，当任一按键按下后，相应的中断输入口直接与地相接，高电平变为低电平，外部0中断立即响应，单片机系统进入中断控制子程序系统，在中断服务子程序中做出相应的执行指令。
3.5 电动机正反转控制电路
图3-4 带有联锁的正反控制电路
如上图3-4所示，继电接触控制电路，通过接触器、继电器之间的相互联锁，可以实现多台设备按生产工艺进行工作，是实现自动控制及保护的重要环节。当接通电源后，闭合负荷开关QM，按下开关SB1，线圈C1得电，使电动机启动，此时电动机正转。按下开关SB2，线圈C2得电，线圈C1断开，此时电机开始反转。
3.6 数码管显示模块
LED是Light Emiting Diode（发光二极管）的缩写，发光二极管是可以将电信号转换为光信号的电致发光器件。由条形发光二极管组成“8”字形的LED显

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