模擬電梯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

模擬電梯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>?1．了解電梯調(diào)度算法。
?2．利用微機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)模擬電梯。
?3．進(jìn)一步掌握微機(jī)接口的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求
1．設(shè)計(jì)基本要求
用鍵盤、按鈕、發(fā)光二極管和 LED顯示單元來(lái)模擬電梯工作過(guò)程。樓層設(shè)為 5 層，用鍵盤鍵入希望停的樓層， 5 個(gè) 發(fā)光二極管顯示希望停的樓層，LED指示電梯當(dāng)前所在樓層，按鈕用來(lái)啟、停電梯。電梯正常運(yùn)行時(shí)以每 2 秒１層的速度上升或下降。
2．提高要求
設(shè)計(jì)幾個(gè)按鈕，模擬更多的電梯運(yùn)行功能，如：
?? 直達(dá)按鈕。若按此按鈕，電梯按直達(dá)方式運(yùn)行，即對(duì)運(yùn)行期間新鍵入的?？繕菍樱词故峭较蛭吹綐菍樱┮嗖煌＃边_(dá)終點(diǎn)樓層；
?? 急停按鈕。電梯運(yùn)行中，若按此按鈕，則電梯立即停在下一到達(dá)的樓層；
?? 斷電待修按鈕。按下該鈕電梯不能工作，再按一下才能重新工作；
?? 其它功能按鈕（由設(shè)計(jì)者自由發(fā)揮）。

三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
?１．設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容
?２．總體設(shè)計(jì)
?３．硬件設(shè)計(jì)：原理圖（接線圖）及簡(jiǎn)要說(shuō)明
?４．軟件設(shè)計(jì)框圖及程序清單
５．設(shè)計(jì)結(jié)果和體會(huì)（包括遇到的問(wèn)題及解決的方法）

四、電梯的工作方式
電梯工作按以下方式運(yùn)行：
1．假設(shè)當(dāng)前電梯停在某層（LED顯示相應(yīng)樓層， 5個(gè)發(fā)光二極管全滅）。鍵入數(shù)字鍵，如鍵入的數(shù)字與當(dāng)前電梯?？繉酉嗤?，則什么也不做，若不同則相應(yīng)樓層的發(fā)光二極管亮；電梯自動(dòng)判別上升或下降（在運(yùn)行過(guò)程中用八段碼來(lái)顯示樓層變化）一直到達(dá)希望停的樓層（八段碼顯示該樓層，相應(yīng) LED 滅）。
2．假設(shè)當(dāng)前電梯正在上升或下降運(yùn)行（此時(shí)八段碼顯示樓層變化， LED 指示希望抵達(dá)的樓層），若鍵入新的希望?？康臉菍訑?shù)字（相應(yīng)的 LED 亮），則對(duì)同方向（上升或下降）未到的樓層能?？浚瑢?duì)其它情況則先?？吭认Ｍ５臉菍?，然后繼續(xù)運(yùn)行）。
如下幾例：
1）?設(shè)電梯當(dāng)前在 2層，向上運(yùn)行，LED指示希望在4層停，此時(shí)若鍵入3，則電梯將在3樓停，然后繼續(xù)運(yùn)行至4層停；
2）?同上情況，若鍵入的不是 3而是5，則電梯將先停在4層，然后運(yùn)行至5層停；
3）?同上情況，若鍵入的不是 3（或5），而是1，則電梯先停在4層，然后運(yùn)行至１層停。

五、總體設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)主要是利用微機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)模擬電梯的運(yùn)行，用到了平臺(tái)上的一個(gè)非編碼鍵盤、LED顯示器、八段數(shù)碼管等模塊。
有5個(gè)樓層，需要用5個(gè)按鍵模擬電梯中的請(qǐng)求按鈕，用5個(gè)按鍵模擬5個(gè)樓層每層向上請(qǐng)求的按鈕，再用5個(gè)模擬5個(gè)樓層每層向下請(qǐng)求的按鈕。非編碼鍵盤有16個(gè)鍵，可以用1-5號(hào)鍵模擬電梯內(nèi)的按鈕，用6-0號(hào)鍵模擬每層向上請(qǐng)求的按紐，A-E模擬每層向下請(qǐng)求的按紐。
當(dāng)電梯靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，無(wú)論外部哪一層有請(qǐng)求，電梯都由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入向上或向下運(yùn)行的狀態(tài)，直到到達(dá)請(qǐng)求的樓層；當(dāng)電梯處于向上運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，此時(shí)高于該樓層向上的請(qǐng)求和內(nèi)部請(qǐng)求級(jí)別最高，其次是所有樓層向下的請(qǐng)求，再次是低于該樓層向上的請(qǐng)求；當(dāng)電梯處于向下運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)則情況相反。
由于中斷級(jí)別在隨著電梯所處樓層的不同而變化，而且中斷源比較多。所以用每一個(gè)中斷源直接和中斷控制器相連，需要用到多個(gè)8259A級(jí)聯(lián)，很不方便。為解決這個(gè)問(wèn)題，首先定義三個(gè)單字節(jié)變量REQ_U、REQ_D和REQ_IN分別存儲(chǔ)電梯每一層向上、向下和內(nèi)部的請(qǐng)求，每一個(gè)變量用低5位，每一位代表一層。例如，REQ_U為 00000110B，這代表在2層和3層有向上的請(qǐng)求。8253定時(shí)器每隔20ms產(chǎn)生一次中斷，中斷程序便去執(zhí)行掃描鍵盤，當(dāng)掃描到有電梯內(nèi)部或者外部按鍵時(shí)，將請(qǐng)求存儲(chǔ)到變量中。每到一個(gè)狀態(tài)時(shí)再檢查請(qǐng)求變量REQ_U、REQ_D和REQ_IN的值，根據(jù)電梯的運(yùn)行方向和變量中的請(qǐng)求，來(lái)決定電梯下一步的運(yùn)行。
設(shè)電梯的當(dāng)前樓層為floor（floor=1~5），運(yùn)行方向?yàn)閐ir（dir=0，向上；dir=1，向下），在電梯運(yùn)行的工程中，用數(shù)碼管輸出floor值顯示當(dāng)前的樓層。LED輸出REQ_IN的值顯示電梯內(nèi)已經(jīng)請(qǐng)求的樓層。

六、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
由于采用了PC機(jī)資源和微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不需要其他的硬件電路。利用了微機(jī)平臺(tái)上的8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器、8255并行接口單元、LED單元、非編碼鍵盤、數(shù)碼管顯示單元等等。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。