一種模擬電梯運行輔助教學(xué)裝置設(shè)計

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1、萬方數(shù)據(jù)第10卷第l期2008年3月河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報JournalofHebeiSoftwareInstituteV01．10N0．1Mat．2008文章編號：1673．2022(2008)01-0065-03一種模擬電梯運行輔助教學(xué)裝置的設(shè)計惠健，馮永嘩(北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京101400)摘要：本文設(shè)計了一種以單片機為核心的模擬電梯實際運行過程的裝置來輔助單片機課堂教學(xué)．通過該裝置可以幫助學(xué)生很好地理解如何用單片機來控制電梯運行的整個過程。以及如何設(shè)計整個單片機的程序結(jié)構(gòu)。取得了良好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：單片機；模塊化；點陣中圖分類號：TP3

2、68．1文獻標(biāo)志碼：A隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機逐漸成了各個院校相關(guān)專業(yè)的主干課程，在單片機的日常教學(xué)過程中讓學(xué)生如何更好地理解單片機，如何用單片機去設(shè)計一個真正的應(yīng)用系統(tǒng)，如何設(shè)計整個單片機程序的結(jié)構(gòu)，成了每一個單片機教師必須面對的問題。為了解決這些問題，本文設(shè)計了一種以單片機為核心的模擬電梯實際運行過程的裝置來輔助單片機課堂教學(xué)，已取得了良好的教學(xué)效果。1系統(tǒng)框圖及硬件電路1．1系統(tǒng)框圖該裝置對電梯的控制采用方向優(yōu)先控制方式。方向優(yōu)先控制是指電梯運行到某一樓層時首先考慮前方——匕方或下方是否有請求，有則繼續(xù)前進，無則停止，然后檢測后方是否有請求，有

3、請求則維持停止?fàn)顟B(tài)。整個裝置控制系統(tǒng)組成如圖1所示，每層電梯人口處有上下請求開關(guān)，電梯內(nèi)設(shè)有乘客到達層次的停站請求開關(guān)。設(shè)有電梯所處位置指示裝置以及電梯運行模式(上升或下降)指示裝置。電梯到達停站請求樓層后，經(jīng)lS后電梯開門，開門指示燈亮，開門4S后電梯門關(guān)閉(開門指示燈系統(tǒng)時鐘關(guān)門中斷超載提前關(guān)門分頻器狀態(tài)存儲昌2一：兮∞U運行控制門控制樓層顯示請求顯示報警圖1系統(tǒng)的組成框圖滅)，并能響應(yīng)提前關(guān)門、延時關(guān)門。能記憶電梯內(nèi)外的所有請求信號，并按照電梯運行規(guī)則次序響應(yīng)，每個信號保留至執(zhí)行后消除。電梯初始狀態(tài)為l層開門。具有電梯門防夾人自動打開、超載報警和故障

4、報警功能。外部請求信號的輸入形式為按鍵輸入，到達樓層信號來自光敏傳感器，關(guān)門中斷信號、夾人信號及超載信號則產(chǎn)生于壓力傳感器、鍵盤、光敏外部輸入接口電路。該系統(tǒng)的請求輸人信號有24個，即電梯外的8個上升請求和8個下降請求，以及電梯內(nèi)的8個樓層請求。由于系統(tǒng)對內(nèi)外請求沒有設(shè)置優(yōu)先級，各樓層的內(nèi)、外請求信號被采集后需存到存儲器內(nèi)。C8051F020單片機是系統(tǒng)的核心，通過對存儲器的數(shù)據(jù)(含請求、到達等信號)進行比較和判斷以驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)。電梯工作過程中共有10種狀態(tài)：等待、上升、下降、開門、關(guān)門、停止、休眠、防夾人自動打開、超載報警以及故障報警狀態(tài)。系統(tǒng)的輸

5、出顯示信號有兩種：一種是升降控制信號和開門／關(guān)門控制信號；另一種是面向用戶的提示信號，包括樓層顯示、方向顯示和請求信號等。收稿日期：2007—10—26作者簡介：惠健(1978一)，男，河北灤縣人，講師，碩士，研究方向為機電一體化技術(shù)。萬方數(shù)據(jù)河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報第10卷1．2中央控制單元[11121該裝置的中央控制單元采用了美國SiliconLabs公司的C8051F020單片機，該單片機將Flash、XRAM、A／D、D／A、12C、SPI、UART以及片上溫度傳感器等集合為一體，組成了SOC(片上系統(tǒng))型單片機。C8051F020單片機全兼容5l

6、指令集，且有KEILC支持，能夠沿用過去開發(fā)的5l應(yīng)用程序。在相同時鐘下，它的指令運行時間比一般的80C51系列單片機提高了大約lO倍。該單片機的封裝具有100個引腳能夠滿足各種大型控制系統(tǒng)的需要，并具有4KB片上RAM和64KBFLASH存儲器，可以在線編程。1．3按鍵輸入電路鍵盤可以分為獨立式按鍵和行列式鍵盤[31。獨立式按鍵是指直接用I／O口線的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵單獨占有一根I／O口線的工作狀態(tài)，這是一種最簡單易懂的按鍵結(jié)構(gòu)。獨立式按鍵電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I／O口線，在按鍵數(shù)量較多時，I／O口線浪費較大。故只在

7、按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I／O口線有可靠的高電平，具有較高的抗干擾能力。在本控制系統(tǒng)中，由于I／O口線充裕，因此，采用了獨立式按鍵接口電路。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2獨立式按鍵接口電路1．4顯示電路顯示電路共分為三類：一是顯示樓層號；二是顯示電梯的運行方向和狀態(tài)；三是請求信號。樓層顯示采用了74HCl64控制靜態(tài)數(shù)碼管的方式；電梯的運行方向和狀態(tài)的顯示采用了8x8LED點陣顯示屏以指示箭頭的方式進行顯示，并且可以進行綠色、紅色和黃色三種顏色的變換。箭頭的方向代表電梯運行的方向，紅色

8、箭頭靜止顯示，代表電梯停止運行，正在等待客人進入電梯；綠色箭頭閃動