一种模拟电梯运行辅助教学装置设计

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1、万方数据第10卷第l期2008年3月河北软件职业技术学院学报JournalofHebeiSoftwareInstituteV01．10N0．1Mat．2008文章编号：1673．2022(2008)01-0065-03一种模拟电梯运行辅助教学装置的设计惠健，冯永哗(北京京北职业技术学院，北京101400)摘要：本文设计了一种以单片机为核心的模拟电梯实际运行过程的装置来辅助单片机课堂教学．通过该装置可以帮助学生很好地理解如何用单片机来控制电梯运行的整个过程。以及如何设计整个单片机的程序结构。取得了良好的教学效果。关键词：单片机；模块化；点阵中图分类号：TP3

2、68．1文献标志码：A随着电子技术的不断发展，单片机逐渐成了各个院校相关专业的主干课程，在单片机的日常教学过程中让学生如何更好地理解单片机，如何用单片机去设计一个真正的应用系统，如何设计整个单片机程序的结构，成了每一个单片机教师必须面对的问题。为了解决这些问题，本文设计了一种以单片机为核心的模拟电梯实际运行过程的装置来辅助单片机课堂教学，已取得了良好的教学效果。1系统框图及硬件电路1．1系统框图该装置对电梯的控制采用方向优先控制方式。方向优先控制是指电梯运行到某一楼层时首先考虑前方——匕方或下方是否有请求，有则继续前进，无则停止，然后检测后方是否有请求，有

3、请求则维持停止状态。整个装置控制系统组成如图1所示，每层电梯人口处有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停站请求开关。设有电梯所处位置指示装置以及电梯运行模式(上升或下降)指示装置。电梯到达停站请求楼层后，经lS后电梯开门，开门指示灯亮，开门4S后电梯门关闭(开门指示灯系统时钟关门中断超载提前关门分频器状态存储昌2一：兮∞U运行控制门控制楼层显示请求显示报警图1系统的组成框图灭)，并能响应提前关门、延时关门。能记忆电梯内外的所有请求信号，并按照电梯运行规则次序响应，每个信号保留至执行后消除。电梯初始状态为l层开门。具有电梯门防夹人自动打开、超载报警和故障

4、报警功能。外部请求信号的输入形式为按键输入，到达楼层信号来自光敏传感器，关门中断信号、夹人信号及超载信号则产生于压力传感器、键盘、光敏外部输入接口电路。该系统的请求输人信号有24个，即电梯外的8个上升请求和8个下降请求，以及电梯内的8个楼层请求。由于系统对内外请求没有设置优先级，各楼层的内、外请求信号被采集后需存到存储器内。C8051F020单片机是系统的核心，通过对存储器的数据(含请求、到达等信号)进行比较和判断以驱动系统状态的流转。电梯工作过程中共有10种状态：等待、上升、下降、开门、关门、停止、休眠、防夹人自动打开、超载报警以及故障报警状态。系统的输

5、出显示信号有两种：一种是升降控制信号和开门／关门控制信号；另一种是面向用户的提示信号，包括楼层显示、方向显示和请求信号等。收稿日期：2007—10—26作者简介：惠健(1978一)，男，河北滦县人，讲师，硕士，研究方向为机电一体化技术。万方数据河北软件职业技术学院学报第10卷1．2中央控制单元[11121该装置的中央控制单元采用了美国SiliconLabs公司的C8051F020单片机，该单片机将Flash、XRAM、A／D、D／A、12C、SPI、UART以及片上温度传感器等集合为一体，组成了SOC(片上系统)型单片机。C8051F020单片机全兼容5l

6、指令集，且有KEILC支持，能够沿用过去开发的5l应用程序。在相同时钟下，它的指令运行时间比一般的80C51系列单片机提高了大约lO倍。该单片机的封装具有100个引脚能够满足各种大型控制系统的需要，并具有4KB片上RAM和64KBFLASH存储器，可以在线编程。1．3按键输入电路键盘可以分为独立式按键和行列式键盘[31。独立式按键是指直接用I／O口线的单个按键电路，每个独立式按键单独占有一根I／O口线的工作状态，这是一种最简单易懂的按键结构。独立式按键电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根I／O口线，在按键数量较多时，I／O口线浪费较大。故只在

7、按键数量不多时采用这种按键电路。在此电路中，按键输入都采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I／O口线有可靠的高电平，具有较高的抗干扰能力。在本控制系统中，由于I／O口线充裕，因此，采用了独立式按键接口电路。独立式按键结构如图2所示。图2独立式按键接口电路1．4显示电路显示电路共分为三类：一是显示楼层号；二是显示电梯的运行方向和状态；三是请求信号。楼层显示采用了74HCl64控制静态数码管的方式；电梯的运行方向和状态的显示采用了8x8LED点阵显示屏以指示箭头的方式进行显示，并且可以进行绿色、红色和黄色三种颜色的变换。箭头的方向代表电梯运行的方向，红色

8、箭头静止显示，代表电梯停止运行，正在等待客人进入电梯；绿色箭头闪动