自动电梯控制系统的设计设计论文

摘要

单片机具有体积小，可靠性高，售价便宜的特点，虽然它属于技术产品，却简单易学，开发方便。广泛应用于各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化，构成工业技术改造的最理想机种。

第一章对单片机做了简单的介绍，尤其对MCS-51有一定的认识。主要针对它的主要应用特性，存储器的扩展与配置、I/O口的扩展与配置。了解其扩展方法。

第二章叙述了本试验控制系统的硬件部分，设定了自动电梯的任务，并对其进行检测、调试。

第三章叙述了本试验控制系统的软件部分。结合硬件部分给电梯确定动作行程流程图。

第四章对该次设计的小结，对该次试验过程中的得与失进行总结与提高。

附录中的程序和程序流程图是对第三章软件的补充。还有必不可少的参考文献。

关键词：单片机，自动电梯

第一章单片机基础

电子计算机是一种能对信息加工处理的机器，它具有记忆、判断和运算能力，能仿效人类的思维活动，代替人的部分脑力劳动，并能对生产过程实施某种控制。§1.1 单片机微型计算机概述

单片微型计算机是微型计算机的一个分支，也是一种非常活跃和颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用控制领域，故又称微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备结合，便可成为一个单片机控制系统。

一、单片机内部结构

单片机内部含有计算机的基本功能部件，典型的单片机内部结构如图1-1

图1-1内部结构

二、中央处理器CPU

中央处理器CPU是单片机的核心部分，它由运算器、控制器和中断部件等组成。数据处理和系统的操作控制都是由CPU完成的，单片机最主要的功能技术指标也是由它决定的。根据CPU的字长（即数据运算和传送的位数），单片机可分为：1位机、4位机、8位机和16位机等。此外，不同的单片机CPU的运算速度、数据处理能力、中断和实时控制功能等方面差别很大，这些也是衡量CPU功能强弱的主要技术指标。

三、存储器

单片机的程序存储器和数据存储器多数是分开的。这是因为单片机是面向控制运用领域的，通常情况下，需要较大容量的程序存储器和较少的数据存储器，程序存储器和数据存储器的电路类型也不一样。

1．程序存储器

单片机内部的程序存储器一般为1~32KB，通常是只读存储器。此外，根据内部程序存储器的结构不同，各种类型的单片机又有如下几种形式的产品：ROM型单片机：由用户委托芯片制造采用掩膜方法固化，用户不能修改ROM 中的程序。

EPROM型单片机：可用紫外线擦除原有程序写入新程序，使用方便。

E²PROM型单片机：内部具有电可擦除电可编程的E²PROM程序存储器。

无ROM型单片机：内部没有程序存储器，这种产品不是完整的单片机，必须外接程序存储器（一般是EPROM才构成完整的微型计算机，如8031。）

2.数据存储器

单片机内部的数据存储器容量一般为64～256B，由静态随机存取存储器RAM 构成，少数特殊的单片机含有EPROM数据存储器。单片机内部的数据存储器可以作为工作寄存器、堆栈、位标志、数据缓冲器使用。

四、I/O接口和特殊功能部件

单片机都有数量不等的并行口，它们可以用于外接输入/输出设备，极大多数单片机具有一两个串行接口，一般有多种工作方式，可以实现异步通信或通信规约的同步串行通信。

§1.2 单片机应用系统结构

由于应用场合和系统的功能要求不同，单片机应用系统的结构、规模和复杂性差别很大，大致可分为基本系统和扩展系统两大类。

一、基本系统

单片机的基本系统也称为最小的应用系统，典型的单片机基本系统结构如图1-2所示。

图1-2单片机基本系统结构

二、扩展系统

单片机的扩展系统通过单片机的并行扩展总线或串行扩展口在外部扩展程序存储器、数据存储器或I/O接口电路，以弥补单片机内部资源的不足，满足特定的应用系统的功能要求。典型的单片机并行扩展系统结构如图1-3所示。

图1-3单片机扩展系统结构

§1.3 单片机的应用

单片机和一般的微型机（它们由微处理器CPU，存储器和I/O接口电路等芯片组成，我们称之为多片微机，为IBM PC机）相比，具有下面一些特性。

1、体积小

2、可靠性强

3、控制功能强

4、使用方便

5、性能价格比高

6、容易产品化

单片机的应用：

1.单片机在智能仪器仪表中的应用

例如：MCS-51 系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。

2.单片机在工业测控中的应用

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，从电饭煲、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，可以很方便的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制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通行呼叫系统、列车无线通信、再到日常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

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。

§1.4 MCS-51系列单片机系统结构

自80年代初Intel公司的MCS-51系列单片机问世以来，该系列的单片机产品已发展到几十种型号。8051是最早最典型的产品，该系列其他新的产品都是以它为核心再增加了一定的功能部件构成的。

一、总体结构

MCS-51系列单片机的典型产品为8051、8751、8031，我们常用MCS-51这个术语泛指以8051为核心的单片机。

图1-4是MCS-51的系列结构简图，这是按功能划分所形成的。

图1-5则表达了MCS-51的逻辑符号。