毕业设计论文基于单片机AT89S51电梯控制系统设计.doc
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1、成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (基于单片机AT89S51电梯控制系统设计)成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 基于单片机AT89S51电梯控制系统设计教 学 点: 指导老师: 职 称: 学生姓名: 学 号: 专 业: 应用电子技术成都电子机械高等专科学校成教院制2012年 3 月 5 日18成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计(论文)任务书题目: 基于单片机AT89S51电梯控制系统设计任务与要求:设计了一个八层电梯系统,使用单片机汇编语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。要给出系统的硬件设计原理图和软件流程设计图。
2、最后要完成系统调试,并要求完成论文。时间: 2011 年 12 月 15日 至 2012 年 3 月 15 日 共 12 周教 学 点: 重庆科创职业学院学生姓名: 学 号: 专业: 应用电子技术指导单位或教研室: 指导教师: 职 称: 成都电子机械高等专科学校成教院制毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字12月15日至12月25日选题12月26日至1月2日论文提纲写作1月3日至2月15日初稿写作2月15日至2月29日二稿写作3月1日至3月10日定稿并上交论文的电子文稿3月10日至3月15日做好论文评阅准备教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作
3、评定学生平时成绩的依据之一。摘 要单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer ),是集CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑中的永久垂直交通工具。本论文选择AT89S51为核心控制元件,设计了一个八层电梯系统,使用单片机汇编语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。利用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大及易于实现复杂控制等优
4、点。关键词:单片机、电梯、控制AbstractSCM namely Single Chip computer (Single-Chip Microcomputer), is the collection CPU, RAM, ROM, time, count and a variety of interface in one of the micro controller. One of the single chip microcomputer 51 SCM is the most typical and most representative of a, used in every fiel
5、d. The elevator is set for the mechanical principle is applied, electrical control technology, the microprocessor technology, system engineering science and technology branch in one of the mechanical and electrical equipment, it is the architecture of vertical transportation permanent.This paper AT8
6、9S51 as the core control component selection, design a eight elevator system, using single chip assembly languages programming, realize the ferry passengers to any floor, and display the elevator floors of the building and downlink. Using single chip computer control of elevator has low cost, versat
7、ility, flexible and is easy to realize the complex control, etc.Key words:Single chip microcomputer、elevator、control目录第一章 单片机概述1第一节 单片机简介1第二节 单片机的特点2第三节 单片机的应用领域3第四节 单片机的发展趋势3第五节 单片机的主要生产厂家和机型4第二章 硬件系统实现6第一节 功能模块图6第二节 AT89S51芯片6第三节 显示模块9第四节 复位开关模块9第五节 振荡器电路模块9第六节 程序下载模块10第七节 设计电路及连线11第三章 软件设计12第一节 软
8、件功能描述12第二节 流程图设计12第三节 程序设计14一、程序初始化14二、主程序调用14三、中断程序调用15第四章 系统调试18第一节 硬件调试18第二节 软件调试18结束语20谢 辞21参考文献22第一章 单片机概述单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),又称为微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机,通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。(如图1-
9、1所示)。随着技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着SOC(System on Chip)方向发展图1-1 单片机结构单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。第一节 单片机简介单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调
10、制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个最小,然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。由此来看,单片机有着微处理器所不具备的功能,它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片机最大的特征。然而单片机又不同于单板机,芯片在没有开发前,它只是具备功能极强的超大规模集成电路,如果赋予它特定的程序,它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统,它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别,单片机的应用属于芯片级应用,需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的
11、理论和技术,用这样特定的芯片设计应用程序,从而使该芯片具备特定的功能。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征,即它们的技术特征均不尽相同,硬件特征取决于单片机芯片的内部结构,用户要使用某种单片机,必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等,这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境,指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式,数据处理和逻辑处理方式,输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性,支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机
12、开发自己的应用系统,掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,可以软件控制来实现,并能够实现智能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等,单片机的应用领域越来越广泛。诚然,单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命,是一座重要的里程碑。第二节 单片机的特点1、单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB容量的ROM(8031 无)、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口
13、、全双工串口行口。2、系统结构简单,使用方便,实现模块化;3、单片机可靠性高,可工作到106 107小时无故障;4、处理功能强,速度快。第三节 单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:(1)在智能仪器仪表上的应用:单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电
14、路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。(2)在工业控制中的应用:用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。(3)在家用电器中的应用: 可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。(4)在计算机网络和通信领域中的应用:现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控
15、制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。(5)单片机在医用设备领域中的应用:单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。第四节 单片机的发展趋势现在单片机是百家争鸣的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,应有尽有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程
16、,可以看出单片机的发展趋势,大致有:一、制作工艺 CMOS 化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。二、微型化单片机现在常规的单片机普遍
17、都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。此外,现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正
18、朝微型化方向发展。三、主流与多种品种共存现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为核心的单片机占主流,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品,ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头,中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增,与其低价质优的优势,占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品,日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内,这种情形将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断局面,走的是依存互补,相辅相成、共同
19、发展的道路。第五节 单片机的主要生产厂家和机型目前世界是较为著名的部分8位单片机的生产厂家和部分主要机型如下:Intel(美国英特尔)公司: MCS-51/96及其增强系列.NS(美国国家半导体)公司: NS8070系列.RCA(美国无线电)公司: CDP1800系列.TI(美国得克萨斯仪器仪表)公司: TMS7000系列.Cypress(美国Cypress半导体)公司: CYXX系列.Rockwell(美国洛克威尔)公司: 6500系列.Motorola(美国摩托罗拉)公司: 6805系列.Fairchild(美国仙童)公司: FS系列和3870系列.Zilog(美国齐洛格)公司: Z8系列
20、和SUPER系列.Atmel(美国Atmel)公司: AT89系列.National(日本松下)公司: MN6800系列.Hitachi(日本日立)公司: HD6301,HD65L05,HD6305系列.NEC(日本电气)公司: Ucom87,(upd7800)系列.Philips(荷兰菲利浦)公司:P89C51XX系列.其中Intel公司的MCS-51系列及其增强型系列在8位单片机市场中占的份额最大,达50%左右。第二章 硬件系统实现第一节 功能模块图在本设计中需用到AT89S51芯片,1个数码管,一个蜂鸣器,复位电路,8个按键,24个发光二极管。图2-1 功能模块第二节 AT89S51芯片
21、本设计主要采用AT89S51芯片。AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)
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