怎样去设计一种基于51单片机的四层和八层电梯控制系统

怎样去设计一种基于51单片机的四层和八层电梯控制系统？
如何对基于51单片机的四层和八层电梯控制系统进行proteus 仿真？

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郭佳

2021-12-22 11:32:02

系统概述
本系统以51单片机作为控制核心，实时读取电梯内外部操作按键，及时响应乘坐要求。数码管和LED指示灯，分别表示当前电梯所在楼层和升降状态；步进电机模拟电梯运行过程（电机顺时针转动为升，逆时针为降）。
同时，本系统具有电梯紧急停止和报警功能。电梯运行过程中，按下报警键，报警灯闪烁，蜂鸣器鸣叫，电梯停止运行。长按启动键后，解除报警，电梯恢复运行；
按下紧急停止按键，电梯急停，数码管显示当前急停楼层，上行灯和下行灯均熄灭，表明电梯处于不可用状态。
需要注意的是，启动键用于模拟电梯关门，在电梯内部按下要去的楼层后，再按下启动键，电梯才会开始运行。
整个系统构建如下所示：

仿真电路图

仿真分析
双击单片机，加载C程序文件夹里的elevator.hex，运行仿真，结果如下。电梯停靠在1楼，上行灯点亮，等待乘客乘坐；

假设4楼住户要到2楼，4楼住户在电梯外部按下“下”的按键后，电梯从1楼开始上升，上行灯点亮，步进电机顺时转动，数码管依次显示楼层；下图为电梯上升过程中，到达3楼位置；

到达4楼后，步进电机停止转动，数码管显示数字4，同时黄色下行灯点亮，表明电梯将开始下降；

4楼住户进入电梯，按下电梯内部按键2F后，再按下启动键（模拟电梯关门），电梯运行，步进电机逆时针转动；到达2楼后，如下所示；

报警与急停
在电梯运行的任何时刻，按下电梯内部报警按钮，红色LED报警灯点亮，蜂鸣器鸣叫，电梯停止在当前楼层，步进电机也停止转动；长按启动键，警报解除，电梯恢复运行；下图为电梯在2楼位置报警。

出现意外情况时，按下紧急停止按键后，电梯立即停止，数码管显示当前急停楼层，上行灯或下行灯都熄灭，表明电梯此时不可用，同时步进电机停转；此时只有重新运行系统才可解除急停；下图为电梯在3楼位置急停；

部分C代码

#include
#include

unsigned char ucMotorDrvPuls; //电机运转时初始值
unsigned char FORREV=1; //1表示上行，0表示下行
unsigned char STOPCUR=0;//1电梯停留在当前层，0不停留
unsigned char CURFLR=1; //当前所在楼层
unsigned char count=0;  //累计到COUNT即表示运行过一层

#define UCTIMES 8 //设置电机转速
#define OUTPUT P2 //电机驱动信号口
#define COUNT 8 //电机每循环8次表示电梯经过一层楼

***it UP1=P3^4;
***it DOWN2=P3^3;
***it UP2=P3^2;
***it DOWN3=P3^1;
***it UP3=P3^0;
***it DOWN4=P1^7;
***it FLOOR1=P1^0;
***it FLOOR2=P1^1;
***it FLOOR3=P1^2;
***it FLOOR4=P1^3;
***it START=P1^4;
***it STOP=P1^5;
***it ALARM=P1^6;

//报警位
***it alarmBit=P0^4;
***it upLight=P0^5;
***it downLight=P0^6;

void time(unsigned int ucMs);//延时单位：ms
void outPress();//按下电梯外按钮
unsigned char inPress();//按下电梯内楼层按钮
unsigned char elevator();//到达某一层返回1，否则返回0
void storeUP(unsigned char);//存储当前所有上行请求
void storeDOWN(unsigned char);//存储当前所有下行请求

//延时函数
void time(unsigned int ucMs);

//初始化所有灯
void initLights(void);

//设置当前楼层
void setFloor(int floor);

//设置电梯向上运行灯
void setUpLight();

//设置电梯向下运行灯
void setDownLight();

//设置电梯停止运行灯
void setStopLight();

//设置电梯向上运行灯
void setAlarmLight();

//设置电梯报警灯和喇叭
void setAlarmLight();

//关闭电梯报警灯和喇叭
void offAlarmLight();

//报警开关
int alarmSwitch=1;

unsigned char UP_req[5]={0,0,0,0,0}; //上行请求
unsigned char DOWN_req[5]={0,0,0,0,0}; //下行请求

//电机定位
void position(void)
{
  OUTPUT=0x01|(P2&0xf0);time(200);
  OUTPUT=0x02|(P2&0xf0);time(200);
  OUTPUT=0x04|(P2&0xf0);time(200);
  OUTPUT=0x08|(P2&0xf0);time(200);
  ucMotorDrvPuls=0x11;
  OUTPUT=0x01|(P2&0xf0);

}

/****************************************/
/*                主函数             */
/****************************************/
void main(void)
{
  time(100);
  initLights();
  position();//电机定位
  ucMotorDrvPuls=0x11;
  OUTPUT=0x00|(P2&0xf0);//电机停止
  setFloor(CURFLR);
  setUpLight();
  time(100);

  while(1)//主循环
  {
   outPress();//按下电梯外按钮
   while(STOPCUR==1)//电梯在当前层，电梯不动，可以继续接受请求
   {
      outPress();
      inPress();
   }

   if(inPress())//按下电梯内楼层按钮
   {
      while(START)//等待启动按键按下，电梯不动，可以继续接受请求
      {
      outPress();
      inPress();
      }
   }

   while(1)//电机运转循环
   {
      if(UP_req[1]==0&&UP_req[2]==0&&UP_req[3]==0&&
DOWN_req[2]==0&&DOWN_req[3]==0&&DOWN_req[4]==0)
{
   break;//没有请求，跳出电机运转循环，电梯不动
}

      if(FORREV)//上行
      {
   setUpLight();//上行灯亮

   if(STOPCUR==1){break;}//

   if(elevator())//往上到达某一层
      {
if(CURFLR==4) {setDownLight();break;}//到达四楼
      }
      OUTPUT=(ucMotorDrvPuls&0x0f)|(P2&0xf0);
   ucMotorDrvPuls=_crol_(ucMotorDrvPuls,1);
      }
      if(!FORREV)//下行
      {
   setDownLight();//下行灯亮
;
   if(STOPCUR==1){break;}

   if(elevator())//往下到达某一层
      {
if(CURFLR==1) {setUpLight();break;}//到达一楼
      }
      OUTPUT=(ucMotorDrvPuls&0x0f)|(P2&0xf0);
   ucMotorDrvPuls=_cror_(ucMotorDrvPuls,1);
      }

      outPress();//按下电梯外按钮
      //if(inPress())//按下电梯内楼层按钮
//{
   // while(START)//等待启动按键按下
   //{
      //  outPress();
         inPress();//电梯运行时，内部按钮按下，无需按启动按钮
      // }
//}

      time(380-UCTIMES*16);

   }//end while-电机运转循环

OUTPUT=0x00|(P2&0xf0);//电机停止，有请求时按下启动按钮启动

  }//end while-主循环
}
8层电梯控制系统设计