电子课程设计报告设计课题：模拟电梯的设计与制作专业班级：09级电子信息工程2班设计时间： 2011年10月10日—12月31日目录一、结构设计方案选择 (3)方案一：模拟洗衣机电机控制部分 (3)方案二：模拟电梯 (4)方案比较与选择 (7)二、摘要 (6)三、模拟电梯的设计思路与要求 (7)四、单元电路设计、参数计算及元器件选择 (8)4.1 ADC0809 (8)4.2 显示部分 (10)4.3 矩阵键盘模块 (11)4.4 单片机最小系统............................................................................ .... .. (12)4.5 步进电机控制电路 (12)4.6 电梯实体的设计............................................................................ ... ................. . (15)五、总原理图及元器件清单 (16)5.1 电路总原理图 (16)5.2 元件清单 (17)5.3 实验器材与工具 (17)5.4 程序部分 (18)六、焊接电路及调试中遇到的问题 (22)6.1 单片机最小系统的调试 (23)6.2 显示部分的调式 (23)6.3 矩阵键盘的调试 (23)6.4 电梯实体的调试 (23)6.5 整体的调试与电路与实题的耦合............................................................. . (23)七、参考文献 (24)八、心得与体会 (24)一、结构设计方案选择:方案一：模拟洗衣机1、设计任务与要求用一个简单的时序逻辑电路来取代传统洗衣机所用的机械开关，实现对电流的控制，正转一定时间，停止2秒左右，再反转一定时间，再停止2s如此反复。

2、设计框图及说明整体框图如图1-1所示，电路的基本原理是利用十六进制计数器的输出口Q3与(Q3）’来提供高低电平的信号，实现控制功能。

接通电源后，时序电路不断地产生周期为1s的脉冲，这个脉冲接入道十六进制计数器，计数器的低三位接入译码器，然后产生译码信号，同一时刻只有一个灯亮，而且现象是一个流水灯电路，实现对电动机状态机监控。

图1-1 模拟洗衣机设计框图3、总体设计电路图图1-2 模拟洗衣机原理仿真图说明：如图1-2注释所说的，Q2&Q1是控制信号的控制信号，由左下角的与非门实现，当Q2&Q1=0时，电动机两端的电平都变成0，电机停止转动，由上图注释的时序可知，仅当计数器输出值为0110,0111,1110,1111（即十进制的6,7,14,15）时满足Q2&Q1=0，此时电机停止转动，而停止转动的时间恰好是2秒，时序由上往下循环，从而实现了正转6秒，停2秒，反转6秒，停2秒依次循环的功能。

方案二：模拟电梯设计方案1、设计任务要求设计一个电路，实现电梯的自动化控制和楼层显示的功能具体如下：（1）能够识别当前楼层。

（2）显示当前楼层和目的地楼层。

（3）能够用键盘输入楼层呼叫信息和目的楼层。

（4）通过电梯控制系统来实现电梯的逻辑控制。

2、总体框图及工作原理说明图1-3 模拟电梯总体方框图工作原理：接通电源后，单片机最小系统开始起振，然后单片机开始工作，执行预先写入的程序，初始话所有变量，重复执行：键盘的键码识别函数，数码管显示函数，电机控制函数，AD 控制及赋值函数，电梯开始正常工作，细节细化到具体的模块讲解。

控制通过AD 转换得到楼层测量点的电压值，通过函数把电压值转换成楼层数赋给楼层变量，若在第一层电机不动，若不在，单片机计算所需运行的距离，提供响应数量脉冲信号使电机运动到1楼，至此初始化完成。

当有呼叫信号和运动信号时，单片机会作出相应的反应，框图的左半部分是一个典型的测控系统，构成一个闭环，来实现运载客人的功能。

3、电路图的设计及说明图1-4 模拟电梯原理图原理图如图1-4所示，说明：动态数码管步进电机 控制电路矩阵键盘单片机AD 转换1、显示部分：在下图中部有一个调试按键:“按键1”，如图所示，当“键按1”按下时显示楼层，动态数码管第一位显示电梯所在楼层，第四位显示所要到的楼层；当“按键1”弹起时显示电压测试点的电压，下面有俩个LED指示灯，当电梯运行时会显示，向上运行时上面那个红色的LED亮，当电梯向下运行时，下面那个绿色的LED 灯会亮，当电梯停止运行时俩个LED灯都熄灭。

2、AD转换器的脉冲源：要求脉冲源要小于600khz，脉冲源的频率越高，转换速度越快，这个脉冲源来自来之单片机的“ALE”引脚，当单片机正常工作时其“ALE”它会产生f OSC/6即12Mhz/6=2Mhz的脉冲，经D触发器两次分频后得到500khz的脉冲。

3、控制电路：单片机（提供脉冲和加减信号）、可加减计数器（产生000、001、010、011四个二进制数）、3-8译码器和非门（把计数器产生的二进制代码译成流水灯一般的控制信号，因为译码器为低电平有效通过非门后变为正逻辑传给步进电机）。

方案比较与选择：从原理及结构方面来说，第一种电路采用基本的数字电路芯片，其具有成本低原理简单的特点；第二个方案主要由程序来实现测控，可优化性高，发展前景好，随着单片机技术的广泛应用，一个8位的单片机成本也不高，但考虑到电梯安全性要求比较高，这只是个雏形，还需要外加保护电路，而且控制信号的脉冲速度要可控，电梯从运行到停止的过程要有多个由高到低得频率的脉冲作为缓冲，方案二较方案一更复杂，但可以运用到我们学的单片机的课程，让我们对单片机强大的功能和广泛的应用有个感性的认识。

综上，我们选择用方案二，模拟电梯。

二、摘要：电梯的发展历史随着科学技术的发展，电梯也一代一代革新，应用最先进的技术，以使其功能更完善，可靠性及安全性更高。

按时间顺序依次为：1、手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。

2、按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。

3、信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。

除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。

4、集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。

5、并联控制电梯，2～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。

6、群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。

群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。

我们的模拟电梯应属于第2种。

三、模拟电梯的设计思路与要求1、电梯作用与功能（1）在乘梯楼层电梯入口处，根据自己上行或下行的需要，按上方向或下方向箭头按钮，只要按钮上的灯亮，就说明你的呼叫已被记录，只要等待电梯到来即可。

（2）电梯到达开门后，先让轿厢内人员走出电梯，然后呼梯者再进入电梯轿厢。

进入轿厢后，根据你需要到达的楼层，按下轿厢内操纵盘上相应的数字按钮。

同样，只要该按钮灯亮，则说明你的选层已被记录；此时不用进行其他任何操作，只要等电梯到达你的目的层停靠即可。

（3）电梯行驶到你的目的层后会自动开门，此时按顺序走出电梯即结束了一个乘梯过程。

2、电梯功能的实现方法及程序设计思路实现方法：由单片机作为控制核心，整合数码管显示，矩阵键盘，AD转换测电压，通过电压与楼层的对应关系来实现楼层识别，经单片机处理后给出控制信号对步进电机的控制。

程序设计思路：电梯及程序有两个状态：待命状态（启动电梯前），和运行状态（启动电梯后）。

下面是详细介绍：1、接通电源后程序的初始化：定义一个标志位flag表示，它的值为“0”和“1”分别代表电梯的待命状态和启动状态，这两个状态运行的程序不是完全一样的；2、定义一个位变量dir，它的值表示电梯运行的方向，dir=1表示向上运行，给计数器加法信号，dir=0表示向下运行，给计数器减法信号；3、定义一个函数step（）来处理数据，处理所在楼层与需要到的楼层这些变量的计算与赋值；4、定义两个数组ufloor[7] 和dfloor[7]，并赋初值{0}，分别记录向上和向下的呼叫信号，当有人呼叫的时候通过赋值函数给相应的数组元素赋值“1”；5、定义一个函数select_next()来定时地扫描这两个数组，扫描到有元素为“1”时就执行step（）函数，计算并产生固定的脉冲。

待命状态：这个状态标志位flag=0表示没有运行。

select_next( )定时扫描呼叫信息，电机出于关闭状态，当呼叫信息为“1”时，置flag=1；电梯进入运行阶段。

运行阶段：计算好楼层后，给dir赋值，然后开电机，产生固定频率和数量的脉冲，每到一个楼层执行一次select_next()，扫描呼叫数组，当以对应楼层数为脚标的对应方向的数组元素值为1时（即当先楼层有人上或下电梯），电梯暂停5秒，并给相应呼叫信号置“0”，若原方向还有其他楼层的呼叫信息，电梯继续运行，重复上面步骤，若，没有呼叫信号，则置状态标志位flag=0，电梯恢复待命状态。

四、单元电路设计，参数计算及元器件选择4.1 ADC08091、芯片ADC0809介绍：ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D 模数转换器。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片，在方案中得应用如图3-1所示。

图4-1 模拟电梯的框图2、ADC0809外部特性（引脚功能）：图4-2 ADC0809内部结构及管脚图ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图4-2所示。

下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA 、ADDB 、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE ：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START ： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D 转换）。

EOC ： A/D 转换结束信号，输出，当A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK ：时钟脉冲输入端。

要求时钟频率不高于640KHZ 。