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在1901年的上海，美國奧的斯公司安裝了中國最早的一座電梯，而今，我國電梯業(yè)已進入了高速發(fā)展的時期，商場、醫(yī)院、賓館、倉庫、住宅大樓等地方的電梯都被廣泛應(yīng)用著，直接與人們的生活息息相關(guān)，給人們的生活帶來了極大的便利，是一種必不可少的垂直運輸交通工具。

拋開一些復(fù)雜的概念，單片機在我們的生活中觸手可及，尤其是在智能儀表，實時控制，機電一體化，辦公機械，家用電器等方面擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這次課設(shè)注重對單片機的理解應(yīng)用，明白單片機的工作原理，掌握單片機的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲技術(shù)，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好地利用單片機來做有效的設(shè)計，提高自己的綜合能力。

結(jié)合實際情況，基于AT89C52單片機設(shè)計一個四層電梯單片機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)滿足的功能要求為：

4層電梯運行控制，轎內(nèi)外呼叫，運行狀態(tài)顯示。獨立鍵盤、LED顯示樓層、指示燈。

(3) 設(shè)計系統(tǒng)具有獨立鍵盤控制，并有LED顯示樓層與指示燈。

主要硬件設(shè)備：AT89C52單片機: AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。

AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。

本設(shè)計采用AT89C52單片機作為核心，配以適當(dāng)接口作為輸入輸出通道。采用三行按鍵矩陣開關(guān)電路作為外呼內(nèi)選呼叫控制。實際電梯控制系統(tǒng)每層裝有一個傳感器，從而判斷車廂所在位置，本模型由10個獨立按鍵作為樓層到達信號傳輸給單片機，而后通過內(nèi)部電路從串口驅(qū)動數(shù)碼管顯示樓層數(shù)。當(dāng)電梯到達所選層，電梯開門延時等待進人并選層，然后延時關(guān)門執(zhí)行請求，若無請求則停在本層等待請求。軟件部分使用C語言，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息。

本系統(tǒng)硬件主要由復(fù)位模塊、顯示系統(tǒng)、擴展部分、矩陣控制模塊幾部分組成。各模塊的主要功能如下：

(1) 復(fù)位的功能其一用于程序初始化，其二也用于擺脫互鎖和跑飛。

(2) 顯示系統(tǒng)的功能分為顯示led燈顯示觸發(fā)樓層數(shù)和數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層數(shù)的兩個部分，用于顯示電梯系統(tǒng)此時正在運行的狀態(tài)。

(3) 擴展部分：因為單片機芯片的接口有限，故使用8155擴展串行口用以連接更多功能。

(4) 矩陣控制模塊：即內(nèi)呼外叫控制程序，用于控制電梯內(nèi)外電路。

單片機最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路和時鐘電路。具體電路如圖3-1所示。

復(fù)位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統(tǒng)能否正常運行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。初步檢查可用于示波器探頭監(jiān)視RST引腳，按下復(fù)位鍵，觀察是否有足夠幅度的波形輸出（瞬時的），還可以通過改變復(fù)位電路阻容值進行試驗。本復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和手動復(fù)位組合。上電自動復(fù)位是在加電瞬間電容通過充電來實現(xiàn)的，在通電瞬間，電容C3通過R1K電阻充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。手動復(fù)位是通過按下S111后，通過電阻RR直接給服務(wù)端一個高電平使之復(fù)位。編程初始化設(shè)置數(shù)碼管顯示為1，并且等待樓層模擬傳感器讀取數(shù)據(jù)。

單片機最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路。具體電路如圖3所示。

實際上即為一個內(nèi)呼外叫系統(tǒng)，現(xiàn)以呼叫信號的輸入為例，來說明信號輸入及單片機識別原理。如圖3所示，采

用P0口外接上拉電阻的并行輸入形式，來輸入外呼叫信號，本電路采用4×4中的10個矩陣鍵盤，行掃描法識別鍵值的原理，具體原理如下：

a) 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線PC.0-PC.3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

b) 判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

由于沒有電梯控制硬件模型，只能用按鍵來模擬電梯到達位置的觸發(fā)信號。本電路采用獨立式按鍵非編碼鍵盤接口查詢方式。當(dāng)任何一個鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即被清0（低電平），而平時該線為1（高電平）。要判斷是否有鍵按下，用單片機的位處理指令十分方便。這種鍵盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是電路簡單；缺點是當(dāng)鍵數(shù)較多時要占用較多的I/O口。

查詢方式鍵盤的處理程序比較簡單。本處理程序中沒有使用散轉(zhuǎn)指令，并且省略了軟件去抖動措施，只包括鍵查詢、鍵功能程序轉(zhuǎn)移。

本設(shè)計所用A/D轉(zhuǎn)換電路采用通用的ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它是一種8位數(shù)字輸出的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器件，轉(zhuǎn)換時間為100us�！� 其主要特性有……

運用7SEG-MPX-4CA來實現(xiàn)輸出樓層信息和當(dāng)前樓層上下信息，7seg-mpx8-ca是共陽極數(shù)碼管顯示器，它左下側(cè)的abcdefg dp是LED數(shù)碼管顯示器的I/O口，是段選信號，右下側(cè)的12345678是它的位選信號，就是從左到右分別是第一位到第八位，段選信號與位選信號分別接到單片機的不同輸出口，例如段選信號可以接到P0口，位選信號可以接到P2口，共陽極的字形顯示代碼為：

Uchar code DSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}.位選信號代碼為：uchar Digits[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};當(dāng)選中第一位時，段選信號就執(zhí)行從0到九的顯示。

本次實驗所用的試驗箱內(nèi)部已經(jīng)接好8155的擴展電路，8155是一個有40引腳的塑封芯片，功能較強，廣泛的應(yīng)用在計算機電路中。它有兩個8位口A、B和一個6位口C，總共可以擴展出22條接線。它含一個可預(yù)置的計數(shù)器，計數(shù)范圍從2到16383，可用于延時、計數(shù)或分頻。它內(nèi)部還有256字節(jié)的RAM，可以補充CPU內(nèi)存的不足。為了能夠設(shè)置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。圖1為8155的引腳圖。其中，與 CPU相連的引腳有：CE是片選信號，當(dāng)CE=0時，芯片才與CPU交換信息。CE接到地址譯碼器上，由整個系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時刻只有一個芯片可與CPU交換信息，不發(fā)生地址沖突；IO/M是接口或內(nèi)部RAM寄存器的選擇線。當(dāng)IO/M=1時，CPU是對I/O接口操作，當(dāng)IO/M=0時，CPU 是對RAM進行操作，它一般接到CPU的地址線A8上；AD0～AD7為地址數(shù)據(jù)總線；ALE 是地址鎖存信號輸入線；RD、WR分別是讀、寫控制線；RESET是復(fù)位線。當(dāng)RESET=1時，8155被復(fù)位。與外部設(shè)備連接的引腳有：TMRIN（timerin）是計數(shù)輸入線；接到待測的脈沖源；TMROUT(timerout)是計數(shù)輸出線；PA0～PA7為A口的8位輸入/輸出線；PB0～PB7為B口的8位輸入/輸出線；PC0～PC5為C口的6位輸入/輸出線。各接口的工作方式由控制命令決定。

8155各引腳功能說明如下:RST:復(fù)位信號輸入端，高電平有效。復(fù)位后，3個I/O口均為輸入方式。AD0~AD7:三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)總線。與單片機的低8位地址/數(shù)據(jù)總線(P0口)相連。單片機與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過這個總線口傳送的。RD:讀選通信號，控制對8155的讀操作，低電平有效。WR:寫選通信號，控制對8155的寫操作，低電平有效。CE:片選信號線，低電平有效。IO/M :8155的RAM存儲器或I/O口選擇線。當(dāng)IO/M =0時，則選擇8155的片內(nèi)RAM，AD0~AD7上地址為8155中RAM單元的地址(00H~FFH);當(dāng)IO/M =1時，選擇 8155的I/O口，AD0~AD7上的地址為8155 I/O口的地址。ALE:地址鎖存信號。8155內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機P0口輸出的低8位地址信息及，IO/ 的狀態(tài)都鎖存到8155內(nèi)部鎖存器。因此，P0口輸出的低8位地址信號不需外接鎖存器。PA0~PA7:8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。PB0~PB7:8位通用I/O口，功能同A口。PC0~PC5:有兩個作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口和PB口的控制信號線，這些可通過程序控制。TIMER IN:定時/計數(shù)器脈沖輸入端。TIMER OUT:定時/計數(shù)器輸出端。VCC:+5V電源。(1) 壓力傳感器的選定

系統(tǒng)工作流程：（1）用菊陽仿真器使程序處于連續(xù)運行狀態(tài)

（2）顯示模塊顯示當(dāng)前樓層，主程序不斷地執(zhí)行鍵盤掃描程序，當(dāng)有鍵盤輸入時，主程序調(diào)用定時器中斷程序，并通過行列掃描方式讀取到是哪個鍵盤輸入。

（3）讀取到鍵盤之后，主程序調(diào)用顯示子程序，通過顯示上下和當(dāng)前樓層信息和LED輸出當(dāng)前按下鍵的信息以及開關(guān)門的信息向操作人員傳遞信息。

掃描子程序主要任務(wù)是通過行列掃描方式確定具體鍵盤的輸入，先讓PA口輸出低電平，逐行掃描，直到能確定哪行有輸入，然后讀取PC口的信息，再與設(shè)定值進行比較，最后通過選擇環(huán)節(jié)，確定最終的鍵盤號，如proteus圖中所示，PC0-PC3作為行線，PA0-PA2作為列線，相互配合完成掃描確認(rèn)工作，最終轉(zhuǎn)到輸出子程序并將所輸入的信息轉(zhuǎn)化為具體的上下和數(shù)字輸出，完成鍵盤掃描子程序的基本任務(wù)。

系統(tǒng)初始狀態(tài)在意、1樓等候，以下為遇到的情況：

（1）當(dāng)按下2樓上，顯示欄會顯示上和上到2樓的信息，同時到2樓之后，開門LED會同時點亮。上樓按法和顯示同上。

（2）當(dāng)樓層上升到4樓，按下下樓按鍵，顯示欄會顯示經(jīng)過的樓層以及到達樓層，同時LED在開門時會點亮，下樓按法和顯示同上。

（3）當(dāng)在電梯外部按完，開門LED點亮之后，接下來按你所要去的樓層，到達目標(biāo)樓層之后，開門LED會點亮，同時顯示上下和樓層信息。

( 1 )鍵盤不能被鍵盤掃描程序讀取，最終發(fā)現(xiàn)是沒有接上拉電阻，接上上拉電阻模塊之后，鍵盤可以可靠地被掃描

（2）8155不能正常擴展電路，8155片選端要接低電平才能有效片選。

內(nèi)1（7鍵）內(nèi)2（1鍵）內(nèi)3（TV鍵）內(nèi)4（F1鍵）

2下（2鍵）3下（EX鍵）4下（SETP鍵）按下相應(yīng)鍵盤顯示上下及樓層信息。

7.小結(jié)

通過此次電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計，我收獲頗豐。設(shè)計的核心內(nèi)容就是利用單片機C51的編程來實現(xiàn)控制外圍各電路的運行。通過本次設(shè)計，我熟練掌握了程控系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，熟悉了編程軟件的用法，并對編程能力起到了一定的提高作用。
感謝學(xué)校給我們這次機會，鍛煉了我們的動手能力及運用專業(yè)軟件的能力。通過這次課設(shè)讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在數(shù)電上有很多的知識漏洞，以后應(yīng)該多鉆研一下。這次課程設(shè)計我主要負(fù)責(zé)文論撰寫，在寫論文過程中積極和同組同學(xué)探討電梯的基本原理，每個模塊的功能及如何實現(xiàn)。對Office套件的使用更熟悉，為以后畢業(yè)論文的撰寫奠定了一定基礎(chǔ)。最后再次感謝這次課程設(shè)計。

#include "reg52.h"
#include "absacc.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define COM XBYTE[0xFF20] //定義8155地址
#define PA XBYTE[0xFF21]
#define PB XBYTE[0xFF22]
#define PC XBYTE[0xFF23]
sbit lup1=P1^0; //L1 //定義led控制端口
sbit lup2=P1^1; //L2
sbit ldown2=P1^2; //L3
sbit lup3=P1^3; //L4
sbit ldown3=P1^4; //L5
sbit ldown4=P1^5; //L6
sbit lopen=P1^7; //L8
uchar state; //當(dāng)前電梯狀態(tài)
uchar statepre; //之前電梯狀態(tài)
uchar flag; //電梯上下標(biāo)志，0下，1上
bit flag1; //定時時間到標(biāo)志
uchar counter; //計數(shù)器
bit in1=0, in2=0, in3=0, in4=0, up1=0, up2=0, up3=0, down2=0, down3=0, down4=0; //KEY
uchar code table[]={0xf9, 0xa4,0xb0,0x99, 0xa1, 0xc1, 0xff}; //樓層顯示碼表，一共是四層
void delay(uint xms) //簡單延時0.1ms
{
uint o,j;
for(o=xms;o>0;o--)
for(j=11;j>0;j--);
}
/***********************************************************/
void display(){
PB=0xff;
PA=0xfe;
PB=table[state-1];
delay(2);
PB=0xff;
PA=0xfd;
PB=table[flag+4];
delay(2);
}
void keyscan(){ //掃描鍵盤
uchar pctemp;
PB=0xff;
PA=~0x01; //PA0口輸出低電平
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){ //PC高位置0
case(0x0e):{
in1=1; //被按下后標(biāo)記，亮燈，下同
break;
}
case(0x0d):{
in2=1;
break;
}
case(0x0b):{
in3=1;
break;
}
case(0x07):{
in4=1;
break;
}
default: break;
}
PA=~0x02; //PA1口低電平掃描第二行
delay(1);
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){
case(0x0e):{
up1=1;
lup1=0;
break;
}
case(0x0d):{
up2=1;
lup2=0;
break;
}
case(0x0b):{
up3=1;
lup3=0;
break;
}
default: break;
}
PA=~0x04;
delay(1); //PA2口低電平掃描第三行
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){
case(0x0d):{
down2=1;
ldown2=0;
break;
}
case(0x0b):{
down3=1;
ldown3=0;
break;
}
case(0x07):{
down4=1;
ldown4=0;
break;
}
default: break;
}
}
void iniclock() //start clock
{
TH0=60; //TH0=(65536-50000)/256 TL0=(65536-50000)%256 50ms初值
TL0=176;
ET0=1; //開定時器
TR0=1; //啟動定時器T0
}
void run(){
iniclock(); //開定時
while(~flag1){ //時間未到掃描鍵盤
keyscan();
display();
}
flag1=0; //時間到了，清標(biāo)志位，關(guān)定時器
TR0=0;
ET0=0;
}
void main()
{
state=1;
statepre=1;
flag=1;
flag1=0;
COM=0x43; //intialize 8155
TMOD=0x01; //定義定時器0/1為定時器模式
//TH0=(65536-50000)/256;//50ms初值
//TL0=(65536-50000)%256;
//ET0=1; //開定時器
//TR0=1; //啟動定時器T0
EA=1; //開中斷
while(1){
switch(state){ //掃描電梯所在位置
case(1):{
//up1=0; //一樓的按鍵燈都熄滅
//in1=0;
//lup1=1;
//lin1=1;
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre){ //上次的狀態(tài)和本次不一樣說明電梯需要開門
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in1=0; //如果in1和up1被按下則無效
up1=0;
lup1=1;
}
else{
if(up1){
up1=0;
lup1=1;
lopen=0;
run();
lopen=1;
}
}
in1=0;
if(up2|down2|up3|down3|down4|in2|in3|in4){
flag=1; //說明上行
run(); //按鍵掃描三秒鐘
state=2; //更新狀態(tài)
statepre=1;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
break;
}
case(2):{ //電梯到2樓
//in2=0; //電梯內(nèi)部2樓指示燈滅
//lin2=1;
//if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈滅
//up2=0;
//lup2=1;
//}
//else{ //如果下行，電梯外下行指示燈滅
//down2=0;
// ldown2=1;
//}
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre)
{ //如果前后兩次狀態(tài)不一樣則可能需要開門
if(!(
((flag==1)&&(in3|up3|down3)&&(~up2)&&(~in2)) //去三樓
||((flag==1)&&(in4|down4)&&(~up2)&&(~in2)) //去四樓
||((flag==0)&&(in1||up1)&&(~down2)&&(~in2)) //去一樓
)
)
{
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in2=0; //如果in2被按下則無效
if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈按下無效
up2=0;
lup2=1;
}
else{ //如果下行，電梯外下行指示燈按下無效
down2=0;
ldown2=1;
}
}
}
else{ //在二樓停
if(down2|up2){
down2=0;
up2=0;
lopen=0;
run();
lopen=1;
ldown2=1;
lup2=1;
}
}
in2=0;
if(flag)
up2=0;
else
down2=0;
if(flag==1){
if(down3|in3|up3|down4|in4){
flag=1;
run();
state=3;
statepre=2;
}
else if(in1|up1){
flag=0;
run();
state=1;
statepre=2;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
else {
if(up1|in1){
flag=0;
run();
state=1;
statepre=2;
}
else if(in3|down3|up3|in4|down4){
flag=1;
run();
state=3;
statepre=2;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
break;
}
case(3):{ //電梯到3樓
//in3=0; //電梯內(nèi)部3樓指示燈滅
//lin2=1;
//if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈滅
//up3=0;
//lup3=1;
//}
//else{ //如果下行，電梯外下行指示燈滅
//down3=0;
// ldown2=1;
//}
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre)
{ //如果前后兩次狀態(tài)不一樣則可能需要開門
if(!(
((flag==0)&&(in2|up2|down2)&&(~up3)&&(~in3)) //去二樓
||((flag==1)&&(in4|down4)&&(~up3)&&(~in3)) //去四樓
||((flag==0)&&(in1||up1)&&(~down3)&&(~in2)) //去一樓
)
)
{
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in3=0; //如果in3被按下則無效
if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈按下無效
up3=0;
lup3=1;
}
else{ //如果下行，電梯外下行指示燈按下無效
down3=0;
ldown2=1;
}
}
}
else{ //在三樓停
if(down3|up3){
down3=0;
up3=0;
lopen=0;
run();
lopen=1;
ldown3=1;
lup3=1;
}
}
in3=0;
if(flag)
up3=0;
else
down3=0;
if(flag==1){
if(down4|in4){
flag=1;
run();
state=4;
statepre=3;
}
else if(in1|up1|in2|up2|down2){
flag=0;
run();
state=2;
statepre=3;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
else {
if(up1|in1|up2|in2|down2){
flag=0;
run();
state=2;
statepre=3;
}
else if(in4|down4){
flag=1;
run();
state=4;
statepre=3;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
break;
}
case(4):{ //case4和case1類似
//down4=0;
//in4=0;
//ldown4=1;
//lin4=1;
keyscan();
display();
if(state!=statepre){
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復(fù)制代碼

全部資料51hei下載地址（內(nèi)附仿真圖與源程序+word格式的完整報告文檔）：

四層電梯最終版11.zip (1.07 MB, 下載次數(shù): 856)