基于单片机的电梯控制系统设计【字数：11008】
摘 要本文设计了一款采用STC89C51单片机来作为内部核心控制器的电梯控制系统，控制系统实现了对用户所按按键的实时检测并且能够快速根据当前电梯的运行状态来判别电梯梯厢的上升下降的优先级别，与此同时本智能电梯系统还配置了一个高清晰度的液晶屏显示器，能够将当前电梯的运行参数实时的显示给用户，本文还对这款电梯系统配置了维修模式。由于采用的主控微处理器芯片内部资源较为丰富并且CPU的主频频率比较高，使得运算速度非常快，所以这款智能电梯控制系统的整体性能经过多角度测试后表现的非常稳定和灵活，能够按照使用者的操控进行快速响应，达到了预期所有的功能设计指标。本文从软件系统和硬件系统两个方面设计这款智能电梯控制系统，通过长时间的测试结果可以发现这款系统非常适合推向市场，能在一定程度上降低相关产品的研发成本。
目 录
第一章 引言 1
1.1智能电梯控制系统的发展背景 1
1.2智能电梯控制系统的国内外发展现状 2
1.3本文主要研究内容 2
第二章 方案设计及元器件选择 3
2.1智能电梯控制系统的方案设计 3
2.2STC89C51单片机简介 3
2.3电梯液晶显示器简介 4
2.4有源蜂鸣器简介 5
2.5四相步进电机简介 5
2.6ULN2003驱动芯片简介 6
第三章 系统硬件设计 8
3.1最小系统电路设计 8
3.2晶振电路设计 8
3.3复位电路设计 8
3.4电梯梯厢驱动电路设计 8
3.5电梯液晶显示电路设计 10
3.6按键提示音输出电路设计 11
3.7按键电路设计 12
第四章 系统软件设计 13
4.1智能电梯控制系统的主程序流程设计 13
4.2电梯液晶显示子程序设计 14
4.3输出按键提示音子程序设计 15
4.4电梯梯厢驱动子程序设计 16
第五章 系统仿真 18
5.1电梯上行 18
5.2电梯下行 24
总 结 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 30
参考文献 26
附录A 原理图 27
附录B PCB 28
附录C 元器件列表 29
附录D 程序 30 第一章 引言
1.1智能电梯控制系统的发展背景
我们经常说的智能电梯控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得智能电梯控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能电梯控制系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能电梯控制系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能电梯控制系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能电梯控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。
智能电梯控制系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种智能电梯控制系统中，采用8位机作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算，它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着智能电梯控制系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
本文就将在智能电梯控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数智能电梯控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对系统参数的显示、蜂鸣式按键提示音、步进电机转动和步进电机驱动的高性能智能电梯控制系统。
1.2智能电梯控制系统的国内外发展现状
根据最近一份关于目前市面上智能电梯控制系统产品竞争力的调查报告显示，无论是国内还是国外的高端智能电梯控制系统产品在目前的市场上都占有相当的份额，由于国内最近几年加紧了对于智能电梯控制系统的研究，进步速度非常快，取得的研究成果非常丰硕，所以在国际上具有较大的竞争力。
目前国内外对于智能电梯控制系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能电梯控制系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能电梯控制系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
1.3本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、四相步进电机和ULN2003步进电机驱动芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能电梯控制系统，实现了对用户所按按键的实时检测并且能够快速根据当前电梯的运行状态来判别电梯梯厢的上升下降的优先级别，与此同时本智能电梯系统还配置了一个高清晰度的液晶屏显示器，能够将当前电梯的运行参数实时的显示给用户，另外本课题还未这款电梯系统配置了维修模式，下列为本课题所需要实现的各项设计指标：
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，将字符显示在屏幕上；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生按键提示音信号；
3、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现步进电机驱动脉冲的输出，使得步进电机能够实现较为精准的转动角度，从而通过步进电机实现对电梯梯厢的拖动；
目 录
第一章 引言 1
1.1智能电梯控制系统的发展背景 1
1.2智能电梯控制系统的国内外发展现状 2
1.3本文主要研究内容 2
第二章 方案设计及元器件选择 3
2.1智能电梯控制系统的方案设计 3
2.2STC89C51单片机简介 3
2.3电梯液晶显示器简介 4
2.4有源蜂鸣器简介 5
2.5四相步进电机简介 5
2.6ULN2003驱动芯片简介 6
第三章 系统硬件设计 8
3.1最小系统电路设计 8
3.2晶振电路设计 8
3.3复位电路设计 8
3.4电梯梯厢驱动电路设计 8
3.5电梯液晶显示电路设计 10
3.6按键提示音输出电路设计 11
3.7按键电路设计 12
第四章 系统软件设计 13
4.1智能电梯控制系统的主程序流程设计 13
4.2电梯液晶显示子程序设计 14
4.3输出按键提示音子程序设计 15
4.4电梯梯厢驱动子程序设计 16
第五章 系统仿真 18
5.1电梯上行 18
5.2电梯下行 24
总 结 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 30
参考文献 26
附录A 原理图 27
附录B PCB 28
附录C 元器件列表 29
附录D 程序 30 第一章 引言
1.1智能电梯控制系统的发展背景
我们经常说的智能电梯控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得智能电梯控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能电梯控制系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能电梯控制系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能电梯控制系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能电梯控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。
智能电梯控制系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种智能电梯控制系统中，采用8位机作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算，它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着智能电梯控制系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
本文就将在智能电梯控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数智能电梯控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对系统参数的显示、蜂鸣式按键提示音、步进电机转动和步进电机驱动的高性能智能电梯控制系统。
1.2智能电梯控制系统的国内外发展现状
根据最近一份关于目前市面上智能电梯控制系统产品竞争力的调查报告显示，无论是国内还是国外的高端智能电梯控制系统产品在目前的市场上都占有相当的份额，由于国内最近几年加紧了对于智能电梯控制系统的研究，进步速度非常快，取得的研究成果非常丰硕，所以在国际上具有较大的竞争力。
目前国内外对于智能电梯控制系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能电梯控制系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能电梯控制系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
1.3本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、四相步进电机和ULN2003步进电机驱动芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能电梯控制系统，实现了对用户所按按键的实时检测并且能够快速根据当前电梯的运行状态来判别电梯梯厢的上升下降的优先级别，与此同时本智能电梯系统还配置了一个高清晰度的液晶屏显示器，能够将当前电梯的运行参数实时的显示给用户，另外本课题还未这款电梯系统配置了维修模式，下列为本课题所需要实现的各项设计指标：
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，将字符显示在屏幕上；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生按键提示音信号；
3、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现步进电机驱动脉冲的输出，使得步进电机能够实现较为精准的转动角度，从而通过步进电机实现对电梯梯厢的拖动；
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