基于單片機(jī)的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　目前，家庭居住環(huán)境的采光及避光問(wèn)題主要采用的是手動(dòng)開(kāi)閉窗簾，手動(dòng)開(kāi)閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化，會(huì)對(duì)用戶造成一定的困擾，本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)可以解決這些問(wèn)題。本文主要闡述了自動(dòng)窗簾控制的設(shè)計(jì)過(guò)程。以AT89C51單片機(jī)為控制核心，以光敏電阻和雨滴

2、傳感器為傳感器件，以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行器件。在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和外圍擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。硬件采用分塊的模式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，分別給出了系統(tǒng)整體框圖、顯示電路、檢測(cè)電路、系統(tǒng)總控制模塊、等相關(guān)電路；隨后說(shuō)明系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)過(guò)程，同樣采用的是分塊的模式，且每一個(gè)模塊都給出了相應(yīng)的流程圖。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)控制、自動(dòng)控制、定時(shí)控制的相互轉(zhuǎn)換，智能的控制窗簾的動(dòng)

3、作。通過(guò)調(diào)試，時(shí)鐘控制、手動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾、自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾等控制方面的設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期效果。具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，自動(dòng)窗簾，步進(jìn)電機(jī)，自動(dòng)控制。</p><p>　　System design based on single chip microcomputer automatic curtain</p><p><b>　　

4、Abstract</b></p><p>　　Now，according to the requirements of living environments. This paper describes the process of intelligent curtain controller. This design uses AT89C51 microcontroller as the contr

5、ol，introduce microcontroller-based optical curtain curtain system，the main structural principle of the hardware and software programming to explain.In the design for monolithic integrated circuits，and peripheral to expan

6、d the basic the theories of knowledge was fairly comprehensive preparation. Block the model of hardwa</p><p>　　In this paper，use the AT89C51 microcontroller，according to their different modes，to achieve semi

7、-automatic control，automatic control，timing control of the conversion and intelligent motion control curtains. Debugging by simulation，clock control，manual switch curtains，the curtains automatically switch the basic desi

8、gn of such control to achieve the desired effect，with a strong practical value.</p><p>　　Key words：SCM 、intelligent curtain、stepping motor、automatic control.</p><p><b>　　目錄</b></p

9、><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractIII</p><p>　　第1章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 研究目的和意義- 1 -</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r- 2 -</p><p>　　1.3 課題的

10、目的任務(wù)和要求- 2 -</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案論證- 5 -</p><p>　　2.1 方案選取- 5 -</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案- 8 -</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)基本功能- 8 -</p><p>　　2.2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 9 -</p&g

11、t;<p>　　第3章 系統(tǒng)硬件分析設(shè)計(jì)- 11 -</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)- 11 -</p><p>　　3.2 各單元電路設(shè)計(jì)- 12 -</p><p>　　3.2.1 控制電路設(shè)計(jì)- 12 -</p><p>　　3.2.2 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)- 16 -</p><p>

12、;　　3.2.3 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)- 18 -</p><p>　　3.2.4 鍵盤(pán)/顯示接口電路- 21 -</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 27 -</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)- 27 -</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件子程序設(shè)計(jì)- 28 -</p><p>　　4.2.1

13、步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)- 28 -</p><p>　　4.2.2 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)- 29 -</p><p>　　4.2.3 定時(shí)程序設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　　第5章 測(cè)試和調(diào)試- 33 -</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試- 33 -</p><p>　　5.1.1 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)：-

14、 33 -</p><p>　　5.1.2 1602液晶顯示器- 35 -</p><p>　　5.1.3 DS1302時(shí)鐘芯片- 36 -</p><p>　　5.1.4 LM雙電壓比較器集成電路- 37 -</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試- 38 -</p><p>　　5.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)- 38 -

15、</p><p><b>　　總結(jié)- 43 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 45 -</p><p><b>　　致謝- 47 -</b></p><p><b>　　附錄- 49 -</b></p><p><b>　　第

16、1章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究目的和意義 </p><p>　　21世紀(jì)是科技飛速發(fā)展的時(shí)代，單片機(jī)的應(yīng)用也隨之越來(lái)越廣泛。在這樣高速發(fā)展的環(huán)境下，各種新型產(chǎn)品猶如雨后春筍，單片機(jī)的作用也越發(fā)重要單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器

17、等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。單片機(jī)具有高集成度、高可靠性，控制功能強(qiáng)，低電壓、低功耗，優(yōu)異的性價(jià)比。由于這些優(yōu)良的特性，單片機(jī)廣泛的應(yīng)用到工業(yè)控制，智能家電，汽車(chē)電子，樓宇自動(dòng)化，醫(yī)療器械。日常生活中，驗(yàn)鈔機(jī)、門(mén)禁系統(tǒng)、電子監(jiān)控、變頻空調(diào)等也使用到了單片機(jī)。</p><p>

18、　　在材料科學(xué)、工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步的帶動(dòng)下，電路系統(tǒng)向著高度集成的方向發(fā)展。CPU的生產(chǎn)制造技術(shù)，也朝著綜合性、技術(shù)性、實(shí)用性發(fā)展。其告訴的發(fā)展可以用日新月異來(lái)形容。其中單片機(jī)的重要性越來(lái)越越突出，在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。要進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先，要有一定的基礎(chǔ)知識(shí)；第二，需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，寫(xiě)出所需程序；第三，要靈活的把知識(shí)綜合運(yùn)用。另外，單片機(jī)也經(jīng)常應(yīng)用到一些小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)就是

19、依靠AT89C51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)順利設(shè)計(jì)出來(lái)的。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，使得人們對(duì)于居住的空間的環(huán)境有了更高的要求，人們希望居住空間更加的舒適、便捷。這是人類(lèi)發(fā)展的必然規(guī)律?？萍及讶藗兊纳钭兊母又悄芑?，使人們生活的更加舒適、便捷。人們的生活離不開(kāi)窗簾，它保護(hù)了人們的隱私。對(duì)于現(xiàn)代的建筑，對(duì)于窗簾的要求也越來(lái)越高，既能解決每天手動(dòng)開(kāi)關(guān)的麻煩，又能顯示出生活的檔次，所以窗簾自動(dòng)系

20、統(tǒng)會(huì)越來(lái)越普及。并且可以廣泛的應(yīng)用到普通住宅、賓館飯店、寫(xiě)字樓等各種場(chǎng)所，因此自動(dòng)窗簾系統(tǒng)有著廣闊的市場(chǎng)前景，因此研究這方面的產(chǎn)品也顯得更加的重要。</p><p>　　由于我國(guó)的科技剛剛發(fā)展起來(lái)，各種科技產(chǎn)品還明顯的落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，人民的生活也剛剛開(kāi)始富裕起來(lái)，許多智能系統(tǒng)也剛剛在我國(guó)興起。但是，發(fā)展前景卻廣闊。這種系統(tǒng)可以為我們營(yíng)造出高效、舒適、便捷的居住環(huán)境。并且它可以牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。如此廣泛的應(yīng)用，他的前

21、景也必將非常廣闊。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活觀念也在漸漸的發(fā)生轉(zhuǎn)變。各種家電也在發(fā)生著變化。由于單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的的不斷成熟，家電越來(lái)越智能化。窗簾也不例外，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，智能窗簾系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用。智能窗簾在國(guó)內(nèi)算是高端前沿產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)廣闊，有推廣和應(yīng)用的意義，在發(fā)達(dá)的歐美市場(chǎng)智能窗簾已經(jīng)并不新鮮，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于平常百姓家中，所以有必要在國(guó)內(nèi)推廣。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r <

22、;/p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活觀念也在漸漸的發(fā)生轉(zhuǎn)變。各種家電也在發(fā)生著變化。由于單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的的不斷成熟，家電越來(lái)越智能化。窗簾也不例外，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)智能窗簾已廣泛應(yīng)用。自動(dòng)窗簾在國(guó)內(nèi)算是高端前沿產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)廣闊，有推廣和應(yīng)用的意義，在發(fā)達(dá)的歐美市場(chǎng)智能窗簾已經(jīng)并不新鮮，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于平常百姓家中。</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過(guò)分析自動(dòng)窗簾的發(fā)展和

23、現(xiàn)狀來(lái)規(guī)劃其智能功能，從而對(duì)窗簾進(jìn)行智能控制。采用步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行原件，以光敏電阻和雨滴傳感器作為傳感原件，AT89C51單片機(jī)作為控制芯片，輔助鍵盤(pán)和顯示，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)窗簾的多項(xiàng)智能項(xiàng)目。</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程主要分為以下幾個(gè)章節(jié)：</p><p>　?。?）緒論：介紹目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀和研究的目的和意義。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)方

24、案：給出智能窗簾系統(tǒng)的總體方案設(shè)想，智能項(xiàng)目，和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。</p><p>　　（2）硬件設(shè)計(jì)：選用AT89C51單片機(jī)為核心的各種電路設(shè)計(jì)，包括復(fù)位電路，電源電路，時(shí)鐘電路，步進(jìn)電機(jī)控制電路，傳感器電路，鍵盤(pán)/顯示電路等一系列相關(guān)電路。</p><p>　?。?）軟件設(shè)計(jì)：主要介紹了各項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)流程。</p><p>　?。?）總結(jié)與展望：針對(duì)設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)

25、行再思考以及提出自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，和對(duì)此設(shè)計(jì)發(fā)展前景的展望。</p><p>　　1.3 課題的目的任務(wù)和要求</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案是確定能滿足設(shè)計(jì)要求的總體方案環(huán)節(jié)。本章從系統(tǒng)功能的需求出發(fā)，規(guī)劃并確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并在次基礎(chǔ)上考慮了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及可實(shí)現(xiàn)性。</p><p>　　該系統(tǒng)除了具有一般窗簾控制系統(tǒng)的最基本功能

26、以外，還通過(guò)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)了根據(jù)光照強(qiáng)度，空氣濕度和設(shè)定時(shí)間自動(dòng)開(kāi)閉窗簾的功能，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量使電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，用最簡(jiǎn)單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的需求。</p><p>　　智能窗簾主要有一下功能</p><p>　　（1）手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過(guò)按鍵進(jìn)行窗簾的開(kāi)關(guān)，此功能可以使窗簾的開(kāi)閉處于任何一種狀態(tài)

27、；</p><p>　　（2）光敏控制：根據(jù)光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。</p><p>　?。?）雨滴傳感器控制：若傳感器上有水滴，則窗簾自動(dòng)關(guān)閉，水干后，自動(dòng)開(kāi)啟。</p><p>　　（4）時(shí)間自動(dòng)控制：根據(jù)用戶設(shè)置的時(shí)間來(lái)控制開(kāi)啟或者關(guān)閉窗簾。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案論證</p><p><

28、;b>　　2.1 方案選取</b></p><p>　　單片機(jī)在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機(jī)所取得的便利性得到了人們的好評(píng)，所以本設(shè)計(jì)采用的控制元器件選用單片機(jī)。</p><p><b>　　單片機(jī)的選擇：</b></p><p>　　單片機(jī)自70年代問(wèn)世以來(lái)都以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模

29、集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，通過(guò)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)得到了蓬勃發(fā)展，單片機(jī)功能也日漸完善。由于單片機(jī)的應(yīng)用，使許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度都大大提高，可以不夸張的說(shuō)當(dāng)今世界正在經(jīng)受著一場(chǎng)以單片機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命浪潮沖擊。主要的單片機(jī)類(lèi)型如下：</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)主要指Intel公司生產(chǎn)的以51位內(nèi)核的單片機(jī)芯片，具有8

30、位CPU、4K字節(jié)的ROM、128字節(jié)的RAM、同時(shí)可擴(kuò)展外部64K字節(jié)RAM和ROM、兩個(gè)16位的定時(shí)器、四個(gè)8位并行I/O口、一個(gè)全雙工串行I/O口、21字節(jié)專(zhuān)用寄存器、五個(gè)中斷源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部件。</p><p>　?。?）AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable

31、 and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器，俗稱為單片機(jī)。AT89C2051單片機(jī)是一種帶2K字節(jié)閃存，可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用了ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在了單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控

32、制器，而AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性較高且價(jià)廉的方案。外形及引腳的排列如圖2-1所示：</p><p>　　圖2.1 AT89C單片機(jī)外形及引腳排列</p><p>　　AT89C51單片機(jī)主要的特性如下：</p><p>　　和MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>

33、　　4K字節(jié)在線編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫(xiě)周期</p><p>　　工作電壓范圍4.0～5.5V </p><p>　　全靜態(tài)工作模式：0～33MHz </p><p>　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖內(nèi)部RAM128×8字節(jié)</p><p>　　三十二個(gè)可編程I/O口線兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p>

34、<b>　　六個(gè)中斷源</b></p><p>　　全雙工串行UART通道</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)</p><p>　　看門(mén)狗（WDT）和雙數(shù)據(jù)指針</p><p>　　掉電標(biāo)識(shí)和快速編程的特性</p><p>

35、;　　具有掉電狀態(tài)下中斷恢復(fù)功能</p><p>　　靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁(yè)寫(xiě)模式）</p><p>　　因?yàn)锳T89C51單片機(jī)片內(nèi)有4K字節(jié)的在線編程Flash存儲(chǔ)器，而且可以擦寫(xiě)1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下中斷恢復(fù)功能，對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)非常實(shí)用。所以選用AT89C51單片機(jī)作為自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的控制單片機(jī)。</p><p>　　針對(duì)單片機(jī)控制的

36、自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的方案有兩種：</p><p>　　方案（一）基于溫度檢測(cè)以及聲控檢測(cè)器件的自動(dòng)控制</p><p>　　方案（二）基于光照強(qiáng)度器件以及濕度檢測(cè)器件的自動(dòng)控制</p><p>　　方案（一）的系統(tǒng)框圖如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 方案（一）的原理框圖</p><

37、;p>　　方案（二）的系統(tǒng)框圖如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 方案（二）的原理框圖</p><p>　　這兩個(gè)方案都是基于單片機(jī)控制的，采用步進(jìn)電機(jī)控制以及液晶顯示器，不同的設(shè)計(jì)部分在于檢測(cè)器件的選取上。</p><p>　　方案（一）與方案（二）的區(qū)別主要在于檢測(cè)器件的應(yīng)用，方案（一）采用溫度采集和聲音檢測(cè)原件，通過(guò)設(shè)定的溫度來(lái)控制窗簾的開(kāi)

38、閉，以減少光照對(duì)室內(nèi)的溫度影響，利用聲音控制雖然方便性有所提高，但是其誤差較大。方案（二）采用的時(shí)鐘模塊實(shí)用性更強(qiáng)，且手動(dòng)控制不容易出現(xiàn)誤差。綜合考慮以上因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用方案（二）。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)是基于滿足設(shè)計(jì)要求的前提并且根據(jù)理論上的可實(shí)現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，而進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本章從人們對(duì)系統(tǒng)功能需求

39、出發(fā)，在綜合考慮各種因素的情況下，設(shè)計(jì)出自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體構(gòu)架，并且在基本功能需求的基礎(chǔ)上盡可能考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)基本功能</p><p>　　伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對(duì)生活舒適性的追求越來(lái)越強(qiáng)烈，而窗簾在每個(gè)家庭生活是必備的，其基本功能是保護(hù)住戶的隱私以及遮蔽陽(yáng)光等。基于這些作用窗簾的便利性自然也收到家庭的關(guān)注。但傳統(tǒng)的窗

40、簾絕大部分是用手去開(kāi)關(guān)，每天開(kāi)關(guān)不僅不省力，而且還可能錯(cuò)過(guò)最佳的光照時(shí)間，尤其是大窗簾，比較重，而且長(zhǎng)，在開(kāi)閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能開(kāi)關(guān)窗簾，特別不方便。針對(duì)這種現(xiàn)象，自動(dòng)窗簾遍由此產(chǎn)生?，F(xiàn)有的窗簾基本上都可以利用按鍵控制，自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾，雖然省了力氣，但是有些方面的設(shè)計(jì)還是不夠人性化。對(duì)此，本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以及定時(shí)等開(kāi)關(guān)窗簾，具體有一下幾大功能：</p><p>　?。?）手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶的需求

41、通過(guò)按鍵進(jìn)行窗簾的開(kāi)關(guān)，此功能可以使窗簾的開(kāi)閉處于任何一種狀態(tài)；</p><p>　?。?）光敏控制：根據(jù)光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。</p><p>　?。?）雨滴傳感器控制：若傳感器上有雨滴，則窗簾自動(dòng)關(guān)閉，水干后，自動(dòng)開(kāi)啟。</p><p>　?。?）時(shí)間自動(dòng)控制：根據(jù)用戶設(shè)置的時(shí)間來(lái)控制開(kāi)啟或者關(guān)閉窗簾。</p><p>　　2.2

42、.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 2.4所示</p><p>　　圖2.4 智能窗簾控制結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　通過(guò)傳感器采集的信號(hào)利用信號(hào)校正電路放大，濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，傳入的信號(hào)是由AT89C51單片機(jī)來(lái)控制，并且做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示時(shí)間以及自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)

43、。鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備，通過(guò)不同按鍵來(lái)控制顯示模塊的顯示內(nèi)容和控制單片機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件分析設(shè)計(jì)</p><p>　　總體硬件包括單片機(jī)外圍電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)調(diào)理電路、檢測(cè)電路、鍵盤(pán)/顯示接口電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路等模塊。單片機(jī)外圍電路提供各種模塊所需的5V電源和時(shí)鐘模塊；信號(hào)檢測(cè)后是模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理放大進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。&l

44、t;/p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 3.1所示：</p><p>　　圖3.1 自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖</p><p>　　根據(jù)光照和雨滴來(lái)開(kāi)閉窗簾的主要原理是用光敏電阻采集外界的光強(qiáng)度，從光傳感器采集的信號(hào)利用信號(hào)校正電路放大，濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，由于A/D轉(zhuǎn)換器

45、件的轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，一旦在短時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)偏差，所以在轉(zhuǎn)換期應(yīng)該采用采樣保持電路。傳入的信號(hào)是由AT89C51單片機(jī)來(lái)控制，并且做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示時(shí)間以及自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)。鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備，通過(guò)不同按鍵來(lái)控制顯示模塊的顯示內(nèi)容和控制單片機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　3.2 各單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　

46、3.2.1 控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。雖然其他種類(lèi)的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功

47、能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理(作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為OOH</p><p>　　～7FH)，使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理(包括前面所有的位功能)，只需用一條位操作指

48、令即可。</p><p>　　51系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即MuL AB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器A和寄存器B中。積的低位字節(jié)在累加器A中，高位字節(jié)在寄存器B中)。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十

49、分不便。</p><p>　　在51系列中，還有一條二進(jìn)制一十進(jìn)制調(diào)整指令DA，能將二進(jìn)制變?yōu)锽CD碼，這對(duì)于十進(jìn)制的計(jì)量十分方便。而在其他的單片機(jī)中，則也需調(diào)用專(zhuān)用的子程序才行。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的引腳排列如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 AT89C51單片機(jī)的引腳排列圖</p><p><b&

50、gt;　　晶振電路：</b></p><p>　　電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾能力，所以，石英晶體震蕩器的用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生震蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30μF左右，該電容的大小會(huì)影響震蕩電路頻率的高

51、低、震蕩器的穩(wěn)定性和奇珍的快速性。晶體震蕩頻率的范圍通常在1.2~12MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過(guò)來(lái)，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C51常選擇震蕩頻率12MHz的石英晶體。</p><p>　　單片機(jī)晶振電路

52、圖如圖3.3所示： </p><p>　　圖3.3 單片機(jī)晶振電路圖</p><p><b>　　復(fù)位電路：</b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需要給89C51的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘震蕩周期）的高電壓就可以使89C51復(fù)位。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為0000H，從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了

53、進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤（如程序跑飛）或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位鍵使RST引腳為高電平，使89C51擺脫“跑飛”或者“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。復(fù)位電路圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 復(fù)位電路圖</p><p><b>　　時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)需要窗簾在給定的時(shí)間自動(dòng)

54、的開(kāi)和關(guān)，所以需要用到定時(shí)器，而為了保證單片機(jī)與外界時(shí)鐘一致，要用到一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。這里實(shí)用的是DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)完成這項(xiàng)功能。</p><p>　　DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM ，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM

55、指示決定采用24 或12 小時(shí)格式。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES 復(fù)位（2）I/O 數(shù)據(jù)線（3）SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW DS1302 是由DS1202 改進(jìn)而來(lái)增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1 為可編程涓流充

56、電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：（1） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力。（2）31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM。（3）串行 I/O 口方式使得</p><p>　　圖3.5 DS1302芯片和AT89C51單片機(jī)的接口電路圖</p><

57、;p>　　3.2.2 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)窗簾要根據(jù)光照和是否有雨的情況而自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾，因而需要用到光傳感器和雨滴傳感器。</p><p><b>　　光敏傳感器：</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，光敏電阻與碳膜電阻不同，它對(duì)光的變化非常敏感，再光的照射下，阻值會(huì)明顯變小，所以叫他光導(dǎo)器件。光敏電阻

58、又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏 電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，

59、太陽(yáng)能庭院燈，草坪燈，驗(yàn)鈔機(jī)，石英鐘，音樂(lè)杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開(kāi)關(guān)，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開(kāi)關(guān)控制領(lǐng)域。</p><p>　　光敏電阻的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它是在陶瓷基片上積淀一層光敏半導(dǎo)體，再接上兩根引出電極組成的。該電路中的光敏器件選用的是硫化鎘光敏電阻。</p><p><b>　　雨滴傳感器：</b></p><

60、;p>　　雨滴傳感器又叫雨滴檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)是否下雨及雨量的大小，廣泛用于汽車(chē)自動(dòng)刮水系統(tǒng)、智能燈光系統(tǒng)和智能天窗系統(tǒng)中。在雨滴傳感刮水系統(tǒng)中，用雨滴檢測(cè)傳感器檢測(cè)出雨量，并利用控制器將檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行變換，根據(jù)變換后的信號(hào)自動(dòng)地按雨量設(shè)定刮水器的間歇時(shí)間，以便隨時(shí)控制刮水器電動(dòng)機(jī)；在汽車(chē)智能燈光系統(tǒng)中檢測(cè)車(chē)輛行駛的環(huán)境，自動(dòng)調(diào)整燈光模式，提高車(chē)輛在惡劣環(huán)境下行駛的安全性；在智能天窗系統(tǒng)中傳感器一旦檢測(cè)到下雨，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉天窗。

61、</p><p>　　傳感器控制電路是由運(yùn)算放大器組成比較電路，在運(yùn)算放大器同相輸入端用兩個(gè)電阻分壓，得到的電壓值作為基準(zhǔn)電壓，在反相輸入端則用光敏電阻對(duì)光和濕度變化采集，由于光敏電阻具有根據(jù)光照強(qiáng)度阻值變化的特點(diǎn)，雨滴傳感器根據(jù)是否有水滴阻值變化的特點(diǎn)，可以得到反向輸入端的電壓值。然后將得到的兩組電壓值進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)89C51的P35和P36接口，單片機(jī)處理后輸出命令控制電機(jī)正轉(zhuǎn)

62、或者反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)光照和雨滴控制窗簾的開(kāi)關(guān)功能。</p><p><b>　　集成運(yùn)算放大電路：</b></p><p>　　集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和地輸入電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的種類(lèi)很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成的原理框圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 集成

63、運(yùn)放的內(nèi)部電路組成的原理框圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的器件是LM393。LM393的主要優(yōu)勢(shì)是：（1）高精度比較器；（2）減少由于溫漂引起的失調(diào)電壓；（3）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V，雙電源：±1～±18V； （4）輸入工模電壓范圍接近地電平；（5）兼容邏輯電路。LM393的功能框圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖

64、3.7 LM393的功能框圖</p><p>　　LM393是高增益,寬頻帶器件，象大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過(guò)渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換

65、,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integrated circuit，縮寫(xiě)：IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要。</p><p>　　使用LM393時(shí)必須要注意，比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地。</p><p>　　LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜

66、態(tài)電流與電源電壓范圍 2.0~30V無(wú)關(guān)。 　　 </p><p>　　差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件，保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓壓向負(fù)端超過(guò)-0.3V。 </p><p>　　LM393的輸出部分是集電極開(kāi)路，發(fā)射極接地的 NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供或OR ing 。</p><p>　　傳感器電路如圖3.8所示</p><

67、;p>　　圖3.8 傳感器電路圖</p><p>　　3.2.3 執(zhí)行電路設(shè)計(jì) </p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行原件是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。</p>

68、<p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)

69、控制。</p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（vr）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm）、混合式步進(jìn)電機(jī)（hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。</p>&

70、lt;p>　　本設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)是混合式步進(jìn)電機(jī)?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)混合了永磁式和反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。所以，本設(shè)計(jì)采用此種步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V—DC12V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步

71、進(jìn)電機(jī)的某一相或者兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A。。。），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：

72、</b></p><p>　　表3.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　紅線接電源5V，橙色電線接P1.3口，黃色電線接P1.2口，粉色電線接P1.1口，藍(lán)色接P1.0口。</p><p>　　由于單片機(jī)接口信號(hào)不夠大需要通過(guò)ULN2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口。</p><p>　　ULN2003晶體管陣列：</

73、p><p>　　ULN2003是一個(gè)單片高電壓、高電流的達(dá)林頓晶體管陣列集成電路。它是由7對(duì)NPN達(dá)林頓管組成的，它的高電壓輸出特性和陰極箝位二極管可以轉(zhuǎn)換感應(yīng)負(fù)載。單個(gè)達(dá)林頓對(duì)的集電極電流是500mA。達(dá)林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。此電路主要應(yīng)用于繼電器驅(qū)動(dòng)器，字錘驅(qū)動(dòng)器，燈驅(qū)動(dòng)器，顯示驅(qū)動(dòng)器（LED氣體放電），線路驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器。ULN2003的每對(duì)達(dá)林頓管都有一個(gè)2.7kΩ串聯(lián)電阻，可以直接和TTL或5V

74、 CMOS裝置。ULN2003的主要特點(diǎn)：</p><p>　?。?）500mA 額定集電極電流（單個(gè)輸出）。</p><p>　　（2）高電壓輸出：50V。</p><p>　?。?）輸入和各種邏輯類(lèi)型兼容。</p><p>　　（4）繼電器驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)電路如圖3.9所示：</

75、p><p>　　圖3.9 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　在實(shí)用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)時(shí)需注意，該種電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有振動(dòng)和噪聲，是其固有的缺點(diǎn)、一般可采用以下方案來(lái)克服： （1）如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過(guò)改變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開(kāi)共振區(qū)；（2）采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，這是最

76、常用的、最簡(jiǎn)便的方法；（3）換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；（4）換成交流伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲，但成本較高；（5）在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。</p><p>　　3.2.4 鍵盤(pán)/顯示接口電路</p><p>　　鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。本設(shè)計(jì)中的鍵

77、盤(pán)采用了四個(gè)按鍵。K1鍵可以設(shè)置日期及時(shí)間，按下K1依次調(diào)整年月日時(shí)和分，調(diào)整哪個(gè)那個(gè)會(huì)顯示**，可以按K2+ K3-，來(lái)調(diào)整要調(diào)整的數(shù)據(jù),按到調(diào)整分鐘之后會(huì)全部出現(xiàn)**就是設(shè)置完成了。設(shè)置開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間：K4鍵，第一行顯示kai：xx:xx，第二行顯示guan:xx:xx.此時(shí)按下K2+ K3-，來(lái)調(diào)整要調(diào)整的數(shù)據(jù)，第一次設(shè)置開(kāi)的小時(shí)，第二次設(shè)置開(kāi)的分鐘，第三次設(shè)置關(guān)的小時(shí)，第四次設(shè)置關(guān)的分鐘。第五次恢復(fù)正常顯示。</p&g

78、t;<p>　　按鍵接口電路如圖3.10所示：</p><p>　　圖3.10 鍵盤(pán)接口電路圖</p><p>　　顯示部分則主要用于顯示時(shí)間，用于設(shè)置時(shí)間。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專(zhuān)用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)與人的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方

79、式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。本設(shè)計(jì)中采用的是液晶顯示器作為輸出器件的。</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。</p><p

80、>　　數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。</p><p>　　體積小、重量輕：液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多</p><p>　　低功耗：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。</p><p

81、>　　字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。本設(shè)計(jì)采用的液晶顯示器為1602字符型液晶顯示器。</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)字符；</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V；</p>

82、;<p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)；</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。</p><p>　　1602液晶顯示器引腳接口說(shuō)明：</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p>

83、<p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可

84、以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：

85、背光源負(fù)極。</p><p>　　1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 1602液晶顯示器尺寸圖</p><p>　　LCD顯示的基本原理：</p><p>　　點(diǎn)陣圖形式液晶由M×

86、;N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯

87、示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令如表3.2所示:</p><p>　　表3.2 1602液晶模塊控制指令表</p><p

88、>　　1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字

89、是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。</p><p>　　指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p><p

90、>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電

91、平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　讀操作時(shí)序如圖3.12所示：</p><p>　　圖3.12 讀操作時(shí)序</p><

92、p>　　寫(xiě)操作時(shí)序如圖3.13所示：</p><p>　　圖3.13 寫(xiě)操作時(shí)序</p><p>　　液晶顯示器電路如圖3.14所示：</p><p>　　圖3.14 液晶顯示器電路圖</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括顯示子程序，鍵盤(pán)子程序，時(shí)鐘程序，步進(jìn)電

93、機(jī)控制程序設(shè)計(jì)及部分構(gòu)成。本章節(jié)系統(tǒng)的介紹了自動(dòng)窗簾的主程序和各主要功能子程序的設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序構(gòu)成無(wú)限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化，關(guān)中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵控制，電機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí)等功能。主程序軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序軟件設(shè)計(jì)流程圖</p>

94、<p>　　啟動(dòng)主程序，先關(guān)中斷并且設(shè)置堆棧，接著初始化寄存器，初始化顯示內(nèi)容；然后根據(jù)短接帽是否連接執(zhí)行相應(yīng)的操作。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：</p><p>　?。?） 判斷旋轉(zhuǎn)方向；</p>

95、<p>　　（2） 按順序傳送控制脈沖；</p><p>　?。?） 判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)工作流程圖如4.2所示。</p><p>　　圖4.2 步進(jìn)電機(jī)工作流程圖</p><p>　　表4.1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向表</p><p>　　所以可以定義旋轉(zhuǎn)相序ucha

96、r code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};   //逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};    //正時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表</p><p>　　4.2.2 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)</p><p

97、>　　在操作按鍵時(shí)，無(wú)論是按下還是松開(kāi)，觸電在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，此時(shí)邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確的處理，可能會(huì)引起單片機(jī)對(duì)按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行。解決這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法是利用軟件延時(shí)。在單片機(jī)處理按鍵操作后都延時(shí)5ms，如果確定是按鍵后再延時(shí)12ms，這樣基本可以避免鍵盤(pán)的抖動(dòng)。然后由單片機(jī)運(yùn)行鍵碼分析，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，顯示并且返回。圖4.3是鍵盤(pán)設(shè)計(jì)流程圖。</p><p>　　圖4.3 鍵盤(pán)設(shè)

98、計(jì)流程圖</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)有兩性能很大一部分取決于鍵盤(pán)處理程序。在按鍵時(shí)按得快了沒(méi)有反應(yīng)，按慢了一連響應(yīng)幾次，總給人遲鈍感，不能使人滿意。在該設(shè)計(jì)中用以下思路設(shè)計(jì)的鍵處理程序。 首先要判斷有沒(méi)有鍵值，若有鍵值，再判斷是否為首次按下： </p><p>　?。?）若首次按下：判斷是否與上次按下的鍵值相同 </p><

99、;p>　　a.若相同再判斷：是否已經(jīng)按下了300ms？ </p><p>　　1).若已經(jīng)按下300ms則將此鍵做為連鍵處理。 </p><p>　　2).若不是連鍵則判斷：是否按下20ms？ </p><p>　　1>.若確認(rèn)按下20ms，得到有效鍵值等待彈起 </p&g

100、t;<p>　　2>. 若不是按下20ms直接結(jié)束處理（ret）。 </p><p>　　b.若不相同則將標(biāo)志清零結(jié)束處理（ret）。 </p><p>　　（2）若不是首次按下：將鍵值暫存起來(lái)，標(biāo)志置位結(jié)束處理。 </p><p>　　如果無(wú)鍵值，則判斷是否有鍵值已被確認(rèn) </p><

101、p>　　（1）若有鍵已被確認(rèn)：判斷按鍵是否首次抬起 </p><p>　　a.若首次抬起：判斷抬起延時(shí)時(shí)間（20ms）是否到達(dá) </p><p>　　1>.若延時(shí)到則將標(biāo)志處理結(jié)束處理。 </p><p>　　2>.若延時(shí)未到直接結(jié)束處理（ret）。 </p><p

102、>　　b.若非首次抬起：直接結(jié)束處理（ret）。 </p><p>　?。?）若沒(méi)有鍵被確認(rèn)：直接結(jié)束處理（ret）。</p><p>　　4.2.3 定時(shí)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　定時(shí)程序的主要作用是在用戶設(shè)定的時(shí)間后能夠使單片機(jī)收到一個(gè)中斷信號(hào)，從而發(fā)出相應(yīng)的指令，控制窗簾的開(kāi)關(guān)。時(shí)鐘芯片發(fā)出50ms的信號(hào)給單片機(jī)后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，計(jì)數(shù)器記到

103、20，則時(shí)間即為1秒，秒單元加1，當(dāng)秒單元計(jì)數(shù)到60，分單元加1，此時(shí)秒單元清零。當(dāng)時(shí)單元計(jì)數(shù)到24.時(shí)單元清零。</p><p>　　圖4.4是定時(shí)程序流程圖。</p><p>　　圖4.4 定時(shí)程序流程圖</p><p><b>　　第5章 測(cè)試和調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 硬件調(diào)試&

104、lt;/b></p><p>　　硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本檢測(cè)儀器（萬(wàn)用表、示波器）等，檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。</p><p>　　硬件調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行：</p><p><b>　　（1）靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。步驟如下：<

105、/p><p>　　第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷電。</p><p>　　第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與接地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步：加電檢測(cè)。給電路板加電，家呢所有的硬件的電源是夠符合要求的值。</p><p>　　第四步：聯(lián)機(jī)檢查。在整個(gè)系統(tǒng)連接好以后

106、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。</p><p><b>　?。?）動(dòng)態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)，由分到合。 </p><p>　　5.1.1 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)：</p><p>　

107、　步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V—DC12V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信 號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。 四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-C-D-A。。。），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-

108、CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1 步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖</p><p>　　驅(qū)動(dòng)方式如表5.1所示：</p><p>　　表5.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　紅線接電源5V，橙色電

109、線接P1.3口，黃色電線接P1.2口，粉色電線接P1.1口，藍(lán)色接P1.0口。</p><p>　　由于單片機(jī)接口信號(hào)不夠大需要通過(guò)ULN2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口如圖5.2所示：</p><p>　　圖5.2 步進(jìn)電機(jī)與ULN2003連接圖</p><p>　　5.1.2 1602液晶顯示器</p><p>　　字符型液晶顯示模

110、塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖5.3所示：</p><p>　　圖5.3 1602液晶顯示器實(shí)物圖</p><p>　　1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程：</p><p>

111、<b>　　延時(shí)15mS</b></p><p>　　寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫(xiě)指