电梯运行模拟控制器

目录

1.课程设计简介 (1)

1.1简介 (1)

1.2设计总电路图 (2)

1.3实物图 (4)

2.设计题目 (4)

3.总体设计 (6)

3.1电梯运行模拟控制器的总体运作流程 (6)

3.2电梯运行模拟控制器各模块关系 (6)

4.详细设计 (7)

6.1基本的IO配置（输入/输出模式） (7)

输出模式配置 (7)

输入模式配置 (7)

6.2外部中断配置 (8)

定时器中断 (8)

外部按键输入中断 (8)

6.3电梯运行逻辑设计（软件编码） (9)

数据结构设计 (9)

功能接口设计 (9)

5.体会与总结 (10)

6.附录 (11)

源代码 (11)

参考文献 (26)

1.课程设计简介

1.1简介

本设计使用STM8S系列作为主控芯片，使用矩阵键盘、若干个LED和两位

数码管作为外设。其中矩阵键盘用来模拟电梯按键，若干个LED灯用来模拟电梯的运动方向、楼层的指示灯（电梯内部楼层对应的按钮），两位的数码管用于显示电梯目前所处楼层。

1.2设计总电路图（基于AD这个平台生成的PCB图与原理图）

原理图

原理图

PCB图

PCB图

1.3实物图

实物图

2.设计题目

设计一个电梯运行模拟控制器，其系统框图如下图所示：

电梯运行模拟控制器框图

功能要求：能够模拟控制一个8层楼梯的电梯的运行。具体要求如下： 1.电梯平时没有接到命令时候或者执行完命令后停在1楼，门关闭.。 2.电梯运行速度2秒一层楼

3.电梯门在开启的情况下没有收到命令10秒中后自动关闭。在运动中门必须关闭，（最后3秒可以设置音响警告信号）

4.一句话，电梯控制器满足实际电梯的运行要求，电梯在运行的时候可以最多记住8个命令。并且综合考虑公平性（先按键先执行）和有效性（完成任务的总的行走路径最短）来执行。

要求完成的内容：

1.完成硬件电路的设计与安装调试（可借助单片机实验电路板），并用CAD 软件画出原理电路图。

2.画出流程图，编写并调试驱动程序。

3.撰写设计报告。

MCU

1位七段数码管，3个LED 灯（显示当前电梯所处楼层与运行方向以及

键盘以及对应的LED 灯（1－8，开

门，关门）每个数字按键对应一个LED 灯，按下按键灯亮，

8

个LE D

灯

显示电梯所

2个灯显示当前电梯

8×2－2＝14个按键表示每层楼入口的电梯按键

3.1 电梯运行模拟控制器的总体运作流程

等待外部信号

整体配置初始化

收到中断信号？

执行电梯处理逻辑

是

否

电梯运行模拟控制器整体运作流程

3.2 电梯运行模拟控制器各模块关系

电梯运行模拟控制器各模块关系图

6.1基本的IO配置（输入/输出模式）

输出模式配置

对于输出模式IO的配置，用到的外设（LED灯，数码管，矩阵键盘），在代码中都有对它们进行对应的配置。其中将LED的对应的IO口配置成推挽输出模式。当然数码管也是相同的配置方式，所以不做赘述。

输出模式的引脚的配置

输入模式配置

对于IO口为输入模式的配置，将矩阵键盘设为输入模式，等待外部去触发。

输入模式的引脚的配置

6.2外部中断配置

定时器中断

此设计使用了定时器中断用于每2s产生一个中断信号，这个信号的作用是让主控芯片知道当前（正在运动的）电梯的所处楼层发生了变化（向上运动了一层或是向下运动了一层）。

定时器中断配置

外部按键输入中断

此设计使用外部按键输入中断，用来及时检测电梯内部、外部的楼层按钮被按下的情况，每当有按钮被按下就产生信号使主控芯片进行相应的逻辑处理。

外部按键输入中断（部分）

6.3电梯运行逻辑设计（软件编码）

数据结构设计

在电梯运行期间，电梯的运行方向、电梯当前所处楼层、电梯内部的哪几个对应的按钮被按下需要被存储下来。以及当外部有按钮被按下时，需要记录当前被按下的按钮编号所以设计了以下的数据结构。

数据结构设计

功能接口设计

为了让模拟电梯的控制器的运作与现实的电梯相似，需要设计相应的接口以便模拟控制器以正确的逻辑正常运作。

功能接口设计

5.体会与总结

对于这次的课设，我个人认为这是大学以来工程量最大的课设，因为它涉及了软件方便的编码，还有硬件方面的PCB制版还有最后就是要自行编写一个规范的文档报告，总的来说工作的内容还是比较丰富的。

在软件编码方面，由于C语言有一段时间没有去使用了，所以在对单片机进行裸机编程的时候，我去复习了单片机原理和C语言的相关书籍，以便我去选择更好的数据结构用来存储数据。在软件编码过程中，比较有意思的就是去设计电梯运作逻辑，在设计这个逻辑时，我自己也再次对我们生活中的电梯运作流程进行了进一步的观察。这个逻辑相对于比较有挑战性的就是，你要让你写的逻辑穿插在硬件层和软件曾中正常运行，所以在DEBUG的时候也比较难去查问题，由于自己也比较懒，在DEBUG的时候懒得用那个仿真调试的功能，导致最后解决BUG的时间花的还是比较多的。

在硬件PCB板制作方面，主要就是去学习怎样去使用AD这个专业的画板软件，自己也第一次去用化学药剂腐蚀的方法去制作最小版，自己动手去做一个小玩意儿的经历也是很有意思的。

在文档编写方面，由于之前上了WORD的选修，所以我也就趁这次机会，把之前所学的只是进行学以致用，这次文档的编写我尽量按照毕业课设的规范来要求自己，以求让文档的格式看起来更加的让人赏心悦目。