模擬電梯的設計與實現(xiàn)

模擬電梯的設計與實現(xiàn)
一、實驗目的
?1．了解電梯調度算法。
?2．利用微機實驗系統(tǒng)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(fā)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(fā)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１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?？繕菍樱词故峭较蛭吹綐菍樱┮嗖煌?，直達終點樓層；
?? 急停按鈕。電梯運行中，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(fā)揮）。

三、實驗報告要求
?１．設計目的和內容
?２．總體設計
?３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明
?４．軟件設計框圖及程序清單
５．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(fā)光二極管全滅）。鍵入數(shù)字鍵，如鍵入的數(shù)字與當前電梯?？繉酉嗤?，則什么也不做，若不同則相應樓層的發(fā)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（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?？康臉菍訑?shù)字（相應的 LED 亮），則對同方向（上升或下降）未到的樓層能?？?，對其它情況則先停靠原先希望停的樓層，然后繼續(xù)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(xù)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１層停。

五、總體設計思路
本設計主要是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(shù)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(tài)時，無論外部哪一層有請求，電梯都由靜止狀態(tài)轉入向上或向下運行的狀態(tài)，直到到達請求的樓層；當電梯處于向上運行的狀態(tài)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狀態(tài)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(lián)，很不方便。為解決這個問題，首先定義三個單字節(jié)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(chǎn)生一次中斷，中斷程序便去執(zhí)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(tài)時再檢查請求變量REQ_U、REQ_D和REQ_IN的值，根據(jù)電梯的運行方向和變量中的請求，來決定電梯下一步的運行。
設電梯的當前樓層為floor（floor=1~5），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(shù)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(jīng)請求的樓層。

六、系統(tǒng)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(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)結構框圖，如圖1所示。