在1901年的上海，美国奥的斯公司安装了中国最早的一座电梯，而今，我国电梯业已进入了高速发展的时期，商场、医院、宾馆、仓库、住宅大楼等地方的电梯都被广泛应用着，直接与人们的生活息息相关，给人们的生活带来了极大的便利，是一种必不可少的垂直运输交通工具。

抛开一些复杂的概念，单片机在我们的生活中触手可及，尤其是在智能仪表，实时控制，机电一体化，办公机械，家用电器等方面拥有广泛的应用领域。这次课设注重对单片机的理解应用，明白单片机的工作原理，掌握单片机的接口技术，中断技术，存储技术，时钟方式和控制方式，这样才能更好地利用单片机来做有效的设计，提高自己的综合能力。

1. 设计任务

结合实际情况，基于AT89C52单片机设计一个四层电梯单片机控制系统。该系统应满足的功能要求为：

4层电梯运行控制，轿内外呼叫，运行状态显示。独立键盘、LED显示楼层、指示灯。

(1) 电梯运行控制系统为四层控制系统。

(2) 电梯能够轿内外呼叫，并显示运行的状态。

(3) 设计系统具有独立键盘控制，并有LED显示楼层与指示灯。

主要硬件设备：AT89C52单片机: AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

2. 整体方案设计

本设计采用AT89C52单片机作为核心，配以适当接口作为输入输出通道。采用三行按键矩阵开关电路作为外呼内选呼叫控制。实际电梯控制系统每层装有一个传感器，从而判断车厢所在位置，本模型由10个独立按键作为楼层到达信号传输给单片机，而后通过内部电路从串口驱动数码管显示楼层数。当电梯到达所选层，电梯开门延时等待进人并选层，然后延时关门执行请求，若无请求则停在本层等待请求。软件部分使用C语言，利用查询方式来检测用户请求的按键信息。

图2-1 基于单片机的四层电梯控制总原理图

本系统硬件主要由复位模块、显示系统、扩展部分、矩阵控制模块几部分组成。各模块的主要功能如下：

(1) 复位的功能其一用于程序初始化，其二也用于摆脱互锁和跑飞。

(2) 显示系统的功能分为显示led灯显示触发楼层数和数码管显示当前楼层数的两个部分，用于显示电梯系统此时正在运行的状态。

(3) 扩展部分：因为单片机芯片的接口有限，故使用8155扩展串行口用以连接更多功能。

(4) 矩阵控制模块：即内呼外叫控制程序，用于控制电梯内外电路。

系统的整体设计方案设计图如图2-2所示。

图2-2 系统的整体方案设计图

3. 系统硬件电路设计

3.1 单片机最小系统电路

图3-1 单片机最小系统电路图

单片机最小系统包括复位电路和时钟电路。具体电路如图3-1所示。

复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。初步检查可用于示波器探头监视RST引脚，按下复位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻容值进行试验。本复位电路采用上电自动复位和手动复位组合。上电自动复位是在加电瞬间电容通过充电来实现的，在通电瞬间，电容C3通过R1K电阻充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。手动复位是通过按下S111后，通过电阻RR直接给服务端一个高电平使之复位。编程初始化设置数码管显示为1，并且等待楼层模拟传感器读取数据。

单片机最小系统包括复位电路。具体电路如图3所示。

复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。初步检查可用于示波器探头监视RST引脚，按下复位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路阻容值进行试验。本复位电路采用上电自动复位和手动复位组合。上电自动复位是在加电瞬间电容通过充电来实现的，在通电瞬间，电容C3通过R1K电阻充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。手动复位是通过按下S111后，通过电阻RR直接给服务端一个高电平使之复位。编程初始化设置数码管显示为1，并且等待楼层模拟传感器读取数据。

3.2 开关控制电路

图3-2 开关控制电路设计图

实际上即为一个内呼外叫系统，现以呼叫信号的输入为例，来说明信号输入及单片机识别原理。如图3所示，采用P0口外接上拉电阻的并行输入形式，来输入外呼叫信号，本电路采用4×4中的10个矩阵键盘，行扫描法识别键值的原理，具体原理如下：

a) 判断键盘中有无键按下 将全部行线PC.0-PC.3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

b) 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

由于没有电梯控制硬件模型，只能用按键来模拟电梯到达位置的触发信号。本电路采用独立式按键非编码键盘接口查询方式。当任何一个键按下时，与之相连的输入数据线即被清0（低电平），而平时该线为1（高电平）。要判断是否有键按下，用单片机的位处理指令十分方便。这种键盘结构的优点是电路简单；缺点是当键数较多时要占用较多的I/O口。

查询方式键盘的处理程序比较简单。本处理程序中没有使用散转指令，并且省略了软件去抖动措施，只包括键查询、键功能程序转移。

3.3 显示电路

3.3.1 led楼层触发显示灯电路

图3-3-1 led楼层触发显示灯电路

本设计所用A/D转换电路采用通用的ADC0809模数转换芯片，它是一种8位数字输出的逐次逼近式A/D转换器件，转换时间为100us。…… 其主要特性有……

ADC0809的工作原理为……

使用ADC0809应该注意……

其与单片机的接口电路如图3-1所示。

3.3.2 当前楼层显示电路     

图3-3-2 当前楼层显示电路

运用7SEG-MPX-4CA来实现输出楼层信息和当前楼层上下信息，7seg-mpx8-ca是共阳极数码管显示器，它左下侧的abcdefg dp是LED数码管显示器的I/O口，是段选信号，右下侧的12345678是它的位选信号，就是从左到右分别是第一位到第八位，段选信号与位选信号分别接到单片机的不同输出口，例如段选信号可以接到P0口，位选信号可以接到P2口，共阳极的字形显示代码为：

Uchar code DSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}.位选信号代码为：uchar Digits[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};当选中第一位时，段选信号就执行从0到九的显示。                                       

3.4 8155串行口扩展电路

图3-4 串行口扩展电路图

本次实验所用的试验箱内部已经接好8155的扩展电路，8155是一个有40引脚的塑封芯片，功能较强，广泛的应用在计算机电路中。它有两个8位口A、B和一个6位口C，总共可以扩展出22条接线。它含一个可预置的计数器，计数范围从2到16383，可用于延时、计数或分频。它内部还有256字节的RAM，可以补充CPU内存的不足。为了能够设置芯片的工作方式和了解芯片的状态，内部还有命令寄存器和状态寄存器。图1为8155的引脚图。其中，与 CPU相连的引脚有：CE是片选信号，当CE=0时，芯片才与CPU交换信息。CE接到地址译码器上，由整个系统分配给高位地址，以保证任何时刻只有一个芯片可与CPU交换信息，不发生地址冲突；IO/M是接口或内部RAM寄存器的选择线。当IO/M=1时，CPU是对I/O接口操作，当IO/M=0时，CPU 是对RAM进行操作，它一般接到CPU的地址线A8上；AD0～AD7为地址数据总线；ALE 是地址锁存信号输入线；RD、WR分别是读、写控制线；RESET是复位线。当RESET=1时，8155被复位。与外部设备连接的