【单片机毕业设计】【mcuclub-jj-002】基于单片机的三层电梯的设计

      最近设计了一个项目基于单片机的三层电梯系统，与大家分享一下：

一、基本介绍

项目名：三层电梯
项目编号：mcuclub-jj-002
单片机类型：STC89C52
具体功能：
1、通过3个楼层键和两个开关门键实现电梯内部的控制，通过另外3个按键实现电梯外部的控制
2、通过其中一个四相步进电机模拟电梯开关门（正反半圈）
3、通过另一个四相步进电机模拟电梯升降，每转一圈，代表一层
4、通过hx711采集电梯内重量，当开门时，电梯如果超载，则蜂鸣器报警，不关门，直到不超载
5、通过分离式红外对管模拟防夹，如果关门时触发，则自动开门
6、通过两个LED灯代表此时电梯上下行状态
7、通过数码管显示电梯处于的楼层

二、51实物图

单片机型号：STC89C52

板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

供电接口：TYPE-C

 

三、51仿真图

仿真软件版本：proteus8.9

电路连线方式：网络标号连线方式

注意：部分实物元器件仿真中没有，仿真中会用其他工作原理相似的元件代替，这样可能导致实物程序和仿真程序不一样

 

 四、32实物图

单片机型号：STM32F103C8T6

板子为绿色PCB板，两层板，厚度1.2，上下覆铜接地。元器件基本上为插针式，个别降压芯片会使用贴片式。

供电接口：TYPE-C

 

 五、原理图

软件版本：AD2013

电路连线方式：网络标号连线方式

注意：原理图只是画出了模块的引脚图，而并不是模块的内部结构原理图

 

 六、PCB图

由原理图导出，封装很大一部分都是作者自己绘制，不提供封装库，只提供连接好的源文件。中间有一个项目编号，隐藏在单片机底座下，插入单片机后不会看到。

两层板，上下覆铜接地。

 

七、系统框图

本设计以单片机为核心控制器，加上其他模块一起组成此次设计的整个系统，其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器，其主要作用是获取输入部分的数据，经过内部处理，逻辑判断，最终控制输出部分。输入由四部分组成，第一部分是重量检测模块，通过该模块检测当前电梯的重量；第二部分是按键模块，通过该模块可以选择楼层、开关门等；第三部分是红外对射管模块，通过该模块可以检测是否触发防夹；第四部分是供电模块，通过该模块可给整个系统进行供电。输出由三部分组成，第一部分是显示模块，通过该模块可以显示当前的楼层及电梯方向；第二部分是步进电机模块，通过两个步进电机分别控制开关门和电梯上下行；第三部分是报警模块，当电梯的重量值超重时进行报警。具体系统框图如图所示。

 

 八、软件设计流程

系统的主流程图如图所示。在主程序中：首先对各个模块进行初始化，随后进入while主循环，在主循环中，首先进入第一个函数按键函数，该函数主要分为两部分，第一部分为调用按键扫描函数获取按键键值，第二部分通过键值进行相应的处理操作，包括选择楼层、开关门；紧接着进入第二个函数监测函数，该函数主要通过调用相应的驱动函数获取测量值；紧接着进入第三个函数显示函数，该函数显示当前的楼层及电梯方向；最后进入第四个函数处理函数，该函数主要判断当前电梯是否在需要到达的楼层，如果不在，那么电梯上升或下降；当已到所需要到达的楼层且开门时，判断电梯是否超重，以及是否触发防夹防夹，那么将门强制打开，如果是超重还需发出警报。

 

 九、部分程序展示

软件版本：keil5

逻辑程序和驱动程序分开，分布于main.c和其他.c文件

void Manage_function(void)
{
  if(flag_lift == 0)                            //如果当前电梯停止
  {
    if(flag_stop == 1 && flag_door == 0)
    {
      if(flag_floor[1] == 1)                    //一楼按下
        target_floor = flag_floor[1];
      else if(flag_floor[2] == 2)               //二楼按下
        target_floor = flag_floor[2];
      else if(flag_floor[3] == 3)               //三楼按下
        target_floor = flag_floor[3];
    }
  }
  if(flag_lift == 1)                            //如果电梯当前方向下降
  {
    if(flag_floor[2] == 2)             //二楼按下
    {
      if(current_floor > flag_floor[2]) //如果电梯当前高于二楼，目标楼层等于二楼
      {
        target_floor = flag_floor[2];
      }
    }
    else if(flag_floor[1] == 1)             //一楼按下
    {
      if(current_floor > flag_floor[1]) //如果电梯当前高于一楼，目标楼层等于一楼
      {
        target_floor = flag_floor[1];
      }
    }
  }
  if(flag_lift == 2)                            //如果当前电梯上升
  {
    if(flag_floor[2] == 2)                  //二楼按下
    {
      if(current_floor < flag_floor[2]) //如果楼层当前低于二楼，目标楼层等于二楼
      {
        target_floor = flag_floor[2];
      }
    }
    else if(flag_floor[3] == 3)             //三楼按下
    {
      if(current_floor < flag_floor[3]) //如果楼层当前低于三楼，目标楼层等于三楼
      {
        target_floor = flag_floor[3];
      }
    }
  }
 
	if(current_floor > target_floor)          //如果当前楼层比目标楼层高，电梯下降
  {
    flag_timer_begin = 0;
    flag_lift = 1;
    flag_stop = 0;
    if(flag_bujin_1_o == 0 && flag_bujin_1_c == 0 && flag_door == 0)
    {
      flag_bujin_2_c = 1;
      flag_bujin_2_o = 0;
    }
  }
  else if(current_floor < target_floor)     //如果当前楼层比目标楼层低，电梯上升
  {
    flag_timer_begin = 0;
    flag_lift = 2;
    flag_stop = 0;
    if(flag_bujin_1_o == 0 && flag_bujin_1_c == 0 && flag_door == 0)
    {
      flag_bujin_2_c = 0;
      flag_bujin_2_o = 1;
    }
  }
  else                                      //当前楼层等于目标楼层
  {
    if(flag_stop == 0)              //如果还没停留完成
    {
      if(flag_door == 0)            //如果门是关闭的，开门
      {
        flag_bujin_1_o = 1;
        flag_bujin_1_c = 0;
      }
      else if(flag_door == 1)       //如果门已经打开了
      {
        flag_timer_begin_s = 1;     //开启停留定时
      }
      if(weight_value > 1000 || INFRARED == 1)  //如果超重了或触发防夹，清除停留时间计数
      {
        timer1_count_s = 0;
        if(weight_value > 1000)                 //如果超重，声光报警
        {
          if(time_num % 20 == 0)
          {
            BEEP = ~BEEP;
          }
        }
      }
      if(weight_value < 1000)                   //如果没超重，关闭声光报警
      {
        BEEP = 1;
      }
      
      if(flag_time_s == 1)          //如果停留时间到达
      {
        flag_timer_begin_s = 0;
        flag_time_s = 0;
        flag_stop= 1;
      }
    }
    if(flag_stop == 1)              //如果停留完成，清除当前楼层按下标志位
    {
      if(flag_door == 1)            //如果门是开启的，将门关闭
      {
        flag_bujin_1_o = 0;
        flag_bujin_1_c = 1;
        if(INFRARED == 1 && flag_bujin_1_c == 1)  //如果触发防夹，标记未停留完成
        {
          flag_door = 0;
          flag_stop = 0;
        }
      }
      else if(flag_door == 0)       //如果门已关闭清除当前按下楼层标志位
      {
        flag_floor[target_floor] = 0;
        flag_timer_begin = 1;         //开启定时
      }
    }
  }
  if(flag_time == 1)                //定时500ms到达，清除电梯运动标志位
  {
    flag_timer_begin = 0;
    flag_time = 0;
    flag_lift = 0;
  }
}

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