自動啟閉光控窗簾.doc

南京工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者：張超印 學(xué) 號：1434181557 輔 導(dǎo) 站： 徐州函授站 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 題 目： 自動啟閉光控窗簾設(shè)計 指導(dǎo)者： 王書滿 2017 年 3 月摘 要為了讓室內(nèi)居住、工作或者學(xué)習(xí)的人擁有一個更舒適的環(huán)境，設(shè)計了一個自動光控窗簾的系統(tǒng)，它能夠感應(yīng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度，當(dāng)光照低于某一數(shù)值時窗簾會自動放下，等到光照又回到某一數(shù)值時窗簾又會自動收起。本課題分別設(shè)計了光照采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊。光照采集模塊我們采用光敏電阻串聯(lián)另一個電阻分壓，以此改變輸入信號來改變控制信號：A/D轉(zhuǎn)換模塊我們用ADC0809來轉(zhuǎn)換信號，之后將信號送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行控制；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊我們用89C51輸出的信號接芯片L298N的兩個控制端，從而控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：自動光控窗簾；AT89C51；ADC0809；L298N 目 錄第一章 緒論11.1 課題背景11.2 國內(nèi)外概況21.3 項目目標(biāo)及論文內(nèi)容3第二章 核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹52.1 中央控制芯片AT89C5151.AT89C51介紹62.AT89C51的特點73.AT89C51的管腳說明82.2 光敏檢測模塊模塊光敏電阻91.光敏二極管的構(gòu)成92.光敏二極管的原理102.3 A/D信號轉(zhuǎn)換模塊ADC0809芯片111.ADC0809芯片外形管腳圖及主要特性112.ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)123.外部形狀和引腳功能122.4 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊L298N芯片131.L298N芯片構(gòu)成原理及特點142.L298N外形管腳圖143.L298N基本參數(shù)15第三章 硬件電路設(shè)計173.1 設(shè)計思路173.2 整體框圖173.3 各模塊功能173.4 電源部分硬件設(shè)計183.5 光照采集模塊硬件電路203.6 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路203.7 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路21第四章 控制軟件設(shè)計234.1 光照采集模塊軟件設(shè)計234.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計234.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊軟件設(shè)計24第五章 系統(tǒng)調(diào)試265.1 光照采集模塊調(diào)試及問題265.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試及問題265.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊調(diào)試及問題26結(jié)論28致 謝29參考文獻(xiàn)30附 錄31附件一 系統(tǒng)操作說明書31附件二 程序清單31第一章 緒論本章闡述了單片機(jī)控制的光控自動窗簾系統(tǒng)的市場價值、研究背景、國內(nèi)外的現(xiàn)狀、以及發(fā)展方向,明確指出了單片機(jī)控制的光控自動窗簾系統(tǒng)所面臨的問題及一些解決方案。1.1 課題背景生活在提高,時代在進(jìn)步,人類在向文明邁進(jìn),不同的時代對居住空間、環(huán)境有不同的要求,這是社會的必然潮流。單片機(jī)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,又顯示出了生活的檔次,同時還可以根據(jù)光線的明暗來自動控制窗簾的開關(guān),以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線,更進(jìn)一步地滿足了人們的享受要求。所以該產(chǎn)品能形成大規(guī)模生產(chǎn),很快會普及全國市場,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；另外，除了廣大市民住宅使用外,該光控窗簾系統(tǒng)還可以廣泛應(yīng)用于別墅、公寓、賓館、飯店、寫字樓、歌舞廳、影劇院、會議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場所,因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。光控自動窗簾系統(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(jī)控制的光控自動窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能,為家庭用戶營造一個高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。單片機(jī)控制的光控自動窗簾只用一個光控制器就能控制窗簾開關(guān)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,牽動一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的光控自動窗簾產(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(yuǎn)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(jī)控制的光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)。其三,開拓一個嶄新的市場。光控自動窗簾系統(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。1.2 國內(nèi)外概況在歐美等發(fā)達(dá)國家,電動窗簾已廣泛應(yīng)用。在多年前,電動窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我國,可一直沒有大的推廣,這幾年,隨著光控技術(shù)的不斷提高及價格的不斷下降,電動窗簾熱才又卷土重來。據(jù)了解,全國共有170多種電動窗簾器獲得了國家專利,但就其技術(shù)本身而言,還是大同小異,但售價卻有很大差別,貴的要數(shù)千元,便宜的只要幾百元。盡管光控自動窗簾系統(tǒng)在國內(nèi)是一個新興的行業(yè),但是,它也正以不可抵擋之勢迅速崛起。光控自動窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國以來,在短短四五年的時間里,生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè),其行業(yè)發(fā)展之迅速是目前國內(nèi)任何其它行業(yè)所無法比擬的。目前,我國光控自動窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)廠商、分銷商、集成商與裝飾公司都形成了相當(dāng)規(guī)模,不少國內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足光控自動窗簾系統(tǒng)行業(yè),如青島海爾、清華同方、TCL等,并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專業(yè)廠商,如上海索博智能電子有限公司、北京九州易居科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自動窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國的家庭。具報道,我國2004年售出商品房1.9億m,如果每20 m需要一套窗簾架產(chǎn)品,僅此一項就可以年新增窗簾架產(chǎn)品近千萬套加上。年新增窗簾架產(chǎn)品市場需求將不低于2000萬套。如果單片機(jī)控制的光控自動窗簾,銷售占市場的5%左右,就可實現(xiàn)年產(chǎn)值上億元。隨著自動窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸興起，隨著中國電子技術(shù)的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高以及智能電子技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用,自動窗簾已經(jīng)成為未來家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向,在不久的將來,沒有自動窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢來看,在未來的20年時間里,自動窗簾行業(yè)將成為中國的主流行業(yè)之一,其市場的發(fā)展前景是非常廣闊的。1.3 項目目標(biāo)及論文內(nèi)容智能家居系統(tǒng)是一個大的社會系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。自動窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個很重要的部分,需要在我國智能家居這一領(lǐng)域,建立起一個具有中國特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓自動窗簾系統(tǒng)在我國并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前?，F(xiàn)有的電動窗簾機(jī)的控制方式有固定式開關(guān)控制、光控、光控、聲控等,其中以前兩種形式居多。就實用程度和經(jīng)濟(jì)角度來說，用固定式開關(guān)控制方式較好，這是因為窗簾的開閉不像電視機(jī)等家電產(chǎn)品開閉得那樣頻繁,每天開閉的次數(shù)不多,因此安裝在固定的地方使用也相當(dāng)方便，如把開關(guān)裝在床頭柜等電器綜合控制系統(tǒng)中,睡在床上就能控制窗簾的開閉。利用觸摸開關(guān),實現(xiàn)全自動斷電,既安全又節(jié)能,但最重要的一點就是沒有實現(xiàn)完全的自動化,沒的擺脫對人的依賴作用。而采用光控控制時,需要候機(jī)電源,不可能完全斷電而且增加光控功能,也增加了成本,售價也相應(yīng)提高。窗簾機(jī)的控制方式大體上有三種:聲控、遙控、時控和聲控屬于半自動類;光控式的自動窗簾機(jī)便成了專業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計人員的熱門課題。根據(jù)以上自動窗簾有些不能實現(xiàn)完全的自動化;有些雖然實現(xiàn)了完全的自動化,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,性能不夠穩(wěn)定，價格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用。所以我想利用價格相對便宜的光敏電阻、單片機(jī)作為主要控制器件,來完成該系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)主要有如下幾方面的特點:1.光敏電阻方便又實惠。2.光控制開關(guān)窗簾。通過光敏電阻,讓用戶可以隨自己的生活習(xí)慣方便的自動開關(guān)窗簾,無需手動。3.采用光控方式,不會干擾其它電器的正常工作,也不會影響鄰近的無線設(shè)備。5.美觀。以往的光控電動窗簾都是向一邊拉或向上拉,而本設(shè)計為向兩邊打開,隨個人的愛好可以控制其大小。6.體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實用、工作可靠。3第二章 核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹為使基于單片機(jī)控制的光控系統(tǒng)在實際使用過程中方便快捷,并且具有較高的性能/價格比,所以對該系統(tǒng)的原器件作了精心挑選。按在實際工作中的作用,可分為以下幾個部分:AT89C51單片機(jī)是整個電路的核心,它控制其它模塊來完成各種復(fù)雜的操作;光照采集模塊我們采用光敏電阻串聯(lián)另一個電阻分壓，以此改變輸入信號來改變控制信號：ADC0809用來轉(zhuǎn)換A/D信號，之后將信號送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行控制；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊我們用89C51輸出的信號接芯片L298N的兩個控制端，從而控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。2.1 中央控制芯片AT89C51 AT89C51介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(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和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖1所示 圖1 AT89C51的外形（左）和管腳分布（右）AT89C51的特點與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級程序存儲器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。AT89C51的管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 光敏檢測模塊模塊光敏電阻光敏二極管的構(gòu)成 光敏二極管又稱光電二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是相似的。圖2是光敏二極管的結(jié)構(gòu)圖。在光敏二極管管殼上有一個能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好照射在管芯上。發(fā)光二極管管芯是一個具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過擴(kuò)散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體二極管一樣，在硅片上生長了一層SiO2保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來，從而提高了管子的穩(wěn)定性。圖2 光敏二極管的構(gòu)成及原理 光敏二極管的原理 光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，因此，光敏二極管工作時應(yīng)加上反向電壓。當(dāng)無光照時，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1X10-8 - 1X10 -9A(稱為暗電流)，此時相當(dāng)于光敏二極管截止;當(dāng)有光照射時，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對O這些載流子的數(shù)目，對于多數(shù)載流子影響不大，但對P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來說，則會使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過負(fù)載RL時，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。2.3 A/D信號轉(zhuǎn)換模塊ADC0809芯片ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0809芯片外形管腳圖及主要特性主要特性：1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3）轉(zhuǎn)換時間為100s(時鐘為640kHz時)，130s（時鐘為500kHz時）4）單個+5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度7）低功耗，約15mW。ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。ADC0809外部形狀和引腳功能ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3。 （圖a） （圖b）圖3 ADC0809實物圖（圖a）引腳圖（圖b）各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5VGND：地2.4 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊L298N芯片 L298N芯片構(gòu)成原理及特點L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 L298N外形管腳圖 （圖a） （圖b）圖4 L298N管腳圖（圖a）實物圖（圖b） L298N基本參數(shù)類型：半橋輸入類型：非反相器件型號：L298N輸出數(shù)：4電流-輸出/通道：2A電流-峰值輸出：3A電源電壓：4.5 V 46 V工作溫度：-25C 130C安裝類型：通孔封裝/外殼：Multiwatt-15（垂直，彎曲和錯列引線）供應(yīng)商設(shè)備封裝：15-Multiwatt包裝：管件產(chǎn)品型號： Motion Motor Control 15第三章 硬件電路設(shè)計3.1 設(shè)計思路本課題的設(shè)計思路是由光敏電阻與一個電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)光照強(qiáng)度改變時，光敏電阻電阻阻值改變，電壓也會改變，由此構(gòu)成了變化的輸入電壓信號。信號經(jīng)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將信號送入單片機(jī)89C51中，用來控制2個輸出端的電平高低，這2個輸出端與芯片L298N的輸入相連，用于控制點擊的正反轉(zhuǎn)，這就實現(xiàn)了自動光控窗簾的效果了。單片機(jī)89C513.2 整體框圖光照信號采集光敏電阻A/D轉(zhuǎn)換ADC0809正反轉(zhuǎn)控制L298N直流電機(jī)3.3 各模塊功能光照采集模塊硬件電路：由光敏電阻阻止的改變來實現(xiàn)輸入電壓的變化A/D轉(zhuǎn)換模塊硬件電路：將光敏電阻與普通電阻分壓進(jìn)來的電壓轉(zhuǎn)換成89C51所需的信號。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路：由輸入信號控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)單片機(jī)89C51：信號控制3.4 電源部分硬件設(shè)計由于我們在整個電路系統(tǒng)中用到+5V的電壓，所以我們用三端穩(wěn)壓塊LM7805芯片來制作+5V的電源模塊。電路原理圖如下：圖5 LM7805芯片LM7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓恰好為+5v，剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，我們所用的是lm7805,下面我們簡單的介紹一下它的3個引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。 圖6 7805引腳圖其中引腳1接整流器輸出的正電壓，引腳2為公共地(也就是負(fù)極)，引腳3就是我們需要的+5V輸出電壓了。我們考慮到實際的應(yīng)用環(huán)境及用戶的接受認(rèn)可程度，我們用下圖的固定式三端穩(wěn)壓器輸出電壓可調(diào)電路來實現(xiàn)+5V的輸出。圖7 固定式三端穩(wěn)壓器輸出上圖中R1用220，R2用680的這個是用來調(diào)節(jié)輸出電壓的。輸出電壓公式UoUxx(1+R2/R1)，此穩(wěn)壓電路可在512V穩(wěn)壓范圍內(nèi)實現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可調(diào)節(jié)。此三端集成穩(wěn)壓集成電路lm7805最大輸入電壓為35V，輸入輸出差需保持2V以上，這樣該電路中因為穩(wěn)壓器的直流輸入電壓是正14V，故該穩(wěn)壓電路的最大輸出電壓為正12V。此電路的精度一般可達(dá)到0.04以上，用lm7805就能滿足一般需求了。3.5 光照采集模塊硬件電路a、電路圖：圖8 光控電路圖b、設(shè)計原理：由光敏電阻和一個普通電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度改變時光敏電阻阻值改變，電壓改變，從而改變了輸入電壓。3.6 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路a、 電路圖：圖9 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路b、設(shè)計原理：將采集的電壓信號送入芯片ADC0809中，由芯片內(nèi)部對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存、譯碼、轉(zhuǎn)碼、比較等步驟，從而得到單片機(jī)89C51所需的信號。3.7 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路a、 電路圖：圖10 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路b、設(shè)計原理：單片機(jī)2個輸出端口連接L298N的2個控制端，IN1和IN2。單片機(jī)收到ADC0809的輸入信號后判斷此時的電壓值，如果小于某一數(shù)值，輸出端P2.1和P2.2此時為1和0，信號送到正反轉(zhuǎn)控制芯片L298N后控制端IN1和IN2控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，數(shù)秒后停止；如果大于某一數(shù)值，輸出端變?yōu)?和1，經(jīng)L298N控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。21第四章 控制軟件設(shè)計4.1 光照采集模塊軟件設(shè)計a、功能：由光敏電阻和一個普通電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度改變時光敏電阻阻值改變，電壓改變，從而改變了輸入電壓。光照強(qiáng)度改變b、流程圖：光敏電阻阻止改變輸入電壓改變4.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計a、功能：電壓輸入信號送入芯片ADC0809后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將采集信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)89C51所需的信號b、光照采集電壓信號流程圖：A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成89C51所需信號送入單片機(jī)89C51中4.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊軟件設(shè)計a、功能：由單片機(jī)2個輸出端口控制L298N的2個輸入控制端，IN1和IN2。當(dāng)IN1=1且IN2=0時控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)IN1=0且IN2=1時控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。單片機(jī)判斷輸入信號b、 流程圖： NVV2?YIN1=1,IN2=0IN1=0,IN2=1電機(jī)停止點擊停止23第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 光照采集模塊調(diào)試及問題a、 調(diào)試方法：改變光照強(qiáng)度，測分壓電阻上的電壓是否變化，并記錄光照最強(qiáng)時的電壓值和光照最弱時的電壓值，用于單片機(jī)程序中的判斷。b、 出現(xiàn)的問題：5.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試及問題a、調(diào)試方法：在面包板上連接A/D電路，用8個發(fā)光二極管連接芯片ADC0809的8個輸出端，用于觀察A/D轉(zhuǎn)換后的信號輸出情況。b、出現(xiàn)的問題：5.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊調(diào)試及問題a、調(diào)試方法：將芯片L298N與電機(jī)正確連接，然后用接5V電源電壓的線和接地的線與L298N的兩個控制端IN1和IN2相連，如果IN和IN2為1和0時電機(jī)正轉(zhuǎn)，0和1時反轉(zhuǎn)，則模塊正確。b、出現(xiàn)的問題：5.3 軟件調(diào)試a、調(diào)試方法：將寫好的程序在K51軟件中進(jìn)行仿真，經(jīng)軟件檢索無誤后下載到單片機(jī)AT89C51中，然后通電實驗。b、出現(xiàn)的問題：在K51軟件仿真中出現(xiàn)了2個錯誤，“in1=0;in2=1; /直流電機(jī)反轉(zhuǎn)?！眂、解決方法：經(jīng)檢查“in1=0;in2=1; /直流電機(jī)反轉(zhuǎn)?！敝蟹枴?”和“=”為中文符號，K51軟件無法識別，改正完畢后，在次檢索為0個錯誤。注：因條件限制本次設(shè)計沒有制做實物，所以本章只有調(diào)試方法，也沒有發(fā)現(xiàn)問題所在。結(jié) 論 經(jīng)過將近一個多月的畢業(yè)設(shè)計，終于完成了我的光控制的窗簾設(shè)計，雖然有部分功能尚未實現(xiàn)不能達(dá)到設(shè)計要求，但總體上完成了一個完整的設(shè)計流程。本次設(shè)計中有一些不足，首先是沒有做PCB板，由于只做過短期的培訓(xùn)，技術(shù)上較為生疏，需要邊做邊學(xué)，周期較長。以前還做過這樣的設(shè)計但這次設(shè)計真的讓我長進(jìn)了很多，一個真正的設(shè)計工程師，不僅要技術(shù)好而且要有很好的想象力與前瞻性，能夠適應(yīng)日夜變化的生活需要，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，學(xué)習(xí)更是如此，技術(shù)只有在經(jīng)常的實際運(yùn)用過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。由于時間比自由，讓我們有更充分的時間準(zhǔn)備，但這同時也暴露了我們的很大的一個缺點，就是自主性不夠?？偸怯X得時間充裕，想把事情留到明天，最后還是急急忙忙手工。我認(rèn)為這是一個非常不好的習(xí)慣，在今后的學(xué)習(xí)或工作過程中，我會努力克制?？傊?，這次獨(dú)立的實驗在對所學(xué)知識的應(yīng)用中鍛煉了我們動手、解決問題的能力，讓我受益頗深。致 謝在論文完成之際,我首先要對我的指導(dǎo)老師王書滿和幫助過我的所有同學(xué)及提供給我實驗條件的王老師表示最真摯的謝意。在整個論文的選題、理論研究、需求分析和系統(tǒng)設(shè)計的過程中,他們給了我不少啟發(fā)，并對論文的設(shè)計方案提出了許多至關(guān)重要的建議,在實驗過程中幫我解決了不少的難題。在論文寫作期間曾經(jīng)遇到過很多的阻力,但是在大家的幫助下總算是順利地度過了,現(xiàn)在一切都好了。在論文的完成過程中,我還要特別感謝王老師給予了我無私的幫助,正是在他的鼓勵和幫助之下,才使得我的實驗?zāi)茼樌耐瓿?同時,得到了其他許