• 【单片机毕业设计】【mcuclub-jj-003】基于单片机的八层电梯的设计

          最近设计了一个项目基于单片机的八层电梯系统，与大家分享一下：

    一、基本介绍

    项目名：八层电梯
    项目编号：mcuclub-jj-003
    单片机类型：STC89C52、STM32F103C8T6

    功能简介：
    1、通过3*4矩阵键盘实现电梯内部的1-8层、开门、关门、呼叫(继电器模拟)
    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
    8、通过蓝牙，将当前楼层发送导外机

    外机部分：
    1、通过4*4矩阵键盘实现电梯外部的1-8层呼叫
    2、通过8个LED灯，指示当前电梯到达的楼层
    3、通过蓝牙，获取数据并发送楼层请求

    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

    内机：

     外机：

     

     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。

    内机：

     

    外机：

     

    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，此次设计包括主机和从机，主机和从机都包括中控部分、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。

    主机输入由四部分组成，第一部分是称重模块，通过该模块可以检测当前电梯内当前人体的重量，当检测到电梯内人体的重量大于设置的最大值进行报警提醒；第二部分是分离式红外对管检测模块，在电梯进行关门时，检测到有人，电梯门不打开；第三部分是矩阵键盘，通过该矩阵键盘用户可以输入想要到达的电梯楼层等；第四部分是供电模块，给整个系统进行供电；输出包括三个部分，第一部分是显示模块，通过数码管显示当前的楼层；第二部分是步进电机，控制电梯的运行及其电梯门的开关；第三部分是报警模块，检测到电梯内体重大于设置的最大值，进行报警提醒；第四部分是蓝牙模块，将当前按下的楼层数进行传输到外机进行显示

    主机输处包括两个三个部分，第一部分是矩阵键盘模块，用户可以通过该模块进行电梯楼层的输入，第二部分是供电模块，用户可以通过该模块进行供电，第三部分是蓝牙模块，将内机输入的信息进行传输进来进行显示；输出通过LED指示灯指示当前的按下的楼层数。

    具体系统框图如图所示。

     

     八、软件设计流程

    主机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，比如确定楼层数、开门、关门；紧接着进入第二个函数处理函数，获取电梯内的重量，及其获取外机按下的楼层数；然后进入第三个函数显示函数，数码管显示当前楼层，LED显示当前的电梯方向；然后进入第四个函数处理函数，当电梯处于停止状态时，按下的电梯楼层数为目标楼层数，如果当前电梯为下行方向，当前楼层高于按下楼层，当电梯下行，检测到按下楼层小于当前运行楼层，则目标楼层为按下楼层。如果当前电梯上行，检测到按下楼层高于当前楼层，目标楼层为按下楼层；如果当前楼层比目标楼层高，电梯下行，且电梯运行楼层到达当前的楼层数-1，如果当前楼层比目标楼层低，电梯上升，如果电梯运动时间到达，当前楼层加一，当前楼层等于目标楼层，如果门是关闭的，开门，如果门已经打开了，开启停留定时，如果超重，门不关闭且声光报警，如果没超重，门关闭，关闭声光报警，如果停留时间到达，如果门是开启的，关门，如果触发防夹，标记未停留完成，门已关闭清除当前按下楼层标志位，如果电梯方向为下降，清除当前楼层下标志位，发送当前楼层，如果电梯方向为上升，清除当前楼层上标志位，发送当前楼层。

     

     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

    1. void Manage_function(void)
    2. {
    3.   if(flag_lift == 0)                            //如果当前电梯停止
    4.   {
    5.     if(flag_stop == 1 && flag_door == 0)
    6.     {
    7.       if(flag_floor_d[1] == 1 || flag_floor_u[1] == 1)                 //一楼按下，目标楼层为一楼
    8.       {
    9.         target_floor = 1;
    10.       }
    11.       else if(flag_floor_d[2] == 2 || flag_floor_u[2] == 2)            //二楼按下，目标楼层为二楼
    12.       {
    13.         target_floor = 2;
    14.       }
    15.       else if(flag_floor_d[3] == 3 || flag_floor_u[3] == 3)            //三楼按下，目标楼层为三楼
    16.       {
    17.         target_floor = 3;
    18.       }
    19.       else if(flag_floor_d[4] == 4 || flag_floor_u[4] == 4)            //四楼按下，目标楼层为四楼
    20.       {
    21.         target_floor = 4;
    22.       }
    23.       else if(flag_floor_d[5] == 5 || flag_floor_u[5] == 5)            //五楼按下，目标楼层为五楼
    24.       {
    25.         target_floor = 5;
    26.       }
    27.       else if(flag_floor_d[6] == 6 || flag_floor_u[6] == 6)            //六楼按下，目标楼层为六楼
    28.       {
    29.         target_floor = 6;
    30.       }
    31.       else if(flag_floor_d[7] == 7 || flag_floor_u[7] == 7)            //七楼按下，目标楼层为七楼
    32.       {
    33.         target_floor = 7;
    34.       }
    35.       else if(flag_floor_d[8] == 8 || flag_floor_u[8] == 8)            //八楼按下，目标楼层为八楼
    36.       {
    37.         target_floor = 8;
    38.       }
    39.     }
    40.   }
    41.   if(flag_lift == 1)                            //如果电梯当前方向下降
    42.   {
    43.     if(flag_floor_d[7] == 7)                    //如果七楼下
    44.     {
    45.       if(current_floor > 7) //如果当前高于七楼，目标楼层等于七楼
    46.       {
    47.         target_floor = 7;
    48.       }
    49.     }
    50.     else if(flag_floor_d[6] == 6)                //如果六楼下
    51.     {
    52.       if(current_floor > 6) //如果当前高于六楼，目标楼层等于六楼
    53.       {
    54.         target_floor = 6;
    55.       }
    56.     }
    57.     else if(flag_floor_d[5] == 5)           //如果五楼下
    58.     {
    59.       if(current_floor > 5) //如果当前高于五楼，目标楼层等于五楼
    60.       {
    61.         target_floor = 5;
    62.       }
    63.     }
    64.     else if(flag_floor_d[4] == 4)           //如果四楼下
    65.     {
    66.       if(current_floor > 4) //如果当前高于四楼，目标楼层等于四楼
    67.       {
    68.         target_floor = 4;
    69.       }
    70.     }
    71.     else if(flag_floor_d[3] == 3)           //如果三楼下
    72.     {
    73.       if(current_floor > 3) //如果当前高于三楼，目标楼层等于三楼
    74.       {
    75.         target_floor = 3;
    76.       }
    77.     }
    78.     else if(flag_floor_d[2] == 2)           //如果二楼下
    79.     {
    80.       if(current_floor > 2) //如果当前高于二楼，目标楼层等于二楼
    81.       {
    82.         target_floor = 2;
    83.       }
    84.     }
    85.     else if(flag_floor_d[1] == 1)           //如果一楼
    86.     {
    87.       if(current_floor > 1) //如果当前高于一楼，目标楼层等于一楼
    88.         target_floor = 1;
    89.     }
    90.   }
    91.   if(flag_lift == 2)                            //如果当前电梯上升
    92.   {
    93.     if(flag_floor_u[2] == 2)                //如果二楼上
    94.     {
    95.       if(current_floor < 2) //如果当前楼层低于二楼，目标楼层等于二楼
    96.       {
    97.         target_floor = 2;
    98.       }
    99.     }
    100.     else if(flag_floor_u[3] == 3)           //如果三楼上
    101.     {
    102.       if(current_floor < 3) //如果当前楼层低于三楼，目标楼层等于三楼
    103.       {
    104.         target_floor = 3;
    105.       }
    106.     }
    107.     else if(flag_floor_u[4] == 4)           //如果四楼上
    108.     {
    109.       if(current_floor < 4) //如果当前楼层低于四楼，目标楼层等于四楼
    110.       {
    111.         target_floor = 4;
    112.       }
    113.     }
    114.     else if(flag_floor_u[5] == 5)           //如果五楼上
    115.     {
    116.       if(current_floor < 5) //如果当前楼层低于五楼，目标楼层等于五楼
    117.       {
    118.         target_floor = 5;
    119.       }
    120.     }
    121.     else if(flag_floor_u[6] == 6)           //如果六楼上
    122.     {
    123.       if(current_floor < 6) //如果当前楼层低于六楼，目标楼层等于六楼
    124.       {
    125.         target_floor = 6;
    126.       }
    127.     }
    128.     else if(flag_floor_u[7] == 7)           //如果七楼上
    129.     {
    130.       if(current_floor < 7) //如果当前楼层低于七楼，目标楼层等于七楼
    131.       {
    132.         target_floor = 7;
    133.       }
    134.     }
    135.     else if(flag_floor_u[8] == 8)           //如果八楼上
    136.     {
    137.       if(current_floor < 8) //如果当前楼层低于八楼，目标楼层等于八楼
    138.       {
    139.         target_floor = 8;
    140.       }
    141.     }
    142.   }
    143.   
    144.   if(current_floor > target_floor)          //如果当前楼层比目标楼层高，电梯下降
    145.   {
    146.     flag_timer_begin = 0;
    147.     flag_stop = 0;
    148.     flag_lift = 1;
    149.     if(flag_bujin_2_o == 0 && flag_bujin_2_c == 0 && flag_door == 0)
    150.     {
    151.       flag_bujin_1_c = 1;
    152.       flag_bujin_1_o = 0;
    153.     }
    154.     flag_send = 0;
    155.   }
    156.   else if(current_floor < target_floor)     //如果当前楼层比目标楼层低，电梯上升
    157.   {
    158.     flag_timer_begin = 0;
    159.     flag_stop = 0;
    160.     flag_lift = 2;
    161.     if(flag_bujin_2_o == 0 && flag_bujin_2_c == 0 && flag_door == 0)
    162.     {
    163.       flag_bujin_1_c = 0;
    164.       flag_bujin_1_o = 1;
    165.     }
    166.     flag_send = 0;
    167.   }
    168.   else                                      //当前楼层等于目标楼层
    169.   {
    170.     if(flag_stop == 0)              //如果没有停留完成
    171.     {
    172.       if(flag_door == 0)            //如果门是关闭的，开门
    173.       {
    174.         flag_bujin_2_o = 1;
    175.         flag_bujin_2_c = 0;
    176.       }
    177.       else if(flag_door == 1)       //如果门已经打开了
    178.       {
    179.         flag_timer_begin_s = 1;     //开启停留定时
    180.       }
    181.       if(weight_value > 1000|| INFRARED == 1) //如果超重了，进行蜂鸣器提醒，清除停留时间计数
    182.       {
    183.         timer1_count_s = 0;
    184.         if(weight_value > 1000)                 //如果超重，声光报警
    185.         {
    186.           if(time_num % 15 == 0)
    187.           {
    188.             BEEP = ~BEEP;
    189.           }
    190.         }
    191.       }
    192.       else if(weight_value < 1000)              //如果没有超重，蜂鸣器关闭
    193.       {
    194.         BEEP = 1;
    195.       }
    196.       if(flag_time_s == 1)          //如果停留时间到达
    197.       {
    198.         flag_timer_begin_s = 0;
    199.         flag_time_s = 0;
    200.         flag_stop= 1;
    201.       }
    202.     }
    203.     if(flag_stop == 1)              //如果停留完成
    204.     {
    205.       if(flag_door == 1)            //如果门是开启的，关门
    206.       {
    207.         flag_bujin_2_o = 0;
    208.         flag_bujin_2_c = 1;
    209.         if(INFRARED == 1 && flag_bujin_2_c == 1)  //如果触发防夹，标记未停留完成
    210.         {
    211.           flag_door = 0;
    212.           flag_stop = 0;
    213.         }
    214.       }
    215.       else if(flag_door == 0)      //如果门已关闭清除当前按下楼层标志位
    216.       {
    217.         if(flag_lift == 1)          //如果电梯方向为下降，清除当前楼层下标志位
    218.         {
    219.           if(flag_send == 0)
    220.           {
    221.             send_buf[1] = (current_floor/10*0x10 + current_floor%10);
    222.             Uart_Sent_Str(send_buf);
    223.             flag_send = 1;
    224.           }
    225.           flag_floor_d[target_floor] = 0;
    226.         }
    227.         if(flag_lift == 2)          //如果电梯方向为上升，清除当前楼层上标志位
    228.         {
    229.           if(flag_send == 0)
    230.           {
    231.             send_buf[1] = (current_floor/10*0x10 + current_floor%10);
    232.             Uart_Sent_Str(send_buf);
    233.             flag_send = 1;
    234.           }
    235.           flag_floor_u[target_floor] = 0;
    236.         }
    237.         if(flag_lift == 0)
    238.         {
    239.           flag_floor_d[target_floor] = 0;
    240.           flag_floor_u[target_floor] = 0;
    241.         }
    242.         flag_timer_begin = 1;       //开启定时
    243.       }
    244.     }
    245.   }
    246.   if(flag_time == 1)                //定时500ms到达，清除电梯运动标志位
    247.   {
    248.     flag_timer_begin = 0;
    249.     flag_lift = 0;
    250.     flag_time = 0;
    251.     flag_floor_d[current_floor] = 0;
    252.     flag_floor_u[current_floor] = 0;
    253.   }
    254. }

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