智能窗簾控制裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　作者 學(xué)號 </p><p>　　系部 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專業(yè) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

2、 </p><p>　　題目 智能窗簾控制裝置 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　評閱教師 </p><p>　　完

3、成時(shí)間： 2013年 5 月 1 日 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文摘要</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論5</b></p><p>　　1.1 研究背

4、景及意義5</p><p>　　1.2 基本內(nèi)容安排6</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思想及基本功能7</p><p>　　第2章 總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明7</p><p>　　2.1 系統(tǒng)基本功能7</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　第3章 硬

5、件分析與設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1電源電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1.1單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1.2步進(jìn)電機(jī)電源電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路12</p><p>　　3.2.1晶振電路13</p><p>

6、;　　3.2.2復(fù)位電路14</p><p>　　3.2.3時(shí)鐘電路14</p><p>　　3.2.4鍵盤電路16</p><p>　　3.2.5 顯示電路17</p><p>　　3.2.6 A\D轉(zhuǎn)換電路19</p><p>　　3.2.7光敏傳感器21</p><p>　　3

7、.2.8 步進(jìn)電機(jī)22</p><p>　　3.2.9信號校正電路24</p><p>　　3.3窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3.1電動(dòng)機(jī)選擇25</p><p>　　第4章 程序分析與設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2

8、 主要子程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2.1 鍵盤程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2.2定時(shí)程序設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.2.3步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)31</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　致謝33</b>&

9、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　附錄一 智能窗簾原理圖35</p><p>　　附錄二 程序清單36</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究目的和意義</p><

10、p>　　21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能

11、，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。</p><p>　　智能化控制的

12、工作原理自然離不開運(yùn)算和控制單元，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)采用的主控器件AT89C51，正是運(yùn)算與控制單元的集合體。本窗簾控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)正是利用AT89C51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型定時(shí)和自動(dòng)控制功能，為控制家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　正是因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)

13、、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運(yùn)而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、安全防范三個(gè)方面。隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)，各種傳感器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，這給智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。</

14、p><p>　　智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的整體主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由單片機(jī)擴(kuò)展的外圍電路以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制功能的接口電路組成；軟件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種程序組成。本設(shè)計(jì)中介紹了智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的硬件構(gòu)成以及軟件設(shè)計(jì)過程，以盡最大可能滿足不同人對窗簾開閉的不同需求。同時(shí)，系統(tǒng)在針對人們一般需求的設(shè)計(jì)開發(fā)外，還提出多種解決方案，在考慮到經(jīng)濟(jì)性和簡便性的前提下，可以供日后對控制

15、系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　1.2 基本內(nèi)容安排</p><p>　　該設(shè)計(jì)通過分析電動(dòng)窗簾的現(xiàn)狀和人們對自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的功能的需求，從而對自動(dòng)窗簾控制器進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用以步進(jìn)電機(jī)作為單片機(jī)控制元件，執(zhí)行窗簾開閉的主要任務(wù)；以光敏電阻作為檢測元件，以提供單片機(jī)外界光照的變化；89C51單片機(jī)作為主控制芯片，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，此外，輔助以鍵盤和顯示電路

16、，在各個(gè)電路模塊的配合下最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求。</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要分為以下幾個(gè)章節(jié)：</p><p>　　（1）緒論：介紹設(shè)計(jì)目標(biāo)國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義目的，設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和本文的章節(jié)安排。</p><p>　?。?）總體設(shè)計(jì)方案：給出了智能窗簾控制裝置的總體方案設(shè)想，智能項(xiàng)目，和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。</p>

17、<p>　?。?）硬件設(shè)計(jì)：選用89C51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，鍵盤/顯示電路等一系列相關(guān)電路。</p><p>　　（4）軟件設(shè)計(jì)：介紹各個(gè)功能模塊的的設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)思路。</p><p>　?。?）總結(jié)：針對設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行再思考以及提出自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。</p><p>　　1

18、.3 設(shè)計(jì)思想及基本功能</p><p>　　該系統(tǒng)具有一般的窗簾控制系統(tǒng)的最基本的功能，即通過電動(dòng)按鈕來開閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計(jì)根據(jù)需求還設(shè)計(jì)了可以根據(jù)光照強(qiáng)度和設(shè)定時(shí)間自動(dòng)開閉窗簾的功能，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量簡化電路設(shè)計(jì)，用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾

19、個(gè)基本功能：</p><p>　?。?）手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；</p><p>　　（2）自動(dòng)控制：用戶可以通過按鍵一次性開閉窗簾；</p><p>　?。?）環(huán)境亮度控制：窗簾的關(guān)閉和開啟通過環(huán)境亮度自動(dòng)完成窗簾的開啟或關(guān)閉操作控制，“天黑關(guān)閉，天亮打開”具有智能管理，不產(chǎn)生誤動(dòng)作。<

20、/p><p>　?。?）時(shí)間自動(dòng)控制：根據(jù)設(shè)置輸入的開啟或關(guān)閉時(shí)間，來控制窗簾的關(guān)閉和打開。</p><p>　　窗簾的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止功能可由單片機(jī)輸出電平來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)。環(huán)境亮度的控制通過光敏二極管和運(yùn)放組成的電路來控制單片機(jī)輸出電平繼而控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。時(shí)間自動(dòng)控制可以由定時(shí)器來控制。</p><p>　　第2章 總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明</

21、p><p>　　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，人們對生活舒適性的追求越來越強(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光等?；谶@些作用窗簾的便利性自然也受到家庭的關(guān)注。但傳統(tǒng)的窗簾絕大部分是用手去開關(guān)，每天開關(guān)不僅不省力，而且還可能錯(cuò)過最佳光照時(shí)間，尤其是大窗簾，比較重，而且長，在開閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能

22、開關(guān)窗簾，特別不方便；針對這種現(xiàn)象，電動(dòng)窗簾便由此產(chǎn)生。現(xiàn)有的電動(dòng)窗簾基本上都可以利用按鍵控制，自動(dòng)開關(guān)閉窗簾，雖然省了力氣，但是有些方面的設(shè)計(jì)還是不夠人性化。對此，本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以及定時(shí)等開關(guān)窗簾，具體有以下幾大功能：（1）手動(dòng)控制狀態(tài)：此功能使自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)具有手動(dòng)拉開、關(guān)閉和停止功能。（2）半自動(dòng)控制狀態(tài)：此功能是在要打開或者關(guān)閉窗簾的時(shí)候，通過“開”或“關(guān)”按鍵，窗簾在電機(jī)的帶動(dòng)下可以自動(dòng)開閉。（3）亮度自動(dòng)控制：

23、此功能是利用設(shè)定的光照強(qiáng)度自動(dòng)完成窗簾的打開或者關(guān)閉，真正實(shí)現(xiàn)黑天關(guān)閉，白天打開的功能。（4）時(shí)間自動(dòng)控制：此功能根據(jù)用戶需要，設(shè)定需要開閉窗簾的時(shí)間，通過輸入的開啟或關(guān)閉時(shí)間，控制窗簾開關(guān)。</p><p><b>　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件設(shè)計(jì)的好壞決定整個(gè)方案的成功與否，所以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，在實(shí)現(xiàn)功能的情況下電路設(shè)計(jì)越簡單越好，這樣才能

24、保證這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。下圖是智能窗簾控制裝置設(shè)計(jì)的總體框圖如圖2.2.1所示。</p><p>　　圖2.2.1 電動(dòng)窗簾控制器結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　本智能窗簾控制裝置以89C51為主控芯片，通過其靈活的輸入/輸出口設(shè)置，由光電傳感器檢測外界的光強(qiáng)，經(jīng)過信號調(diào)理電路的放大，濾波調(diào)理后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號的幅度發(fā)生變化

25、，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響，所以其間要用到采樣保持電路。轉(zhuǎn)換后的信號由單片機(jī)控制器，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示模塊主要用來顯示智能窗簾控制裝置的各種狀態(tài)信息。鍵盤模塊主要作用是通過按鍵向單片機(jī)輸入指令，其中主要包括設(shè)定時(shí)間，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而控制窗簾的開與關(guān)。</p><p>　　第3章 硬件分析與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1電源電路設(shè)計(jì)</b>&l

26、t;/p><p>　　3.1.1 單片機(jī)電源電路</p><p>　　單片機(jī)工作需要使用5V電壓，因此需要給單片機(jī)設(shè)計(jì)電源電路。圖3.1.1是單片機(jī)的電源電路。它采用LM2576開關(guān)穩(wěn)壓集成電路將電動(dòng)機(jī)電源+12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5V的直流電壓為單片機(jī)供電。</p><p>　　圖3.1.1單片機(jī)電源電路</p><p>　　LM2576中文資

27、料</p><p>　　LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：</p><p>　　●最大輸出電流：3A;</p><p>　　●最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V;</p><p>　　●輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可調(diào))等可選;</p><p>　　●震蕩頻

28、率：52kHz;</p><p>　　●轉(zhuǎn)換效率：75%～88%(不同電壓輸出時(shí)的效率不同);</p><p>　　●控制方式：PWM;</p><p>　　●工作溫度范圍：-40℃ ～ +125℃</p><p>　　●工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制;</p><p>　　●工作模式控制：TTL電平兼容;&

29、lt;/p><p>　　●所需外部元件：僅四個(gè)(不可調(diào))或六個(gè)(可調(diào));</p><p>　　●器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制;</p><p>　　LM2576的內(nèi)部框圖如圖3.1.2所示，該框圖的引腳定義對應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。</p><p><b>　　圖 3.1.2</b></p><p&g

30、t;　　LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓， 通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓(1.23V)，正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ(可調(diào)-ADJ時(shí)開路)， R2分別為1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ)，上述電阻依據(jù)型

31、號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值 1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。</p><p>　　由圖3.1.1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路來組成穩(wěn)壓電源所需的外

32、圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來更可靠、更方便。</p><p><b>　　外形圖</b></p><p><b>　　圖3.1.3</b></p><p>　　3.1.2 步進(jìn)電機(jī)電源電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用12V直流電壓為步進(jìn)電機(jī)供電，因此需要給步進(jìn)

33、電機(jī)設(shè)計(jì)電源電路。圖3.1.4是步進(jìn)電機(jī)的電源電路。由于該電路在應(yīng)用中比較常見，所以在此不做任何解析。</p><p>　　圖3.1.4步進(jìn)電機(jī)的電源電路</p><p>　　3.2 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路</p><p>　　單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）。為了使用方便，它把組成計(jì)算機(jī)的主要功能部件：中央處

34、理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。與通用的計(jì)算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。</p><p>　　MCS51系列[1]單片機(jī)是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機(jī)系列。

35、該系列的基本型產(chǎn)品是8051、8031和8751。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器方面。8051的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時(shí)已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去；8031片內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器；8751內(nèi)部包含有用作程序存儲(chǔ)器4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，而8751的價(jià)格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。</p><p>　　MCS51系列單片機(jī)優(yōu)異的性能/價(jià)格比使得它

36、從面世以來就獲得用戶的認(rèn)可。Intel公司把這種單片機(jī)的內(nèi)核，即8051內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為8051兼容芯片，這些8051兼容芯片在原來的基礎(chǔ)上增加了許多特性。本文應(yīng)用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機(jī)指令兼容，同時(shí)它的內(nèi)部包含用作程序存儲(chǔ)器4KB的基于FLASH技術(shù)的只讀存儲(chǔ)器。采用這款芯片既克服了采用8031需

37、要添加外部程序存儲(chǔ)器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，又克服了采用8751導(dǎo)致電路制作成本高的缺點(diǎn)。</p><p>　　3.2.1 晶振電路</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)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號。</p>

38、;<p>　　圖3.2.1是單片機(jī)的晶振電路。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30PF左右，該電容的大小會(huì)影響振蕩電路頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體振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。但反過來，運(yùn)行速度對于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對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

39、生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C51常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。</p><p>　　圖3.2.1 單片機(jī)晶振電路圖</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路</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)鐘振蕩周期）的高電平就可以使89C51復(fù)位。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為0

40、000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(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腳為高電平，使89C51擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。圖3.2.2是復(fù)位電路圖。</p><p>　　圖3.2.2 復(fù)位電路圖</p><p>　　3.2.3 時(shí)鐘電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)需要窗簾在

41、給定的時(shí)間自動(dòng)開和關(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。這里使用DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來完成這項(xiàng)功能。</p><p>　　DS12887是DALLAS公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，其主要功能包括非易失性時(shí)日歷時(shí)鐘、報(bào)警器、百年歷、可編程中斷、方波發(fā)生器和114字節(jié)的非易失靜態(tài)RAM。使用DS12887時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：Vcc正常情況下為5V，當(dāng)Vcc降至4.25V時(shí)，

42、所有的輸入被忽略，輸出為高阻狀態(tài)，Vcc降至3V時(shí)，外部電源被關(guān)斷，內(nèi)部鋰電池為實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RAM供電，在斷電情況下，時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行，其中的數(shù)據(jù)可保存十年以上不會(huì)丟失。DS12887有兩種工作時(shí)序，即MOTOROLA和INTEL時(shí)序，由MOT引腳的電平指定，當(dāng)MOT引腳為高電平時(shí)選擇MOTOROLA時(shí)序，當(dāng)MOT引腳為低電平時(shí)選擇INTEL時(shí)序，圖中選為INTEL時(shí)序，這時(shí)芯片的DS引腳接系統(tǒng)的讀信號/RD，R/W引腳接系統(tǒng)的寫信號/WR。

43、AS引腳用于分離數(shù)據(jù)地址總線AD7-AD0上的地址和數(shù)據(jù)信息，連接到MCU的ALE引腳。RESET引腳的信號對日歷時(shí)鐘和RAM沒有影響，但它影響DS12887的命令和狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在圖中直接將RESET連至Vcc，這樣可以保證DS12887在進(jìn)入或退出電源失效狀態(tài)時(shí)，其工作狀態(tài)不受RESET引腳的影響。DS1</p><p>　　圖3.2.3 時(shí)鐘電路圖</p><p>　　DS12

44、887時(shí)鐘芯片和AT89C5l單片微機(jī)的接口電路如圖3.2.3所示。模式選擇腳MOT接地， DS12887時(shí)鐘芯片的AS端口和89C51單片機(jī)的AIE端直接相聯(lián)；而DS、R／W 讀寫控制線與單片機(jī)的RD/WR控制線制線相連；DS12887的高位地址由89C51單片機(jī)的P2．7端口來片選，則DS12887的高8位地址定為7FH，而其低8位則由芯片內(nèi)部各單元的地址來決定(00H-3FH)；DS12887的中斷輸出端IQR和89C51的外部中

45、斷INT0端相聯(lián)，給單片機(jī)提供中斷信號；DS12887的SQW端與89C5I的TO端相連。</p><p>　　3.2.4 鍵盤電路</p><p>　　鍵盤在由單片機(jī)控制的窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機(jī)輸入指令，其中主要包括設(shè)定時(shí)間，控制窗簾的開關(guān)等等功能，是人工控制單片機(jī)的主要手段。在窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的鍵盤采用的是4×4矩陣鍵盤。這16個(gè)按鍵分別為：設(shè)定鍵

46、主要是用來設(shè)定自動(dòng)窗簾打開或者關(guān)閉的時(shí)間；0-9數(shù)字鍵，其作用主要是用于設(shè)定時(shí)間；復(fù)位鍵主要應(yīng)用在程序出錯(cuò)以及誤操作的時(shí)候使單片機(jī)復(fù)位，從而重新設(shè)定；反轉(zhuǎn)鍵是使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，控制窗簾關(guān)閉；正轉(zhuǎn)鍵是使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而控制窗簾打開；停止鍵可以控制步進(jìn)電機(jī)停止工作，窗簾控制器停止運(yùn)行；確定鍵主要是用于在時(shí)間設(shè)定完成后的確定輸入。</p><p>　　由于按鍵比較多，單獨(dú)設(shè)置按鍵會(huì)增加總體設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，而且為了減少所占

47、用的端口，可以將按鍵組成一個(gè)矩陣，如圖3.2.4所示。</p><p>　　圖3.2.4 鍵盤接口電路</p><p>　　3.2.5 顯示電路</p><p>　　顯示電路主要是用于顯示時(shí)間。采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示是因?yàn)長ED數(shù)碼管具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。(2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短(<0.1μs

48、)，高頻特性好，單色性好，亮度高。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。 數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型，其公共端主要進(jìn)行位控制，筆畫端則是進(jìn)行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法，說明如下：</p><p>　?。?）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二—十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯

49、示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89C51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。</p><p>　?。?）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：</p><p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,

50、d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)

51、驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是4位LED數(shù)碼管的串行驅(qū)動(dòng)電路來達(dá)到顯示的目的。驅(qū)動(dòng)器采用74LS164，由單片機(jī)89C51的P3

52、.0和P3.1來控制LED數(shù)碼管的顯示。顯示電路圖如3.2.5-1所示。</p><p>　　圖3.2.5-1 顯示電路</p><p>　　74LS164是8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。其引腳及各個(gè)引腳的作用如下圖3.2.5-2所示：</p><p>　　圖3.2.5-2 74LS164引腳及說明</p><p>　　3.2.6

53、 A\D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定A/D轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度以及轉(zhuǎn)換位數(shù)等，A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)確定與整個(gè)測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關(guān)，在自定窗簾控制系統(tǒng)中采用了8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。</p><p>　　ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐

54、次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。8路模擬信號的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs左右。</p><p>　　ADC0809的主要特性有：</p><p>　?。?）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 　　</p><p>　　（2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 　　</p><p>　　（3

55、）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 　　　　</p><p>　　（4）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 　　</p><p>　?。?）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度 　　</p><p>　?。?）低功耗，約15mW。</p><p>　　ADC0809芯片為28引腳

56、的雙列直插式封裝，其信號引腳的功能說明如下：</p><p>　　IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。</p><p>　　START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保

57、持低電平。</p><p>　　A、B、C：地址線（通道端口選擇線），A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。</p><p>　　CLK：時(shí)鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號由外界提供，因此有時(shí)鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號。</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=

58、1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。</p><p>　　D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高。 </p><p>　　OE：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。</p><p&g

59、t;　　Vcc：+5V電源。 </p><p>　　Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V。</p><p>　　多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖

60、存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。表3.2.6-1為通道選擇表。</p><p>　　表3.2.6-1 通道選擇表</p><p>　　ADC0809與單片機(jī)89C51的連接示意圖如圖3.2.6-2所示，其中74LS373為鎖存器，當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0-O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0-O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，

61、也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。</p><p>　　圖3.2.6-2 ADC0809與單片機(jī)連接示意圖</p><p>　　3.2.7 光敏傳感器</p><p>　　窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)的光控功能是可以根據(jù)光照的強(qiáng)弱來自動(dòng)控制窗簾的開閉的，因此需要用到光照傳感元器件，在本設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻。</p><p>　　光敏

62、電阻又稱光導(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)，

63、太陽能庭院燈，草坪燈，驗(yàn)鈔機(jī)，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動(dòng)開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開關(guān)控制領(lǐng)域。</p><p>　　光敏控制電路是由運(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光進(jìn)行采集，由于光敏電阻具有根據(jù)光照強(qiáng)度阻值變化的特點(diǎn)，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

64、后的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)89C51的P1接口，單片機(jī)處理后輸出命令控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)通過光照控制窗簾的開關(guān)功能。本設(shè)計(jì)采用了型號為GL3526的光敏電阻。</p><p>　　光敏電阻與單片機(jī)的連接如圖3.2.7所示。</p><p>　　圖3.2.7 光敏傳感器</p><p>　　3.2.8 步進(jìn)電機(jī)</p><p>

65、　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。下圖為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行原理圖。</p><p>　　圖3.2.8步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行原理圖</p><p>　　在步進(jìn)電機(jī)控制電路中，步進(jìn)

66、控制器的作用是把輸入脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。在實(shí)際應(yīng)用中由軟件代替步進(jìn)控制器，其優(yōu)點(diǎn)是使線路簡化，降低成本，可靠性提高。在窗簾控制系統(tǒng)中選用了型號為24BYJ48 12VDC 1/16的四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)有5根引線，排列次序如下：1：紅色、2：橙色、3：黃色、4：粉色、5：藍(lán)色。 采用51驅(qū)動(dòng)ULN2003的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 其優(yōu)點(diǎn)是力矩大，精度高，其步距角是5.625°。步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接

67、如圖3.2.9。</p><p>　　圖3.2.9 步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器可以選用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)動(dòng)器，比如光電隔離器，采用光電隔離器一是可以抗干擾，二是起到電隔離的作用。這樣可以避免單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)功率回路的共地干擾，防止強(qiáng)功率的干擾信號影響主控部分。另外，一旦驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)故障，也可以隔離較大的電壓，不致串入單片機(jī)而使其損

68、壞。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路也有很多種，最為常見的是單電壓驅(qū)動(dòng)，雙電壓驅(qū)動(dòng)以及細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。</p><p>　　3.2.9 信號校正電路</p><p>　　在模擬信號采集過程中，難免會(huì)碰到采集信號過于微弱，難以接收到，此時(shí)必須采用一個(gè)信號放大電路對信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，并且放大器還不能產(chǎn)生干擾信號，因此必

69、須選擇一種符合要求的放大器。此外，進(jìn)行信號采集時(shí)，采集到的信號不僅是有用的信號，還有很多干擾信號，應(yīng)該選用具有頻率選擇作用的濾波器，這樣可以比較有效地濾除噪聲和分離各種不同信號,在本設(shè)計(jì)中采用了低通濾波器。</p><p>　　積分運(yùn)算電路具有低通特性，而通帶放大倍數(shù)取決于電阻組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，故在積分運(yùn)算電路中電容上并聯(lián)一個(gè)電阻，得到反相輸入一階低通濾波電路，該電路具有放大和濾波功能，如圖3.2.10所示。&l

70、t;/p><p>　　圖3.2.10 放大濾波電路</p><p>　　3.3 窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)</p><p>　　窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)包括窗簾微動(dòng)開關(guān)連接電路設(shè)計(jì)和窗簾架的制作與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中的微動(dòng)開關(guān)通過電容、電阻組成的復(fù)位電路與單片機(jī)的復(fù)位引腳相連，微動(dòng)開關(guān)安裝在窗簾滑桿上，當(dāng)窗簾移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使單片機(jī)復(fù)位，此時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，窗簾停到指定位置。如圖3

71、.3所示。</p><p>　　圖3.3 窗簾框架構(gòu)</p><p>　　3.3.1 電機(jī)選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用型號為：24BYJ48 12VDC 1/16 的直流電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是力矩大，精度高，大大增加了本設(shè)計(jì)的可利用性。如圖3.3.1。</p><p>　　圖3.3.1 24BYJ48 12VDC 1/16直流電機(jī)&l

72、t;/p><p><b>　　性能參數(shù)： </b></p><p>　　1.額定電壓:12VDC </p><p><b>　　2.相數(shù):4相 </b></p><p>　　3.減速比:1/16 </p><p>　　4.步距角:5.625°/16 </p>

73、;<p>　　5.驅(qū)動(dòng)方式:4相8拍 </p><p>　　6.相電阻:120Ω±7%(20℃) </p><p>　　7.空載牽入頻率:≥500Hz </p><p>　　8.空載牽出頻率:≥800Hz </p><p>　　9.牽入轉(zhuǎn)矩(200Hz):≥125gf.cm </p><p>　

74、　10.自定位轉(zhuǎn)矩:≥100gf.cm </p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是12V電源來作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)與扭矩如下：</p><p>　　按上表參數(shù)計(jì)算電機(jī)在9V下的扭矩，</p><p>　　N=最大空載轉(zhuǎn)數(shù)×（運(yùn)行電壓÷峰值電壓）=63×（9÷12）=47.25r/min</p><p>

75、　　M=峰值堵轉(zhuǎn)扭矩×（運(yùn)行電壓÷峰值電壓）=7.5×(9÷12)=5.625N.m</p><p>　　在9V的狀態(tài)下，電機(jī)產(chǎn)生5.625的扭矩足以帶動(dòng)繞繩的轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　第4章 程序分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及

76、各個(gè)子程序之間的聯(lián)系任務(wù)，主程序是無限循環(huán)，主要的功能是完成單片機(jī)初始化，開關(guān)中斷，對按鍵進(jìn)行掃描，控制步進(jìn)電機(jī)工作，控制計(jì)時(shí)器等。</p><p>　　主程序流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p><b>　　主程序流程說明：</b></p><p>　　電路主要分為以下幾個(gè)

77、部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分，步進(jìn)電機(jī)控制部分、A\D轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)主控器件部分，各部分具有不同的子程序。</p><p>　　主程序的作用主要是先初始化寄存器以及顯示內(nèi)容；然后查詢按鍵操作，并且對按鍵進(jìn)行分析以及處理，通過分析處理，對于設(shè)定鍵，則設(shè)定時(shí)間，到了設(shè)定的時(shí)間后步進(jìn)電機(jī)工作。對于控制鍵，執(zhí)行窗簾開閉的工作。如果經(jīng)過分析后都不是，采取復(fù)位的操作。</p><p>　

78、　4.2 主要子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 鍵盤程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在操作按鍵時(shí)，無論是按下還是松開，觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，此時(shí)邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確處理，可能會(huì)引起單片機(jī)對按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行。解決這個(gè)問題的簡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的抖動(dòng)。然后由單片機(jī)進(jìn)行

79、鍵碼分析，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，顯示并且返回。圖4.2.1是鍵盤程序設(shè)計(jì)流程圖。</p><p>　　圖4.2.1 鍵盤程序流程圖</p><p>　　按鍵設(shè)置采用了掃描法，要判斷鍵盤中有無鍵按下時(shí)將全部行線Y0-Y3置低電平，列線置高電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中

80、無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置時(shí)，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。例如將單片機(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4個(gè)上拉電阻到正電源

81、+5V，并把列線P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線，行線P1.4-P.17設(shè)置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)，這些交點(diǎn)即為鍵盤按鍵。 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處理程序。在按鍵時(shí)按得快了沒有反應(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</p><p>　　4.2.2 定時(shí)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　定時(shí)

82、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，從而發(fā)出相應(yīng)的指令，控制窗簾的開關(guān)。時(shí)鐘芯片發(fā)出50ms的信號給單片機(jī)后，計(jì)數(shù)器開始工作，計(jì)數(shù)器記到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。圖4.2.2是定時(shí)程序流程圖。</p><p>　　圖4.2.2 定時(shí)程序流程圖</p><p>　　4.2.3

83、 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是操控窗簾開閉的主要執(zhí)行器件，其設(shè)計(jì)主要是按照單片機(jī)指令以及按鍵指令進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。圖4.2.3是步進(jìn)電機(jī)程序流程圖。</p><p>　　圖4.2.3 步進(jìn)電機(jī)程序流程圖</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：</p><p>　　（1）判斷旋轉(zhuǎn)方向；</p>&

84、lt;p>　?。?）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>　　對于四相8拍的設(shè)計(jì)，其控制方式模型如下：</p><p>　　A組線圈對應(yīng) P2.0B組線圈對應(yīng) P2.1C組線圈對應(yīng) P2.2D組線圈對應(yīng) P2.3 正轉(zhuǎn)次序: AB組--BC組--CD組--DA組 (即一個(gè)脈沖,正轉(zhuǎn) 7.5

85、度) 總之，只要按一定的順序改變 P2.0～P2.3 三位通電的狀況，即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定的方向步進(jìn)。而對于節(jié)拍比較多的控制程序，通常采用循環(huán)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)。在總體方案設(shè)計(jì)中以光敏電阻作為傳送信號的傳感器，用步進(jìn)電機(jī)作為信號輸出的執(zhí)行

86、元件，89C51單片機(jī)作為主要的控制元器件，并且應(yīng)用了按鍵以及和顯示電路。應(yīng)用89C51單片機(jī)的優(yōu)勢減少了硬件的復(fù)雜性，光敏電阻接收外界光照信號，經(jīng)過A\D轉(zhuǎn)換后，傳送給單片機(jī)一個(gè)電信號，單片機(jī)經(jīng)過處理后，控制步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作，以控制窗簾的開閉。在實(shí)現(xiàn)一般應(yīng)用的基礎(chǔ)上，又添加了定時(shí)元器件電路，使窗簾的自動(dòng)化性能得到進(jìn)一步提升。光敏電阻的良好感光性以及步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，控制方便的優(yōu)點(diǎn)使窗簾控制開關(guān)更加穩(wěn)定。</p>

87、<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)研究與設(shè)計(jì)過程包括選題、設(shè)計(jì)以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關(guān)的資料和課題并且制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實(shí)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。其次，在制定的方案基礎(chǔ)上運(yùn)用所學(xué)的知識對硬件以及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。最后，對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步修繕，以求達(dá)到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。雖然設(shè)計(jì)內(nèi)容完成了基本的功能，但是其中還是存在一定欠缺，比如在設(shè)計(jì)中沒有考慮到窗簾工作方式的顯示以及沒有

88、添加類似紅外遙控的設(shè)計(jì)等。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)過程中，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)之外也讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識和全面地掌握了單片機(jī)相關(guān)技術(shù)，從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我更加深刻地認(rèn)識到理念來源于實(shí)際的含義。在和同學(xué)以及老師的就相關(guān)問題的互相討論交流中，我認(rèn)識到自己的很多不足，但在這些不足中我又學(xué)到了很多知識，使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高。 </p><p><b>　　致 謝</b>&

89、lt;/p><p>　　經(jīng)過這么長時(shí)間的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文已經(jīng)接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏以及知識的局限性，難免有許多考慮不周全的地方，在選題，設(shè)計(jì)等方面，如果沒有龍老師的督促指導(dǎo)，沒有同學(xué)們的支持和幫助，單獨(dú)完成這個(gè)設(shè)計(jì)，其中還是有一定難度的。在論文完稿之際，我想借此機(jī)會(huì)對在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間關(guān)心、幫助、支持和鼓勵(lì)過我的老師、同學(xué)以及朋友們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福！</p>&l

90、t;p>　　首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，老師給我提供了很大的幫助，在選題、設(shè)計(jì)以及修改論文的各個(gè)環(huán)節(jié)里老師給我指出了很多錯(cuò)誤，提出了很多寶貴意見，對于設(shè)計(jì)中存在的問題也是耐心的回答和指導(dǎo)，讓我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 </p><p>　　其次要感謝的是所有在大學(xué)三年中教育指導(dǎo)過我的所有老師，你們傳授給我的專業(yè)知識是我完成本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也

91、是日后踏入工作崗位的重要基石，對于老師們一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)的精神表示衷心的感謝。</p><p>　　最后我還要向所有關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友和同學(xué)們表示真摯的謝意！感謝你們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　1.童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2003.</p

92、><p>　　2.胡漢才，單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　3.江思敏，胡榮.Protel電路設(shè)計(jì)教程.北京:清華大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　4.李全利，遲榮強(qiáng).單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:高等教育出版社，2001.</p><p>　　5.程學(xué)先，林珊，程傳慧.匯編語言程序設(shè)計(jì).北京:機(jī)

93、械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　6.王建校，楊建國.51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社，2002.</p><p>　　7.王幸之.AT89系列單片機(jī)原理.北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2004</p><p>　　8.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,1998.</p><p>　　9.AT89C51

94、 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec</p><p>　　10.李廣第. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　　11.周航慈，朱兆優(yōu). 智能儀器原理與設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　12.劉守義. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù). 陜西：西安電子科技大學(xué)出版社

95、，2007</p><p>　　13.王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002</p><p>　　14.姚福安．電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐．濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005．</p><p>　　15.劉大茂.智能儀器:單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:航空工業(yè)出版社,1998</p><p>　　附錄一：原理圖附錄二：程序

96、清單</p><p><b>　　主程序:</b></p><p>　　ML EQU 32H ;ML存放分的個(gè)位數(shù)</p><p>　　MH EQU 33H ;MH存放分的十位數(shù)</p><p>　　HL EQU 34H ;HL存放小

97、時(shí)的個(gè)位數(shù)</p><p>　　HH EQU 35H ;HH存放小時(shí)的十位數(shù)</p><p>　　L0 EQU 36H ;L0～L3：顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　L1 EQU 37H</p><p>　　L2 EQU 38H</p&g

98、t;<p>　　L3 EQU 39H</p><p>　　DSPLYP EQU 3AH ;顯示數(shù)據(jù)指針</p><p>　　PLYTS EQU 3BH ;顯示次數(shù)計(jì)數(shù)器</p><p>　　LPLMOD BIT 39H ;低兩位顯示方式</p><

99、;p>　　HPLMOD BIT 3AH ;高兩位顯示方式</p><p>　　BRIGHT BIT 3BH ;DISPLAY子程序參數(shù)</p><p>　　TCOUNT EQU 3CH ;時(shí)間計(jì)數(shù)器</p><p>　　ADDRES EQU 3DH ;加l子程序參數(shù)</p&g

100、t;<p>　　MAX EQU 3EH ;加l子程序參數(shù)</p><p>　　IFDEC BIT 20H ;BCD加法子程序參數(shù)</p><p>　　RMOD EQU 3FH </p><p>　　LED4 BIT 30H ;發(fā)光管狀態(tài)位<

101、/p><p>　　BELL BIT P1.7 </p><p>　　WITCH BIT P3.7 </p><p>　　FKEY BIT P3.0 ;功能鍵(S1) </p><p>　　MKEY BIT P3.1 ;修改鍵(S2) </p&

102、gt;<p>　　WORKIN BIT 38H ;工作狀態(tài)指示位</p><p>　　MAIN: MOV IE,#00H ;關(guān)中斷</p><p>　　MOV SP,#57H ;設(shè)置堆棧指針</p><p>　　MOV PSW,#00H

103、;選用寄存器組0</p><p>　　MOV TMOD,#11H ;設(shè)定中斷工作方式為T0和T1</p><p>　　MOV A,56H</p><p>　　CJNE A,#0AAH,CSTART ;判斷上電復(fù)位標(biāo)志，無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動(dòng)</p><p>　　MOV A,57H</

104、p><p>　　CJNE A,#55H,CSTART ;無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動(dòng)</p><p>　　AJMP HSTART ;有上電復(fù)位標(biāo)志轉(zhuǎn)熱啟動(dòng)</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p>&l

105、t;p>　　CSTART: MOV P1,#0FFH ;冷啟動(dòng)，全面初始化</p><p>　　MOV P3,#0FFH</p><p>　　MOV TCON,#00H ;計(jì)時(shí)停止</p><p>　　MOV TL0,#0B0H ;賦中斷T0初值</p>&

106、lt;p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TCOUNT,#0AH ;賦定時(shí)器初值</p><p>　　MOV R5,#00H ;R5為一空單元(備用)</p><p>　　MOV R4,#00H ;R4為工作模式選擇寄存器</p>

107、<p>　　MOV ML,#00H </p><p>　　MOV MH,#00H ;分</p><p>　　MOV HL,#00H </p><p>　　MOV HH,#00H ;時(shí)</p><p>　　

108、MOV PLYTS,#64H ;賦顯示次數(shù)初值為100次</p><p>　　MOV DSPLYP,#L0 ;顯示指針指向顯存單元</p><p>　　MOV L0,#0AH ;送顯示數(shù)據(jù)“一”</p><p>　　MOV L1, #0AH</p><p>　

109、　MOV L2,#0AH</p><p>　　MOV L3,#04H</p><p>　　SETB LED4 ;數(shù)碼管之間的發(fā)光二極管</p><p>　　SETB LPLMOD ;設(shè)定顯示方式為閃爍</p><p>　　SETB HPLMOD

110、 </p><p>　　SETB BRIGHT ;允許顯示</p><p>　　CLR WORKIN ;清工作標(biāo)志，待命</p><p>　　AJMP SETUP ;轉(zhuǎn)開始工作</p><p><b>　　NOP&l

111、t;/b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　HSTART: MOV SCON,#00H ;有上電標(biāo)志,熱啟動(dòng),清串行口控制</p><p>　　MOV IP,#00H ;清中斷優(yōu)先控制寄存器</p><p>　　SETB