1、模擬電梯的設計與實現一、實驗目的1了解電梯調度算法。2利用微機實驗系統來模擬電梯。3進一步掌握微機接口的設計方法。二、實驗內容與要求1設計基本要求 用鍵盤、按鈕、發光二極管和 LED顯示單元來模擬電梯工作過程。樓層設為 5 層，用鍵盤鍵入希望停的樓層， 5 個 發光二極管顯示希望停的樓層，LED指示電梯當前所在樓層，按鈕用來啟、停電梯。電梯正常運行時以每 2 秒層的速度上升或下降。 2提高要求 設計幾個按鈕，模擬更多的電梯運行功能，如：   直達按鈕。若按此按鈕，電梯按直達方式運行，即對運行期間新鍵入的停靠樓層（即使是同方向未到樓層）亦不停，直達終點樓層；   急停按鈕。電

2、梯運行中，若按此按鈕，則電梯立即停在下一到達的樓層；   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（由設計者自由發揮）。三、實驗報告要求設計目的和內容總體設計硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明軟件設計框圖及程序清單設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法）四、電梯的工作方式電梯工作按以下方式運行： 1假設當前電梯停在某層（LED顯示相應樓層， 5個發光二極管全滅）。鍵入數字鍵，如鍵入的數字與當前電梯停靠層相同，則什么也不做，若不同則相應樓層的發光二極管亮；電梯自動判別上升或下降（在運行過程中用八段碼來顯示樓層變化）一直到達希望停的樓層

3、（八段碼顯示該樓層，相應 LED 滅）。 2假設當前電梯正在上升或下降運行（此時八段碼顯示樓層變化， LED 指示希望抵達的樓層），若鍵入新的希望停靠的樓層數字（相應的 LED 亮），則對同方向（上升或下降）未到的樓層能停靠，對其它情況則先停靠原先希望停的樓層，然后繼續運行）。如下幾例： 1） 設電梯當前在 2層，向上運行，LED指示希望在4層停，此時若鍵入3，則電梯將在3樓停，然后繼續運行至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，然后運行至層停。 五、總體設計思路本設計主要是

4、利用微機應用實驗平臺來模擬電梯的運行，用到了平臺上的一個非編碼鍵盤、LED顯示器、八段數碼管等模塊。有5個樓層，需要用5個按鍵模擬電梯中的請求按鈕，用5個按鍵模擬5個樓層每層向上請求的按鈕，再用5個模擬5個樓層每層向下請求的按鈕。非編碼鍵盤有16個鍵，可以用1-5號鍵模擬電梯內的按鈕，用6-0號鍵模擬每層向上請求的按紐，A-E模擬每層向下請求的按紐。當電梯靜止狀態時，無論外部哪一層有請求，電梯都由靜止狀態轉入向上或向下運行的狀態，直到到達請求的樓層；當電梯處于向上運行的狀態時，此時高于該樓層向上的請求和內部請求級別最高，其次是所有樓層向下的請求，再次是低于該樓層向上的請求；當電梯處于向下運行的

5、狀態時則情況相反。由于中斷級別在隨著電梯所處樓層的不同而變化，而且中斷源比較多。所以用每一個中斷源直接和中斷控制器相連，需要用到多個8259A級聯，很不方便。為解決這個問題，首先定義三個單字節變量REQ_U、REQ_D和REQ_IN分別存儲電梯每一層向上、向下和內部的請求，每一個變量用低5位，每一位代表一層。例如，REQ_U為 00000110B，這代表在2層和3層有向上的請求。8253定時器每隔20ms產生一次中斷，中斷程序便去執行掃描鍵盤，當掃描到有電梯內部或者外部按鍵時，將請求存儲到變量中。每到一個狀態時再檢查請求變量REQ_U、REQ_D和REQ_IN的值，根據電梯的運行方向和變量中的

6、請求，來決定電梯下一步的運行。設電梯的當前樓層為floor（floor=15），運行方向為dir（dir=0，向上；dir=1，向下），在電梯運行的工程中，用數碼管輸出floor值顯示當前的樓層。LED輸出REQ_IN的值顯示電梯內已經請求的樓層。六、系統硬件電路設計由于采用了PC機資源和微機實驗平臺，不需要其他的硬件電路。利用了微機平臺上的8253定時/計數器、8255并行接口單元、LED單元、非編碼鍵盤、數碼管顯示單元等等。系統結構框圖，如圖1所示。Q6IRQ25V clk08253 GATE0OUT0 A口8255 B口 C口LED顯示模塊CS0CS1CS2CS35個發光二極管非編碼鍵盤

7、片選圖1 系統結構框圖主要的模塊如下：1可編程定時/計數器8253定時/計數器8253主要是用于定時20ms，觸發中斷進行鍵盤掃描。電路連線是CLOCK0接Q6，分頻后頻率為46875Hz，OUT0接中斷IRQ2，每20ms中斷一次，GATE0接5v。計數器的初值應該是3A9H。28255并行接口單元8255主要是用于鍵盤的掃描和發光二極管的數據輸出。所以用8255A口的低5位接5個發光二極管，B口低4位接非編碼鍵盤的列線，高4位接鍵盤的行線。3 LED顯示系統雖然只用了1格LED顯示器，但為了數字更新更方便，主程序更加簡單，故此系統選用動態顯示方式。由于系統的軟件部分的運行時的核心程序是一直

8、循環的，因此顯示程序也是在循環過程中一直被調用，從而實時地被顯示出來。4非編碼鍵盤本系統采用的是行反轉法來掃描鍵盤的，調用鍵盤掃描的程序TESTKEY后，程序中的變量KEY的值就是按下的鍵的值，如果KEY為0FFH則表示無鍵盤輸入，為015 則按照上往下從左往右的順序分別代表每一個按鍵按下的信息。不過此掃描程序沒有考慮到多個按鍵同時按下的情況。又因為模擬電梯的按鍵一般不會有兩個按鍵同時按下的情況，所以，多個按鍵的情況可以不予考慮。七、軟件設計本設計的軟件設計的思路：通過軟件編程使8253輸出定時信號申請中斷，在中斷服務程序中掃描鍵盤，如果有按鍵，修改相應的變量位，并輸出內部請求變量REQ_IN

9、到發光二極管顯示當前的內部請求樓層。在主程序中，查詢變量的值，根據電梯調度算法運行電梯。1主要設計模塊程序主要包括以下主要模塊：鍵盤掃描程序、LED顯示程序、電梯調度算法。1) 鍵盤掃描程序：采用的是行反轉法來掃描鍵盤的，相應的程序設計請參考實驗指導書上實驗3中的相關介紹。2) LED顯示程序：本設計只用到了一個LED，只要將floor轉換為相應的段碼。先輸出位碼，再輸出段碼，循環輸出就可以動態顯示。為了循環的顯示，將LED顯示程序放在中斷服務程序中。相應的程序設計請參考實驗指導書上實驗3中的相關介紹。3) 電梯調度算法：在設計時將電梯一次從下到上視為一次運行（注意不一定從底層到頂層），同理，

10、電梯一次從上到下也視為一次運行（注意不一定從頂層到底層）。             當電梯向上運行時：   a) 位于當前層以下的向上請求都被忽略留到下次向上運行時處理。    b) 位于當前層以上的向上請求都被記錄留到此次運行處理。 c) 無論哪層的向下請求都被忽略留到下次向下運行時處理。          當電梯向下運行時：    a) 位于當前層以上的向下請求都被忽略留到下次向下運行時處理。          b) 位于當前層以下的向下請求都被記錄留到此次運行處理。      c) 無論哪層的向上請求都被忽略留到下次向上運行時處理。2程序流程圖     1）主程序框圖如圖2圖2 主程序框圖2）中斷服務程序框圖如圖3 圖3 中斷服務程序框圖3）電梯算法流程圖如圖4其中，dir代表電梯的運行方向，0代表電梯向上運行，1代表向下運動。設REQ_U(n)代表