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基于单片机的模拟电梯控制系统的设计与实现开题报告HEFEI UNIVERSITY毕业设计（论文）开题报告题目基于单片机的模拟电梯控制系统的设计与实现系别电子信息与电气工程系专业自动化班级姓名指导老师完成时间合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计(论文)开题报告学生：班级：注：可行性方案分析见附页。
附页：可行性方案分析基于单片机的模拟电梯控制系统的设计与实现一、研究背景生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。
150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层电梯电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。
如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。
调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。
本设计以单片微机，设计一种电梯控制系统，实现了电梯的智能化和自动化。
二、研究内容此设计要实现：1功能要求：（1）用步进电机模拟电梯的升降电机，牵引电梯模型；（2）用键盘模拟不同楼层的电梯升降请求按钮及电梯内部的楼层按钮；（3）动态显示当前电梯所在楼层、运行方向，以及外部请求的升降方向；（4）以单片机作为整个系统的控制器，控制电梯的运行。
2 设计要求：（1）以MSC—51系列单片机为核心构造系统；（2）显示装置用LED显示器；（3）设计系统原理框图和详细电路图，标出所用器件的型号及必要参数；三、设计方案设计思路:本次设计的总思想是，用开关来做单片机的控制端来做为输入信号说明人在那一层，采用传感器来说明楼层的实时位置，用单片机来控制步进电机的正反转来运行电梯的上下，用LED来显示方向及位置。
本科毕业设计(基于单片机的电梯控制模拟系统设计)本科毕业设计(基于单片机的电梯控制模拟系统设计)本科毕业设计（论文）基于单片机的电梯控制模拟系统设计学院名称：专业：班级：学号：姓名：江苏理工学院毕业设计说明书（论文）指导教师姓名：指导教师职称：二〇一五年六月基于单片机的电梯控制模拟系统设计摘要：随着我国人口老龄化的进程，目前的低层建筑对电梯的需求会日趋增加，因此本文设计一种基于AT89S52的电梯模拟控制系统，本系统成本低、通用灵活，可以大面积推广。
本控制系统模拟电梯的基本功能，电梯的内外按键使用户可以选择电梯到达的楼层，数码管可以显示电梯的当前所在楼层，电梯的升降通过发光二极管显示，通过电机的正反转模拟电梯的上下行。
本系统主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分主要有单片机模块、电梯内外按键模块、电梯状态指示灯模块、楼层显示模块、电机驱动控制模块、报警模块等。
软件部分使用C语言编程实现，移植性强，便于修改和调用。
关键词：单片机；电梯控制；步进电机；AT89S52Design of Elevator Control System Based on MCUAbstract：As the process of population aging in china, the elevator needs of the low rise building will be increased. So this article introduces the elevator control system based on AT89S52. This system is general purpose and flexible as well as low cost which can promote to larger areas. This control system simulates the basic functions of the elevator. The users can use the buttons inside and outside to choose which floor to get to. LED Segment displays can show which floor the elevator stops at at present. The LEDs show the rise or descend of the elevator which simulated by the motor rotating in forward or backward direction. This system is mainly divided into hardware part and software part. The hardware part consists of single-chip module, the buttons inside and outside of elevator module, the LED display module, the floor indicator module, electric motor drive module and alarm module. The software part uses C language to program that can solve portability problem. It is easy to modify and invoke the programsKey words: MCU；Elevator control；Stepper motor；AT89S52目录前言 (1)第1章方案设计 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 方案的比较和论证 (2)1.2.1 控制核心选择 (2)1.2.2 键盘选择 (2)1.2.3电动机选择 (3)1.3 系统结构框图 (3)第2章硬件电路设计与实现 (4)2.1 单片机控制模块 (4)2.1.1主控芯片 (4)2.1.2时钟电路设计 (5)2.1.3复位电路设计 (5)2.2 电源设计 (6)2.3单片机端口扩展设计 (6)2.4电梯内外按键模块设计 (8)2.4.1电梯内按键设计 (8)2.4.2电梯外按键设计 (9)2.4.3电梯内按键指示灯设计 (10)2.4.4电梯外按键指示灯设计 (10)2.5楼层显示模块设计 (11)2.5.1当前楼层显示设计 (11)2.5.2电梯运行状态指示灯设计 (12)2.6 报警模块设计 (13)2.6.1报警按键设计 (13)2.6.2蜂鸣器电路设计 (13)2.7电机驱动控制模块设计 (14)第3章系统软件设计方案 (15)3.1 程序设计思路 (15)3.2 主程序流程图 (16)3.3部分子程序流程图 (17)3.3.1上下行指示灯子程序 (18)3.3.2寻找目标楼层子程序 (19)第4章系统软硬件调试方案 (20)4.1硬件电路的制作与调试 (20)4.1.1硬件电路的制作 (20)4.1.2硬件电路的调试 (20)4.2软件调试 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录A 整体电路原理图 (24)附录B源程序 (25)前言1853年的纽约世界博览会，奥的斯向世人展示了其发明的安全升降梯，自此电梯开始在人类社会中得以广泛的运用并深刻影响着人们的生活。
基于单片机的电梯控制设计随着现代城市的发展，高层建筑的数量不断增加，电梯已成为居民出行的必备工具。
电梯控制系统是电梯的核心部分，其合理、安全、高效的控制对电梯的运行起着决定性的作用。
本文基于单片机，对一种现代化电梯控制系统进行了设计和实现，并逐步介绍其原理和具体实现方法。
1.设计思路基于单片机的电梯控制系统，基于先进、高效的现代技术，采用数字、电子、计算机等技术，集成了电梯运行的各项功能，如门控、运行控制、限速保护、人员安全保护等。
结合具体使用场景，通过对电梯各种状态的控制，实现电梯的自动运行。
2.设计方案此次设计采用基于单片机的电梯控制方案，通过采用传感器、驱动器等电子元器件，真正实现了电梯的智能化控制。
主要由以下五个部分组成：（1）控制部分：采用AT89C52单片机作为主控制器，负责控制电梯各部分。
通过对单片机程序的编写，对各个部分进行精确的控制和调整。
（2）物理部分：即电梯的各个部分，包括电机、减速钢丝绳、限速器、轮架、门体等。
（3）传感器部分：通过安装在电梯厅和轿厢内的传感器，探测电梯的各种状态信息，例如：电梯内外乘客数量、电梯运行方向、门体状态等。
实时将这些状态码转换成数字数据传送到单片机中，实现对电梯运行状态的掌控。
（4）显示部分：将电梯运行状态的各种信息，通过LED数码管、液晶显示等形式，进行实时显示。
这部分可以为乘客提供明确的电梯状态信息，提高电梯使用效率和安全性。
（5）交互部分：如何使乘客和电梯进行有效的交互，减少误操作，是电梯控制设计的核心关键。
通过电子开门器、按钮等，实现乘客与电梯交互的整个过程。
3.实现过程（1）设计程序代码在AT89C52单片机中，通过程序设计实现电梯的各部分精确控制。
代码的设计需要考虑到电梯各种状态，例如：乘客进出电梯、电梯起升、降落等。
通过逻辑程序的编写，实现扫描电梯状态，并对电梯的运行进行掌控。
（2）制作原型通过根据设计方案，搭建各个部分的物理模型，并进行调试和安装。
基于51单片机的8层电梯模拟控制摘要:电梯控制本是一个比较复杂的系统,在这里我们只是对电梯的控制进行模拟,没有考虑某些因素。
如:我们没有应用现实中的行程开关,电动机等重要器件,我们用红外线.LED等器件来对其进行模拟,本设计主要涉及到低压电气,红外通讯,单片机开发,PROTEL软件,PROTEUS软件,电子电路等知识。
关键词:电梯红外电动机LCD一、系统概述1)输入系统输入系统在本设计中主要是体现在电梯呼叫信号的发起的元件上.本系统中主要的输入设备有BUTTON(按钮)和红外接收装置。
BUTTON:有外呼叫和内呼叫两种.简单来说就是电梯内的按钮和电梯外的按钮.电梯内的按钮要比电梯外的多一些,这个不用说相信大家都知道;电梯外的主要用于电梯的呼叫,当电梯到达该呼叫楼层时,电梯自动开门后该呼叫请求会自动清掉,保证下次呼叫的正确性。
红外接收装置:由于本系统只是对电梯控制进行模拟,所以我们就只用了两套红外收发装置进行模拟。
一套专门用于断电保护人身安全的:当电梯运行在中间楼层时,我们用红外装置来监测复位时,电梯的停放情况,如果电梯并没有在最底层,那么我的系统会自动将电梯运行到最底层,这样保证了人的安全,也保证了电梯不会因为断电而无法运行。
另一套红外装置其实是本系统8层楼中8套行程限位的代表,当电梯运行到某一楼层时该楼层发射装置发射的红外信号会传递到电梯本身身上的红外接收装置,如果CPU每12秒收到了一次这个信号,那么说明电梯运行无误,否则CPU 将自动报警,并停止电梯的运行,当检修人员发现电梯出现故障后,按下检修开关,电梯自动运行到最底层,并显示当前电梯处于修理中,等检修师傅检修好后在次按下检修开关电梯就可以再次投入使用了.2)输出系统本设计中作为输出系统的元件有LCD,蜂鸣器,发光二极管和继电器。
LCD:本设计采用的是LM1602B液晶显示器.与红外收发装置一样,LCD我们也只用了两套,一套用于电梯箱内的当前信息显示;另一套用于电梯箱外,主要是给需要呼叫电梯的人一个选择的权利,因为一般必须先响应同方向的呼叫,后处理反方向呼叫。
基于51单片机模拟电梯控制系统电梯是现代城市生活的重要交通工具之一，已经成为日常生活中不可或缺的一部分。
在高楼大厦中，电梯控制系统的作用变得越来越重要。
在这种情况下，开发一种基于51单片机的模拟电梯控制系统就尤为重要。
电梯的控制系统是电梯中最重要的部分之一。
当一位乘客按下电梯按钮时，电梯控制系统会接收到乘客所在的楼层信息，然后根据这个信息来控制电梯的运行。
因此，电梯控制系统需要非常高的准确性和可靠性。
技术实现在实现基于51单片机的模拟电梯控制系统时，要考虑以下几个方面：1. 楼层的检测和显示为了使电梯正常运行，需要使用传感器来检测和显示电梯所在的楼层。
可以使用光电传感器来实现。
当电梯运行到一个楼层时，光电传感器会检测到楼层号并发送信号给51单片机，然后单片机将此楼层号显示在电梯内的显示器上。
2. 电梯门的控制电梯门是必须保证安全的重要因素之一。
当乘客进入或离开电梯时，电梯门必须正确地打开和关闭。
应该使用红外传感器来检测是否有人在电梯门口。
如果没有人，则电梯门可以关闭，否则等待直到所有人进入或离开电梯。
3. 故障检测为了确保电梯的正常运行，应该安装故障检测系统来检测和记录任何可能的故障和警报。
这样可以快速诊断问题并及时修复。
4. 操作控制在电梯内安装按钮，使乘客可以选择他们要去的楼层。
在51单片机上，选择按钮的信息输入，以控制电梯的运行。
为了提高效率，应该安装一种预测算法，以确定电梯应该在哪个楼层停靠。
实现此系统所需的硬件技术包括光电传感器，红外传感器，按键开关，高亮度LED，数字LED显示器，关键电路以及MCU编程技术。
总结基于51单片机的模拟电梯控制系统是一个非常复杂的系统，需要各种技术和硬件支持。
然而，如果正确实现，它将非常有益于现代城市交通和生活。
这种系统将提供更安全，更高效的电梯服务，并在紧急情况下快速响应。
单片机原理与应用技术课程设计报告基于C51单片机控制的电梯自动控制系统专业班级： _____计算机xx_____姓名： ___xxx__时间： ______2012年6月 __指导教师： ______xxx _____一、设计要求1．基本功能：（1）显示:本设计要求实现5层控制,实时显示电梯所在楼层位置。
（2）升降控制:采用一台步进电机的正反转来实现电梯的升降。
（3）具备不可逆响应的功能：电梯上升途中只响应上升呼叫,下降途中只响应下降呼叫,任何反方向呼叫均无效。
2．设计内容：（1）基于功能进行初步设计；（2）编写代码，实现功能；（3）完成课程设计报告。
二、电梯控制系统原理1．系统总体实现原理：本电梯模拟系统是基于C51单片机、4*4矩阵式键盘、步进电机和LED数码管来实现的。
通过4*4矩阵式键盘输入控制信息，C51单片机程序处理后来直接控制步进电机转动、LED 数码管显示。
电梯运行基本过程是：电梯默认初始停在一楼，LED数码管显示1，当按键按下1~5中的数时，通过程序进行判断是否升降（即步进电机正转反转）、升降几层（转几圈）。
与此同时，LED 数码管显示当前所在楼层(1~5)。
电梯在升降过程中，按其他键无效，即只有在电梯停下后，才可以进行下一轮的升降。
另外，站在电梯外边的人可以通过按上下键(一层只有上键，五层只有下键)来控制电梯到人所在楼层，例如，你站在3层，你按了上键，电梯不论在1~5层的哪一层都会先升降到3层，然后你进电梯，向前面所说的进行控制电梯升降。
图1 设计电路总框图3938373635343332212223242526272829301110图2 单片机最小系统电路2．各组成部分原理： （1）信号输入电路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矩阵键盘，列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P0.0-P0.3置低电平，列线P0.4-P0.7置高电平，然后检测列线的状态。
基于51单片机模拟电梯控制系统简介本文档介绍了基于51单片机的模拟电梯控制系统。
电梯是现代建筑中不可或缺的交通工具，其安全性和运行效率直接影响到建筑的使用体验。
本文档将详细描述电梯控制系统的设计和实现过程，以及关键的技术细节。
系统架构硬件设计基于51单片机的模拟电梯控制系统的硬件设计主要包括以下几个模块：1.电梯控制板：该板包含了51单片机、电梯按钮、电梯状态显示器等组件，用于控制电梯的运行和状态显示。
2.电梯驱动器：该模块负责控制电梯的电机和门的开关，通过与电梯控制板的通信来实现电梯的运行控制。
3.按键模块：该模块用于接收用户输入的目标楼层，并将数据传输给电梯控制板。
4.故障检测模块：该模块用于检测电梯运行时的故障情况，并通过与电梯控制板的通信来报告故障信息。
软件设计电梯控制系统的软件设计主要包括以下几个部分：1.电梯控制算法：该算法用于根据用户输入的目标楼层和电梯当前的状态，确定电梯的运行方向和下一个停靠楼层。
2.状态机设计：该设计用于实现电梯的状态转换和运行控制。
通过状态机设计，可以实现电梯的顺序运行、停靠和开关门等功能。
3.中断处理程序：该程序用于处理硬件中断，包括接收用户输入的目标楼层和监测电梯的故障情况。
功能实现电梯运行控制通过电梯控制算法和状态机设计，可以实现电梯的运行控制。
电梯可以根据用户输入的目标楼层确定运行方向，并在到达目标楼层时停靠。
电梯状态显示电梯状态显示器可以显示电梯当前的楼层和运行状态，如上行、下行、停靠等。
通过电梯状态显示器，用户可以清楚地了解电梯的运行情况。
故障检测与报告电梯控制系统可以监测电梯的故障情况，如电机故障、门开关故障等。
一旦检测到故障，系统会通过显示器或其他方式向维护人员报告故障信息，以便及时修复。
基于51单片机的模拟电梯控制系统通过硬件设计和软件设计实现了电梯的运行控制、状态显示和故障检测等功能。
该系统可以提供安全、高效的电梯运行体验，为建筑的使用者提供便利。
基于单片机的电梯控制系统方案设计本方案以STC89C52芯片为核心，模拟了电梯控制系统所需的一些基本功能，通过按键选择楼层，数码管显示实时楼层数，LED灯组成的箭头指示上下方向。
同时，采用uln2003来驱动步进电机转动，以步进电机的转动方向来模拟电梯运行方向。
根据电梯运行到不同的楼层，产生不同的电平量，以此实现对电梯的控制。
该方案软硬件结构设计简单可靠，实现了对电梯的运行控制。
标签：电梯；步進电机；STC89C52引言目前电梯控制系统大多采用继电器或者可编程控制器（PLC）的控制方式，存在着成本高，需要三相供电等缺点，本方案给出了一种基于单片机的电梯模型控制系统。
以单片机为核心，再辅以适当的硬件电路和控制程序来检测和控制整个电梯的信号，具有成本低、通用性强、灵活性大、扩展容易及易于实现复杂控制等优点。
1 总计设计方案本方案采用开关作为电梯内外的请求按键，按键和单片机的插针接口相连，按键按下为低电平，将信号传送到单片机，单片机根据各接口的信号进行判断处理，处理完毕后控制步进电机运动，实现电梯的上下运动，采用传感器确定电梯所在的楼层数及电梯准确停止的位置，用七段数码管显示电梯所在楼层，用LED 灯显示电梯的上下运行状态。
本方案采用STC89C52为控制电梯的单片机[1]。
考虑到经济性与实用性，选择28BYJ48型步进电机。
采用5V直流电源为单片机、指示灯、数码管供电。
总体设计框图如图1所示。
本方案主要由5大部分组成：键盘模块、单片机控制电路、显示模块电路、电源模块电路、步进电机驱动电路。
其中单片机控制电路主要包含复位电路，电路复位后楼层显示数字 1 表示电梯此时在一楼，而电梯楼层位置是由延时电路控制的，延时电路有2秒延时，每层之间通过2秒延时控制即每延时2秒表示电梯走了一层，同时显示相应的上下箭头指示。
本方案的延时部分主要是由软件控制的。
电梯的状态是通过点阵组成的上下箭头和数字显示的。
键盘电路采用独立式按键。
基于单片机的电梯控制模型设计
电梯是现代城市生活中不可或缺的交通工具，可以方便地将人们从一层楼移到另一层楼。
但是，如果电梯没有合适的控制系统，将会导致一系列的问题，比如电梯的过载、运行不平稳等等。
基于单片机的电梯控制模型设计可以解决这些问题。
首先，我们需要考虑电梯的控制模型。
在电梯中，需要实现的基本功能包括上行、下行、停止等等。
这些功能可以通过单片机的控制程序实现。
首先，我们需要对电梯运行的状态进行监控，包括电梯的位置和当前载重情况，将其作为输入信号传递给单片机，然后单片机进行判断，根据当前状态进行控制。
其次，我们需要考虑电梯的安全问题。
电梯运行中需要注意过载、防止急停等问题，对此，可以通过单片机的程序控制电梯的载重和速度，避免电梯的过载和急停现象。
在电梯的运行过程中，需要实现的功能还有接梯，即在每一层楼进行人员上下电梯的控制。
这需要在电梯门的开关和电梯本身的运行状态中进行判断，如果有人乘坐或者等待，就需要开启或关闭电梯门，同时根据楼层传感器的信号判断电梯的上行或下行。
在设计基于单片机的电梯控制程序时，还需要考虑一些额外的功能，比如异常处理、维修等。
在电梯故障时，需要进行异常处理，可以通过单片机程序对异常问题进行检测和处理；而维修功能可以检测各种传感器是否工作正常，确保电梯的顺畅运行。
总之，基于单片机的电梯控制模型设计可以保证电梯安全、顺畅地运行。
而且，这个模型还可以通过网络进行监控、调试和升级，方便工程师进行维护和修理。
在未来的电梯技术中，这个模型可以作为参考，提升电梯的可靠性、安全性和智能化。
基于单片机的电梯控制系统设计随着现代社会的快速发展，电梯已成为人们日常生活中不可或缺的运输工具。
为了提高电梯的运行效率，保证其安全可靠性，设计一种基于单片机的电梯控制系统。
该系统以单片机为核心，结合传感器、按键、显示等模块，实现对电梯的运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示。
一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89S52单片机作为主控芯片，该芯片具有低功耗、高性能的特点，内部集成了丰富的外围设备，方便开发与调试。
2、输入模块设计输入模块主要包括楼层传感器和呼梯按钮。
楼层传感器采用光电式传感器，安装在各楼层，用于检测电梯的运行状态和位置；呼梯按钮安装在电梯轿厢内，用于收集用户的呼梯信号。
3、输出模块设计输出模块主要包括显示模块和驱动模块。
显示模块采用LED数码管，用于实时显示电梯的运行状态、楼层位置等信息；驱动模块包括继电器和指示灯，用于控制电梯的运行和指示状态。
4、通信模块设计通信模块采用RS485总线，实现单片机与上位机之间的数据传输与通信。
二、系统软件设计1、主程序流程图主程序主要实现电梯控制系统的初始化、数据采集、处理与输出等功能。
主程序流程图如图1所示。
图1主程序流程图2、中断处理程序中断处理程序主要包括外部中断0和定时器0的中断处理。
外部中断0用于处理楼层传感器的信号，定时器0用于计时和速度控制。
三、系统调试与性能分析1、硬件调试首先对电路板进行常规检查，包括元器件的焊接、电源的稳定性等；然后分别调试输入、输出、通信等模块，确保各部分功能正常。
2、软件调试在硬件调试的基础上，对软件进行调试。
通过编写调试程序，检查各模块的功能是否正常；利用串口调试工具，对通信模块进行调试。
3、性能分析经过调试后的电梯控制系统，其性能稳定、运行可靠。
该系统能够实现对电梯运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示，并且具有速度快、安全可靠等特点。
该系统还具有成本低、易于维护等优点，适用于各种场合的电梯控制。
基于单片机控制的模拟电梯设计与实现作者：宾峰唐立军周健来源：《现代电子技术》2014年第02期摘要：搭建了一套模拟电梯的硬件平台，设计了VB界面模拟电梯按键，采用查找算法作为电梯调度算法，通过设计和实现该算法来验证平台的有效性。
该平台可移植其他算法，用来验证电梯控制系统功能。
系统采用STC89C52作为电梯控制器，实现了电梯手动和自动的开、关门功能，当前电梯楼层显示功能，开门铃声提醒功能，电梯当前状态显示功能，关门倒计时功能，根据时间优先原则、顺向优先原则和最远反向截梯控制原则对用户请求作出先后响应的功能。
关键词：模拟电梯；硬件平台；电梯调度算法；反向截梯控制中图分类号： TN911⁃34； TP273.5 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）02⁃0056⁃040 引言现代电梯控制系统几乎全部采用PLC或者微机控制[1]，由于电梯控制系统的复杂性，如果直接在设备上调试电梯控制系统的功能，会降低研发效率，严重时，甚至会发生事故[1]。
因此有必要设计一套系统验证电梯控制系统的功能，提高研发效率[1]。
本文通过搭建模拟电梯的硬件平台、设计VB界面，为各种电梯调度算法提供验证平台。
通过设计和实现一种节能高效的电梯调度算法来验证平台的有效性。
1 硬件电路设计设计采用STC89C52作为主控制器，用步进电机的正转、反转和停止分别代表电梯的上升、下降和暂停，用蜂鸣器发出响声作为电梯开门的提示声音，数码管显示电梯当前到达的楼层，液晶屏显示电梯当前所处状态和关门倒计时时间，ULN2003作为步进电机和蜂鸣器的功率驱动器，PL2003将USB数据格式转换为可以与单片机通信的RS 232数据格式，本系统所需电流在300 mA左右，而PC机的USB最大可提供500 mA电流，所以本系统采用USB接口供电。
硬件电路框图如图1所示。
1.1 液晶模块的设计本系统液晶模块采用的是LCD1602，具有标准的16脚接口，可显示汉字、英文和图形。
常用的指令集有清屏指令、输入方式设置指令、显示开关控制指令、光标位移指令、功能设置指令、写数据指令等。
液晶屏电路如图2所示，液晶屏与CPU直接相连，STC89C52的P0口是开漏输出，最大灌电流为12 mA，要输出高电平，必须接上拉电阻，液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令一定要确认模块的忙标志为低电平或者延时足够的时间，否则指令失效。
显示字符时要先输入显示字符的地址或者采用自动加、减AC值的办法。
1.2 步进电机模块的设计步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制组件。
在非超载的情况下，电机的转速和停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，非常适合于微机的控制。
当步进电机接收到一个脉冲信号，它就旋转一个固定的角度，此角度被称为“步距角”，其旋转方向与绕组的通电方向有关。
控制脉冲个数来决定电机的角位移量，以达到精确定位的目的；同时控制脉冲频率来决定电机的速度，以达到调速的目的。
ULN2003是由高压大电流达林顿晶体管阵列组成，最大输入/输出电流可达500 mA，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
本系统采用四相五线的步进电机，控制方式采用四相单、双八拍的方式，步进角为3.75°，具有输出转矩大、振荡小、步距角小等特点，步进电机电路如图3所示。
1.3 蜂鸣器模块的设计蜂鸣器电路如图3所示，蜂鸣器的正常工作时，电流在14～30 mA之间，压降为2.2 V左右，而51单片机P1口的灌电流只有6 mA，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，同时由此可计算出与蜂鸣器串联的电阻阻值应在90～200 Ω，所以本系统采用ULN2003作蜂鸣器驱动。
1.4 数码管模块的设计LED数码管是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。
这些段分别由字母a，b，c，d，e，f，g，dp来表示。
数码管的每段由一个发光二极管和100 Ω的保护性电阻组成，数码管正常发光时，发光二极管压降为1.7 V左右，电流范围为5～10 mA，所以可以计算出外接电阻阻值范围为230～560 Ω。
本系统采用的是共阳数码管，即发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极，且只用到一个数码管，所以采用静态显示驱动方式。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。
数码管电路如图4所示。
2 软件设计电梯控制任务可分解为独立的几个部分，利用结构模块化方法进行编程[1]。
本系统软件分为7个模块，分别为系统初始化模块、硬件驱动模块、串行中断服务模块、定时器0中断服务模块、定时器1中断服务模块、电梯调度算法模块和VB界面模块。
系统初始化模块用来初始化数码管、液晶屏和单片机的寄存器的初始状态。
硬件驱动模块主要指步进电机和液晶屏的驱动程序，以便主程序调用；串行中断服务模块用来处理单片机和VB程序的通信数据；定时器0中断服务模块计算电梯的运行时间，定时器1中断服务模块控制电梯的运行速率。
电梯调度算法模块采用查找算法，监控软件可以采用VB[1]机，即用VB 界面模拟电梯按键。
2.1 电梯调度算法本硬件系统可移植其他电梯调度算法，本文设计一种查找算法来验证硬件平台。
该算法只考虑电梯的主体功能，省略如超重检测、防夹检测等较为容易模拟的功能。
查找算法兼顾公平性和电梯的运行效率，要求电梯遵循时间优先、顺向优先和最远反向截梯控制原则[1]，简称三大原则，当电梯所移方向上无请求时立即改变方向。
电梯有三种状态，分别是运行状态、暂停状态和空闲状态。
其中运行状态包括向下运行和向上运行两种状态，处于这两种状态时，运行规则类似。
电梯调度算法的实质就是确定电梯的目标楼层。
电梯目标楼层的确定不仅与用户呼叫请求的顺序有关，也与电梯当前所处状态有关，在任意时刻，当用户按下某个按键时，控制系统就会登记该按键代表的楼层；当电梯进入暂停状态时刻，关门倒计时时间为8 s；当电梯处于运行状态时，电梯以每层3 s的速度运行。
查找算法的第一步就是判断电梯当前所处状态，然后根据不同状态遵循不同规则：（1）电梯处于空闲状态。
当电梯响应完所有用户的呼叫请求后，电梯关门就进入空闲状态。
当电梯处于空闲状态时，关门按键不发挥作用，若用户按下厢内的一楼按键或者一楼的上行呼叫按钮或者开门按键，电梯就开门进入暂停状态，若用户按下其他按键，电梯就进入运行状态，并且电梯目标楼层将定位于该按键代表的楼层。
电梯处于空闲状态时的流程图如图5所示，流程图中的选择目标楼层需遵守三大原则，本层按键是指电梯所处楼层的上行呼叫按钮或者下行呼叫按钮或者厢内楼层按钮。
（2）电梯处于暂停状态。
当电梯到达目标楼层后，电梯进入暂停状态，电梯开门接送乘客进出电梯，此时，电梯将清除该层的呼叫记录，用户可以手动或者自动地开、关门。
电梯以关门作为暂停状态的结束标志，电梯进入运行状态，电梯将根据查找算法确定电梯的运行方向和目标楼层。
其中顺向优先原则是指电梯先响应同向信号，再响应反向信号，并且在同向信号上，优先响应所需时间最短的信号；最远反向截梯控制原则是指响应完同向信号后，如果厢内在反向方向上有几个信号同时召唤，则电梯将最远层作为目标楼层。
电梯处于暂停状态时的流程图如图6所示。
2.2 VB界面设计VB界面包括1～7楼的上行呼叫按钮、2～8楼的下行呼叫按钮和1～8楼的厢内楼层按钮，应用到的控件有TextBox控件、CommandButton控件和MSComm控件，VB界面如图8所示，按下不同按钮发送不同的字符给单片机，同时该按钮颜色变为红色；接收到相应字符则使相应按钮恢复为按钮控件的系统默认颜色，以此区分哪些用户请求已经得到响应和哪些用户请求还未得到响应，因此可以直观地检测电梯调度算法的规则。
3 测试结果测试方案：电梯初始时处于基层，即本系统的第一楼，并处于空闲状态，这时迅速先后按下第2，5楼的上行呼叫按钮，第4，7，8楼的下行呼叫按钮，厢内3楼和6楼的呼叫按钮；当电梯暂停于第5楼并且关门倒计时时间为6 s时，按下关门按钮；当电梯暂停于第8楼并且关门倒计时时间为2 s时，按下开门按钮。
部分测试结果和分析如下：（1）首先，电梯上升，先后响应第2楼、第3楼和第5楼的呼叫请求，而没有在响应完第3楼的呼叫请求后去响应第4楼的呼叫请求，表明电梯遵循时间优先和顺向优先的原则；然后，电梯继续上升，先后响应第6楼和第8楼的呼叫请求，而没有在响应完第6楼的呼叫请求后去响应第7楼的呼叫请求或者立即改变电梯的运行方向，表明电梯遵行最远反向截梯控制原则；再然后，电梯向下运行，先后响应第7楼和第3楼的呼叫请求；最后，电梯停在第3楼，并进入空闲状态。
（2）当液晶显示电梯处于暂停或者空闲状态时，步进电机停止转动；当液晶显示电梯处于上升状态时，步进电机匀速正转；当液晶显示电梯处于下降状态时，步进电机匀速反转。
（3）当液晶显示电梯处于暂停或者空闲状态时，数码管显示的数字保持不变；当液晶显示电梯处于上升状态时，数码管显示的数字匀速递减；当液晶显示电梯处于下降状态时，数码管显示的数字匀速递增。
（4）当液晶显示电梯由空闲或者运行状态转变为暂停状态的时刻，蜂鸣器发出一声短暂的响声。
（5）当电梯暂停于第5楼并且关门倒计时时间为6 s时，按下关门按钮，液晶屏显示的关门倒计时时间迅速缩短为1 s，表明电梯有手动的关门功能。
（6）当电梯暂停于第8楼并且关门倒计时时间为2 s时，按下开门按钮，液晶屏显示的关门倒计时时间迅速延长为3 s，表明电梯有手动的开门功能。
（7）当电梯进入暂停时刻，液晶屏显示的关门倒计时时间由8 s开始匀速递减。
（8）当电梯处于上升或者下降状态时，数码管以每3 s加1或者减1的速度变化。
4 结论本文设计了一种实用的电梯模拟系统，该系统采用STC89C52作为主控制器，外扩数码管、液晶屏、步进电机和蜂鸣器，可以模拟电梯的各种状态，软件上采用查找算法模拟电梯的真实运行规则，采用VB界面模拟电梯按键，模拟效果直观明了。
本系统可反复编程，而无需改变外围电路，从而可以为各种电梯调度算法提供验证平台，为真正的电梯设计节省开发初期的研制时间和费用。
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