智能商场扶梯控制系统设计
摘 要本文将要研究的是一款能够实现扶梯的拖动、扶梯人体检测、智能启停以及液晶显示等功能的智能商场扶梯系统，这款系统是基于STC89C51单片机开发平台而设计实现的，整个系统可以分为基于STC89C51单片机及其外围电路的硬件系统和基于C语言开发的软件系统两大部分。在软件系统设计方面采用了C语言构建程序代码并将其分为主程序、LCD1602液晶显示屏、小型步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和热释电红外传感器驱动子程序等。在硬件系统的设计方面本课题选用了LCD1602显示器、28BYJ步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和热释电红外传感器等一些主要器件，根据这些器件的官方资料设计出其驱动电路后与STC89C51单片机进行连接，从而实现整体的硬件驱动。最终通过硬软件系统两部分的联合调试，实现了预期设计的功能指标，通过系统的多方测试结果表明，这款系统能够稳定工作，综合选用的器件和开发时间成本来看，这款系统的性价比非常高。
目录
一、 引言 1
（一） 智能商场扶梯的发展背景 1
（二） 智能商场扶梯的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能商场扶梯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 热释电红外传感器简介 4
（四） LCD1602液晶显示屏简介 4
（五） 步进电机简介 5
（六） ULN2003步进电机驱动芯片简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 扶梯是否有人乘坐感应电路设计 7
（三） 智能商场扶梯的显示电路设计 8
（四） 扶梯履带拖动电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能商场扶梯的主程序流程设计 10
（二） 扶梯是否有人乘坐感应子程序设计 11
（三） 智能商场扶梯的显示子程序流程设计 11
（四） 扶梯履带拖动子程序流程设计 12
五、 实物设计与安装 14
总结 17
参考文献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能商场扶梯的发展背景
本课题将要设计的这款智能商场扶梯系统是科学技术飞速发展后的一个必然产物，虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品的实现现状，相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，智能商场扶梯系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等，这主要是因为一些企业考虑到智能商场扶梯系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去无止尽的提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对智能商场扶梯系统进行设计。
智能商场扶梯系统的发展与单片机技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的四位机到当今正在完善的六十四位机，可谓是飞速发展，然而最早的智能商场扶梯系统的出现是在单片机技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于模拟电子、大型继电器组控制器为主的阶段，此时的智能商场扶梯系统内部主要是由一些功能简单、外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对智能商场扶梯系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过继电器组构成简易的控制器来实现控制作用，使得智能商场扶梯系统能够完成一些控制功能。
STC89C51单片机是在单片机技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，其内部结构框架已经被优化的非常完善，在智能商场扶梯系统的发展历程中，出现了很多以STC89C51单片机来作为其内部主控核心的产品，通过资料的查阅可以知道，设计者主要考虑到了STC89C51单片机不但拥有强大的控制性能，而且价格也相对比较低，是智能商场扶梯系统微处理器的首要选择，所以经过长年的发展后，大多数通过STC89C51单片机来作为主控并且具有高端性能的智能商场扶梯系统设计开发资料都能够被人们免费查阅，这也在某种程度上促进了以STC89C51单片机作为主控的智能商场扶梯系统的进一步发展。
智能商场扶梯的国内外发展现状
智能商场扶梯系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动智能商场扶梯系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个智能商场扶梯系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能智能商场扶梯产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前智能商场扶梯系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能商场扶梯系统将要实现如下功能指标：
1、能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将扶梯的运行状态显示在屏幕上；
2、设计步进电机和ULN2003驱动芯片的电路，通过STC89C51单片机输出四相脉冲实现步进电机的灵活工作，从而实现对扶梯进行强有力的拖动；
4、能够实现HCSR501热释电传感器驱动电路的设计，通过STC89C51单片机GPIO管脚对它的驱动实现对扶梯上是否有人乘坐的判断；
方案设计及元器件选择
智能商场扶梯的方案设计
上文已经对本智能商场扶梯系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款智能商场扶梯系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围参数显示电路、步进电机拖动电路、步进电机驱动电路和HCSR501热释电传感器电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。
目录
一、 引言 1
（一） 智能商场扶梯的发展背景 1
（二） 智能商场扶梯的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能商场扶梯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 热释电红外传感器简介 4
（四） LCD1602液晶显示屏简介 4
（五） 步进电机简介 5
（六） ULN2003步进电机驱动芯片简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 扶梯是否有人乘坐感应电路设计 7
（三） 智能商场扶梯的显示电路设计 8
（四） 扶梯履带拖动电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能商场扶梯的主程序流程设计 10
（二） 扶梯是否有人乘坐感应子程序设计 11
（三） 智能商场扶梯的显示子程序流程设计 11
（四） 扶梯履带拖动子程序流程设计 12
五、 实物设计与安装 14
总结 17
参考文献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能商场扶梯的发展背景
本课题将要设计的这款智能商场扶梯系统是科学技术飞速发展后的一个必然产物，虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品的实现现状，相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，智能商场扶梯系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等，这主要是因为一些企业考虑到智能商场扶梯系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去无止尽的提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对智能商场扶梯系统进行设计。
智能商场扶梯系统的发展与单片机技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的四位机到当今正在完善的六十四位机，可谓是飞速发展，然而最早的智能商场扶梯系统的出现是在单片机技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于模拟电子、大型继电器组控制器为主的阶段，此时的智能商场扶梯系统内部主要是由一些功能简单、外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对智能商场扶梯系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过继电器组构成简易的控制器来实现控制作用，使得智能商场扶梯系统能够完成一些控制功能。
STC89C51单片机是在单片机技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，其内部结构框架已经被优化的非常完善，在智能商场扶梯系统的发展历程中，出现了很多以STC89C51单片机来作为其内部主控核心的产品，通过资料的查阅可以知道，设计者主要考虑到了STC89C51单片机不但拥有强大的控制性能，而且价格也相对比较低，是智能商场扶梯系统微处理器的首要选择，所以经过长年的发展后，大多数通过STC89C51单片机来作为主控并且具有高端性能的智能商场扶梯系统设计开发资料都能够被人们免费查阅，这也在某种程度上促进了以STC89C51单片机作为主控的智能商场扶梯系统的进一步发展。
智能商场扶梯的国内外发展现状
智能商场扶梯系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动智能商场扶梯系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个智能商场扶梯系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能智能商场扶梯产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前智能商场扶梯系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能商场扶梯系统将要实现如下功能指标：
1、能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将扶梯的运行状态显示在屏幕上；
2、设计步进电机和ULN2003驱动芯片的电路，通过STC89C51单片机输出四相脉冲实现步进电机的灵活工作，从而实现对扶梯进行强有力的拖动；
4、能够实现HCSR501热释电传感器驱动电路的设计，通过STC89C51单片机GPIO管脚对它的驱动实现对扶梯上是否有人乘坐的判断；
方案设计及元器件选择
智能商场扶梯的方案设计
上文已经对本智能商场扶梯系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款智能商场扶梯系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围参数显示电路、步进电机拖动电路、步进电机驱动电路和HCSR501热释电传感器电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/544.html
