简易电梯模拟控制系统
摘 要本文主要围绕“智能电梯控制系统”进行了全方位的介绍，不仅对这种系统的起源发展背景以及国内外的研究现状做了综合分析，更在此基础上制定了本文的设计目标。笔者选用了目前单片机市场上最畅销的STC12C5A60S2单片机作为主要控制器芯片，并结合了其他必要的功能芯片，设计出了一款能够实现直上直下、楼层优先快速判断、液晶显示等功能的智能电梯控制系统，该系统不仅在硬件上突破了目前相关产品的成本消耗，更将硬件系统结构简化到最精，大幅度地降低了电能消耗、提高了待机时长，另外由于采用了普及程度较为广泛的C语言进行了程序代码的设计和开发，因此大大减少了软件系统的设计周期。本文最终通过Proteus软件对所设计的系统进行了全面的仿真，对各种能指标进行了检验，检验结果显示系统的各项性能完全达标。
目录
第一章 引言 1
1.1课题的开发背景 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文主要研究内容 1
第二章 方案选择及元器件介绍 3
2.1系统主控芯片的选取 3
2.2 STC12C5A60S2单片机 4
2.3 小型步进电机介绍 4
2.4 LCD1602型显示器概述 5
第三章 硬件系统设计 7
3.1 智能电梯系统的系统结构框图设计 7
3.2 最小系统设计 7
3.3 步进电机驱动电路设计 8
3.4 显示器外围电路设计 9
3.5 LED指示灯电路设计 9
3.6 按键电路 10
第四章 软件系统设计 11
4.1智能电梯系统的主程序流程图设计 11
4.2 步进电机驱动流程设计 12
4.3显示器工作流程设计 12
4.3.1判忙函数 13
4.3.2写数据流程 13
4.3.3写指令流程 13
第五章 Proteus软件仿真 15
5.1仿真软件的介绍 15
5.2系统仿真 17
第六章 总 结 21
参考文献 22
致 谢
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
23
附录一 原理图 24
附录二 元件列表 25
附录三 程序 26
第一章 引言
1.1课题的开发背景
当前智能电梯系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的智能电梯系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于智能电梯系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有智能电梯产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心智能电梯产品也在不断替换老旧产品。
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有智能电梯产品得到了冲击，另外国内对于智能电梯产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于智能电梯产品最大的研究重点是在实现电梯的低功耗以及对楼层优先上下的快速判断等功能的同时，要使得其功耗降到最低。目前智能电梯系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的智能电梯系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数智能电梯系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的智能电梯系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于智能电梯系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
1.2国内外发展现状
综合目前国内市场上智能电梯系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
1.3本文主要研究内容
本文在智能电梯发展背景的基础上选择了智能电梯作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现模拟智能电梯系统，并实现以下功能指标：
（1）电梯能够在4层楼之前灵活起降；
（2）通过液晶屏显示电梯所在的楼层数；
（3）当电梯开门时，绿色LED灯亮；
（4）当电梯关门时，红色LED灯亮；
（5）系统采用+5V直流电源供电。
第二章 方案选择及元器件介绍
2.1系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
目录
第一章 引言 1
1.1课题的开发背景 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文主要研究内容 1
第二章 方案选择及元器件介绍 3
2.1系统主控芯片的选取 3
2.2 STC12C5A60S2单片机 4
2.3 小型步进电机介绍 4
2.4 LCD1602型显示器概述 5
第三章 硬件系统设计 7
3.1 智能电梯系统的系统结构框图设计 7
3.2 最小系统设计 7
3.3 步进电机驱动电路设计 8
3.4 显示器外围电路设计 9
3.5 LED指示灯电路设计 9
3.6 按键电路 10
第四章 软件系统设计 11
4.1智能电梯系统的主程序流程图设计 11
4.2 步进电机驱动流程设计 12
4.3显示器工作流程设计 12
4.3.1判忙函数 13
4.3.2写数据流程 13
4.3.3写指令流程 13
第五章 Proteus软件仿真 15
5.1仿真软件的介绍 15
5.2系统仿真 17
第六章 总 结 21
参考文献 22
致 谢
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
23
附录一 原理图 24
附录二 元件列表 25
附录三 程序 26
第一章 引言
1.1课题的开发背景
当前智能电梯系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的智能电梯系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对于智能电梯系统的功能和性能要求也在不断提升，越来越多的现有智能电梯产品已经不能满足于人们高质量的工作生活标准，面临着被淘汰的境遇，而以新型高性能处理器为主控核心智能电梯产品也在不断替换老旧产品。
我国在加入世贸组织后迎来了经济全球化大发展，国外中高端产品以较低的生产成本进入国内市场，使得市面上现有智能电梯产品得到了冲击，另外国内对于智能电梯产品的研发较晚，因此处于一定的劣势，目前市场上对于智能电梯产品最大的研究重点是在实现电梯的低功耗以及对楼层优先上下的快速判断等功能的同时，要使得其功耗降到最低。目前智能电梯系统大多以高性能的单片机或者FPGA等微处理器作为主控器件，其中以32位单片机作为处理器的智能电梯系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数智能电梯系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的智能电梯系统，考虑到最低的设计成本以及最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于智能电梯系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
1.2国内外发展现状
综合目前国内市场上智能电梯系统产品价格区间来分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
1.3本文主要研究内容
本文在智能电梯发展背景的基础上选择了智能电梯作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现模拟智能电梯系统，并实现以下功能指标：
（1）电梯能够在4层楼之前灵活起降；
（2）通过液晶屏显示电梯所在的楼层数；
（3）当电梯开门时，绿色LED灯亮；
（4）当电梯关门时，红色LED灯亮；
（5）系统采用+5V直流电源供电。
第二章 方案选择及元器件介绍
2.1系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
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