基于單片機的光控自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目: 基于單片機的光控自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化（專升本）1001班 </p><p><b>　　目錄</b>&

2、lt;/p><p><b>　　1. 背景意義3</b></p><p>　　1.1 光控自動窗簾系統(tǒng)的背景、意義3</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4</p><p><b>　　2.方案論述8</b></p><p>　　2.1方案設(shè)計說明8</p

3、><p>　　2.2方案選擇說明8</p><p><b>　　3.硬件設(shè)計10</b></p><p>　　3.1 光電傳感器信號采集模塊設(shè)計10</p><p>　　3.2 單片機信號處理模塊設(shè)計14</p><p>　　3.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計18</p><p&g

4、t;<b>　　4.軟件設(shè)計24</b></p><p>　　4.1程序流程24</p><p>　　4.2 程序設(shè)計25</p><p>　　5. 總體設(shè)計27</p><p>　　PROTEL總電路圖&&PROTUES仿真圖28</p><p><b>　　

5、6．結(jié)論30</b></p><p><b>　　7. 致謝30</b></p><p><b>　　參考資料31</b></p><p><b>　　1. 背景意義</b></p><p>　　1.1 光控自動窗簾系統(tǒng)的背景、意義</p>&l

6、t;p>　　隨著生活的提高，時代的進步，人們對居住空間、周圍環(huán)境有了更高的要求，這是社會的必然潮流。單片機控制的自動窗簾系統(tǒng)，既能解決每天手拉開和關(guān)上窗簾的不便，又顯示出了生活的便捷和檔次，對室內(nèi)設(shè)計而言，窗簾不僅具有遮光作用，更有美化功能，它不僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且能夠柔化空間造型的線條，營造溫馨愜意的環(huán)境[1]，同時還可以根據(jù)光線的明暗來自動控制窗簾開光，以調(diào)節(jié)室內(nèi)光線，更進一步地滿足了人們的享受要求，隨著高新技術(shù)及電

7、子器件的發(fā)展，光控、溫控及遙控窗簾應(yīng)運而生，給人們的生活帶來了很多方便。同時，也為人們的生活環(huán)境以及智能家居的實現(xiàn)提供了依據(jù)，為此，研究與設(shè)計智能窗簾控制系統(tǒng)具有深遠的現(xiàn)實意義[2] ，所以產(chǎn)品如能形成大規(guī)模生產(chǎn)，必能很快普及國內(nèi)市場，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，另外，除了廣大市民住宅使用外，該遙控窗簾器還可廣泛用于別墅、公寓、賓館、飯店、歌舞廳、寫字樓、銀行、歌劇院、會議廳、學校、醫(yī)院等各種公用場所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。</p

8、><p>　　光感自動窗簾系統(tǒng)在我國還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用自動窗簾系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機控制的光感自動窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶營造一個環(huán)保、高效、便利、舒適的居住環(huán)境。單片機控制的光感自動窗簾用三個按鈕和環(huán)境光控制窗簾的開和關(guān)，解決人們手動開關(guān)窗簾問題，給人們?nèi)丈仙顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二，開拓一

9、個嶄新的市場。遙控自動窗簾系統(tǒng)牽動了許多的行業(yè)，它將不僅僅是目前的IT系統(tǒng)集成商或建筑弱電工程總包商的市場，而且是專業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場。其三、牽動一大批產(chǎn)業(yè)。單片機控制的遙控自動窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批有遠見的各類企業(yè)介入，從而牽動一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這里最先受益的應(yīng)該是房地產(chǎn)業(yè)，單片機控制的遙控自動窗簾不僅是一個很好的概念與“賣點”，同時也是直接提升住宅檔次的一個條件，這將會給

10、房地產(chǎn)商帶來新的利潤空間。在家居集成化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢下，家居集成也成為一種潮流，許多更專業(yè)的、美觀的、智能化的家居集成產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。</p><p>　　現(xiàn)在很多廠家生產(chǎn)的自動窗簾（含門簾）控制系統(tǒng)，都是由主機（以微電腦芯片為核心組成的智能控制中心）、各種傳感器（紅外線傳感器、風雨信號傳感器等、溫度傳感器、煙霧傳感器等）、各種報警終端（警燈、警笛、電話報警器、接警指揮中心等）、遙控器以及一系列機械傳動裝置組成的一

11、種具有智能化、人性化、網(wǎng)絡(luò)化的高科技產(chǎn)品。本文講述了用單片機結(jié)合軟件來采集光強并控制步進電機轉(zhuǎn)動從而控制窗簾開、閉。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1光電傳感器</p><p>　　通過光電傳感器采集數(shù)據(jù)(光強度)，反映出光信號變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等特點，

12、且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣。本設(shè)計通過檢測光線的強弱，并根據(jù)光線的強弱自動將窗簾打開和關(guān)閉，實現(xiàn)了自動控制的功能，極大地方便了人們的日常生活，并在生活中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　光敏電阻是采用半導體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。光敏電阻又稱光導管,為純電阻元件,其工作原理是基于光電導效應(yīng)。無光照時,光敏電阻值(暗電阻)很大,電路中電流(暗電流)很小,當光敏電阻受到一定波長

13、范圍的光照時,它的阻值(亮電阻)急劇減小,電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。它在光線的作用下其阻值往往小。在黑暗的環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值越低。入射光消失后，光敏電阻的阻值逐漸恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。一般暗電流越大、亮電阻越小,光

14、敏電阻的靈敏度越高。光敏電阻的暗電阻的阻值一般在MΩ數(shù)量級,亮電阻在幾千歐以下。暗電阻與亮電阻之比一般在102～106之間。在一定照度下,流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi),其I-U曲線為直線[5]。</p><p>　　光敏電阻的光照特性用于描述光照強度和光電流I之間的關(guān)系,絕大多數(shù)光敏電阻光照特性曲線是非線性的。光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用,即

15、光敏電阻對不同波長的入射光有不同的靈敏度[6]。光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性,亦稱光譜響應(yīng)。光敏電阻的光電流不能隨著光強改變而立刻變化,不同材料的光敏電阻具有不同的時間常數(shù)(ms數(shù)量級),因而它們的頻率特性也就各不相同。</p><p><b>　　1.2.2單片機</b></p><p>　　單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個

16、邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電

17、路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。</p><p>　　目前，單片機在民用和工業(yè)測 控領(lǐng)域得到最廣泛

18、的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)，錄像機，VCD，遙 控器，游戲機，電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深 地溶入我們每個人的生活之中。 單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 </p><p>　　單片機按用途大體上可分為兩大類： 1--通用型單片機 2--專用型單片機，專用型單片機是指用途比較專一，出

19、廠時程序已經(jīng)一次性固化好， 不能再修改的單片機。例如電子表里的單片機就是其中的一種。 其生產(chǎn)成本很低。通用型單片機的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。小到家用電器儀器儀表，大到機器設(shè)備和整套生產(chǎn)線都可用單片機來實現(xiàn)自動化控制。</p><p>　　當前國內(nèi)外單片機的發(fā)展現(xiàn)狀良好，技術(shù)比較先進和穩(wěn)定的有以下十幾種：</p><p>　　1.Motorola

20、單片機: </p><p>　　Motorola是世界上最大的單片機廠商,品種全,選擇余地大,新產(chǎn)品多,在8位機方面有68HC05和升級產(chǎn)品68HC08,68HC05有30多個系列200多個品種,產(chǎn)量超過20億片. 16位單片機68HC16也有十多個品種.32位單片機683XX系列也有幾十個品種。</p><p>　　2.Microchip 單片機: </p><p&g

21、t;　　Microchip單片機是市場份額增長最快的單片機.他的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機,CPU采用 RISC 結(jié)構(gòu),僅 33條指令,運行速度快,且以低價位著稱。 </p><p>　　3.Scenix單片機: </p><p>　　Scenix單片機的I/O模塊最有創(chuàng)意.I/O模塊的集成與組合技術(shù)是單片機技術(shù)不可缺少的重要方面. Scenix單片機在I/O模塊的處理上引入了虛擬I/

22、O的概念. Scenix單片機采用了RISC結(jié)構(gòu)的CPU,使CPU最高工作頻率達50MHz.運算速度接近50MIPS. </p><p>　　4.NEC單片機: </p><p>　　NEC 單片機自成體系,以 8 位機 78K 系列產(chǎn)量最高,也有16 位,32位單片機.16位單片機采用內(nèi)部倍頻技術(shù),以降低外時鐘頻率. </p><p><b>　　5.東

23、芝單片機: </b></p><p>　　東芝單片機從4位到64 位,門類齊全.4 位機在家電領(lǐng)域仍有較大市場.8 位機主要有 870 系列,90系列等.該類單片機允許使用慢模式,CPU內(nèi)部多組寄存器的使用,使得中斷響應(yīng)與處理更加快捷. </p><p>　　6.富士通單片機: </p><p>　　富士通也有 8 位,16 位和 32 位單片機,但是

24、8 位機使用的是 16 位的 CPU 內(nèi)核.也就是說 8 位機與16位機指令相同,使得開發(fā)比較容易.8位機有名是MB8900系列,16位機有MB90系列. </p><p>　　7.Epson單片機: </p><p>　　Epson公司以擅長制造液晶顯示器著稱,故Epson單片機主要為該公司生產(chǎn)的LCD配套.其單片機的LCD驅(qū)動做的特別好.在低電壓,低功耗方面也很有特色. </p&

25、gt;<p>　　8.8051單片機 </p><p>　　最早有Intel公司推出8051/31類單片機,也是世界上使用量最大的幾種單片機之一.目前,8051類單片機主要有Philips,三星,華幫等公司接手.這些公司在保持與8051單片機兼容基礎(chǔ)改善了8051的許多特點.提高了速度,降低了時鐘頻率,放寬了電源電壓的動態(tài)范圍,降低了產(chǎn)品價格. </p><p>　　9.Zi

26、log單片機: </p><p>　　Z8 單片機是該公司的產(chǎn)品,采用多累加器結(jié)構(gòu),有較強中斷處理能力.產(chǎn)品為OTP型,Z8 單片機的開發(fā)工具可以說是物美價廉. </p><p>　　10.Atmel單片機: </p><p>　　ATMEL公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲器和數(shù)字集成電路的一流半導體制造公司，ATMEL公司的單片機在自動化工業(yè)控制宇航設(shè)備

27、儀器儀表和各種消費類產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用前景.另外ATMAL的增強型51系列單片機目前在市場上仍然十分流行,其中AT89S51十分活躍. </p><p>　　11.TI 公司的 MSP430 系列單片機: </p><p>　　MSP430 系列單片機是由 TI公司開發(fā)的 16 位單片機。其突出特點是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場合。典型應(yīng)用是流量計、智能儀表、醫(yī)療設(shè)備和保安系統(tǒng)

28、等方面。由于其較高的性能價格比，應(yīng)用已日趨廣泛。 </p><p>　　12.NS單片機: </p><p>　　COP8 單片機是美國國家半導體公司的產(chǎn)品,該公司以生產(chǎn)先進的模擬電路著稱,能生產(chǎn)高水平的數(shù)字模擬混合電路.COP8 單片機內(nèi)部集成了 16 位 A/D。 </p><p>　　13.STC 單片機: </p><p>　　ST

29、C單片機完全兼容51單片機,并有其獨到之處,其抗干擾性強,加密性強,超低功耗,可以遠程升級,內(nèi)部有 MAX810 專用復位電路,價格也較便宜。</p><p>　　14.三星單片機: </p><p>　　三星單片機有 KS51和KS57系列4位單片機,KS86和KS88系列8位單片機,KS17 系列 16位單片機和KS32系列32位單片機。</p><p>　　1

30、5.凌陽單片機: </p><p>　　中國臺灣凌陽科技股份有限公司致力于8位和16位機的開發(fā).。在系列芯片中相同的片內(nèi)硬件功能模塊具有相同的資源特點；不同型號的芯片只是對片內(nèi)資源進行刪減.其最大的特點就是超強抗干擾。</p><p>　　16.華幫單片機: </p><p>　　華幫單片機屬于8051類單片機,它們的W78系列與標準的8051兼容,W77系列為增強

31、型51,對8051的時序做了改進.同樣時鐘下速度快了不少. </p><p>　　17. SST 單片機: </p><p>　　美國 SST 公司推出的 SST89 系列單片機為標準的 51 系列單片機，它與8052系列單片機兼容.提供系統(tǒng)在線編程(ISP 功能).內(nèi)部 flash 擦寫次數(shù) 1 萬次以上,程序保存時間可達 100年.</p><p><b&

32、gt;　　1.2.3步進電機</b></p><p>　　步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。</p><p>　　目前，比較常用的步進電動機包括

33、反應(yīng)式步進電動機（VR）、永磁式步進電動機（PM）、混合式步進電動機（HB）等。步進電動機和普通電動機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，因此，步進電動機多和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。但步進電動機在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電動機；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場合。步進電機主要應(yīng)用在數(shù)控機床制造領(lǐng)域，由于其不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認為是最理想的數(shù)控機床執(zhí)

34、行元件。</p><p>　　此外，步進電動機也存在許多缺陷；由于步進電機存在空載啟動頻率，所以步進電機可以低速正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度時就無法啟動，并伴有尖銳的嘯叫聲；不同廠家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大，細分數(shù)越大精度越難控制；并且，步進電機低速轉(zhuǎn)動時有較大的振動和噪聲。贊同</p><p><b>　　2.方案論述</b></p><p&g

35、t;　　本文采用單片機AT89C52作為系統(tǒng)的核心控制器件，通過光電傳感器采集數(shù)據(jù)（數(shù)字信號），經(jīng)單片機根據(jù)接收到的信號來控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向及步數(shù)，并根據(jù)光線變化自動調(diào)整窗簾的開度。</p><p><b>　　2.1方案設(shè)計說明</b></p><p>　　考慮到自動窗簾的成本和巨大的市場空間，本文提出一種方案，應(yīng)用光控原理工作，光亮在一定程度窗簾自動打開，光線

36、變暗窗簾自動關(guān)閉，實現(xiàn)光控電動自動窗簾的設(shè)計，成本低，環(huán)保且方便使用。實現(xiàn)框圖如圖1所示：</p><p>　　圖1：本設(shè)計實現(xiàn)的方框圖</p><p>　　該系統(tǒng)具有抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定,成本低廉,利于推廣等特點,能夠滿足智能家居需求,具有良好的市場應(yīng)用前景.</p><p><b>　　2.2方案選擇說明</b></p&

37、gt;<p>　　論文設(shè)計的核心控制器選用的是AT89C52單片機，光線采集選用光電傳感器ULN3330。它輸出單片機能讀入數(shù)字信號，然后由L298驅(qū)動芯片驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動角度。電機選用比較容易進行角度調(diào)節(jié)的步進電機，單片機與步進電機之間的連接采用L298驅(qū)動器，它是一種兩相和四相步進電機專用驅(qū)動芯片。</p><p>　　2.2.1 硬件方案選擇說明</p><p&

38、gt;　　硬件電路繪圖平臺為PROTEL軟件， 所用元器件在其上繪出，例如AT89C52微控制器、電機驅(qū)動芯片L298、42BYG系列步進電機、電阻、電容、按鍵、肖特基二極管、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。</p><p>　　邏輯框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　光檢測模塊 </b></p>

39、<p>　　選用集成光電傳感器ULN3330，當器件頂部受到大于50 Lx[4]的光照時就輸出高電平，負載上沒有電流；當光照不足45 Lx時，器件就輸出低電平，負載上有電流通過。</p><p><b>　　單片機模塊</b></p><p>　　選用MCS-51單片機系列，AT89C52單片機。</p><p><b>

40、;　　步進電機的驅(qū)動模塊</b></p><p>　　選用步進電機專用驅(qū)動芯片L298,采用L298，通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正、反轉(zhuǎn)、停止的操作。 </p><p><b>　　步進電機選用</b></p><p>　　步進電機的步距角選用1.8度/步（四相電機）。</p><

41、;p>　　2.2.2軟件方案設(shè)計說明（主控程序流程圖）</p><p>　　軟件開發(fā)平臺為Keil軟件，用C語言編寫具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖3所示。</p><p>　　圖3：主控程序流程圖</p><p><b>　　3.硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 光電傳感器信號采集模塊設(shè)計</

42、p><p>　　3.3.1 光電傳感器ULN3330介紹</p><p>　　光電傳感器按輸出信號有開關(guān)型和模擬型， 開關(guān)型用于轉(zhuǎn)速測量、 模擬開關(guān)、 位置開關(guān)等；模擬型用于光電式位移計、 光電比色計等。 光電檢測必須具備光源、 被測物和光電元件。</p><p>　　ULN3330是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的集成光電傳感器。 它是一種新穎的光電開關(guān)， 將光敏二極管、 低電

43、平放大器、 電平探測器、 輸出功率驅(qū)動器和穩(wěn)壓電路等五部分都集成在了一塊1×1.8(mm×mm)的硅片上， 形成一種具有驅(qū)動能力的光敏功率器件。 該器件可用于眾多使用光敏器件的場合， 使光敏器件的應(yīng)用變得更簡單、 可靠。</p><p>　　ULN3330的內(nèi)電路框圖如圖4所示。光敏二極管的光敏區(qū)域約為1.1×1.1(mm×mm)，峰值波長為880 nm。 當它受到光照時

44、，會產(chǎn)生微安數(shù)量級的光電流。低電平放大器是一種低噪聲小電流放大器，能對微安級的光電流進行放大、電平位移，最后輸出可供電平探測器進行鑒別的電平。 電平探測器是由施密特電路構(gòu)成的，它具有約20％的“滯后”特性。 輸出功率驅(qū)動器是NPN中功率晶體管，最大可通過100 mA的電流，可以直接驅(qū)動各種負載。 穩(wěn)壓電路可確保當電壓在4～15 V范圍內(nèi)變化時電路也能穩(wěn)定地工作。ULN3330接上電源與負載后， 不需要其他元件就能工作。當器件頂部受到大于

45、50 Lx的光照時， 就輸出高電平，負載上沒有電流；當光照不足45 Lx時，器件就輸出低電平，負載上有電流通過。</p><p>　　ULN3330各引腳說明</p><p>　　腳USS----接地端</p><p>　　腳OUT PUT----輸出端</p><p>　　腳UDD----+12V電源輸入端</p><p

46、>　　圖4 ULN3330內(nèi)部電路原理圖</p><p>　　表1 ULN3330電參數(shù)</p><p>　　3.1.2 傳感器信號采集模塊設(shè)計</p><p>　　由于光電傳感器ULN3330直接輸出數(shù)字信號，因而與單片機連接電路之間無需模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。</p><p>　　ULN3330控制電路基本思路：</p>&

47、lt;p>　　表2 光照強度與窗簾狀態(tài)關(guān)系</p><p>　　下面兩圖即為光電傳感器ULN3330模塊電路連接圖：</p><p><b>　　左圖：</b></p><p>　　光電傳感器的輸出端OUTPUT接單片機的P3.0口，輸出端的高低電平就送到單片機的口，電源端接+12V的直流電壓，VSS端接地。</p><

48、;p>　　當外界逐漸變亮，光電傳感器件頂部受到大于50 Lx的光照時，就輸出高電平，經(jīng)單片機后由驅(qū)動電路L298驅(qū)動步進電機正轉(zhuǎn)，窗簾打開，當光電傳感器件頂部光照不足45 Lx時，光電傳感器件就輸出低電平。經(jīng)單片機后由驅(qū)動電路L298驅(qū)動步進電機反轉(zhuǎn)，窗簾閉合。</p><p><b>　　右圖：</b></p><p>　　用開關(guān)模擬光電傳感器，開關(guān)一端接單片

49、機的P3.0口，另一端為接地端，單片機上電后其端口為高電平，因而當開關(guān)斷開時，P3.0口即為高電平，窗簾打開。當開關(guān)閉合時，開關(guān)接地，P3.0口為低電平，窗簾閉合。</p><p>　　下圖即為光電傳感器ULN3330的電路連接圖：</p><p>　　圖5 ULN3330與單片機的連線圖 </p><p>　　圖6 PROTUES中連線圖</p>

50、<p>　　說明：要用PROTUES軟件仿真，因其中器件庫中沒有光敏這塊，用開關(guān)替代，左圖為光電傳感器在單片機上的連接圖，右圖為用開關(guān)代替光電傳感器在與單片機的連接圖。</p><p>　　3.2 單片機信號處理模塊設(shè)計</p><p>　　3.2.1 MCS-51單片機的結(jié)構(gòu) </p><p>　　單片機全稱單片微型計算機，顧名思義，它指的是一種單硅

51、片上集成的微型計算機主要功能部件的集成芯片。單片機的出現(xiàn)要歸功與大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，就組織和功能而言，它如一個微型計算機系統(tǒng)，內(nèi)部集成了中央處理器，隨機數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、定時器/計數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路和串行通信接口等主要功能部件。這里的51單片機指的是Intel公司的MCS-51系列單片機，屬于這一系列的單片機芯片有許多種，如8051/8052、8031/8032、8752/8751等，他們的基本組成、基本性

52、能、指令系統(tǒng)都是相同的。</p><p>　?。?）MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　單片機是在一塊芯片中繼承了CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器和多功能I/O接口等計算機所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。51系列單片機內(nèi)包含下列幾個部件：</p><p><b>　　·1個8為CPU。</b><

53、;/p><p>　　·1個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。</p><p>　　·4KB ROM程序存儲器。</p><p>　　·128B RAM數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　·可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲器和64KB外部程序存儲器的控制電路。</p><p>　　·32條可編程

54、的I/O線（4個8位并行I/O接口）。</p><p>　　·2個16位的定時/計數(shù)器。</p><p>　　·1個可編程全雙工串行接口。</p><p>　　·5個中斷源、2個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。</p><p>　　51系列單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，各個功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。程序存儲器部分用ROM代

55、替即為8051/8052；用EPROM代替即為8751/8752；若去掉ROM即為8031/8032；用FLASH EPROM代替即為89C51/89S52。</p><p>　　基準頻率源 脈沖技術(shù)輸入</p><p>　　外部中斷 控制

56、 并行I/O接口 串行輸入 串行輸出</p><p>　　圖7 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　?。?）引腳功能</b></p><p>　　有總線擴展的51單片機有44個引腳的方形封裝形式和40個引腳的雙列直插式封裝形式，本文用40個引腳的雙列直插式封裝形式， 40個引腳封裝的

57、引腳圖如圖8，各引腳的功能說明如下。</p><p>　　AT89C52的引腳:</p><p>　　A T89C52單片機40腳</p><p>　　哥 G ND 2 </p><p>　　XTAL1, XTAL2 2</p><p>　　RESET 1<

58、;/p><p>　　EA/Vpp 1</p><p>　　ALE/PROG 1</p><p>　　PSEN 1</p><p>　　P0.0—P0.7 8</p><p>　　P1.0—P1.7 8 </p><p>

59、;　　P2.0—P2.7 8</p><p>　　P3.0—P3.7 8</p><p>　　圖8 AT89C52單片機引腳圖</p><p><b>　　·GND：接地端。</b></p><p>　　·VCC：電源端，接+5V。</p><p>

60、;　　·XTAL1：接外部晶體的一個引腳。CHMOS單片機采用外部時鐘信號時，外部時鐘信號由此引腳接入。</p><p>　　·XTAL2：接外部晶體的一個引腳。HMOS單片機采用外部時鐘信號時，外部時鐘信號由此引腳接入。</p><p>　　·RST：①復位信號輸入。②VCC掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p>

61、<p>　　·ALE/RPOG：①地址鎖存允許。當單片機訪問外部存儲器時，該引腳的輸出信號ALE用于鎖存P0端口的低8位地址。ALE輸出的頻率為時鐘振蕩頻率的1/6。②對8751單片機片內(nèi)EPROM編程時，編程脈沖由該引腳接入。</p><p>　　·PSEN：程序存儲器允許。輸出讀外部程序存儲器的選通信號。取指令操作期間，PSEN的頻率為振蕩頻率的1/6；但若此期間有訪問外部數(shù)

62、據(jù)存儲器的操作時，則有一個機器周期中的PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA/VPP： ①EA=0，單片機只訪問外部程序存儲器。對8031單片機此引腳必須接地。EA=1，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器。對于內(nèi)部有程序存儲器的8XX51單片機，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過4KB范圍，單片機將自動訪問外部程序存儲器。②在8751單片機內(nèi)EPROM編程期間，此引腳接入21V編程電源VPP。</

63、p><p>　　·P0.0～P0.7: P0數(shù)據(jù)/低八位地址復用總線端口。具有雙重功能：①可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲器和I/O接口時常作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分時使用P0口。此低8位地址由ALE信號的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中，爾后，P0口出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　·P1.0～P1.7：P1靜態(tài)通用端口。具

64、有單一接口功能，P1口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線。</p><p>　　·P2.0～P2.7：P2高八位地址總線動態(tài)端口。具有雙重功能：①作為輸入/輸出口使用，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲器和I/O接口時，作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口低8位地址一起組成16位地址總線。對于內(nèi)部無程序存儲器的單片機來說，P2口只作為地址總線使用，而不作為I/O接口。</p>&

65、lt;p>　　·P3.0～P3.7：P3雙功能靜態(tài)端口，①可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②作為第二功能使用</p><p>　　時，每一位功能定義如表3所示</p><p><b>　　端口引腳</b></p><p>　　表3 P3口第二功能說明</p><p>　　(3)單片機本身的微

66、小電路</p><p>　　圖9 單片機的微小系統(tǒng)連線圖</p><p>　　上圖為單片機的小系統(tǒng)，包含片內(nèi)振蕩電路和復位電路。</p><p>　　片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個晶振，兩個電容， 電容值取值范圍15~45pf,取值范圍晶振值0~24MHZ。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時序脈沖，單片機所有運動與控制過程都是在統(tǒng)一的時序脈沖驅(qū)動下進行的，時鐘電路好比人的心臟，如

67、果人的心臟停止工作，則人就沒有生命了，同樣，如果單片機的時鐘電路停止工作，那么單片機也就停止運行了。</p><p>　　復位電路：當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平使單片機復位，一般在此引腳與VSS之間接一個下拉電阻，與VCC引腳之間接一個電容，單片機復位后，從程序存儲器的0000H單元執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復位狀態(tài)值。本文中單片機復位電路的連接如上圖：外接一個10μf電容和10

68、KΩ電阻，分為上電復位電路和手動&上電復位電路，本文用的是手動&上電復位電路。</p><p>　　3.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計</p><p>　　3.3.1 驅(qū)動電機部分&&行程開關(guān)</p><p>　　（1）L298芯片介紹</p><p>　　L298 為意大利SGS半導體公司生產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動

69、芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動2個二相或1個四相步進電機，內(nèi)含二個H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL邏輯準位信號，可驅(qū)動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的IO端口來提供模擬時序信號， L298 之接腳如圖9 所示， OUTl、OU

70、T2 和OUT3、OUT4 之間接步進電機；input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機停轉(zhuǎn)。本文主要采用L298驅(qū)動芯片，通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作。 </p><p>　　圖10 L298內(nèi)部邏輯圖</p><p>　　輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系表（ENB引腳與ENA引腳同）：</p&

71、gt;<p>　　表 4 L298功能引腳模塊</p><p>　　圖11 L298引腳圖</p><p>　?。?）芯片（采用powerso20封裝）引腳說明：</p><p>　　+5V：芯片電壓5V。功率電源電壓,此引腳與地必須連接100nF電容器</p><p>　　VCC：電機電壓，最大可接50V。邏輯電源電壓。

72、此引腳與地必須連接100nF電容器</p><p><b>　　GND：共地接法。</b></p><p>　　EnA，EnB:接控制使能端高電平有效，ENA、ENB分別為 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。</p><p>　　IN1~ IN4：輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn),輸入端電平和輸出端電平是對應(yīng)的。</p>&l

73、t;p>　　OUT1~ OUT4：輸出端，接電機。</p><p>　　L298需要從外部接兩個電壓，一個是給電機的，另一個給L298芯片的。</p><p>　　圖12 雙四拍模式波形圖</p><p>　　（3）位置開關(guān)（行程開關(guān)）</p><p>　　步進電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開關(guān)，當窗簾運動到末端位置時會碰到

74、行程開關(guān)，使開關(guān)的常開觸頭閉合，一旦常開觸頭閉合，電機就停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當天亮或天暗時，步進電機會反方向運動，開關(guān)的障礙物去除，常開觸頭恢復，由此實現(xiàn)步進電機的末端停止控制，沒有碰到常開觸頭，電機會一直運轉(zhuǎn)，這樣也可使窗簾拉到極限位置，很好的保證了室內(nèi)私密性的性能。</p><p>　　位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用機械運動部件的碰撞使其出頭動作來實現(xiàn)接通或斷開控制電路，達到一定

75、的控制目的，用以控制其行程、進行終端限位保護。通常，這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程，使運動部件暗特定的位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。</p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。一般限位開關(guān)由操作頭、觸點系統(tǒng)和外殼組成。</p><p>　　在實際生產(chǎn)中，行程開關(guān)被安裝在預

76、先定好的位置，當安裝在機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換，所以說，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切開電路開關(guān)，其作用原理與按鈕相似。</p><p>　　行程開關(guān)可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關(guān)接點開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ?/p>

77、制電路和機構(gòu)的動作</p><p>　　本文選用的是直動式行程開關(guān)。</p><p>　　直動式行程開關(guān)動作原理同按鈕類似，所不同的是：一個是手動，另一個則由運動部件的撞塊碰撞。當外界運動部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動作，當運動部件離開后，在彈簧作用下，其觸頭自動復位。</p><p><b>　　1：推桿　</b></p>&l

78、t;p><b>　　2&4：彈簧</b></p><p><b>　　3：動斷觸點</b></p><p><b>　　5：動合觸點</b></p><p>　　圖13 直動式位置開關(guān)示意圖</p><p>　　3.3.2 步進電機選用</p>&l

79、t;p>　　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。本文選用的是混合式步進電機，混合式步進電機是混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度，五相步進角一般為0.72度，這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　?。?

80、）表5步進電機動態(tài)指標：</p><p>　?。?）步進電機控制波形（PWM信號）</p><p>　　單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖11.a、b、c所示：</p><p>　　a. 單四拍 b. 雙四拍 c.八拍</p><p>　　圖11.步進電機工作時序波形圖</p><p>　　（

81、3）本文中的步進電機用42BYG（250）系列混合式步進電動機. </p><p>　　表6 步進電機規(guī)格</p><p>　　表7 步進電機參數(shù)</p><p>　　3.3.3 執(zhí)行單元模塊電路連接</p><p>　?。?）電機驅(qū)動電路連接</p><p>　　本文主要采用L298，通過單片機的I/O輸入改變芯

82、片控制端的電平，改變繞組脈沖信號的順序即可對電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　L298的輸入引腳與單片機的P1.0~P1.3口分別相連，IN1~IN4引腳從單片機輸入控制電平，控制步進電機的正反轉(zhuǎn)，OUT1~OUT4分別接步進電機的四個相線，ENA、 ENB接控制使能端控制步進電機的轉(zhuǎn)、停。當ENA、 ENB同時接高電平時L298芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1~IN4引腳電平的頻率即可控制步進電機的轉(zhuǎn)

83、速。芯片的輸出引腳分別接2個續(xù)流二極管，起到保護電路作用。芯片的VCC和VSS引腳與地必須連接100nF電容器，圖中0.1μF和100μF電容并聯(lián)即為100nf。</p><p>　　對本自動系統(tǒng)的設(shè)計還必須滿足用戶想要窗簾停的某一位置停下來的需求，為此設(shè)計了步進電機停止開關(guān)，為簡化程序，更加利用L298芯片本身的功能，本文采用了一個單刀雙擲開關(guān)SW1，開關(guān)一端接使能端ENA、 ENB，另兩端一段接+5V的電源，

84、為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當開關(guān)接到地時，兩個使能端接地，L298芯片不再起作用，電機停止運動，由此達到停止的目的。</p><p>　　電機控制窗簾的兩個極限位置------窗簾的兩端，要能使電機停下來，這一問題的解決有兩種方案，一種是計算步進電機在窗簾開合長度中所要轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)步進電機本身的步長計算電機轉(zhuǎn)數(shù)，寫入程序里進行控制，還有一種是利用行程開關(guān)進行控制，當窗簾走到極限位置

85、時會碰到行程開關(guān)，使行程開關(guān)閉合，這里的行程開關(guān)是接地和使能端的，開關(guān)閉合就是關(guān)閉使能端，電機停止轉(zhuǎn)動，分析比較這兩種方案，認為后一種較為簡便且使居室的嚴密性得到保證，因為受限于步進電機本身的精確度和丟步失步現(xiàn)象，電機難免不會在某一時刻出現(xiàn)丟步，是窗簾在還沒完全拉合的狀態(tài)下停止。</p><p>　　行程開關(guān)控制步進電機極限位置停止：天亮時，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進電機正轉(zhuǎn)，順時針轉(zhuǎn)動，窗簾以某一速

86、度被慢慢拉開，走到極限位置時，窗簾碰到右端的行程開關(guān)SW3，開關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機停止轉(zhuǎn)動。當天暗時，光敏傳感器輸出低電平，電機要逆時針轉(zhuǎn)動了，窗簾打開，障礙物去除，開關(guān)斷開，使能端打開，電機反轉(zhuǎn)，同樣電機反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開關(guān)SW4時，開關(guān)閉合，使能端關(guān)閉，電機停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　鑒于上述考慮，我的設(shè)計電路圖如下所示：</p><p>　　圖12 L298控制電機電路

87、</p><p>　　圖13 行程開關(guān)電路部分</p><p><b>　　4軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1程序流程</b></p><p>　　51單片機的開發(fā)除了需要硬件的支持外，同樣離不開軟件。CPU真正可執(zhí)行的是機器碼，用匯編語言或C語言等高級語言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)為

88、機器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)化方法有手動匯編和機器匯編兩種，前者已很少使用，機器匯編是通過匯編軟件將源程序轉(zhuǎn)換為機器碼的編譯方法。這種匯編軟件稱為編譯器，keil是目前最流行的51單片機開發(fā)軟件，keil提供了一個集成開發(fā)環(huán)境uVision,它包括編譯器、宏匯編、連接器、庫管理、和一個功能強大的仿真調(diào)試器。這樣，在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各個階段都集中在一個環(huán)境中。先用編譯器編寫程序、接著調(diào)用編譯器進行編譯，連接之后

89、即可直接運行。這樣免去了過去先用編譯器進行編譯，再退出編輯狀態(tài)進行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的反復過程。因此可以縮短開發(fā)周期。</p><p>　　因此我所選用的軟件開發(fā)平臺為Keil軟件，用C語言編寫具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖14所示。</p><p>　　圖14：主控程序流程圖</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計</b>&

90、lt;/p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar code ffw[]={0xfc,0xf6,0xf3,0xf9 }; //2相勵磁正轉(zhuǎn)表<

91、/p><p>　　uchar code rev[]={0xf9,0xf3,0xf6,0xfc }; //2相勵磁反轉(zhuǎn)表</p><p>　　sbit k1=P3^0; //定義K1開關(guān)</p><p><b>　　uint m=1;</b></p><p>　　void delay(uint x) //延時函數(shù)&l

92、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　while(x--) //i=x即延時約x毫秒</p><p>　　for(i=0;i<60;i++);</p><p><b

93、>　　}</b></p><p>　　/********以下是步進電機正轉(zhuǎn)函數(shù)********/</p><p>　　void setp_motor_ffw(uchar n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　

94、for(i=0;i<5*n;i++) //轉(zhuǎn)n圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<4;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=ffw[j]; //取正轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)</p><p&g

95、t;　　delay(250); //轉(zhuǎn)一個角度停留的時間,可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********以下是步進電機反轉(zhuǎn)函數(shù)********

96、/</p><p>　　void setp_motor_rev(uchar n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=0;i<5*n;i++) //轉(zhuǎn)n圈</p><p><b>

97、;　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<4;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//if(k2==0) break;</p><p>　　P1=rev[j]; //取反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)</p><p>　　delay(250)

98、;//轉(zhuǎn)一個角度停留的時間,可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/* 主程序 */</b></p><p>

99、;　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(m--)//電機轉(zhuǎn)m圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(k1==1)//K1送入高電平</p><p>　　{ delay(10);&l

100、t;/p><p><b>　　if(k1==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　setp_motor_ffw(3);//調(diào)用電機正轉(zhuǎn)函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

101、} </b></p><p>　　else//K1送入低電平</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　setp_motor_rev(3); //調(diào)用電機反轉(zhuǎn)函數(shù)</p><p><b>　　}&

102、lt;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5. 總體設(shè)計</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展，人們對生活追求，各式各樣的窗簾出現(xiàn)。窗簾不僅具有遮擋作用 ,還具有美觀性，給大家?guī)砻赖囊?/p>

103、覺享受。人們對居室的舒適度和自動化程度要求越開越高，為了滿足生活的需要，通過以往的人為的通過拉動使窗簾開與閉則就比較費事，也易損壞。因此，設(shè)計一種能夠控制居室窗簾的檢測自動控制裝置，能夠在夜間關(guān)閉，白天打開，具有很強的實用性。 </p><p>　　本文設(shè)計通過光電傳感器采集數(shù)據(jù) (光強度)，反映出光信號變化，然后將光電元件光數(shù)字信號輸送到單片機中。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等特點，且可測參數(shù)多，傳感

104、器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣。該設(shè)計通過檢測光線的強弱，并根據(jù)光線的強弱自動將窗簾打開和關(guān)閉，實現(xiàn)了自動控制的功能，極大地方便了人們的日常生活，并在生活中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　PROTEL總電路圖&&PROTUES仿真圖</p><p>　　圖15 基于單片機的室內(nèi)光線自動控制系統(tǒng)總體原理圖</p><p>　　上圖是我的設(shè)計完整

105、原理圖，本文主要光敏傳感器ULN3330，它是一個開關(guān)型的光電傳感器，直接輸出數(shù)字信號，OUTPUT端根據(jù)外部光照度的變化輸出相應(yīng)的數(shù)字信號------高電平或低電平，ULN3330的其他相應(yīng)引腳分別接地或電源，然后把OUTPUT端接單片機的P3.0端口。</p><p>　　單片機本身包括復位電路和振蕩電路，片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個晶振，兩個電容， 電容值取值范圍15~45pf,取值范圍晶振值0~24MHZ；

106、復位電路：當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平使單片機復位，一般在此引腳與VSS之間接一個下拉電阻，與VCC引腳之間接一個電容；</p><p>　　驅(qū)動步進電機芯片采用L298，通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖信號的順序即可對電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。L298的輸入引腳與單片機的P1.0~P1.3口分別相連，IN1~IN4引腳從單片機輸入控制電平，控制步進電機的正反轉(zhuǎn)，OUT1~

107、OUT4分別接步進電機的四個相線，ENA、 ENB接控制使能端控制步進電機的轉(zhuǎn)、停。當ENA、 ENB同時接高電平時L298芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1~IN4引腳電平的頻率即可控制步進電機的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接2個續(xù)流二極管，起到保護電路作用。芯片的VCC和VSS引腳與地必須連接100nF電容器，圖中0.1μF和100μF電容并聯(lián)即為100nf。</p><p>　　對本自動系統(tǒng)的設(shè)計還必須滿足

108、用戶想要窗簾停的某一位置停下來的需求，為此設(shè)計了步進電機停止開關(guān)，為簡化程序，更加利用L298芯片本身的功能，本文采用了一個單刀雙擲開關(guān)SW1，開關(guān)一端接使能端ENA、 ENB，另兩端一段接+5V的電源，為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當開關(guān)接到地時，兩個使能端接地，L298芯片不再起作用，電機停止運動，由此達到停止的目的。</p><p>　　行程開關(guān)控制步進電機極限位置停止：天亮時，光

109、敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進電機正轉(zhuǎn)，順時針轉(zhuǎn)動，窗簾以某一速度被慢慢拉開，走到極限位置時，窗簾碰到右端的行程開關(guān)SW3，開關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機停止轉(zhuǎn)動。當天暗時，光敏傳感器輸出低電平，電機要逆時針轉(zhuǎn)動了，窗簾打開，障礙物去除，開關(guān)斷開，使能端打開，電機反轉(zhuǎn)，同樣電機反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開關(guān)SW4時，開關(guān)閉合，使能端關(guān)閉，電機停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　圖16 基于單片機的室內(nèi)自動光線控制仿

110、真圖</p><p>　　5.2 主要元器件清單：</p><p>　　表8 主要元器件清單</p><p><b>　　6．結(jié)論</b></p><p>　　我經(jīng)過將近四個月的努力，終于完成了基于單片機的室內(nèi)自動光線系統(tǒng)的設(shè)計，雖然有部分功能尚未實現(xiàn)，但總體上完成了一個從硬件到軟件完整的設(shè)計的流程。</p>

111、;<p>　　論文設(shè)計的核心控制器選用AT89C52單片機，光線采集選用光電傳感器ULN3330。它輸出單片機能讀入數(shù)字信號，然后由L298驅(qū)動芯片驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動角度。電機選用比較容易進行角度調(diào)節(jié)的步進電機，單片機與步進電機之間的連接采用L298驅(qū)動器，它是一種兩相和四相步進電機專用驅(qū)動芯片。</p><p>　　該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進，參考了現(xiàn)在實際電路通用的做法，在現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)下各項

112、指標已經(jīng)達到技術(shù)要求，但由于自身水平有限，電路中還有些技術(shù)方面還可以進一步加強。如電路可以進一步調(diào)試其精確度和靈敏度，通過多只光敏電阻更加準確的控制窗簾升降。通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我進一步熟悉MCS-51單片機和步進電機的工作原理及應(yīng)用，對于C51程序設(shè)計的編寫也較熟練了，鍛煉了獨立思考與勤快耐心的能力。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。

113、在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不不足之處，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，將使我終身受益。</p><p><b>　　7. 致謝</b></p><

114、p>　　在此要感謝我的指導老師**老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。**老師在整個系統(tǒng)設(shè)計的過程中給了我很大的幫助，在論文任務(wù)制定時，他不僅肯定了我們項目的大方向，而且又幫我具體分析設(shè)計的各個模塊，這在我對室內(nèi)自動光線控制這個具體目標的設(shè)計時起到了不可估量的作用，受能力限制，在論文提綱制定時，我的思路不是很清晰，經(jīng)過老師的指導，我的設(shè)計思路逐漸明晰。完成初步方案論證后，**老師認真查看了我的各個方案，指出了方案中存在的很多