基于單片機(jī)的自動(dòng)幕布控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　論文題目： 基于單片機(jī)的自動(dòng)幕布控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　所屬系部： 電子工程系 </p><p>　　指導(dǎo)老師： 職稱： 助教</p&g

2、t;<p>　　學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào): </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù)</p><p>　　2012年 12 月 15 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)幕布控制器的設(shè)計(jì)</p><p>

3、<b>　　任務(wù)與要求：</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)模擬控制幕布左右移動(dòng)；</p><p>　　自動(dòng)幕布在向左和向右過程中可以隨時(shí)開始，隨時(shí)暫停；</p><p>　　當(dāng)其移動(dòng)到最右端時(shí)再按“向左按鈕”失效；</p><p>　　當(dāng)其移動(dòng)到最左端時(shí)再按“向右按鈕”失效”。</p><p>

4、;　　時(shí)間： 2012 年 10 月15 日 至 2012年 12月 15 日 共8 周</p><p>　　所屬系部：電子工程系 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃表</p><p>　　本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一</p><p>　　基于單片機(jī)的自動(dòng)幕布控制器的設(shè)計(jì)</p><p

5、><b>　　【摘 要】</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)控制在現(xiàn)代生活中有著較好的發(fā)展前景。目前，生活環(huán)境中的采光及避光問題主要采用的是手動(dòng)開閉幕布，手動(dòng)開閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化，可能對(duì)用戶造成一定的困擾，幕布控制系統(tǒng)可以解決這些問題。本文綜述了幕布控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作過程，介紹了設(shè)計(jì)制作一個(gè)完整的幕布控制系統(tǒng)需要做的理論分析以及其制作過程。自動(dòng)幕布

6、控制系統(tǒng)核心采用的是單片機(jī)AT89C51，其次利用了鍵盤顯示接口電路以及信號(hào)調(diào)理電路等外圍電路，整個(gè)系統(tǒng)在各模塊的配合下可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)控制、自動(dòng)控制等功能。該設(shè)計(jì)在理論層面上，用C語(yǔ)言程序驅(qū)動(dòng)各模塊工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用層面上則采用Protel軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要由系統(tǒng)主控模塊電路、電源轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)控制電路、按鍵電路等組成，重點(diǎn)討論了幕布自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

7、過程、硬件選用和軟件調(diào)試等問題。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；自動(dòng)控制；AT89C51 ；Protel</p><p>　　ABSTRACT:electronics and automatic control is an important branch of information science, and they now have a better prospect. Now

8、, According to the requirements of living environments, this design made full use of the SCM controlling system of AT89C51,followed by the sensor, keyboard and display interface circuit and the signal conditioning circui

9、t.Based on the different controlling mode, we realize to control the curtain machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlli</p><p>　　Focusing on the curtain during automatic contro

10、l system design, hardware and software debugging process and other issues, the system can be realized through the illumination intensity in accordancecontrol the curtains down.</p><p>　　KEY WORDS:SCM;automat

11、ic control; AT89C51; Protel</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義2</p><

12、;p>　　1.2 基本內(nèi)容安排2</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的思想3</p><p>　　2 總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明4</p><p>　　2.1 方案選取4</p><p>　　2.2 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)基本功能4</p><p>　

13、　2.2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5</p><p>　　3 硬件分析與設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 電源電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路7</p><p>　　3.2.1 89C51單片機(jī)概述7</p><p>　　3.2.2 晶振電路7</p><

14、p>　　3.2.3 復(fù)位電路8</p><p>　　3.2.4 按鍵電路9</p><p>　　3.2.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9</p><p>　　4 程序分析與設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.2 主要子程序設(shè)計(jì)13</p><p>

15、;　　4.2.1 鍵盤程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.2.2 定時(shí)器中斷程序13</p><p>　　4.2.3 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2.4 電路仿真圖15</p><p>　　4.2.5 元器件清單16</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)17</b>&

16、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　附錄一:系統(tǒng)原理圖19</p><p>　　附錄二：程序清單20</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　伴隨著信息化時(shí)代的到來，人們的生活速度以及對(duì)生活質(zhì)量的追求也在大幅度

17、提高。電子產(chǎn)品智能化速度的加快，也使人們的工作、生活和通訊的關(guān)系日益緊密。智能化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)在改變?nèi)藗児ぷ鞣绞脚c生活習(xí)慣的同時(shí)，讓人們對(duì)生活工作環(huán)境質(zhì)量的提升提出了更高的要求，方便、舒適成了人們所追求的主要生活方式之一，工作居住環(huán)境早已不僅僅局限在物理空間上，人們更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的環(huán)境。智能化的電子產(chǎn)品以及設(shè)計(jì)將以前的被動(dòng)靜止物體轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡軌蚍奖悴倏氐墓ぞ?，這些產(chǎn)品具有提供全方位的信息交換的功能，不僅能夠優(yōu)化人們的生活方

18、式，幫助人們合理的安排時(shí)間，增強(qiáng)工作生活環(huán)境的安全性，甚至還可以為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。</p><p>　　在智能化產(chǎn)品中，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，單片機(jī)以它體積小、質(zhì)量輕、耗電省、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，開始不斷發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在很多的大中型的電氣設(shè)備以及小型的電子產(chǎn)品中也用單片機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　針對(duì)人們對(duì)智能化的需求以及對(duì)舒適生活的追求，自動(dòng)幕布控制系

19、統(tǒng)改變了傳統(tǒng)幕布的劣勢(shì)，它可以根據(jù)開關(guān)自動(dòng)控制幕布的移動(dòng)，也可以根據(jù)人們的需要隨時(shí)暫停。該系統(tǒng)利用單片機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)幕布的左右移動(dòng)。本設(shè)計(jì)正是把利用AT89C51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)以及簡(jiǎn)單實(shí)用性，順利的完成了對(duì)智能控制的要求，并且為智能化的設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。此外，該系統(tǒng)以后可以進(jìn)行擴(kuò)展，比如可以加上語(yǔ)音系統(tǒng)、光控系統(tǒng)、防火，防盜，甚至室內(nèi)氣體濃度監(jiān)測(cè)等功能，會(huì)使該系統(tǒng)更具有實(shí)用性，而且也完善了系統(tǒng)。</p&

20、gt;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義</p><p>　　知識(shí)與科技成為時(shí)代的潮流，在它們的推動(dòng)下，智能化也因此得到了很大的發(fā)展，其作用在社會(huì)生活中日益得到彰顯。智能控制系統(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)的迅猛發(fā)展潮流下，工作生活環(huán)境實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化與智能化，從而使工作生活環(huán)境變

21、得更加方便與快捷。當(dāng)前世界正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命性的變化。正在全球展開的信息和信息技術(shù)革命，正以前所未有的方式對(duì)社會(huì)變革的方向起著決定作用，其結(jié)果必定導(dǎo)致信息社會(huì)在全球的實(shí)現(xiàn)。具體表現(xiàn)為，首先，在生產(chǎn)活動(dòng)的范圍廣泛的工作過程中，引入了信息處理技術(shù)，從而使這些部門的自動(dòng)化達(dá)到一個(gè)新的水平；其次，電訊與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)合而為一，可以在幾秒鐘內(nèi)將信息傳遞到全世界的任何地方，從而使人類活動(dòng)各方面表現(xiàn)出信息活動(dòng)的特征；最后，信息和信息機(jī)器成了一切活動(dòng)的積極參

22、與者，甚至參與了人類的知覺活動(dòng)、概念活動(dòng)和原動(dòng)性活動(dòng)。在此進(jìn)展中，信息和知識(shí)正在以系統(tǒng)的方式被應(yīng)用于變革物質(zhì)資源，正在替代勞動(dòng)成為國(guó)民生產(chǎn)中“附加值”的源泉。這種革命性不僅會(huì)改變生產(chǎn)過程，更重要的是它將通過改變社會(huì)的通訊和傳播結(jié)構(gòu)而催生出一個(gè)新時(shí)代、新社會(huì)。在這個(gè)社會(huì)中，信息/知識(shí)成了社會(huì)的主要財(cái)富，信息/知識(shí)流成</p><p>　　1.2 基本內(nèi)容安排</p><p>　　該設(shè)計(jì)通過人

23、們對(duì)自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的功能的需求，從而對(duì)自動(dòng)幕布控制器進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用了以步進(jìn)電機(jī)作為單片機(jī)控制元件，完成幕布開閉的主要任務(wù)；以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，在按鍵模塊的配合下最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的智能化要求。</p><p>　　自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要分為一下幾個(gè)章節(jié)：</p><p>　?。?）緒論：介紹目前國(guó)內(nèi)外自動(dòng)幕布的發(fā)

24、展現(xiàn)狀以及研究的目的和意義。</p><p>　?。?）總體設(shè)計(jì)方案：概括自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的的總體設(shè)計(jì)方案的選取以及硬件設(shè)計(jì)的總況。</p><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，鍵盤電路，顯示電路等一系列相關(guān)電路。</p><p>　?。?）軟件設(shè)計(jì)：介紹各個(gè)功能模塊的的設(shè)計(jì)流程以

25、及設(shè)計(jì)思路。</p><p>　?。?）總結(jié)：針對(duì)設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行再思考以及提出自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)的思想</b></p><p>　　在信息化的時(shí)代，人們對(duì)生活工作環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求，方便、舒適成了人們的首要追求。為了給人們生活學(xué)習(xí)帶來更大舒適和方便，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的自動(dòng)幕布。其

26、控制系統(tǒng)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。</p><p>　　系統(tǒng)中主控器件為AT89C51單片機(jī)。由該單片機(jī)控制著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的真反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到自由控制幕布的效果。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)電執(zhí)行元件，每外加一個(gè)控制脈沖，電機(jī)就運(yùn)行一步。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它

27、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（步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(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)具有轉(zhuǎn)子慣量底，定位精度高，無累積誤差，控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。實(shí)際操作時(shí)不受電源電壓，負(fù)載，環(huán)境，溫度的影響能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為控制執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)

28、用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)和精密機(jī)械等領(lǐng)域。隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，研究步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，使步進(jìn)電機(jī)的控制更加簡(jiǎn)便，靈活和智能化，使其應(yīng)用更加廣泛。在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，用最簡(jiǎn)單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2 總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明</p><p><b>　　2.1 方案選取&

29、lt;/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)，針對(duì)單片機(jī)控制的自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的智能化要求，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的總體方案：</p><p>　　通過89C51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的左右移動(dòng)。該方案通過兩個(gè)獨(dú)立的自鎖開關(guān)來控制幕布的左移或右移，以及暫停功能。</p

30、><p><b>　　總體方案流程圖：</b></p><p>　　圖2.1 方案原理框圖</p><p>　　該方案通過兩個(gè)按鍵就可控制幕布的三種狀態(tài)，極大的簡(jiǎn)化了該系統(tǒng)的操作難度。增強(qiáng)了該系統(tǒng)的可操作性與實(shí)用性。</p><p>　　2.2 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)總

31、體方案設(shè)計(jì)是基于滿足設(shè)計(jì)要求的前提再根據(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>　　隨著社會(huì)信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會(huì)在改變?nèi)?/p>

32、們生活方式與工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的幕布提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對(duì)生活舒適性的追求越來越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)的幕布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，尤其是比較重而且長(zhǎng)得幕布，在開閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能開關(guān)，特別不方便；針對(duì)這種現(xiàn)象，電動(dòng)幕布便由此產(chǎn)生。現(xiàn)有的電動(dòng)幕布基本上都可以利用按鍵控制，自動(dòng)開關(guān)閉幕布，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)

33、提出可以根據(jù)光照以及定時(shí)等開關(guān)幕布，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)幕布控制系統(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)閉幕布的時(shí)候，通過“開”或“關(guān)”按鍵，幕布在電機(jī)的帶動(dòng)下可以自動(dòng)開閉。（3）亮度自動(dòng)控制：此功能是利用設(shè)定的光照強(qiáng)度自動(dòng)完成幕布的打開或者關(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)定需要開閉幕布的時(shí)間，通過輸入的開啟或關(guān)閉時(shí)間

34、，控制幕布開關(guān)。</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　基于89C51的自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)由89C51作為該系統(tǒng)的控制芯片、由兩個(gè)獨(dú)立的自鎖開關(guān)組成的按鍵模塊，選用型號(hào)為130HZ308-450的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)用ULN2803作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊。</p><p>　　該自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)通過單片機(jī)輸出脈沖，來控制電機(jī)的

35、轉(zhuǎn)動(dòng)，通過按鍵來調(diào)節(jié)脈沖，從而控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　3 硬件分析與設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓。圖3.1是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直

36、流電壓以供給單片機(jī)。</p><p>　　圖3.1 電源電路圖</p><p>　　三端集成穩(wěn)壓器LM7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用LM78\LM79系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 LM7805內(nèi)部

37、示意圖</p><p>　　3.2 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路</p><p>　　3.2.1 89C51單片機(jī)概述</p><p>　　單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）、定時(shí)器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微控制器。AT89C51單片機(jī)是低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，片上帶有8K Fla

38、sh 存儲(chǔ)器，且允許在系統(tǒng)改寫或用編程器編程。其主要參數(shù)有：</p><p>　?。?）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 　　</p><p>　　（2）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 　</p><p>　?。?）128*8位內(nèi)部RAM 　　</p><p>　?。?）32可編程I/O線 　　</p><p>　?。?）兩個(gè)

39、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 　　</p><p>　?。?）5個(gè)中斷源 　　</p><p>　　（7）低功耗的閑置和掉電模式 　　</p><p>　?。?）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖3.3單片機(jī)引腳圖</p><p>　　3.2.2 晶振電路</p><p>　　電路中的晶振即石英晶

40、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(hào)。</p><p>　　圖3.4單片機(jī)的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz～24MHz之間選取。C1

41、、C2是反饋電容，其值在20pF～100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。</p><p><b>　　振蕩周期＝；</b></p><p><b>　　機(jī)器周期；</b></p><p><b>　　指令周期＝。</b></p><

42、p>　　XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率</p><p>　　的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值

43、時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。</p><p&

44、gt;　　圖3.4 單片機(jī)晶振電路圖</p><p>　　3.2.3 復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位電路的主要功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化，在初始化的過程中需要在復(fù)位引腳上加大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位后的單片機(jī)地址初始化為0000H，然后繼續(xù)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在復(fù)位電路中提供復(fù)位信號(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復(fù)位信號(hào)。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的

45、延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖3.5示的 RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。</p><p>　　圖3.5 復(fù)位電路圖</p><p>　　3.2.4 按鍵電路</p><p>　　按鍵電路主要應(yīng)用兩個(gè)獨(dú)立的自鎖開關(guān)。這樣更加簡(jiǎn)便了該系統(tǒng)的操作難度。使操作更加簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　圖3.

46、6按鍵電路</b></p><p>　　3.2.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)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(duì)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。&

47、lt;/p><p>　　圖3.7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)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(jiǎn)化，降低成本，可靠性提高。在幕布控制系統(tǒng)中選用了型號(hào)為130HZ308-450的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是力矩大，精度高，其步進(jìn)角度是1.2°。步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接如圖

48、3.8</p><p>　　圖3.8步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接</p><p>　　自動(dòng)幕布控制系統(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(hào)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)而使其損壞。</p&

49、gt;<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>　　ULN2803：采用AP=DIP18,AFW=SOL18封裝方式。 </p><p>　　八路NPN達(dá)林頓連接晶體管陣系列特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路（諸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)用和消

50、費(fèi)類產(chǎn)品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負(fù)載中。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容，而ULN2804 最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。</p><p>　　ULN2803主要特點(diǎn)：</p><p><b>　　達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　包含8個(gè)NPN達(dá)林

51、頓管</p><p><b>　　高耐壓，大電流</b></p><p>　　器件編號(hào):ULN2803</p><p>　　封裝類型:AP=DIP16,AFW=SOL16</p><p><b>　　無鉛/RoHS認(rèn)證</b></p><p>　　輸出擊穿電壓: 50(V)&

52、lt;/p><p>　　輸出電流: 500(mA)</p><p>　　輸入電阻 :2.7k(Ω)</p><p>　　推薦輸入電壓:5(V)</p><p>　　溫度范圍:-40℃～+85℃</p><p>　　包裝規(guī)格:AFW:Tape&Reel 圖3.9 2803引腳圖</

53、p><p>　　卷帶AP:Tube管裝</p><p>　　不要超過每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的電流的限制</p><p><b>　　4 程序分析與設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有幾部分組成，其中包括：按鍵子程序，定時(shí)器程序，步進(jìn)電機(jī)控制程序等。本章介紹了自動(dòng)幕布控制系統(tǒng)的主程序以及各主要部分功能程序的設(shè)計(jì)過程，程序代

54、碼詳見附錄。</p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個(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(duì)按鍵進(jìn)行掃描，控制步進(jìn)電機(jī)工作，控制定時(shí)器等。</p><p>　　主程序流程圖如圖4.1所示。</p><p>　

55、　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)部分，分別是電源部分、按鍵部分、步進(jìn)電機(jī)控制部分、單片機(jī)主控器件部分，各部分具有不同的子程序。</p><p>　　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>

56、;<p>　　圖4.2鍵盤程序設(shè)計(jì)圖</p><p>　　通過兩個(gè)獨(dú)立的自鎖開關(guān)控制幕布的移動(dòng)，以及暫停。應(yīng)用自鎖開關(guān)的常閉常開特性來實(shí)現(xiàn)幕布的暫停功能。</p><p>　　4.2.2 定時(shí)器中斷程序</p><p>　　圖4.3中斷程序流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)的所有子程序都是在定時(shí)器中斷里執(zhí)行的。定時(shí)器中斷每隔20

57、毫秒掃描一次按鍵，當(dāng)按鍵按下是執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)子程序。</p><p>　　4.2.3 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是操控幕布開閉的主要執(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4.4是步進(jìn)電機(jī)程序流程圖。</p><p>　　圖4.4 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)

58、是：</p><p>　?。?）判斷旋轉(zhuǎn)方向；</p><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(duì)于三相單三拍的設(shè)計(jì)，其控制方式模型如下：</p><p>　　圖4.5三相單三拍模型</p><p>　　總之，只要

59、按一定的順序改變 P1.0～P1.2 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(duì)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>　　4.2.4 電路仿真圖</p><p><b>　　圖4.6電路仿真圖</b></p><p><b>　　使用說明:</b></p><p

60、>　　1 打開Proteus7.6的仿真電路，雙擊AT89C51，在program file下選中所要執(zhí)行的HEX文件，按ok鍵，點(diǎn)擊開始按鈕，仿真開始運(yùn)行。</p><p>　　2.按下圖中兩個(gè)開關(guān)，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.2.5 元器件清單</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p>&l

61、t;p>　　本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)幕布控制系統(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)中用步進(jìn)電機(jī)作為信號(hào)輸出的執(zhí)行元件，89C51單片機(jī)作為主要的控制元器件，并且應(yīng)用了按鍵控制電路。應(yīng)用89C51單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)減少了硬件的復(fù)雜性，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，以控制幕布的移動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)一般應(yīng)用的基礎(chǔ)上，又添加了暫停，使幕布的自動(dòng)化性能得到進(jìn)一步提升。步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便的優(yōu)點(diǎn)使幕布的控制更加穩(wěn)定。<

62、/p><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(shí)對(duì)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(duì)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)中沒有考慮到幕布移動(dòng)時(shí)

63、間的顯示以及沒有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(shí)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(shí)到理念來源于實(shí)際的含義。和同學(xué)以及老師在相關(guān)問題的互相討論交流中，我認(rèn)識(shí)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(shí)，使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

64、/b></p><p>　　[1]: 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2003.</p><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

65、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(yǔ)言程序設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[6]: 王建校，楊建國(guó).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&

66、lt;/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 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec</p><p>　　[10]:W.Harold Parady, J.Howard Turnered. Electric Motors. Georgi

67、a：the american association For vocational instructional materials, 1978．</p><p><b>　　附錄一:系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　附錄二：程序清單</b></p><p><b>　　主程序:</b>&

68、lt;/p><p>　　#include<at89x52.h></p><p>　　sbit key_left=P1^5; //定義向左開關(guān)</p><p>　　sbit key_right=P1^6;//定義向右開關(guān)</p><p>　　unsigned char ucVal_a=7,ucVal=0,up=0,down=0;//定義

69、四個(gè)變量</p><p>　　unsigned char tabe[]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}; //步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)排序，8位排序，每次脈沖走7.5度</p><p>　　void bujin(); //子函數(shù)聲名</p><p><b>　　//主函數(shù)</b></p>

70、<p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0X01; //開定時(shí)器中斷</p><p>　　TH0=(65536-15000)/256;//定時(shí)器定時(shí)</p><p>　　TH0=(65536-15000)%256;<

71、/p><p>　　EA=1;//開總中斷</p><p>　　ET0=1;//開中斷ET</p><p>　　TR0=1;//開定時(shí)器中斷</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p>

72、;<p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//定時(shí)器中斷函數(shù)</b></p><p>　　void TNI_0() interrupt 1 using 1 </p><p><b>

73、　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-12000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-12000)%256;</p><p><b>　　bujin();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>&l

74、t;b>　　//步進(jìn)電機(jī)子函數(shù)</b></p><p>　　void bujin()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(key_left==0)//判斷按鍵LEFT是否左移</p><p>　　{right=1;</p><p>　　if(up

75、<200) //設(shè)置幕布高度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=tabe[ucVal_a];//正轉(zhuǎn) </p><p>　　ucVal_a--;</p><p>　　if(ucVal_a==0xff)</p><p><b>　　{</b>

76、;</p><p>　　ucVal_a=7;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　left=left+1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

77、;　　if(key_right==0) //判斷RIGHT是否右移</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　left=0;</b></p><p>　　if(down<200)</p><p><b>　　{</b></p>

78、<p>　　P2=tabe[ucVal];//反轉(zhuǎn)</p><p><b>　　ucVal++;</b></p><p>　　if(ucVal==8)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ucVal=0;</b></p>