1、12题 目：基于 STC89C51 单片机的模拟电梯设计系 名： 机 电 工 程 系 专 业： 08 应 用 电 子 技 术 学 生： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2011 年 5 月 10 日 目录一、 设计任务 .11.1 设计内容与要求 .1二、设计系统主要功能的说明 .232.1 设计设备的选择 .22.2 设计原理 .2三、硬件电路设计 .33.1 电源部分 .33.2 按键部分 .43.3 数码管显示原理 .53.4 电机驱动原理 .53.5 单片机最小系统 .6四、软件设计流程 .74.1 延时程序控制 .74.1.1 循环延时服务控制 .84.1.2 编码按键扫描控制 .
2、84.2 软件的实现 .84.2.1 主程序的实现 .84.2.2 子函数服务程序的实现 .94.2.3 键盘扫描的实现方法 .9五、软、硬件的调试 .115.1 调试方案的确定 .115.2 调试过程 .11六、设计心得 .11参考文献 .13附录 A 模拟电梯的程序 .15摘要： 本设计是使用宏晶公司的 STC89C51RC 加外围器件作控制单元，用数码管显示，制作的经济实惠的电梯模拟系统。其原理图可分为按键部分、显示部分、电机部分、最小系统部分。两个按键（一个电梯内，一个电梯外）对应一个楼层，另有开门、关门两个按键。芯片一旦检测到某楼层的按键被按下，就会在对应端口输出 5V 高电平驱动电
3、机来到该楼层，程单序会延迟几分钟，等4人进入电梯后，关门，去到要去的楼层。在整个过程中，数码管会显示楼层数。最小系统为单片机提供时钟信号和复位功能。关键词：STC89C51 单片机 模拟电梯 四位一体数码管一、 设计任务（选题）随着科技的发展，单片机因强大的功能、低廉的价格，越来越被广泛使用，成为很多电子产品中不可缺少的部分。同时因为单片机是模拟电子与数字电子的结合品，它的应用对于我们电子专业来说是一门必要掌握的课程。电梯对人们来说已经是必不可少了乘载工具，所以将单片机应用于实际的生活中，才达到学以致用、举一反三的境界。二、 方案设计1.处理部分：现在的单片机越来越注重功耗和处理数据快慢的问题
4、，目5前最低功耗最有发展潜力的单片机是美国 TI 公司的 MSP430 系列。不过这里为了学以致用和节约成本，同时电梯的处理数据就不需要那么高的速度，所以选用 8 位的 STC89C51 单片机。2.显示部分：本来可以用 15*18 的点阵，可是考虑到成本和接电路布线的繁琐，更糟糕的是那耗电大而不是实际的电路就没必要。所以直接用四位的数码管显示就好了。3.控制部分：本来可以用 4*4 的键盘，现在只用了四位数码管代表三层楼，所以只用 3 个按键代表梯内 3 层楼，3 个按键代表梯外 3 层楼，加上“关门”和“开门（延时）键各一个，总共 8 个键组成编码式按键就行了。功能：三、 硬件部分1.原理
5、框图STC89C51处 理 单 元按 键 单 元驱 动单 元 数 码 管显 示 单 元电 机 驱动 部 分报 警 单 元电 源 单 元2.原理图细分电源部分：用变压器把交流电 220V 转为交流电 9V（不能小于或者等于6交流电 5 伏，因为三端稳压管 7805 的输入端输出端电波压差为 2.5V） ，交流9V 经过整流桥 D1 后得到平均值为 8.1V 单方向全波脉动电压，其中停含有较大的汶波，为了得到平滑的电压，在其后面加滤波电容滤除交流成分。涤纶电容 104 可用来抵消输入端的电感效应，还可以消除电源的高频干扰。一般取值是 0.1-1uF。波动较大 8.1V 电压经 7805 的 1 脚
6、输入，输出端输出稳定的 5V，最后还要用电解电容 10uF 和涤纶电容 104 再次滤波，使电压更稳定，以供单片机和其他元器件需要。按键部分：8 个按键分别是电梯外三个键代表想电梯来到的每一层楼，电梯内三个键代表想要去的三层楼，一个关门键和一个开门键。它们一边直接接地，另一边直接接 STC 的 P1 和 P3 口，这样就可以用高低电平去判断，然后执行对应键的操作函数。显示部分：用一个四位的共阳数码管，再用四个 9015（PNP）三极管去控制显示。这样就不会占用四个 I/O 而浪费资源。当然数码管还要加上 100 的限流电阻。再备用一个 LED 灯。7电机部分：用 P20 和 P21 输出高低之
7、间去驱动 8550 组成的对称电路，从而控制电机的正转和反转。晶振部分：用 12M 和 30pF 的涤纶电容使单片机 STC89C51 起振，从而为单片机 STC89C51 提供频率信号。8最小系统：用一个按键、200 和利用电容（电解电容 22uF）充放电原理去使 STC89C51 重新上电复位。四、 软件部分1. 程序流程图9上 电初 始 化键 值 扫 描梯 外 键 吗 ？外 三 吗 ？调 用 外 三显 示 函 数外 二 吗 ？调 用 外 二显 示 函 数外 一调 用 外 一显 示 函 数梯 内 键内 三 吗 内 二 吗 内 一调 用 外 三显 示 函 数 调 用 外 二显 示 函 数 调
8、 用 外 一显 示 函 数结 束NY N N Y N N 主 程 序 流 程 图梯 外 三 按 键 显 示 函 数关 门 键 按 下 ？ 延 时在 一 楼 吗 ？调 用 去 三 楼 显 示 函 数打 开 中 断去 二 楼 键 和 梯 外 二楼 键 和 开 门 键 按 下 吗 ？关 闭 中 断 延 时打 开 中 断在 二 楼 吗 ？ 在 三 楼执 行 原 来 的运 行 状 态 保 持 三 楼的 状 态结 束YNYY N关 闭 中 断NYN子 函 数 （ 梯 外 三 按 键 操 作 函 数 ） 流 程 图 ， 其 他 类 推10五、 调试和验证首先布局好电路的摆布，如何让人一目了然，如何好看。跟着
9、把电路焊接完毕。先不要急着把单片机插上去整个系统调试，而是先测试电源部分 5V 正常与否。当我测试到 5V 波动很大或者直接没有时，发现三端稳压管 7805 之后的那个涤纶电容 104 已经击穿了，换了一个之后电源稳定正常了。然后在仿真软件 Proteus 上对照自己设计的电路画了个电路图，因为上面没有 9015 三极管只有通用的 PNP 三极管只好用这个来替补。当我在 Keil C51上随便编了一个显示 5678 的函数把它灌入仿真软件上调试时，发现数码管四位都是显示 8。然后我再倒头看看程序是否错误，感觉真的没错啊。又用另外的方式编写了显示 1234 的程序，它还是一样显示 4444。我就
10、在 Keil 上一步一步地调试程序，真的感觉没有错，当时一时懵了。最后我就做了决定，直接把把程序烧进上，插上到电路板上，那显示竟然与自己编写的完全一致喔。那时一片黑云散了，心情很好。后来觉得调试不方便，不可能每次都要把程序烧进单片机上在电路板上调试。我就仿真软件上把那个通用三极管换成反相放大器，这样调试就好了。六、心得每一次努力都总会有或多或少的收获，所以当我们做每一件事时都要全力以赴，否则就不要去做。这对我们以后工作乃至生活形成一个良好的习惯和心态。结论谢辞在、首先感谢各位老师三年来的教导。俗话说入靠师傅，修行在个人。刚接触这个专业时，还不清楚学什么，能学到什么，而现在虽说七、参考文献谭浩强编著.C 语言程序设计胡宴如、耿苏燕编著.模拟电子技术
