基于单片机的智能电梯控制系统设计(附件)【字数：8392】
摘 要本次毕业设计以智能电梯控制系统作为研究目标，选择STC89C51单片机来作为主控，实现了一款具备高性能的智能电梯控制系统，可以实现直上直下、楼层优先快速判断、液晶显示等功能的电梯控制系统。系统整体架构被分割成STC89C51单片机最小系统、参数显示电路、步进电机电路等电路模块，经过多次优化和改进，最后能够使电路架构可以高效工作。采用KEIL开发平台结合C语言的实现方法，配置了这款智能电梯系统的主程序、LCD1602液晶屏显示子程序、四相八拍脉冲输出子程序和ULN2003功率放大子程序等程序模块，实现了软件系统。为了证明本文的研发成果，通过调试修改环节，进行了大量的测试工作，将得到的运行状态和测试数据进行总结，研发成果满足预期功能指标需求。
目录
一、 引言 1
（一） 智能电梯的发展背景 1
（二） 智能电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） 智能电梯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） 小型步进电机简介 4
（五） 步进电机驱动器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 液晶屏电路设计 7
（三） 梯箱拖动电路设计 7
（四） 开关门指示电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能电梯的主程序流程设计 10
（二） 液晶驱动子程序设计 10
（三） 梯箱拖动子程序设计 12
五、 系统的制作与调试 14
总结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 元件列表 27
附录四 程序 28
引言
智能电梯的发展背景
在智能电梯的长期发展过程中，由八位主控器件当作主控的控制系统最为流行，较高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的性价比使得它获取了很多用户青睐，内部使用了中低端的微型控制器芯片来完成对各个性能的操控，在微型控制器外部设计了大量的高性能芯片，使这种级别的控制系统最终能够表现出出色的性能指标，而研发人员通过选用低价格的硬件器材以及其它低成本花销，使该系统最终的售价得到较大程度压缩，同市场上的中高端产品来说，含有更出色的竞争实力，尽管中高档次产品在正常运行状态中呈现出来的功效要远高于低端产品，但它的高昂的售价并不是大部分人所能够接受的，另外大多数使用者并不是很追求特别高的工作精度，这些根本的因素使中低端的智能电梯在过去很长时间内获得了重要地位。对于智能电梯的历史来说，需要从其发展初期说起，根据资料上记录的最早的一款智能电梯控制系统来看，该类型的系统在很久以前就早已出现在市场上，只是受到当时科学电子技术发展水平的限制，使智能电梯的功能和性能远不及当今市面上的关联产品，因此人们很快就将其雏形状态给遗忘。而在多年的发展历程中，纵览多款经典的智能电梯系统，可以很清晰的发现无论电子科学技术的发展方向怎样，工程师的研究中心都放在了如何提升智能电梯的主要作用上，在改革换代过程中，研发人员不断地将当前最新的技术通过程序语言嵌入到智能电梯系统中，从而使得智能电梯逐渐呈现出了功能多样化和愈来愈明显的智能化，这种演变主要来自用户的使用需求，在未来的发展趋向方面，技术人员将仍旧在它的核心作用上下足功夫，使得智能电梯的性能实现更加高的突破，而且在近几年的发展过程中，高度智能化概念已经被大量的嵌入到智能电梯系统中，这种概念在接下来几年仍将是发展的关键目标。在智能电梯发展过程中，当实现方法由模拟电路演变到数字电路之后，编程技术成了设计智能电梯的必要技术，从最初的MCS51内核到如今的最为流行的ARM内核，编程技术在这个过程中亦历经了较大的发展，从最初的总体汇编语言到如今的C语言，各大企业相继推出了更高性能的程序开发平台，使得程序在智能电梯内部的工作效率更为高，增加智能电梯的效率。
智能电梯的国内外发展现状
通过资料的详细查阅可以看出，市面上一些比较盛行的智能电梯，既有来自欧美等发达国家的，也有国内研发的，换言之国际上都已经可以通过如今的科研能力给出出色的研发方案，然而有一个现象却是需要注意的，在这些上乘智能电梯相关产品中，内部的很多重点元件都需要进口，特别是主控芯片部分，这一些核心部分仍然需要国外提供，而国产芯片虽然在最近几年中进行了很多的研发，由于起步较晚，投入市场的国产芯片类别很少，并且多数是仿照国外芯片进行复制，在性能方面尚且无法与类似功能的进口芯片相媲美，这是如今国内研发智能电梯所遇到的关键问题。
本文主要研究内容
本文拟将研发的是一款采用STC89C51单片机来作为主控的智能电梯控制系统，本次毕业设计对它的设计内容主要分为硬件电路和软件程序代码两个部分，将采用模块设计法将整体的性能划分到各个系统模块中，实现各项预期功能指标，下边为本课题将要实现的各项设计内容：
1、能够以较高显示效果将智能电梯系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、设计步进电机拖动电路，采用小型四相步进电机作为拖动部分，通过STC89C51单片机的GPIO管脚构建脉冲输出电路，从而控制步进电机进行转动；
3、能够实现对电机脉冲信号的功率放大，通过ULN2003步进电机驱动芯片硬件电路的配置，实现对步进电机的驱动控制；
方案设计及元器件选择
智能电梯的方案设计
智能电梯系统的实现方法由图中的系统框图架构给出，通过此框图架构可以清晰地看到STC89C51单片机最小系统是整个智能电梯系统的核心部分，它将实现对液晶屏显示电路、步进电机拖动电路和步进电机驱动电路等电路模块的驱动控制，各电路模块与最小系统之间的驱动控制关系由图中的箭头方向给出，接下来对每一个模块电路在本课题中的作用进行描述。按键部分用于实现楼层的选择，当乘客获得权限后才可使用；指示灯模块由红绿两色LED灯组成，用于实现对电梯门的开关状态进行指示；显示模块采用的是LCD1602液晶屏，单片机通过控制其内部的液晶点阵中晶格的亮与灭来实现字符的显示；驱动器采用ULN2003芯片，实现对步进电机的驱动。
目录
一、 引言 1
（一） 智能电梯的发展背景 1
（二） 智能电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） 智能电梯的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） 小型步进电机简介 4
（五） 步进电机驱动器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 液晶屏电路设计 7
（三） 梯箱拖动电路设计 7
（四） 开关门指示电路设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能电梯的主程序流程设计 10
（二） 液晶驱动子程序设计 10
（三） 梯箱拖动子程序设计 12
五、 系统的制作与调试 14
总结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 元件列表 27
附录四 程序 28
引言
智能电梯的发展背景
在智能电梯的长期发展过程中，由八位主控器件当作主控的控制系统最为流行，较高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的性价比使得它获取了很多用户青睐，内部使用了中低端的微型控制器芯片来完成对各个性能的操控，在微型控制器外部设计了大量的高性能芯片，使这种级别的控制系统最终能够表现出出色的性能指标，而研发人员通过选用低价格的硬件器材以及其它低成本花销，使该系统最终的售价得到较大程度压缩，同市场上的中高端产品来说，含有更出色的竞争实力，尽管中高档次产品在正常运行状态中呈现出来的功效要远高于低端产品，但它的高昂的售价并不是大部分人所能够接受的，另外大多数使用者并不是很追求特别高的工作精度，这些根本的因素使中低端的智能电梯在过去很长时间内获得了重要地位。对于智能电梯的历史来说，需要从其发展初期说起，根据资料上记录的最早的一款智能电梯控制系统来看，该类型的系统在很久以前就早已出现在市场上，只是受到当时科学电子技术发展水平的限制，使智能电梯的功能和性能远不及当今市面上的关联产品，因此人们很快就将其雏形状态给遗忘。而在多年的发展历程中，纵览多款经典的智能电梯系统，可以很清晰的发现无论电子科学技术的发展方向怎样，工程师的研究中心都放在了如何提升智能电梯的主要作用上，在改革换代过程中，研发人员不断地将当前最新的技术通过程序语言嵌入到智能电梯系统中，从而使得智能电梯逐渐呈现出了功能多样化和愈来愈明显的智能化，这种演变主要来自用户的使用需求，在未来的发展趋向方面，技术人员将仍旧在它的核心作用上下足功夫，使得智能电梯的性能实现更加高的突破，而且在近几年的发展过程中，高度智能化概念已经被大量的嵌入到智能电梯系统中，这种概念在接下来几年仍将是发展的关键目标。在智能电梯发展过程中，当实现方法由模拟电路演变到数字电路之后，编程技术成了设计智能电梯的必要技术，从最初的MCS51内核到如今的最为流行的ARM内核，编程技术在这个过程中亦历经了较大的发展，从最初的总体汇编语言到如今的C语言，各大企业相继推出了更高性能的程序开发平台，使得程序在智能电梯内部的工作效率更为高，增加智能电梯的效率。
智能电梯的国内外发展现状
通过资料的详细查阅可以看出，市面上一些比较盛行的智能电梯，既有来自欧美等发达国家的，也有国内研发的，换言之国际上都已经可以通过如今的科研能力给出出色的研发方案，然而有一个现象却是需要注意的，在这些上乘智能电梯相关产品中，内部的很多重点元件都需要进口，特别是主控芯片部分，这一些核心部分仍然需要国外提供，而国产芯片虽然在最近几年中进行了很多的研发，由于起步较晚，投入市场的国产芯片类别很少，并且多数是仿照国外芯片进行复制，在性能方面尚且无法与类似功能的进口芯片相媲美，这是如今国内研发智能电梯所遇到的关键问题。
本文主要研究内容
本文拟将研发的是一款采用STC89C51单片机来作为主控的智能电梯控制系统，本次毕业设计对它的设计内容主要分为硬件电路和软件程序代码两个部分，将采用模块设计法将整体的性能划分到各个系统模块中，实现各项预期功能指标，下边为本课题将要实现的各项设计内容：
1、能够以较高显示效果将智能电梯系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、设计步进电机拖动电路，采用小型四相步进电机作为拖动部分，通过STC89C51单片机的GPIO管脚构建脉冲输出电路，从而控制步进电机进行转动；
3、能够实现对电机脉冲信号的功率放大，通过ULN2003步进电机驱动芯片硬件电路的配置，实现对步进电机的驱动控制；
方案设计及元器件选择
智能电梯的方案设计
智能电梯系统的实现方法由图中的系统框图架构给出，通过此框图架构可以清晰地看到STC89C51单片机最小系统是整个智能电梯系统的核心部分，它将实现对液晶屏显示电路、步进电机拖动电路和步进电机驱动电路等电路模块的驱动控制，各电路模块与最小系统之间的驱动控制关系由图中的箭头方向给出，接下来对每一个模块电路在本课题中的作用进行描述。按键部分用于实现楼层的选择，当乘客获得权限后才可使用；指示灯模块由红绿两色LED灯组成，用于实现对电梯门的开关状态进行指示；显示模块采用的是LCD1602液晶屏，单片机通过控制其内部的液晶点阵中晶格的亮与灭来实现字符的显示；驱动器采用ULN2003芯片，实现对步进电机的驱动。
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