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在1901年的上海，美國奧的斯公司安裝了中國最早的一座電梯，而今，我國電梯業已進入了高速發展的時期，商場、醫院、賓館、倉庫、住宅大樓等地方的電梯都被廣泛應用著，直接與人們的生活息息相關，給人們的生活帶來了極大的便利，是一種必不可少的垂直運輸交通工具。

拋開一些復雜的概念，單片機在我們的生活中觸手可及，尤其是在智能儀表，實時控制，機電一體化，辦公機械，家用電器等方面擁有廣泛的應用領域。這次課設注重對單片機的理解應用，明白單片機的工作原理，掌握單片機的接口技術，中斷技術，存儲技術，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好地利用單片機來做有效的設計，提高自己的綜合能力。

結合實際情況，基于AT89C52單片機設計一個四層電梯單片機控制系統。該系統應滿足的功能要求為：

4層電梯運行控制，轎內外呼叫，運行狀態顯示。獨立鍵盤、LED顯示樓層、指示燈。

主要硬件設備：AT89C52單片機: AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。

AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本。

AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。

本設計采用AT89C52單片機作為核心，配以適當接口作為輸入輸出通道。采用三行按鍵矩陣開關電路作為外呼內選呼叫控制。實際電梯控制系統每層裝有一個傳感器，從而判斷車廂所在位置，本模型由10個獨立按鍵作為樓層到達信號傳輸給單片機，而后通過內部電路從串口驅動數碼管顯示樓層數。當電梯到達所選層，電梯開門延時等待進人并選層，然后延時關門執行請求，若無請求則停在本層等待請求。軟件部分使用C語言，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息。

本系統硬件主要由復位模塊、顯示系統、擴展部分、矩陣控制模塊幾部分組成。各模塊的主要功能如下：

(1) 復位的功能其一用于程序初始化，其二也用于擺脫互鎖和跑飛。

(2) 顯示系統的功能分為顯示led燈顯示觸發樓層數和數碼管顯示當前樓層數的兩個部分，用于顯示電梯系統此時正在運行的狀態。

(3) 擴展部分：因為單片機芯片的接口有限，故使用8155擴展串行口用以連接更多功能。

(4) 矩陣控制模塊：即內呼外叫控制程序，用于控制電梯內外電路。

單片機最小系統包括復位電路和時鐘電路。具體電路如圖3-1所示。

復位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統能否正常運行，首先要檢查是否能復位成功。初步檢查可用于示波器探頭監視RST引腳，按下復位鍵，觀察是否有足夠幅度的波形輸出（瞬時的），還可以通過改變復位電路阻容值進行試驗。本復位電路采用上電自動復位和手動復位組合。上電自動復位是在加電瞬間電容通過充電來實現的，在通電瞬間，電容C3通過R1K電阻充電，RST端出現正脈沖，用以復位。只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現自動上電復位，即接通電源就完成了系統的復位初始化。手動復位是通過按下S111后，通過電阻RR直接給服務端一個高電平使之復位。編程初始化設置數碼管顯示為1，并且等待樓層模擬傳感器讀取數據。

實際上即為一個內呼外叫系統，現以呼叫信號的輸入為例，來說明信號輸入及單片機識別原理。如圖3所示，采

用P0口外接上拉電阻的并行輸入形式，來輸入外呼叫信號，本電路采用4×4中的10個矩陣鍵盤，行掃描法識別鍵值的原理，具體原理如下：

a) 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線PC.0-PC.3置低電平，然后檢測列線的狀態。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

b) 判斷閉合鍵所在的位置在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

由于沒有電梯控制硬件模型，只能用按鍵來模擬電梯到達位置的觸發信號。本電路采用獨立式按鍵非編碼鍵盤接口查詢方式。當任何一個鍵按下時，與之相連的輸入數據線即被清0（低電平），而平時該線為1（高電平）。要判斷是否有鍵按下，用單片機的位處理指令十分方便。這種鍵盤結構的優點是電路簡單；缺點是當鍵數較多時要占用較多的I/O口。

查詢方式鍵盤的處理程序比較簡單。本處理程序中沒有使用散轉指令，并且省略了軟件去抖動措施，只包括鍵查詢、鍵功能程序轉移。

本設計所用A/D轉換電路采用通用的ADC0809模數轉換芯片，它是一種8位數字輸出的逐次逼近式A/D轉換器件，轉換時間為100us�！� 其主要特性有……

運用7SEG-MPX-4CA來實現輸出樓層信息和當前樓層上下信息，7seg-mpx8-ca是共陽極數碼管顯示器，它左下側的abcdefg dp是LED數碼管顯示器的I/O口，是段選信號，右下側的12345678是它的位選信號，就是從左到右分別是第一位到第八位，段選信號與位選信號分別接到單片機的不同輸出口，例如段選信號可以接到P0口，位選信號可以接到P2口，共陽極的字形顯示代碼為：

Uchar code DSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}.位選信號代碼為：uchar Digits[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};當選中第一位時，段選信號就執行從0到九的顯示。

本次實驗所用的試驗箱內部已經接好8155的擴展電路，8155是一個有40引腳的塑封芯片，功能較強，廣泛的應用在計算機電路中。它有兩個8位口A、B和一個6位口C，總共可以擴展出22條接線。它含一個可預置的計數器，計數范圍從2到16383，可用于延時、計數或分頻。它內部還有256字節的RAM，可以補充CPU內存的不足。為了能夠設置芯片的工作方式和了解芯片的狀態，內部還有命令寄存器和狀態寄存器。圖1為8155的引腳圖。其中，與 CPU相連的引腳有：CE是片選信號，當CE=0時，芯片才與CPU交換信息。CE接到地址譯碼器上，由整個系統分配給高位地址，以保證任何時刻只有一個芯片可與CPU交換信息，不發生地址沖突；IO/M是接口或內部RAM寄存器的選擇線。當IO/M=1時，CPU是對I/O接口操作，當IO/M=0時，CPU 是對RAM進行操作，它一般接到CPU的地址線A8上；AD0～AD7為地址數據總線；ALE 是地址鎖存信號輸入線；RD、WR分別是讀、寫控制線；RESET是復位線。當RESET=1時，8155被復位。與外部設備連接的引腳有：TMRIN（timerin）是計數輸入線；接到待測的脈沖源；TMROUT(timerout)是計數輸出線；PA0～PA7為A口的8位輸入/輸出線；PB0～PB7為B口的8位輸入/輸出線；PC0～PC5為C口的6位輸入/輸出線。各接口的工作方式由控制命令決定。

8155各引腳功能說明如下:RST:復位信號輸入端，高電平有效。復位后，3個I/O口均為輸入方式。AD0~AD7:三態的地址/數據總線。與單片機的低8位地址/數據總線(P0口)相連。單片機與8155之間的地址、數據、命令與狀態信息都是通過這個總線口傳送的。RD:讀選通信號，控制對8155的讀操作，低電平有效。WR:寫選通信號，控制對8155的寫操作，低電平有效。CE:片選信號線，低電平有效。IO/M :8155的RAM存儲器或I/O口選擇線。當IO/M =0時，則選擇8155的片內RAM，AD0~AD7上地址為8155中RAM單元的地址(00H~FFH);當IO/M =1時，選擇 8155的I/O口，AD0~AD7上的地址為8155 I/O口的地址。ALE:地址鎖存信號。8155內部設有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機P0口輸出的低8位地址信息及，IO/ 的狀態都鎖存到8155內部鎖存器。因此，P0口輸出的低8位地址信號不需外接鎖存器。PA0~PA7:8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。PB0~PB7:8位通用I/O口，功能同A口。PC0~PC5:有兩個作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口和PB口的控制信號線，這些可通過程序控制。TIMER IN:定時/計數器脈沖輸入端。TIMER OUT:定時/計數器輸出端。VCC:+5V電源。(1) 壓力傳感器的選定

（2）顯示模塊顯示當前樓層，主程序不斷地執行鍵盤掃描程序，當有鍵盤輸入時，主程序調用定時器中斷程序，并通過行列掃描方式讀取到是哪個鍵盤輸入。

（3）讀取到鍵盤之后，主程序調用顯示子程序，通過顯示上下和當前樓層信息和LED輸出當前按下鍵的信息以及開關門的信息向操作人員傳遞信息。

掃描子程序主要任務是通過行列掃描方式確定具體鍵盤的輸入，先讓PA口輸出低電平，逐行掃描，直到能確定哪行有輸入，然后讀取PC口的信息，再與設定值進行比較，最后通過選擇環節，確定最終的鍵盤號，如proteus圖中所示，PC0-PC3作為行線，PA0-PA2作為列線，相互配合完成掃描確認工作，最終轉到輸出子程序并將所輸入的信息轉化為具體的上下和數字輸出，完成鍵盤掃描子程序的基本任務。

（1）當按下2樓上，顯示欄會顯示上和上到2樓的信息，同時到2樓之后，開門LED會同時點亮。上樓按法和顯示同上。

（2）當樓層上升到4樓，按下下樓按鍵，顯示欄會顯示經過的樓層以及到達樓層，同時LED在開門時會點亮，下樓按法和顯示同上。

（3）當在電梯外部按完，開門LED點亮之后，接下來按你所要去的樓層，到達目標樓層之后，開門LED會點亮，同時顯示上下和樓層信息。

( 1 )鍵盤不能被鍵盤掃描程序讀取，最終發現是沒有接上拉電阻，接上上拉電阻模塊之后，鍵盤可以可靠地被掃描

（2）8155不能正常擴展電路，8155片選端要接低電平才能有效片選。

2下（2鍵）3下（EX鍵）4下（SETP鍵）按下相應鍵盤顯示上下及樓層信息。

7.小結

通過此次電梯控制系統的設計，我收獲頗豐。設計的核心內容就是利用單片機C51的編程來實現控制外圍各電路的運行。通過本次設計，我熟練掌握了程控系統設計的一般步驟，熟悉了編程軟件的用法，并對編程能力起到了一定的提高作用。
感謝學校給我們這次機會，鍛煉了我們的動手能力及運用專業軟件的能力。通過這次課設讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在數電上有很多的知識漏洞，以后應該多鉆研一下。這次課程設計我主要負責文論撰寫，在寫論文過程中積極和同組同學探討電梯的基本原理，每個模塊的功能及如何實現。對Office套件的使用更熟悉，為以后畢業論文的撰寫奠定了一定基礎。最后再次感謝這次課程設計。

#include "reg52.h"
#include "absacc.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define COM XBYTE[0xFF20] //定義8155地址
#define PA XBYTE[0xFF21]
#define PB XBYTE[0xFF22]
#define PC XBYTE[0xFF23]
sbit lup1=P1^0; //L1 //定義led控制端口
sbit lup2=P1^1; //L2
sbit ldown2=P1^2; //L3
sbit lup3=P1^3; //L4
sbit ldown3=P1^4; //L5
sbit ldown4=P1^5; //L6
sbit lopen=P1^7; //L8
uchar state; //當前電梯狀態
uchar statepre; //之前電梯狀態
uchar flag; //電梯上下標志，0下，1上
bit flag1; //定時時間到標志
uchar counter; //計數器
bit in1=0, in2=0, in3=0, in4=0, up1=0, up2=0, up3=0, down2=0, down3=0, down4=0; //KEY
uchar code table[]={0xf9, 0xa4,0xb0,0x99, 0xa1, 0xc1, 0xff}; //樓層顯示碼表，一共是四層
void delay(uint xms) //簡單延時0.1ms
{
uint o,j;
for(o=xms;o>0;o--)
for(j=11;j>0;j--);
}
/***********************************************************/
void display(){
PB=0xff;
PA=0xfe;
PB=table[state-1];
delay(2);
PB=0xff;
PA=0xfd;
PB=table[flag+4];
delay(2);
}
void keyscan(){ //掃描鍵盤
uchar pctemp;
PB=0xff;
PA=~0x01; //PA0口輸出低電平
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){ //PC高位置0
case(0x0e):{
in1=1; //被按下后標記，亮燈，下同
break;
}
case(0x0d):{
in2=1;
break;
}
case(0x0b):{
in3=1;
break;
}
case(0x07):{
in4=1;
break;
}
default: break;
}
PA=~0x02; //PA1口低電平掃描第二行
delay(1);
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){
case(0x0e):{
up1=1;
lup1=0;
break;
}
case(0x0d):{
up2=1;
lup2=0;
break;
}
case(0x0b):{
up3=1;
lup3=0;
break;
}
default: break;
}
PA=~0x04;
delay(1); //PA2口低電平掃描第三行
pctemp=PC;
switch(pctemp&0x0f){
case(0x0d):{
down2=1;
ldown2=0;
break;
}
case(0x0b):{
down3=1;
ldown3=0;
break;
}
case(0x07):{
down4=1;
ldown4=0;
break;
}
default: break;
}
}
void iniclock() //start clock
{
TH0=60; //TH0=(65536-50000)/256 TL0=(65536-50000)%256 50ms初值
TL0=176;
ET0=1; //開定時器
TR0=1; //啟動定時器T0
}
void run(){
iniclock(); //開定時
while(~flag1){ //時間未到掃描鍵盤
keyscan();
display();
}
flag1=0; //時間到了，清標志位，關定時器
TR0=0;
ET0=0;
}
void main()
{
state=1;
statepre=1;
flag=1;
flag1=0;
COM=0x43; //intialize 8155
TMOD=0x01; //定義定時器0/1為定時器模式
//TH0=(65536-50000)/256;//50ms初值
//TL0=(65536-50000)%256;
//ET0=1; //開定時器
//TR0=1; //啟動定時器T0
EA=1; //開中斷
while(1){
switch(state){ //掃描電梯所在位置
case(1):{
//up1=0; //一樓的按鍵燈都熄滅
//in1=0;
//lup1=1;
//lin1=1;
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre){ //上次的狀態和本次不一樣說明電梯需要開門
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in1=0; //如果in1和up1被按下則無效
up1=0;
lup1=1;
}
else{
if(up1){
up1=0;
lup1=1;
lopen=0;
run();
lopen=1;
}
}
in1=0;
if(up2|down2|up3|down3|down4|in2|in3|in4){
flag=1; //說明上行
run(); //按鍵掃描三秒鐘
state=2; //更新狀態
statepre=1;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
break;
}
case(2):{ //電梯到2樓
//in2=0; //電梯內部2樓指示燈滅
//lin2=1;
//if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈滅
//up2=0;
//lup2=1;
//}
//else{ //如果下行，電梯外下行指示燈滅
//down2=0;
// ldown2=1;
//}
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre)
{ //如果前后兩次狀態不一樣則可能需要開門
if(!(
((flag==1)&&(in3|up3|down3)&&(~up2)&&(~in2)) //去三樓
||((flag==1)&&(in4|down4)&&(~up2)&&(~in2)) //去四樓
||((flag==0)&&(in1||up1)&&(~down2)&&(~in2)) //去一樓
)
)
{
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in2=0; //如果in2被按下則無效
if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈按下無效
up2=0;
lup2=1;
}
else{ //如果下行，電梯外下行指示燈按下無效
down2=0;
ldown2=1;
}
}
}
else{ //在二樓停
if(down2|up2){
down2=0;
up2=0;
lopen=0;
run();
lopen=1;
ldown2=1;
lup2=1;
}
}
in2=0;
if(flag)
up2=0;
else
down2=0;
if(flag==1){
if(down3|in3|up3|down4|in4){
flag=1;
run();
state=3;
statepre=2;
}
else if(in1|up1){
flag=0;
run();
state=1;
statepre=2;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
else {
if(up1|in1){
flag=0;
run();
state=1;
statepre=2;
}
else if(in3|down3|up3|in4|down4){
flag=1;
run();
state=3;
statepre=2;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
break;
}
case(3):{ //電梯到3樓
//in3=0; //電梯內部3樓指示燈滅
//lin2=1;
//if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈滅
//up3=0;
//lup3=1;
//}
//else{ //如果下行，電梯外下行指示燈滅
//down3=0;
// ldown2=1;
//}
//keyscan;
//display();
if(state!=statepre)
{ //如果前后兩次狀態不一樣則可能需要開門
if(!(
((flag==0)&&(in2|up2|down2)&&(~up3)&&(~in3)) //去二樓
||((flag==1)&&(in4|down4)&&(~up3)&&(~in3)) //去四樓
||((flag==0)&&(in1||up1)&&(~down3)&&(~in2)) //去一樓
)
)
{
lopen=0;
run(); //按鍵掃描三秒鐘
lopen=1;
in3=0; //如果in3被按下則無效
if(flag==1){ //如果上行，電梯外上行指示燈按下無效
up3=0;
lup3=1;
}
else{ //如果下行，電梯外下行指示燈按下無效
down3=0;
ldown2=1;
}
}
}
else{ //在三樓停
if(down3|up3){
down3=0;
up3=0;
lopen=0;
run();
lopen=1;
ldown3=1;
lup3=1;
}
}
in3=0;
if(flag)
up3=0;
else
down3=0;
if(flag==1){
if(down4|in4){
flag=1;
run();
state=4;
statepre=3;
}
else if(in1|up1|in2|up2|down2){
flag=0;
run();
state=2;
statepre=3;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
else {
if(up1|in1|up2|in2|down2){
flag=0;
run();
state=2;
statepre=3;
}
else if(in4|down4){
flag=1;
run();
state=4;
statepre=3;
}
else{
statepre=state;
flag=2;
keyscan();
display();
}
}
break;
}
case(4):{ //case4和case1類似
//down4=0;
//in4=0;
//ldown4=1;
//lin4=1;
keyscan();
display();
if(state!=statepre){
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復制代碼

全部資料51hei下載地址（內附仿真圖與源程序+word格式的完整報告文檔）：

四層電梯最終版11.zip (1.07 MB, 下載次數: 856)

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