摘要 3
Abstract 3
第一章 绪论 4
第二章 系统总体设计方案及主要芯片介绍 5
2.1 系统总体设计方案 5
2.2 硬件设计 5
2.2.1 引言 5
2.2.2 主控芯片选择 6
2.2.3 显示模块选择 6
2.3 主要芯片介绍 6
第三章 系统主要模块介绍 7
3.1 主控芯片模块 7
3.2按键控制电路 8
3.3数码管显示电路 8
8
3.4楼层指示电路 9
3.5 电梯上下指示电路 9
3.6 停站报警电路 10
第四章 系统软件设计与情况处理 10
4.1 系统流程图 10
4.2 电梯各情况下所对应的处理方法 11
第五章 电路调试与总结 12
5.1 电路的焊接与调试 12
5.2 总结 12
致谢 13
这次毕业设计的完成有赖于老师的帮助以及周围同学们的援手，是他们帮助我度过设计过程中的重重难关。老师与同学们的帮助使得我的毕业设计出色且顺利的完成，在此我要郑重的感谢他们。正是因为老师的谆谆教导才有了我的今天，正因为有了大家的帮助才有了我的设计成果。感谢所有为我的毕业设计提供帮助的朋友们与学校老师领导们，我永远不会忘记你们对我的助力，再次真诚的感谢他们。我会在以后的学习工作道路上继续努力，不会辜负你们的良苦用心的。 13
回想刚刚步入校园的时候，我是那么的充满激情甚至可以说是有些浮躁，不禁对身边的任何人和事都感到好奇，这可能就是最初的我吧。经过大学四年的沉淀，我觉得自己沉稳了很多，没有了当初的心浮气躁，这一切都有赖于学院老师的栽培与教育，如果没有他们的努力耕耘，我可能还只是一个没长大的孩子，在此我向物电学院的所有领导，任课老师以及辅导员表示真挚的感谢。 13
参考文献 14
附录1 整机电路原理图 14
摘要
本设计是以STC89C52单片机为核心，以共阴数码管作为电梯楼层显示，以多个发光二极管作为电梯楼层上下指示灯，以非自锁按键作为电梯楼层按键的模拟电梯运行系统。本次设计实现了电梯运行的基本功能，操作者可以通过楼层按键模拟自己想要去的楼层，可以智能处理不同楼层的请求，更加高效合理的进行电梯模拟运行。本次设计将平时所学的单片机知识与现实生活中的应用工具相结合，通过单片机来实现电梯控制，主要程序则使用C语言进行编程实现，很好的节省了设计硬件电路所用的花费，使这种新型电梯具有良好的市场前景。
关键词：单片机STC89C52，电梯，共阴数码管
Abstract
This design is STC89C52 microcontroller as the core, with a common cathode LED digital tube as the elevator floor display, with a plurality of light emitting diode as the elevator floor indicator, with the keys in the non self locking button of the elevator as simulated elevator operation system. The design and implementation of the basic functions of the elevator operation, the operator can want oneself to the floor by floor button simulation, intelligent processing request of different floors, more efficient and reasonable elevator simulation run. This design will usually learn knowledge of SCM and the real life application tool combination through the single chip microcomputer to realize the elevator control, main program using C language programming, good save cost of hardware circuit design, the new elevator has good market prospects.
Key words: single chip microcomputer STC89C52, elevator, common cathode digital tube
第一章 绪论
早在公元前200多年，人类就开始使用升降工具来进行货物、人员的运输，这种升降工具就是电梯的前身。但随着使用的增加，这种简陋的升降工具也开始暴露出所存在的问题，那就是安全问题。为了解决这一问题，经过许许多多的前辈的辛苦探索，电控式升降工具（也就是电梯）问世了。
随着生活节奏的加快，科学技术的进步，电梯也得到了更深层次的发展，各种不同规格，不同用途的电梯相继问世。双层式电梯则向世界展示了电梯发展的潜力，不仅节省了运输的空间，还能够提高运输的能力；而装有自动变速器的电梯又能更好的节省人们的时间；而拥着不同形状的观光式电梯（比如说三角形，半圆形，全圆型）则可以让处在其中的乘客们的视野得到有效的扩散，变得不再封闭。自动扶梯则大大的减少了人们上下楼层的时间以及提行李的疲惫感。现在，美国奥的斯作为世界著名的电梯公司的代表正展现它的英姿，仍然延续着电梯产品的研究和开发，并且也不断提高自己的维修服务系统的水平。
现在电梯的发展已经更加趋于高智能化。电梯装璜材料将选取不含或者只含较少的对环境有危害的材料。通过计算机控制取代原有的继电器控制，使得电梯变得更加安全可靠。另一方面，电梯发展也变得更加人性化。在设计过程中，设计师们更加注重内部轿厢的舒适感。通过加强电梯停靠的稳定性以及出入电梯门的安全性，增添了许多安全提示语音以及电梯运行状况语音播报，使里面的乘客乘坐时舒适安心。
未来电梯的发展也是潜力巨大。未来电梯发展的主要方向有以下这些方面：改良产品设计、生产环保节能型电梯。改良电梯牵引绳设计，电梯曳引是通过拽引绳来实现的，拽引绳主要材料是采用尼龙混合纤维制成的绳子。但是未来电梯也可能实现直线电机驱动，将无需拽引绳牵引。电梯也将变得更加智能化，可以通过唯一的主机来控制整幢大楼内所有电梯的运行。绿色可持续发展定会成为设计师们设计师所考虑的首要因素。通过有效的降低电梯上下运行过程中的摩擦以及减少电梯上下运行停靠时的惯性作用，我们能更好的降低运行能耗。驱动系统则通过使用永磁同步驱动无齿轮曳引机。一般来说在停靠层数较少的电梯运行系统中，可以同一个操作按键来控制两个不同的电梯轿厢上下运行。可以预见电梯未来的发展前景一片光明。
第二章 系统总体设计方案及主要芯片介绍
2.1 系统总体设计方案
本设计主要使用STC89C52单片机来控制系统运行。通过数码管显现楼层，由相对应的发光二极管显示按键所按的楼层，按键控制电梯上下运行以及一组发光二极管模拟电梯的上下箭头。系统总设计框图如图1所示。
图2.1 系统总设计框图
2.2 硬件设计
2.2.1 引言
所谓的硬件设计就是将单片机同其他控制模块结合在一个电子线路的设计。在电梯模拟系统中，我们需要将不同需求的乘客送往他们所需要的楼层，因此我们就需要如下几个模块：按键呼叫模块，楼层显示模块，运行显示模块，单片机主控模块 。
2.2.2 主控芯片选择
方案一：采用MC9S08AW60单片机，由于本系统采用的是单片机芯片进行核心控制，我第一个想到的是我们所学的飞思卡尔单片机MC9S08AW60。MC9S08AW60芯片功能齐全，片内有多达60KB的可编程存储器，片内RAM高达2KB。但是本系统只需要简单地控制电梯上下运行，并不需要这么大的内存，而且MC9S08AW60相较而言成本略高，感觉会比较浪费。
方案二:采用STC89C52单片机，STC89C52芯片是一款简单而且使用的经典51单片机，它的程序容量只有8K，但对于本系统足够，而且成本低，因此选择该芯片。
2.2.3 显示模块选择
方案一：采用12864LCD液晶显示屏作为显像模块，12864液晶显示屏可以显现大量的图形﹑数字以及文字，显像简单易实现，但成本高，比较浪费资源。
方案二：采用简单的共阴数码管实现数字显像，简单而且经济实惠，符合设计理念，所以选择数码管作为数字显示模块。
2.3 主要芯片介绍
2.3.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机芯片引脚图如图2.3.1所示，实物图如图2.3.2所示。
图2.3.1 STC89C52引脚图 图2.3.2 STC89C52实物图
正如图所示，STC89C52共有40个引脚，而其引脚功能如下：
1.电源引脚：20脚Vss接地与40脚Vcc接高电平
2.时钟控制引脚：18脚XTAL2与19脚的XTAL1是外部时钟电路与晶振电路的输入端与输出端。
3.复位引脚：9脚的RST是芯片复位的引脚。电路中一般采用上电复位。
4.控制引脚：29脚的PSEN是外部选择是否联通的信号控制引脚。30脚的ALE/PROG引脚控制地址能否被读取的引脚。30脚的EA引脚则是控制内外寄存器选择的引脚。
- Ｉ/Ｏ口：芯片上共有四组Ｉ/Ｏ口，分别是P0,P1,P2,P3口。P0口是总数据口，P1口是为操作者最习惯使用的数据口，P2口则是存储系统高8位地址所用的数据口，P3口是通用型双功能数据口。
第三章 系统主要模块介绍
3.1 主控芯片模块
STC89C52芯片是40脚的集成芯片，其在整电路中引脚连接如图3.1所示
图3.1单片机主控电路
3.2按键控制电路
本次设计中，预计设计实现8层电梯控制，因此我们需要8个按键来控制相应的1至8楼，8个按键分别接入单片机的P30到P37接脚，控制电路图如图3.2所示。
图3.2 按键控制电路图
3.3数码管显示电路
电梯楼层显示采用极阴数码管，极阴数码管内含8个发光二极管。共阴数码管共有10个引脚，在本系统中，不同引脚对应着单片机不同的I/O口，总体来说与单片机的P0数据输出口相互对应。具体而言，其中a脚对应着P06, b脚对应着P07，c脚对应着P04，d脚对应着P03，e脚对应着P02，f脚对应着P01，g脚对应着P00, 3与8脚对应接地。数码管引脚对应如图3.3所示。
图3.3 极阴数码管对应引脚图
3.4楼层指示电路
每一个楼层都需要对应的指示灯显示，当操作者按下他想去的楼层按键是，对应的发光二极管灯就会被点亮。8个二极管对应单片机的P1口。具体如图3.4所示。
图3.4 指示电路
3.5 电梯上下指示电路
在这次设计中关于电梯运行时的状态，我们为了显而易见，用了一组二极管组成箭头来显示电梯运行的状态（是向上还是上下）。由于上下箭头显示时中间的D1、D5、D8、D12总是亮的，所以在程序中始终使P21口始终保持低电平输出，而当电梯上行时，P22口则变成低电平。与此一样，当电梯下行时，P20口则输出低电平。具体接法如图3.5所示。
图3.5 电梯上下行指示电路
3.6 停站报警电路
为了更好的模拟电梯停靠时，我们设计了一个报警装置。每到达一层，蜂鸣器就会报警，报警电路如图3.6所示。
图3.6蜂鸣器报警电路
第四章 系统软件设计与情况处理
4.1 系统流程图
所谓的软件设计就是从系统需要出发，考虑到系统所会发生的各种情况，把不同的情况全都整合到一个程序中，驱使单片机芯片完成系统功能。
本系统设计所包括的情况总共分为两大类，一种是电梯向上运行，另一种是电梯向下运行。而这两大类中又分别分成两小类，送人或者是接人。也就是说总共分为四种情况:电梯向上运行去送人，电梯向上运行去接人，电梯上下运行去送人，电梯向下运行去接人。根据这四种情况，我们来进行程序设计，通过不同的判定程序来判断是属于哪种情况，然后由系统相应去执行。这就是整个系统的软件设计，流程图如图4.1所示。
图4.1流程图
4.2 电梯各情况下所对应的处理方法
关于电梯运行处理方式，我们以电梯上行举情况说明。
当电梯在底层时，一旦有人按下向上的按钮，那么电梯就会响应，载人向上。可是在电梯运行时当有人按按钮，，很可能会在其他不同楼层的人按其他键（向上或向下）。所以电梯在运行的过程中就需要确定一个合理有效的响应方式，也就是乘坐的优先顺序。而如果在上行的过程中，有人按了一个按钮，但电梯在目前已通过那一层，然后电梯将不会选择去接他。当然，如果上层的客户是在电梯出发之后（一般而言，此时电梯已经在顶层），电梯会检测到下按钮。如果在更高层的人此时呼叫下行，那么电梯就会选择优先去响应他们的请求，然后在下行的时候依次呼应按了下行键且处于正在等待中的顾客。最后经过客户的发送，然后对那些在电梯的过程中做出反应。
简单来说，如果电梯处在上行的状态，在响应于不同客户的优先级（或电梯的响应）的过程中，可以分为：在底部但呼叫上行客户低于在底部但呼叫下游客户，在底部但呼叫下游客户低于在顶部但呼叫向下的客户，在顶部但呼叫向下的客户低于在顶部但呼叫上游的客户。电梯在运行过程中，通过电梯所处状态，我们需要确定具体目标楼层是否已被锁定。现在以上行为例子来说明：当电梯上去了，是送人的，比如电梯往二楼跑，但是六楼有人需要上楼，然后电梯就需要回应这次响应。因此，电梯系统将设置自己的目标楼层为六层，并继续运行，如果六楼的呼叫之后，电梯还没运行到四楼但四楼有人响应，那么电梯就回先响应四楼的请求，然后再运行到六楼去。但如果乘客在五层的按键上按下了按钮，或有人在二层的呼叫，则电梯会被暂时忽略。
第五章 电路调试与总结
5.1 电路的焊接与调试
在进行电路焊接的时候，先不着急焊接各个原件。在所有原件买回来之后，我们应该先进行电路板的排版，合理有序的排版能让人耳目一新的感觉，而且整齐的排版可以使电路焊接时事半功倍。
在电源电路焊接完成时，先进行电源上电，看电源指示灯是否被点亮。如果被点亮则说明电路电源焊接正确，如果没被点亮则说明电源焊接出错，需要用万用表排查错焊或者虚焊的地方。供电正常是保证电路能够运行的基础。
在焊接电路的时候，我们能够把电路中的高电平与地分别引出来，这样既能美观减少跳线又能方便各个部件正常运行。
当电路焊接成功后，我们需要做的是调试电路。调试则采用电脑上的仿真软件，仿真运行电路，看是否能够满足设计要求，并且进一步完善设计。
5.2 总结
本次设计是基于STC89C52单片机的电梯模拟运行系统，该设计实现了电梯的基本运行，模拟了电梯运行的各种情况，很好的完成了此次毕业设计的最初目的及要求。
经过本次毕业设计，我感触颇深。经过一开始设计题目的确定，后来课题设计遇到瓶颈。在老师以及同学们的帮助下，我换了一个新的研究课题，也就是我现在的设计题目。对此，我对我此次的设计总结如下:
第一，通过这次设计我深刻的认识到了团结合作的重要性。在设计之初，我并没能够很全面的考虑到电梯运行中会出现的各种情况，结果导致在开始运行电路时，出现了响应出错的问题，设计无法识别再一次向下运行过程中接人的先后顺序。事后我咨询了其他的同学，才发现响应优先级没有确定好，经过与同学多次讨论以及仿真实验后，才很好在大家的帮助下，最终还是解决这个问题。
第二，通过这次设计我更加深刻的认识到了专业学习的重要性。这次毕业设计是对我们大学所学知识很好的总结与体现。通过我们所学的专业课知识，我们来进行着设计的主题核心以及课题实现。想要认真完成毕业设计，平日里专业知识的积累十分必要，这也警示着自己未来学习工作必须脚踏实地，努力向上。
不管自己身处何地，都应该保持着一份努力学习的心态以及积极向上的态度。
第三，我认识到了培养平日动手能力的需要。在进行电路焊接的时候，经常性的出现锡丝焊接的过于难看的情况，尽管仍能够实现电路功能，但总觉得差强人意。这就体现到平日里焊工的缺少，所以动手能力一定要好好的去培养。动手实践能力不仅关系到自己未来的在生产工作中基本对手实力，还能让让自己能够很好的去操纵机器。
最后我想说的是通过这次设计，我清楚的明白了自己所缺少的东西以及我所擅长的方面。我缺少了对外面纷扰世界的向往，但我拥有工作学习中宁静致远的心态。我缺少了外界形形色色人们的接触，但我拥有了许多关心爱护我的老师与同学。尽管我知道我缺少很多，但是我在大学四年是收获颇深的。美好的大学生活即将结束，等待我们的将是职场新的挑战，而我则会越战越勇，闯出一片新的蓝天。
致谢
这次毕业设计的完成有赖于老师的帮助以及周围同学们的援手，是他们帮助我度过设计过程中的重重难关。老师与同学们的帮助使得我的毕业设计出色且顺利的完成，在此我要郑重的感谢他们。正是因为老师的谆谆教导才有了我的今天，正因为有了大家的帮助才有了我的设计成果。感谢所有为我的毕业设计提供帮助的朋友们与学校老师领导们，我永远不会忘记你们对我的助力，再次真诚的感谢他们。我会在以后的学习工作道路上继续努力，不会辜负你们的良苦用心的。
回想刚刚步入校园的时候，我是那么的充满激情甚至可以说是有些浮躁，不禁对身边的任何人和事都感到好奇，这可能就是最初的我吧。经过大学四年的沉淀，我觉得自己沉稳了很多，没有了当初的心浮气躁，这一切都有赖于学院老师的栽培与教育，如果没有他们的努力耕耘，我可能还只是一个没长大的孩子，在此我向物电学院的所有领导，任课老师以及辅导员表示真挚的感谢。
从刚进学校的孤独一人变成一个四十多人的大家庭，这是一件多么令人惊讶的事。遥想当初大一军训的时候，我们班级被拆分成三块组到其他班上，这使得我们没有能够很好的了解彼此。但是在接下来的学习生活中，我们渐渐熟络起来，大家一起构建了属于我们自己的班级，同学之间的友爱互助是我一直前进的动力，在此我需要向他们表示我真诚的谢意。
大学并不是人生征途的终点，我们即将面对的是职场的考验，那是更加充满危险与挑战。它不会像在学校那么的温馨，它容不得一丝懈怠。因此我要谢谢学校对我多年的教育，我相信我能利用我的所学在未来的挑战中一往直前。在此敬以真挚的感谢！
参考文献
[1]童诗白 华成英 编著《模拟电子技术基础》 高等教育出版社 2011年5月
[2]李朝青 编著《单片机原理及接口技术》 北京航天航空大学出版社 2011年1月
[3]马忠梅 编著 《单片机的C语言应用程序设计》 航空航天出版社 2003年7月
[4]佘新平 编著《数字电子技术》 华中科技大学出版社 2011年2月
[5]薛永毅 王淑英 何希才 编著《新型电源电路应用实例》 电子工业出版社 2001年10月
[6] 郭天祥.51单片机c语言教程[M] 电子工业出版社2009年3月
附录1 整机电路原理图
