毕业设计（论文）基于MCS51单片机的电梯控制系统设计.doc

吉林化工学院毕业设计说明书基于MCS-51单片机的电梯控制系统设计Design of Elevator Control System Based on MCS-51学生学号： 3-419 作 者： 程控实验室 院 系： 电信学院 指导教师： 职 称： 副教授 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology摘 要电梯整套系统以MSC51单片机为主，通过MSC51单片机的核心处理来支配各个组成部分，电梯的楼层选择由楼层开关和电梯内部开关来控制，通过单片机的处理由L293单片机来控制电梯的上下行，轿箱门的开与关由红外传感器和电机2控制，楼层控制主要由干簧管来检测电梯所在位置，到达一个楼层后干簧管受轿箱上方的永久性磁铁影响，使干簧管的SN两个平行金属合并，从而由所在楼层的干簧管给出一个低电平送达单片机，由单片机来检测当前是否是所要到达的楼层。本系统以AT89C51单片机为核心，通过对各楼层用户按钮信号的检测和处理，按预定的运行规则和程序，发出控制信号对直流电机进行调节，从而控制电梯的启停、速度、升降和运行时间，还有轿厢的开关等。在轿厢的内部和外部都设置楼层选择按键，控制电梯轿厢的位置，在各楼层设置了位置检测电路，保证了电梯停靠位置准确。整个系统实现了电梯控制的基本功能2。关键词：电梯控制；单片机；干簧管AbstractElevator whole set system by the MSC51 monolithic integrated circuit primarily, controls each constituent through MSC51 monolithic integrated circuit's core processing, elevator's floor choice controls by the floor switch and the elevator interior switch, controls elevator's ascending-descending through monolithic integrated circuit's processing by the L293 monolithic integrated circuit, sedan box gate opening with closes by the infrared sensor and the electrical machinery 2 controls, the floor control mainly by does the reed pipes to examine the elevator in the position, after arriving at a floor, does the reed pipes sedan box above permanent magnet influence, causes to do the reed pipes the SN two parallel metal merge, thus by gives a low level delivery monolithic integrated circuit in floor's dry reed pipes, by monolithic integrated circuitExamines current whether is the floor which must arrive.This system take the AT89C51 monolithic integrated circuit as a core, through to various floors user button signal examination and processing, according to the movement rule and the procedure which prearranges, sends out the control signal direct class electrical machinery to carry on the adjustment, thus controls the elevator to open stops, the speed, the fluctuation and the running time, but also has the theater box switch and so on. And exterior all establishes the floor choice pressed key in the theater box interior, controls the elevator theater box the position, has established the position examination electric circuit in various floors, had guaranteed the elevator anchors the position to be accurate. The over all system has realized the basic function which the elevator controls.Key Words：Elevator Control；Single-chip microcomputer；Reed switch目 录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1选题的目的及意义11.2电梯的起源与发展11.3国外电梯情况31.4国内电梯情况4第2章 整体方案设计62.1电梯组成框图62.2电梯主控制电路原理62.2.1 电梯控制系统图6第3章 电梯控制系统的实现及主要元器件介绍93.1电动机控制模块93.1.1电动机控制原理93.1.2继电器介绍103.1.3红外传感器介绍123.2楼层位置检测模块143.2.1位置检测模块原理143.2.2看门狗X25045153.2.3 干簧管磁控开关介绍193.2.4 SST89E516RD单片机介绍213.3启停检测信号及开、关门控信号23第4章 系统软件设计254.1系统的软件设计实现254.1.1系统程序控制流程设计254.1.2 系统程序控制实现274.2软件流程图及编译语言314.2.1 汇编语言介绍324.2.2 C语言介绍324.2.3 编译环境综述34结 论35参考文献36致 谢38附 录A37第1章 绪论随着现代高科技的发展，住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。1889年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机，同年在纽约市马累特大厦安装成功。随着建筑物规模越来越大，楼层也越来越高，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性都提出了更高的要求。由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。本次本人设计的电梯控制系统是以89C51单片机为核心，该芯片在实际生活中应用相当广泛，对现在本人的软硬件水平提高也有很大帮助。1.1选题的目的及意义电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中的永久垂直交通工具。本论文选择89C52单片机为核心控制元件，设计了一个三层的电梯系统，采用变频器进行控制转速，采用行程开关控制其开关门，采用发光二极管作为显示电梯的楼层及上下行。使用单片机汇编语言进行编程，实现运送乘客到任一楼层，并且显示电梯的楼层和上下行。单片机在接口性能和计算速度等方面均有资源不足的问题，仍然不能适应较复杂的控制算法和故障诊断等要求。1.2电梯的起源与发展电梯属于垂直提升运输设备，起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前十一世纪，我国北方劳动人民发明了辘护。公元前236年，希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利·沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯，而直到今天液压梯仍在使用。在1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，这才开始出现了名副其实的电梯，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。在1903年，又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式(即曳引式)驱动。所谓卷筒式驱动，是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物，而槽轮式也称为曳引式驱动，是在曳引绳一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此，只要在曳引系统的容量和强度允许范围内，通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外，当重物或平衡重碰底时，曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了像卷筒式那样，在失控时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。曳引式驱动可以使用多条曳引绳，而卷筒式驱动方式使用的曳引绳条数却受到限制。曳引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的电梯奠定了基础。当时的电梯使用直流电动机驱动，用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节电梯运行速度。后来发明了交流感应电动机，在1900年开始用于驱动电梯。最初的交流电动机只是单速的，电梯运行性能很不理想。直到发明了交流双速电动机，才基本满足了电梯的运行要求。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多。所以，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。尽管交流电动机结构简单，造价便宜，但在调速性能方面却难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电机-电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的高要求。因此，在20世纪前半叶，电梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。1933年美国制造出6m/s的高速电梯。在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，新技术被广泛用于电梯。1949年研制出4-6台电梯的群控系统。1955年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。1962年在美国已出现了8.5m/s的超高速电梯。在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机-电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明显改善。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机株式会社开发出了lOm/s的超高速电梯。至此，电梯的控制技术有了很大发展。进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完善以及微机技术的应用，出现了交流变频调速系统。1984年在日本己将其用于2m/s以上的高速电梯。1985年以后，又将其延伸到中、低速交流调速电梯。交流变频调速技术被认为是电梯行业的当代技术。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式取代自流调速方式，已成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并可降低现场调试要求，是电梯控制技术的方向。电梯群控系统是现代电梯的技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。对于电梯的曳引机，目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外，其他均己采用圆柱斜齿轮曳引系统，使效率提高了15%-25%。此外，用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设轿厢内通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象;进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在彩色调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期。1.3国外电梯情况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。 世界上有名的几家电梯公司，诸如：美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上己经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外己“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队和维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。1.4国内电梯情况解放前，全国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代己初具规模。改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术，产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业，就是通过合资和补偿贸易方式，引进发达国家的先进管理和技术，不断改善现有产品结构和管理体制，使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平，推出一代电梯新产品。目前，交流调压调速电梯技术己趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用FPGA/CPLD取代原来的控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、放火厅们、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达1万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。近年来，为保证电梯最终质量，在建立全国性完整的电梯管理法规、落实检查机构、壮大安装调试队伍、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等方面，正在进行着一系列实质性的工作。我国电梯行业，正在走向法规化，加速步入世界先进行列。第2章 整体方案设计整个方案由主控制电路，系统硬件，传动部分组成。2.1电梯组成框图图2-1 电梯组成框图主控制电路板位于电梯内部所有线缆均与控制电路相连，由控制电路控制电机的转动，电机部分由L293控制，从而控制电梯的上下行和电梯轿厢的开关，各楼层及电梯内部乘客对电梯的呼叫等信息的处理。系统硬件由电梯主框架和电梯轿厢组成，主要负责支撑和装载。传动装置由上下行电机、开关门电机、传动线缆及各种规格齿轮组成主要负责电梯的动作响应。2.2电梯主控制电路原理2.2.1 电梯控制系统图图2-2 主控制原理图本电梯系统的整个控制系统结构如图2-2所示，它由四个控制部分组成。（1）运行管理控制部分：电梯的呼叫登陆层次表示以及电梯的运行管理等。（2）运动控制部分：电梯的楼层监视，产生到达目标层的指令等。（3）电动机控制部分：直流电动机的运行速度控制，停开控制，正反转控制等。（4）门的控制部分：电梯门的开闭控制。以上各部分的控制均使用单片机控制，各部分之间通过导线的连接构成了整个电梯的控制系统。2.2.2主控制电路原理图图2-3 主控制电路图整个系统由脉冲检测，脉冲计数，层选，比较判断，输出执行，预置以及手动升降等部分组成。脉冲检测由装在电梯上的干簧管或红外开关完成。输出执行部分：控制单元送出的控制信号经电磁继电器和接触器来控制电梯轿厢的运动。脉冲计数，层选和比较判断等由SST89E516RD 单片机来完成4。第3章 电梯控制系统的实现及主要元器件介绍3.1电动机控制模块3.1.1电动机控制原理电动机运行行定向控制模块原理如图3-1所示。图3-1 电梯电机控制原理采用直流电机作为本设计的执行元件，直流电机工作是让线圈始终交替地处于稳定状态和非稳定平衡状态，通过两个半圆环形电枢将线圈的稳定平衡状态消除掉。这样，载流线圈在磁场中就会一直地转动下去。直流电机在高起动转矩、大转矩、低惯量的系统中经常使用到，由于本次设计为电梯模型不需要精度很高的控制，主要目的是电梯的控制系统的功能实现，所以，采用直流电机为动力系统9。电梯上、下行的动作由电动机1来完成，相应的控制电动机转动的正反方向来控制电梯的上下行。正反方向由继电器来控制。电梯的上、下行定向控制是根据呼梯信号的先后次序，以及当前轿箱所在楼层位置，按照同向优先逆向记忆的规则，由主机根据扫描电路输入的键值，经逻辑控制电路分析处理后，发出相应控制命令，指挥电梯的运行，在电梯运行过程中，随时检测顺呼信号，若无，则方向保持至所选层。程序采用数据比较指令，对选层信号通道的内容与轿箱位置通道内容进行数据比较，当前者大于后者时，上行定向开关打开。反之下行定向开关打开10。电梯轿厢的开关由电机2来控制，当电梯轿厢的门开着的时候红外传感器发射管发射的红外信号因为光强的原因达不到红外接收管的一端，所以检测不到信号脉冲。证明轿厢的门状态为开，反之则为关闭状态11。3.1.2继电器介绍继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本系统需要用到两个继电器，一个是用于电梯上下行电机的正反转，一个是用于电梯轿厢开关电机的正反转。图3-2 继电器结构图电磁继电器的工作原理和特性：在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器，节能功率继电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。图3-3 继电器结原理图继电器主要产品技术参数：（1）额定工作电压：是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。（2）直流电阻：是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。（3）吸合电流：是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。（4）释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。（5）触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。3.1.3红外传感器介绍传感器就是一种能感知某一物理量（如化学量，生物量等）的信息，并能将该信息转化为有用信号的装置。传感器是人的五官功能的扩展，其功能各种各样。它能代替人的视觉、触觉、听觉等五官感觉的功能，它能检测人的五官不能感觉的现象。传感器功能的潜在性决定了应用的广泛性。它既可用于军事工程，又可用于工农业等国民经济各部门。它被誉为“八十年代最具有时代性的大量生产的商品”。传感器的重要作用就是信息的收集、信息数据的交换以及控制信息的采集。另外，传感器的制作工艺也很复杂。传感器技术的应用范围非常之广。它会随着不断满足社会性的需求而不断增加。新传感器的开发和应用，要求传感器技术的三大支柱即“检测原理”、“生产技术”和“现场（试验）数据”协调发展，传感器必然走向全数字化。传感器系统将集成在一个芯片上，其中包括为传感器处理器和位执行器，它们构成一个闭环工作为系统。随着技术的发展，传感器的功能会更多，精度和可靠性会更高，智能化的程度也将不断的提高，优点会越来越明显12。红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。本电梯控制电路板运用了两只红外管，一只发射，一只接收，构成红外传感器，主要用来检测电梯轿厢是否已经关门，根据检测光线射进轿厢内光线的不同，来判断电梯轿厢门的开关状态，检测距离范围一般为2-25cm。红外传感器的发射频率840KHz。图3-4 红外发射管图3-5 红外接收管原理介绍：红外接收线路集成了前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器、整前电路和输出放大电路，灵敏度很高。有时从红外管侧面和后面漏出的红外光也会被红外接收管探测到。在电梯控制系统上，红外的发射和接收管都是主控制电路板上，可以有效地避免这种情况的发生。红外传感器是靠发射并接收由障碍物反射或直接接收回来的红外光来判断是否有信号产生。如图3-6所示：图3-6 红外传感器原理图如图所示，红外传感器有障碍时的情况，红外光以60°的散角向外发射，阴影区域为发射光的区域，红外接收管正好处于反射光区域内，能接收到红外发射管的反射光，由前所述，即认为此时有障碍，事实如此。 在此应用特别注意，红外接收管只是在接收到了一定强度的红外光时才起到质的变化，认为有障碍。所以障碍物太细时，会检测不到；当障碍物颜色为黑色或深色时，会吸收大部分的红外光，而只反射回一小部分，有时会使红外接收管接收到的红外光强度不够，不足以产生有障碍的信号13。使用说明：红外传感器是数字传感器，接在芯片接口（p0.0-p0.2），在检察不到物体时反映数值为（1）在检察到物体时反映数值为（0）。 用户自己拆卸，安装时注意方向，装好以后可用下面的语句检测一下。 示例程序： void main()      while(1)          printf(“IR=%d”,digital(p00); /digital(p00)是传感器接在芯片接口的p00口          sleep(0.5);      3.2楼层位置检测模块3.2.1位置检测模块原理楼层位置检测模块原理图如图3-7 所示图3-7 楼层位置检测模块该模块主要用于检测电梯模型的运行位置，以便单片机能监控电梯的位置从式并保证各楼层停靠时准确平稳。楼层1-4楼有呼叫信号给入时，即楼层按键开关1，2，3，4开始作用呼叫电梯轿厢，51单片机读入信号量，轿箱接收信号到达只定楼层。我们采用干黄管磁控开关作为信号采集元件，具体设计是：在轿箱的顶部位置安装永久磁铁，每个楼层都安装一个干簧管，当电梯运行到这一位置时，干簧管内部开关受永久磁铁的影响，两端开关合并，传感器的输出端变为低电平，发出一负脉冲信号，送入单片机, 单片机按外部数据读入，经过位判别后便知道准确的楼层信息。从而送离电梯轿厢达到被呼叫的楼层。3.2.2看门狗X25045X25045引脚介绍，X25045的封装图如图3-8所示。图3-8 X25045封装图引脚功能简介如表3-1所示。表3-1 X25045引脚功能表引脚名称功能描述1CS/WDI芯片选择输入：当CS是高电平时，芯片未选中并将SO置为高阻态。2SO串行输出：SO是一个推/拉串行数据输出引脚，在读数据时，数据在SCK脉冲的下降沿由这个引脚送出。3WP写保护：当WP引脚是低电平时，向X25045中写的操作被禁止4VSS地5SI串行输入：SI是串行数据输入端，指令码、地址、数据都通过这个引脚进行输入，在SCK的上升沿进行数据的输入，并且高位MSB在前。6SCK串行时钟：串行时钟的上升沿通过SI引脚进行数据的输入，下降沿通过SO引脚进行数据的输出7RESET复位输出：RESET是一个开漏型输出引脚，只要VCC下降到最小允许VCC值，这个引脚就会输出高电平。一直到VCC上升超过最小允许值之后200ms。8VCC正电源X25045将四种功能集合于一体，上电复位，看门狗定时器，压降管理以及具有块保护功能的串行EEPROM，其内部的串行EEPROM是具有块锁存保护CMOS串行EEPROM他被组织成8位的结构，它由一个四线构成的SPI总线方式进行操作，其擦写周期至少有1000000次并且写好的数据能保存100年，这就解决了我们实际系统中的外存需要问题。X25045功能介绍（1）上电复位：当器件通电并超过VTRIP时，X25045内部的复位电路将会提供一个约为200ms的复位脉冲，让微处理器能够正常复位。（2）降压检测：工作过程中X25045检测VCC端的电压下降，并且在VCC电压跌落到VTRIP以下时会产生一个复位脉冲。这个复位脉冲一直有效，直到VCC降到1V以下。如果VCC在降落到VTRIP后上升，则在VCC超过VTRIP后延时约200ms，复位信号消失，使得微处理器可以继续工作。（3）看门狗定时器：看门狗定时器电路检测WDI的输入来判断微处理器是否工作正常。在设定的定时时间以内微处理器必须在WDI引脚上产生一个由高到低的电平的变化，否则X25045将产生一个复位信号在X25045内部的一个控制寄存器中有2位可编程位决定了定时周期的长短。微处理器可以通过指令来改变这两个位从而改变看门狗定时时间的长短。（4）SPI串行编程EEPROM：芯片控制的指令被组织成一个字节8 bit。这些命令中有两条只要直接将指令代码写入芯片即可。有两条读指令用于初始化输出数据，其它的指令还需要一个8位的地址以及相关的数据所有指令见于下表。它们都是通过SPI串行总线写入器件的，所有指令、地址、数据都是MSB先写7。表3-2 X25045的指令功能表指令名称指令格式完成的操作WREN0000 0110写允许WRDI0000 0100写禁止RSDR0000 0101读状态寄存器WRSR0000 0001写状态寄存器 看门狗和块锁定READ0000 A8011向选定的开始地址单元中读数据WRITE0000 A8011向选定的开始地址单元写入数据 1-16字节（5）写允许：在器件进行写操作之前，首先必须设置写操作指令。WREN指令允许进行写操作，而WRDI将禁止写操作，在器件复位后将自动禁止写操作。而一旦对器件写入一个字节，一页或写入状态寄存器后也将自动处于写禁止状态，在WP引脚接地后也会使器件处理写禁止状态。在写了WREN、WRDN、RSDR和WRSR指令后不需要在后跟上一个地址或一个数据。（6）状态寄存器：状态寄存器由4个非断电不会丢失的控制位和2个断电即消失的状态位组成控制位用于设置看门狗定时器的溢出时间和存储器块保护区，状态寄存器的格式见表3-3（状态寄存器缺省值是（00H）表3-3 X25045的状态寄存器格式表7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIPWIP是一个易失性的只读位，在片内编程时，它指示出器件忙，这一位可以用RDSR指令读出，当读出的这一位是1则表示内部正在进行写操作；如果是0表示内部没有进行写操作。WEL是一个易失性位，当该位为1时表示芯片处于写允许状态，而该位是0则代表芯片处于写禁止状态。WEL也是一个只读位，指令WREN将使变为1，而指令WRDS则将这位变为0。块锁定位BL0和BL1用于设置块保护的参层次，这个非易失性的位通过WRSR指令来编程。通过这两位的设置，可以使存储器的1/4、1/2全部都处于写保护状态。当然也可以全部都不处于写保护状态，具体的设置看下面的表格。看门狗定时器控制位WD0和WD1用于选择看门狗的定时溢出时间。具体的情况看下面的表格，这两个非易失性位通过WRSR指令进行编程。表3-4 X25045的溢出时间表状态寄存器位看门狗定时溢出时间WD1WD0X250450014秒01600毫秒10200毫秒11禁止表3-5 X25045的保护地址空间表状态寄存器位保护的地址空间BL1BL0X2504500不保护01$180H-$1FFH10$100H-$1FFH11$000H-$1FFH要读状态寄存器，首先将CS接地以选择该器件，然后送一个8位的RDSR指令，然后状态寄存器的内容就通过SD0线进行输出。当然必须要有相应的时钟加到SCK线上，图4-2给出了读状态寄存器的时序，状态寄存器可以在任何时候被读出，即使是EEPROM在内部的写周期内也可以读出写状态寄存器。要将数据写入状态寄存器，首先必须用WREN命令将WEL置为1，将CS接低电平以选中该器件，然后写入WREN指令，接着将CS拉至高电平。然后再次将CS接低电平，接着写入WRSR指令，跟着写入8位数据，这个8位数据就是相应的寄存器中的内容。写入结束后必须将CS拉至高电平，如果CS没有在WREN和WRSR期间变高，则WRSR指令将被忽略。 （7）读存储器内容要读存储器的内容，首先将CS拉低以选择该器件，然后将8位的读指令送到器件中去，跟着送8位的地址。读指令的位3用于选择存储器的上半区或下半区，在读操作码和地址发送完毕后所选中的地址单元的数据通过SD0线送出，再读完这一节后，如果继续提供时钟脉冲则这一个地址单元的下一个单元数据将会被顺序读出，地址将会自动增加。当到达最高地址之后地址将会回绕到0000H单元，读周期在CS变为高电平后中止。（8）写存储器内容要写存储器内容，WEL位必须通过指令置为1，先将CS拉低将WREN指令送入器件，将CS拉高然后再次将CS拉低，随后写入WRITE指令并跟随8位的地址，WRITE指令的位3用于选择存储器的上半区和下半区。如果CS没有在WREN和WRITE指令之间变为高电平，则WRITE指令被忽略。写操作至少需要24个时钟周期，CS必须拉低并在操作期间保持低电平，主控机可以连续写入16个字节的数据，限制是这16个字节必须写入同一页。而这一页的地址是开始于地址XXXXX 0000结束于地址XXXXX 1111。如果待写入的字节地址已到达一页的最后，而时钟还继续存在，由计数器将回绕到该页的第一个地址并覆盖前面所写的内容。图3-9 X25045的时序图在进行写操作时，字节或页写完时，CS必须在最后一个待写入字节的位0被写入后拉至高电平，在任何其它时候将CS变为高电平，写操作都没有完成。在一次写状态寄存器的操作或写存储器的操作之后写入的操作，必须首先读状态寄存器并检查WIP位，如果WIP位是高说明正在进行内部的写操作8。3.2.3 干簧管磁控开关介绍干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的开关元件，具有结构简单、体积小、便于控制等优点。与永磁体配合可制成磁控开关，用于报警装置及电子玩具中。与线圈配合可制成干簧继电器，在电子设备中迅速切换电路。干簧管与永磁体配合有几种基本使用方法：（1）永磁体每转一周，舌簧触点开闭两次；（2）永