毕业设计（论文）基于AT89C51单片机的四层楼电梯控制系统.doc

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1、学生毕业设计（论文）报告系 别： 电子与电气工程学院 专 业： 电子信息工程技术 班 号： 电子094 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 四层楼电梯控制系统的设计 指 导 教 师： 设 计 地 点： 起 迄 日 期： 2011.92011.11 毕业设计（论文）任务书专业 电子信息工程技术 班级 电子094 姓名 一、课题名称： 基于单片机的四层楼电梯控制系统的设计 二、主要技术指标： 四层楼电梯控制系统，它能控制电梯从一楼能到达二、三、四楼，从二楼能到达一、三、四楼，从三楼能到达一、二、四楼，从四楼能到达一、二、三楼。各楼层的定位采用延时控制，相邻楼层间升降设定为2S。

2、用单片机AT89C51来控制，软件程序由汇编语言编写。 三、工作内容和要求： 1、各楼层电梯外的按键，即：一楼的上升按键、四楼的下降按键以及二楼三楼均有的上升和下降按键都配有一只发光二极管作为指示灯。2、电梯内四个目标楼层的选择按键F1、F2、F3、F4 也有与之配合的四只发光二极管作为指示灯。3、控制台两个按键用于手动控制电梯的“开始运行”和“停止运行”，两个指示灯用于指示电梯当前的升降情况，一只数码管用于显示电梯当前所在的楼层。 四、主要参考文献：【1】李广弟.单片机基础【M】.北京航空航天大学出版社.1993.9【2】高吉祥.电子技术基础实验与课程设计【M】.电子工业出版社.2005.2

3、 【3】何立民.单片机应用系统设计【M】.北京航空航天大学出版社.1996 【4】周航慈.单片机应用程序设计技术（第3版）【M】.北京航空航天大学出版社.2011.2 学 生（签名） 2011年 9 月 10 日 指 导 教师（签名） 2011 年 9 月 12 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于单片机的四层楼电梯控制系统的设计一、 选题的背景和意义：中国最早的一座电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。而今，我国电梯业已进入了高速发展的时期。任何一座城市，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方的电梯都被

4、广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及，尤其是在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面拥有广泛的应用领域。毕业设计注重于对单片机的理解与应用，明白单片机的工作原理，掌握单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好地利用单片机来做有效的设计，提高自己的综合能力。二、 课题研究的主要内容：采用AT89C51单片机作为控制器，以及外围电路组成高度为四层楼的电梯控制系统。毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：四层楼电梯硬件电路的设

5、计，单片机AT89C51的功能和其在各电路中的作用。其中的作用包括单片机AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。软件部分介绍：采用单片机汇编语言，结合单片机AT89C51的功能和其在三个主要电路中的作用进行设计编写。对软件和硬件进行调试，让其协调工作，加上修改和检查，最终完成毕业设计。三、 主要研究（设计）方法论述： 根据设计的功能，系统主要通过控制台的两个手动按键控制整个电梯的升降，即：电梯上电之后，按下Start键后开始工作，逐层到达，按下Stop键后强制降至一楼，然后停止工作，直至再次按下Start键后重新恢复运行。采用定时器中断服务程序实现电梯升降过程中电梯间的升降请

6、求，中断服务程序 每10ms一次检查所有按键状态，并记录在相应的存储单元，同时控制相应的指示灯。硬件主要以高性价比的AT89C51单片机为核心，由各楼层电梯外电路、电梯内电路、控制台电路和单片机电路共同组成，软件采用汇编语言来编写，包括主程序模块、定时器中断子程序模块和延时模块等。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容2011.8.302011.9.6论文选题2011.9.62011.9.16了解论文的选题背景和意义2011.9.162011.9.26课题研究方案设计，调研、收集资料2011.9.262011.10.10进一步总结整理材料，进行分析归纳，形成论文提纲2011.

7、10.102011.10.25撰写论文2011.10.252011.10.30对论文进行修改和检查2011.10.302011.11.5正式完成并提交毕业设计论文五、指导教师意见： 指导教师签名：陆梦薇 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日目录摘要Abstract第1章 前言 8第2章 系统硬件设计 92.1硬件的基本组成 92.2 AT89C51单片机芯片的介绍 92.2.1单片机概述 92.2.2 AT89C51单片机简介 92.3系统硬件设计 102.3.1 各楼层电梯外电路的设计 102.3.2 电梯内电路的设计 132.3.3 控制台电路的设计 142.3.4 单片机电

8、路的设计 15第3章 系统软件设计 163.1 控制方案的设计 163.2 主程序的设计 173.3 定时器T0中断程序的设计203.4 定时器T1中断程序的设计21 3.5 延时程序的设计 22第4章 系统调试 234.1 设置SoftICE模式 234.2 设置仿真环境 23 4.3 程序调试 23第5章 结束语 24答谢辞参考文献摘要本文所讨论的是基于AT89C51单片机的四层楼电梯控制系统，它能控制电梯从一楼能到达二、三、四楼，从二楼能到达一、三、四楼，从三楼能到达一、二、四楼，从四楼能到达一、二、三楼。各楼层的定位采用延时控制，相邻楼层间升降设定为2S。用单片机AT89C51来控制，

9、软件程序由汇编语言编写。中国最早的一座电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。而今，我国电梯业已进入了高速发展的时期。任何一座城市，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方的电梯都被广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。四层楼电梯控制系统主要通过控制台的两个手动按键控制整个电梯的升降，即：电梯上电之后，按下Start键后开始工作，逐层到达，按下Stop键后强制降至一楼，然后停止工作，直至再次按下Start键后重新恢复运行。采用定时器中断服务程序实现电梯升降过程中电梯间的升降请求，中断服务程序每10ms一次检查所有按键状

10、态，并记录在相应的存储单元，同时控制相应的指示灯。硬件的设计要考虑多方面，以自己设计的目的为出发点，设计合理的方案。温度采集显示系统的设计需要硬件和软件的配合、补充，软件编写要和硬件电路相对应，这样才能完成预期的效果。关键词：单片机;汇编语言;AbstractDiscussed in this article is based on the AT89C51 single-chip microcomputer four floor elevator control system, it can control the elevator from the first floor to reach

11、two or three, four floor, two from the floor to reach from the third floor, three or four floor, can reach one or two, four floor, four from the floor, can reach one or two, the third floor. Each floor is positioned by a time delay control, adjacent floor lift is set to 2S. Using single-chip AT89C51

12、 to control, software procedures prepared, by the assembly language.The earliest Chinese an elevator appeared in Shanghai, the United States in 1901 by Otis installed. Now, Chinas elevator already entered the period of high speed development. Any city, shopping malls, hospitals, hotels, warehouses,

13、residential buildings and other parts of the elevator are widely used, directly related to peoples lives, to peoples lives has brought great convenience, is a kind of indispensable vertical transportation. The four floor elevator control system mainly through the consoles two manual button control o

14、f the elevator lifting, namely: elevator power on, press the Start key to start work, layer-by-layer arrive, press the Stop key forced down one floor, then stopped working, until again presses the Start key to resume after operation. Using the timer interrupt service procedures for the realization o

15、f elevator lifting process of elevator lifting request, the interrupt service program every 10ms time to check all the keys, and recorded in the corresponding storage unit, and control the corresponding indicating lamp. Hardware designs will consider numerous, to design for the purpose of the starti

16、ng point, design and reasonable. The household appliance to the design of hardware and software support and complement to write to the software and hardware circuit, in this way can the intended effect. Keywords ： monolithic integrated circuits; the assembler language; 第一章 前言抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及

17、，尤其是在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面拥有广泛的应用领域。毕业设计注重于对单片机的理解与应用，明白单片机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识理论，做到理论和实际相结合。能进一步了解单片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用单片机来做有效的设计，提高自己的综合能力。电梯，是现代社会的一种必不可少的垂直运输交通工具。它能自动登记厢内的选层指令和厢外的召唤指令，关门起动运行，同向逐一应答。当无指令时，关门返回基层，当某一层有召唤指令时

18、再起动应答。毕业设计是三年大专教学计划中最后一个教学环节，是各个教学环节的继续、深化和扩展，是锻炼我们分析问题、解决问题，提高综合能力的重要阶段，为我们今后从事实际的工作打好基础。毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：四层楼电梯硬件电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在各电路中的作用。其中的作用包括单片机AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。软件部分介绍：采用单片机汇编语言，结合单片机AT89C51的功能和其在三个主要电路中的作用进行设计编写。对软件和硬件进行调试，让其协调工作，加上修改和检查，最终完成毕业设计。第2章 系统硬件设计2.1硬件的基本组

19、成 四层楼电梯控制系统的硬件主要由万能板，AT89C51单片机，CD4511译码器，数码管，LED发光二极管，按键开关，电阻器、二极管、非门、与门、或门、电容、晶振、加热丝等组成。2.2 AT89C51单片机芯片的介绍2.2.1单片机概述 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。2.2.2 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节

20、闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51引脚图 VCC：供电电压GND：接地P0口：

21、P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口

22、缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低

23、电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST引脚上两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部

24、程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.3系统硬件设计 2.3.1 各楼层电梯外电路的设计电路如下图，R52、R55、R56、R59、R60和R62是上拉电阻，其作用是保证按键未按下时，端口P1.0P1.5为高电位。当按键按下时，端口P1.0P1.5通过按键接地，使得P1.0P1.5变为低电平。电容C51C56的作用是消

25、除抖动和抗拒干扰。各楼层电梯外的升降选择按键均与单片机P1口连接，上升按键与P1口的P1.0P1.2连接，下降按键与P1口的P1.3P1.5连接。即由P1口可以读到电梯外上升、下降按键的状态。每个上升、下降按键均有一只发光二极管作为指示灯与之配合，发光二极管与P0口的P0.0P0.5连接。每个发光二极管通过一只阻值为470的限流电阻接电源（VCC），这样流经发光二极管的电流约为7.5mA，有适当的亮度，同时单片机的端口在不加驱动的情况下可以承受。2.3.2 电梯内电路的设计 电路如下图，上拉电阻R11R14和电容C11C14的作用均同上。四个目标楼层选择按键F1、F2、F3、F4和四个与之配合

26、的发光二极管作为指示灯，即FS1、FS2、FS3、FS4。按键与P3口的P3.0P3.3连接，指示灯与P2口的P2.0P2.3连接。2.3.3 控制台电路的设计 电路如下图，发光二极管Power是电源指示灯，用以显示供电是否正常。DISP是0.5in（英寸）共阴极数码管，用来显示当前的楼层。采用CD4511作为译码器，经R31R37（阻值为470）对数码管限流。UP、DOWN两只发光管用来显示电梯运行的方向。2.3.4 单片机电路的设计电路如下图，单片机采用ATMEL公司的AT89C51，晶体振荡器选6MHz，CS1、CS2为30pF瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路。电容CS3、电阻RS1、

27、RS2和按键RESET构成上电复位和手动复位电路。第3章 系统软件设计3.1 控制方案的设计 （1）电梯上电后，电梯的起始位置为一楼，等待控制台Start按键按下，数码管显示“1”。 （2）当Start按键按下后，电梯开始向上运动，控制台的上升指示灯UP亮。2s后到达二楼，数码管显示“2”，并在二楼停留5s，然后继续上升。每层楼停留5s，直到到达四楼。在四楼停留5s后开始下降，控制台的下降指示灯DOWN亮。每层楼停留5s，直到到达一楼。然后重复上述过程。 （3）如果在一个上下循环中按下过Stop键，电梯下降到一楼后停止工作。直到再次按下Start键后重新恢复工作。 （4）5s定时由定时器T0和

28、R2一起完成。T0定时100ms，每100ms中断一次。在中断服务程序中将R2加1.当R2加到50时，中断了50次，50*100ms=5s，即完成5s定时。 （5）定时器T1定时10ms。每10ms中断一次，在中断服务程序中检查一次Stop键是否按下，如果按下停止T1计时（TR1），并将R3置为非0（程序中向R3写#0FFH）。电梯下降到一楼时检查R3中的内容，如果不是0就停止工作。 （6）存储单元分配：20H电梯外上升请求：20H.01楼 20H.12楼 20H.23楼 20H.34楼21H电梯外下降请求：21H.01楼 21H.12楼 21H.23楼 21H.34楼22H电梯内目标楼层请求

29、：22H.01楼 22H.12楼 22H.23楼 22H.34楼20H22H：0=无请求 1=有请求堆栈栈底：70H单元 T1中断服务程序中6EH单元保护累加器A的内容30H、31H单元分别临时存放P1、P3按键状态32H作为单元按键及指示灯处理的中间单元R3作为Stop键曾经按下过的记录 3.2 主程序的设计主程序流程图 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP TIME ORG 001BH AJMP TIME1 START: MOV TMOD,#11H MOV IE,#8AH MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#0ECH M

30、OV TL1,#78H SETB TR0 MOV SP,#6FH S1: CLR P0.6 CLR P0.7 MOV R3,#0 MOV P3,#1FH JB P1.7,$ SETB P0.6 SETB TR1 UP1: MOV A,20H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#0EH JZ UP1 CLR P0.7 ACALL DLY UP2: MOV P3,#2FH JB 20H.1,UP21 JB 22H.1,UP21 SJMP UP22 UP21: CLR 20H.1 CLR 22H.1 SETB P0.7 MOV R2,#0 CJNE R2,#50,$ UP22: M

31、OV A,20H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#0CH JNZ UP23 AJMP DOWN22 UP23: CLR P0.7 ACALL DLY UP3: MOV P3,#3FH JB 20H.2,UP31 JB 20H.2,UP31 SJMP UP32 UP31: CLR 20H.1 CLR 22H.1 SETB P0.7 MOV R2,#0 CJNE R2,#50,$ UP32: MOV A,20H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#08H JNZ UP33 AJMP DOWN32 UP33: CLR P0.7 ACALL DLY UP4: M

32、OV P3,#4FH UP41: CLR 20H.3 CLR 22H.3 SETB P0.7 MOV R2,#0 CJNE R2,#50,$ UD4: MOV A,20H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#07H JNZ DOWN4 AJMP UD4 DOWN4: CLR P0.6 ACALL DLY DOWN3: MOV P3,#3FH JB 21H.2,DOWN31 JB 22H.2,DOWN31 SJMP DOWN32 DOWN31:CLR 21H.2 CLR 22H.2 SETB P0.6 MOV R2,#0 CJNE R2,#50,$ DOWN32:MOV A,2

33、0H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#03H JNZ DOWN33 AJMP UP32 DOWN33:CLR P0.6 ACALL DLY DOWN2: MOV P3,#2FH JB 21H.1,DOWN21 JB 22H.1,DOWN21 SJMP DOWN22 DOWN21:CLR 21H.1 CLR 22H.1SETB P0.6MOV R2,#0CJNE R2,#50,$ DOWN22:MOV A,20H ORL A,21H ORL A,22H ANL A,#01H JNZ DOWN23 AJMP UP22 DOWN23:CLR P0.6 ACALL DLY DOW

34、N1: MOV P3,#1FH DOWN11:CLR 21H.0 SETB P0.6 MOV R2,#0 CJNE R2,#50,$ CJNE R3,#0,DOWN12 AJMP UP1 DOWN12:CLR P0.6 CLR P0.7 AJMP S1 3.3 定时器T0中断程序的设计 5s定时，R2作为计数器。TIME: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC R2 RETI3.4 定时器T1中断程序的设计记录Stop键是否曾经按下过，R3作为标志。定时器T1中断程序流程图TIME1: MOV TH1,#0ECH MOV TL1,#78H MOV 6EH,A MOV 3

35、0H,P1 MOV 31H,P3 JB P1.6,TIME2 MOV R3,#0FFH MOV 20H.#0 MOV 21H,#0 MOV 22H,#0 MOV 30H,#0FFH MOV 31H,#FEH CLR TR1TIME2: MOV A,30H CPL A ANL A,#07H ORL 20H,A MOV A,30H CPL A ANL A,#07H ORL 20H,A MOV A,20H CPL A ANL A,#07H MOV 32H,A MOV A,30H CPL A ANL A,#38H RR A RR A ORL 21H,A MOV A,21H CPL A ANL A,#0

36、EH RL A RL A ORL 32H,A MOV A,P0 ANL A,#0C0H ORL A,32H MOV P0,A MOV A,31H ANL A,#0FH ORL 22H,A MOV A,22H CPL A MOV P2,ATIME3: MOV A,6EH RETI 3.5 延时程序的设计2S延时DLY: MOV R5,#20DLY1: MOV R6,#100DLY2: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DLY2 DJNZ R5,DLY1 RET第4章 系统调试AT89C51的SoftICE模式下的调试需要仿真器结合Keil uVision2的硬件仿真运行。系统调试主要爱分为三步：设置SoftICE模式、设置仿真环境和程序调试。4.1 设置SoftICE模式使用Flash Magic软件设置AT89C51进入SoftICE模式，运行Flash Magic软件，在“DE-VICE”中选择AT89C51单片机，点击“I