光感自動窗簾控制系統(tǒng)設計

1、過由7#比摩計算機控制技術課程設計成績評定表設計課題 學院名稱：專業(yè)班級：學生姓名 ：學 號：指導教師：設計地點 ：設計時間：指導教師意見：成績:簽名:年 月日計算機控制技術課程設計任務書學生姓名專業(yè)班級學號題目光感自動窗簾控制系統(tǒng)設計課題性質(zhì)工程設計課題來源自擬指導教師主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89C51單片機設計光感自動窗簾控制系統(tǒng)，實現(xiàn)以下功能：1 .能夠手動控制窗簾的開與關；2 .能夠設定時間來打開或關閉窗簾；3 .系統(tǒng)能根據(jù)亮度的不同來控制窗簾打開程度的大小；4 .用戶能通過鍵盤電路設定開關時間，并及時顯示在數(shù)碼管顯示器上；任務要求（進度）第1天：熟悉課程設計任務及要求，查閱技術資料，確定

2、設計方案。第2天：按照確定的方案設計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元 件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設計要有詳細論述。第3天：畫各部分流程圖，進行軟件設計，編寫程序。第4-5天：撰寫課程設計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、諦言流暢、格 式規(guī)范、方案合理、設計正確。主要參考資料1楊家成.單片機原理與應用及C51程序設計.北京：清華大學出版社，20072夏路易 石宗義.Protel 99se電路原理圖與電路板設計教程.北京：北京希望電子出版社，20043朱玉璽.計算機控制技術.北京：電子工業(yè)出版社，20104鄧興成.單片機原理與實踐指導.北京：機械工業(yè)出版社，20105瞿貴榮.電動窗簾紅外遙

3、控電路.家庭電子,20056閻石.數(shù)字電子技術基礎.北京:高等教育出版社,2009.審查意見系（教研室）主任簽字：年 月 日1 概述 31.1 研究背景 31.2 設計思想及基本功能 32 總體方案設計 42.1 方案選取 42.2 系統(tǒng)框圖 72.3 總體方案設計 73 硬件電路設計 83.1 電源電路設計 83.2 晶振電路 93.3 復位電路 103.4 時鐘電路 113.5 鍵盤電路 123.6 顯示電路 133.7 A/D 轉換電路 163.8 光敏傳感器 173.9 步進電機 194 系統(tǒng)軟件設計 204.1 主程序軟件設計 214.2 鍵盤程序設計 224.3 定時程序設計 24

4、4.4 步進電機程序設計 255 總結 27參考文獻 27附錄 系統(tǒng)原理圖 281 概述1.1 研究背景伴隨著信息化時代的到來，人們的生活速度以及對生活質(zhì)量的追求也在大幅提高。 智能化的產(chǎn)品設計在改變?nèi)藗児ぷ鞣绞脚c生活習慣的同時，讓人們對生活質(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生活方式，在現(xiàn)代家庭生活環(huán)境中，居家環(huán)境早已不僅僅局限在物理空間上，人們更為關注的是一個安全、 方便、 舒適的環(huán)境。智能化的電子產(chǎn)品以及設計將以前的被動靜止物體轉變?yōu)槿藗兡軌蚍奖悴倏氐墓ぞ撸@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)化人們的生活方式，幫助人們合理的安排時間，增強居家環(huán)境的安全性

5、，甚至還可以為各種能源費用節(jié)約資金。在智能化產(chǎn)品中，單片機的應用已經(jīng)越來越廣泛，單片機以它體積小、質(zhì)量輕、 耗電省、 可靠性高、價格低等優(yōu)點，開始不斷發(fā)展，并廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)療設備、航天航空領域、工業(yè)專用設備的管理及過程控制等領域，在很多的大中型的電氣設備以及小型的電子產(chǎn)品中也用到了單片機進行控制。針對人們對智能化的需求以及對舒適生活的追求，窗簾自動控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)窗簾的劣勢，它可以根據(jù)外界光照強度的不同而自動開閉窗簾，也可以根據(jù)人們設定的時間來控制窗簾。該系統(tǒng)利用光敏電阻檢測光照強度的變化，并且將光敏檢測模塊的電阻變化轉化為電壓變化，然后將電壓變化的信號送單片機，單片機通過

6、電機驅(qū)動模塊控制著步進電機的正反轉實現(xiàn)窗簾的來回移動。本設計正是把利用AT89C51 單片機的優(yōu)點以及簡單實用性，順利的完成了對智能控制的要求，并且為智能化的家居設備提供了良好的基礎。此外，對該系統(tǒng)進行擴展，比如可以加上防火，防盜， 甚至室內(nèi)煤氣濃度監(jiān)測等功能，會使該系統(tǒng)更具有實用性，而且也完善了系統(tǒng)。1.2 設計思想及基本功能該系統(tǒng)具有一般的窗簾控制系統(tǒng)的最基本的功能，即通過電動按鈕來開閉窗簾， 在此基本功能的前提下，本設計根據(jù)需求還設計了可以根據(jù)光照強度和設定時間自動開閉窗簾的功能，在選取設計方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單實用經(jīng)濟的思想，盡量簡化電路設計，用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)

7、濟實用的器件來達到設計要求。光感自動窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾個基本功能：（ 1）手動控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進行窗簾的開關，此功 能可以使窗簾處于開閉的任何一種狀態(tài)；（ 2）自動控制：系統(tǒng)可以通過感光器采集室內(nèi)光照強度，根據(jù)亮度的不同 而自動控制窗簾的打開程度；（ 4）時間控制：此功能是根據(jù)用戶設定的時間在特定的時間點一次性開關 窗簾。2 總體方案設計2.1 方案選取單片機在各種電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，很多的電子產(chǎn)品利用單片機所取得的便利得到了人們的好評，針對單片機控制的自動窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求，實現(xiàn)其自動控制的方案有兩種：方案（一）系統(tǒng)的傳動機構使用直流電機，窗簾只有兩

8、個簡單的狀態(tài)：完全打開和完全關閉；方案 （二） 系統(tǒng)的傳動機構使用更精確靈敏的步進電機，使得窗簾從關閉到完全打開之間有6 個不同的等級。這二個方案都是基于單片機控制的，光線感應以及數(shù)碼管顯示，不同的設計部分在于傳動機構和窗簾的設計形式的選取上。方案 （一） 的窗簾由于只有完全開與完全關兩種狀態(tài)，所以窗簾本身設計不需要太復雜，采用普通的卷簾即可。關閉時，電機旋轉全部放下卷簾；打開時，電機將卷簾全部卷起。方案（二）的窗簾從完全關閉到完全打開按打開程度有05共六個等級，窗簾設計成類似百葉窗的形式，通過步進電機可以精確控制每個葉片的旋轉角度，從而控制開關程度的大小。當葉片與窗戶面平行時，窗簾完全關閉；

9、當葉片與窗戶面垂直時，窗簾完全打開。下面圖 2.1 所示是方案（一）的效果圖；圖2.2是方案（二）的效果圖：管狀電機尾塞頭安裝座g電機線開關電源圖2.1方案卷簾管 轉輪（一）卷簾效果圖圖2.2方案（）百葉窗式效果圖尾安裝座卷簾面料卷窗下梁鑒于方案一這種卷簾現(xiàn)在市場上已經(jīng)發(fā)展很好，沒有太多繼續(xù)研究的價值， 并且其窗簾控制過于單一，而且不如方案二的百葉窗式的窗簾美觀。圖 2.3所示 是百葉窗關閉打開的原理圖，圖2.4是步進電機驅(qū)動百葉窗各葉片的物理截面圖， 其根據(jù)光照強度的大小有不同程度的打開，能夠更精確的滿足用戶的需求，所以本設計選擇方案二。圖2.3百葉窗原理圖步進電機主動輪圖2.4步進電機與百

10、葉窗葉片連接截面圖2.2 系統(tǒng)框圖方案(二)的系統(tǒng)框圖如圖2.5圖2.5系統(tǒng)框圖2.3 總體方案設計自動窗簾控制系統(tǒng)總體方案設計是基于滿足設計要求的前提并且根據(jù)理論 上的可實現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟實用性，而進行設計的重要環(huán)節(jié)。本章從人們對系 統(tǒng)功能需求出發(fā)，在綜合考慮各種因素的情況下，設計出自動控制系統(tǒng)的總體構 架，并且在基本功能需求的基礎上盡可能考慮系統(tǒng)的可擴展性。伴隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對生活舒適性的追 求越來越強烈，而窗簾在每個家庭生活是必備的，其基本功能是保護住戶的隱私 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注。但傳統(tǒng)的 窗簾絕大部分是用手去開

11、關，每天開關不僅不省力，而且還可能錯過最佳光照時 問，尤其是大窗簾，比較重，而且長，在開閉時需要費很大力氣才能開關窗簾， 特別不方便；針對這種現(xiàn)象，電動窗簾便由此產(chǎn)生。現(xiàn)有的電動窗簾基本上都可 以利用按鍵控制，自動開關閉窗簾，雖然省了力氣，但是有些方面的設計還是不 夠人性化。對此，本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以及定時等開關窗簾，具體有以下幾大功能：(1)手動控制狀態(tài)：此功能使自動窗簾控制系統(tǒng)具有手動拉開、關閉的功能，方便用戶控制。(2)亮度自動控制：此功能是根據(jù)室內(nèi)光照強度的大小，來決定百葉窗每 個葉片的旋轉角度從而控制窗簾打開的大小程度。(3)時間自動控制：此功能根據(jù)用戶需要，設定需要開閉窗簾

12、的時間，通過輸入的開啟或關閉時間，控制窗簾開關。光感自動窗簾控制系統(tǒng)設計的總體框圖如圖 2.6所示。圖2.6 電動窗簾控制器結構框圖根據(jù)光照來開閉窗簾主要原理是用光敏電阻采集外界的光強度，從光傳感器采集的信號利用信號校正電路放大，濾波后輸入到A/D轉換器，由于A/D轉換器件的轉換需要一定時間，一旦在這段時間內(nèi)信號發(fā)生變化，轉換結果將會出現(xiàn)偏 差，所以在轉換期間要應該采用采樣保持電路。傳入的信號由89C51單片機來控制，并且做出響應，以實現(xiàn)電機的正轉、反轉與停止。顯示模塊是用來顯示自動 窗簾控制器的各種狀態(tài)。鍵盤作為輸入設備，通過不同按鍵來控制單片機進行各 種運轉狀態(tài)。3硬件電路設計3.1 電源

13、電路設計單片機正常工作電壓為 5V,因此設計的電源電路主要是提供單片機工作電 壓。圖3.1是為單片機提供電壓的電源電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓 器LM7805,可以輸出5V的直流電壓以供給單片機。78L05圖3.1電源電路圖3.2 晶振電路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)生基準頻率的。 通過 基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。圖3.2是單片機的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構成一個時鐘產(chǎn)生電路， CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的

14、振蕩頻率非常接近品 振頻率，一般多在1.2MHz24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，具值在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。 振蕩周期=俏2吆;機器周期Sm =Vs指令周期=14%。XTAL1接外部晶體的一個引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機內(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，對HMOS單片機，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的 機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場， 上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。 一 般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都

15、非常小。但是，當交 變電場的頻率為某一特定值時，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)它們可以達到微調(diào)fOSC的目的。C430pP10 1，P10P00，P11P01，P12P02P13P03P14P04,P15P05，P16P06P17P07INT1P20I

16、NT0P21八P22AT 89C51MeT1P23，T0P24_P25，EA/VPP26P27X1X2RE SETRXD_TXD_RDAL E/PWRPSEN39P11 238P12 337P13 436P14 535P15 634P16 733P17 832INT1 13 -012 Q2122 P211523 P2224 P23T0 14253126271928 P2710 RXD18RET 9RD 17 qWR 16 011 TXD30 AL EcU1圖3.2單片機晶振電路圖3.3 復位電路復位電路的主要功能是使單片機進行初始化， 在初始化的過程中需要在復位 引腳上加大于2個機器周期的高電

17、平。復位后的單片機地址初始化為 0000H，然 后繼續(xù)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在復位電路中提供復位信號，等到系統(tǒng)電 源穩(wěn)定后，再撤銷復位信號。但是為了在復位按鍵穩(wěn)定的前提下， 電源穩(wěn)定后還 要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防在按鍵過程中引起的抖動而影響復位。圖 3.3所示的RC復位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。VCCC6RETGNDS1R1SW-PB10K圖3.3 復位電路圖3.4 時鐘電路DS12887芯片和AT89C51單片機的接口電路如圖3.4所示。GNDU5MO T IRTA SDS SQWR/WCSDS12 887INT 1 ALE RD P2 7 WR T0-圖3.4 時鐘電路圖

18、其中DS12887的模式通過選擇腳MOT地來確定，DS12887的中斷/&出端IQR 和89C51的外部中斷INT0接口相聯(lián)，R/W 接口與單片機89C51的RD/WR接口相 連；而DS12887白AS端口和單片機89C51的AIE端直接相聯(lián)。DS12887白SQW端 與單片機89C51的TO端相連。DS12887的高位地址由端口 P2. 7來片選，DS12887 的高8位地址設定為7FH,低8位由芯片內(nèi)部各單元的地址來定。DS12887內(nèi)部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷/方波選擇電路，14字節(jié)時 鐘和控制單元，114?節(jié)用戶非易失RAM,十進制/二進制累加器，總線接口電 路，電源開關寫保護單

19、元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。DS12887引腳分配如圖所示：Vcc：直流電源+5V電壓。當5V電壓在正常范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)可讀寫；當Vcc 低于4.25V,讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當 Vcc下降到3V以下時，RAM和計 時器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT （模式選擇）：MOT引腳接到Vcc時，選擇MOTOROLA時序，當接 到GND時，選擇Intel時序。SQW （方波信號輸出）：SQW引腳能從實時鐘內(nèi)部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器A編程改變。AD0-AD7 （雙向地址/數(shù)據(jù)復用線）：總線接口，可與 Motorola微機系列和MOTE NC匚 NC匚A

20、D0匚ADI CAD2匚AD3匚AD4匚AD5匚AD6匚 AD7C GNDC5678910 H12242322212019181716151413 VCC SQW ZINC2 NC NC IRQ RESET DS3 NC R/W3 AS ：csIntel微機系列接口。AS （地址選通輸入）：用于實現(xiàn)信號分離， 在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。DS （數(shù)據(jù)選通或讀輸入）：DS/RD引腳有 兩種操作模式，取決于MOT引腳的電平，當使 用Motorola時序時，DS是一正脈沖，出現(xiàn)在總 線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期，DS指示DS12887驅(qū)動雙向總線的時刻；在寫周期， DS的

21、后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇Intel時序時，DS稱作（RD）, RD與典型存貯器的允許信號（OE）的定義相同。R/W （讀/寫輸入）：R/W引腳也有兩種操作模式。選Motorola時序時，R/W 是低電平信號時，指示當前周期是讀或?qū)懼芷冢?DS為高電平時，R/W高電平指 示讀周期，R/W信號一低電平信號，稱為 WR。在此模式下，R/W引腳與通用 RAM的寫允許信號（WE）的含義相同。CS （片選輸入）：在訪問DS12887的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持為低。IRQ （中斷申請輸入）：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷的 條件滿足時，IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開路輸入，要

22、求外接上接電阻。RESET （復位輸出）：當該腳保持低電平時間大于200ms,保證DS12887W 效復位。3.5 鍵盤電路鍵盤在由單片機控制的窗簾自動控制系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機輸入指令，其中主要包括設定時間，控制窗簾的開關等等功能，是人工控制單片機的主要手段。在窗簾控制系統(tǒng)設計中的鍵盤采用的是4速矩陣鍵盤。這16個按鍵分別為：設定鍵主要是用來設定自動窗簾打開或者關閉的時間；0-9數(shù)字鍵，其作用主要是用于設定時間；復位鍵主要應用在程序出錯以及誤操作的時候 使單片機復位，從而重新設定；反轉鍵是使步進電機反轉，控制窗簾關閉；正轉 鍵是使步進電機正轉，從而控制窗簾打開；停止鍵可以控制步進

23、電機停止工作， 窗簾控制器停止運行；確定鍵主要是用于在時間設定完成后的確定輸入。由于按鍵比較多，單獨設置按鍵會增加總體設計的復雜性， 而且為了減少所占用的端口，可以將按鍵組成一個矩陣，如圖 3.5所示圖3.5鍵盤接口電路3.6 顯示電路顯示電路主要是用于顯示時間。 采用LED數(shù)碼管進行顯示是因為LED數(shù)碼管 具有以下幾個優(yōu)點：（1）能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與 CMOSITL 電路兼容。（2）發(fā)光響應時間極短（0.1 ps）,高頻特性好，單色性好，亮度高。 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， 其公共端主要進行位控制，筆畫端則是 進行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯

24、示和動態(tài)顯示兩種方法，說明如下：（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O進行驅(qū)動，或者使用如BCM二一十進位器進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 多， 如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X8 = 40根I/O來驅(qū)動，要知道一個89C51單片機可用的I/O才32個。故 實際應用時必須增加驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復雜性。（ 2）動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8 個顯示筆劃a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 的同名端連在一起，另

25、外為每個數(shù)碼管的公共極 COM曾加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通 CO閶電路的控制，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)碼管就不會亮。透過分時輪流控制各個LEDt碼管的COMS,就使各個數(shù) 碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為12m6由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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，不會有閃爍感，

26、動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 口，而且功耗更低。本設計采用的是4位LED數(shù)碼管的串行驅(qū)動電路來達到顯示的目的。 驅(qū)動器 采用74LS164,由單片機89C51的P3.0和P3.1來控制LED數(shù)碼管的顯示。顯示 電路圖如3.6 所示。U6DS1圖3.6 顯示電路74LS164是8位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。具引腳及各個引腳的作用如下圖3.7所示:符號引腳說明3DSA1數(shù)據(jù)輸入DSA江回CCDSB1數(shù)據(jù)輸入DSB叵居 Q7Q0Q336輸出Q0巨I Q6GND7地(0 V)Qi T 164三1 Q5CP8時鐘輸入(低電平到高電平邊沿觸發(fā))Q2巨Fl Q占1/MR9中

27、央復位輸入(低電平功效)Q3叵1Q4Q71013輸出T cp_VCC14正電源圖3.7 74LS164引腳及說明3.7 A/D轉換電路A/D轉換的作用是進行模數(shù)轉換，把接收到的模擬信號轉換成數(shù)字信號輸 出。在選擇A/D轉換時，先要確定A/D轉換精度、轉換速度以及轉換位數(shù)等， A/D轉換的位數(shù)確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關，在自定窗簾控制系統(tǒng)中采用了 8位A/D轉換器ADC0809。ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 CMOS工藝8通道，8位逐次逼近 式A/D轉換器。8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關，以及相應 的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉換時間為 100

28、w人右。ADC0809的主要特性有：5叫1%&:i:sMC0609AH0E CLOCK 一GND 叫叫叫叫明7/ L .DBDC INININ仙加蜀ALE 一4二2 一R 一”一u(1) 8路輸入通道，8位A/D轉換器， 即分辨率為8位。(2)具有轉換起停控制端。(3)轉換時間為100小時鐘為640kHz 時)，130小(時鐘為500kHz時)(4)模擬輸入電壓范圍0+ 5V,不需 零點和滿刻度校準。(5)工作溫度范圍為-40+85攝氏度(6)低功耗，約15mW0ADC0809與單片機89C51的連接示意圖如圖3.8所示，其中74LS373為鎖存器，當三態(tài)允許控制端 OE為低電平時，O0-O7

29、為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當 OE為高電平時，O0-O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。A74AL S0264P2.4WR 2AL E 10RD4AL S02P10 1,P10P00P112,P11P01P12 3,P12P02P13 4,P13P03P14 5,P14P04P15 6,P15P05P16 7.P16P06P17 8P17P07INT1 13 一INT1P2012 INT0P21P2215AT 89C51-T1P23T0 14, T0P24P2531,EA/v/PP26P2719X118X2RET 9 RE SETRXDRD

30、 17 一TXD_RDAl E/PWR 16WR-PSENU12910 RXD11 TXD30 AL EU2INT1381437153683518341 J|19332032212122 P211823 P2224 P23172514261327828 P277433917*CLOCK,START,ENABL Eref(+)ref(-),AL EIN-7,ADD-C,ADD-BIN-6,ADD-AIN-5ADC0809,EOCIN-4,lsb2-8,2-7,2-6IN-3,2-5IN-2,2-4，2-3IN-1.2-2IN-0U3227C 23B 241216 VCCGND5282726 IN

31、0GNDU4,D7Q7,D6Q6D5Q5, D4Q4, D3Q3, D2Q2, D1Q1D0Q0OELE74AL S37319161512圖3.8 ADC0809與單片機連接示意圖3.8 光敏傳感器電動窗簾要根據(jù)光照的情況而自動開關窗簾，因而需要使用到光電傳感器。這里使用光敏電阻。光敏電阻是用光電導體制成的光電器件， 又稱光導管，他是 基于半導體光電效應工作的。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時 可以加直流偏壓，也可以加交流電壓。當無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大， 電路中電流很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值急劇減少，因此電路中電流迅速增加。光敏電阻具有很高的靈敏

32、度，很好的光譜特性，光譜 響應從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。因此在自動化技術中得到廣泛的應用。光敏電阻器一般用于光的測量、 光的控制和光電轉換（將 光的變化轉換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多 的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子一空穴對， 參與導電，使電路中電流增強。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探 測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、硫化鉛、硒化鉛。睇化鈿等光敏電阻器， 廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜

33、，紅外通 信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ⒘蚧k、硒化鎘、硫化鎘、神化錢、硅、錯、 硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標 燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動 保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光 電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。這里選用 3系列的GL3526其 亮電阻在1020KQ,暗電阻為1MQ .阻電敏光圖3.9光敏傳感器在模擬信號采集過程中，難免會碰到采集信號過于微弱，難以接收到，此時 必須采用一個信號放大電路對信號進行一定倍數(shù)的放大才能滿足A/D

34、轉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，因此必須選擇一種符合 要求的放大器。止匕外，進行信號采集時，采集到的信號不僅是有用的信號，還有 很多干擾信號，應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，在本設計中采用了低通濾波器。積分運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反饋網(wǎng)絡，故在積分運算電路中電容上并聯(lián)一個電阻， 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。3.9 步進電機步進電機為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，具有結構簡單、運行可靠、控制方便、 控制性能好等優(yōu)點，廣泛應用在數(shù)控機床、機器人、自動化儀表等領域。為了實

35、 現(xiàn)步進電機的簡易運動控制，一般以單片機作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進 電機專用驅(qū)動芯片實現(xiàn)步進電機的速度和位置定位控制。單片機在本次試驗中對步進電機的控制從而達到對轉角和位移的控制的方 法。本次設計采用兩個型號為130Hz308-450的三相反應式步進電機對旋轉角度 和位移進行控制，該步進電機力矩大、耐負載沖擊、精度高。其步距角為1.2。，即孔=1.2。，即本次設計的測控系統(tǒng)對回轉臺轉角的控制精度可以達到1.2。步進電機的驅(qū)動電路是根據(jù)控制信號工作的。而本次測 控系統(tǒng)是以單片機位控制中心的，下面將介紹步進電機控制系統(tǒng)。步進電機控制系統(tǒng)主要由脈沖分配器， 功率驅(qū)動電路，步進電機幾部分構成 的

36、。步進電機控制系統(tǒng)的方框圖如圖 3.10所示：脈沖信號圖3.10步進電機控制系統(tǒng)方框圖單片機輸出步進脈沖后，再由脈沖分配電路按事先確定的順序控制各相的通 斷。本設計由軟件完成脈沖分配工作，不僅使線路簡化，成本下降，而且可根據(jù) 應用系統(tǒng)的需要，靈活地改變步進電機的控制方案。軟件控制脈沖將在軟件設計 部分說明。如圖3.11所示，是步進電機控制系統(tǒng)的電路圖。步進電機功率驅(qū)動電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，采用光電耦合器將單片機與步機電機隔離可以避免單片機與步進電機功率回路的共地干擾，防止強功率的 干擾信號反串進主控系統(tǒng)。止匕外，萬一驅(qū)動電路發(fā)生故障，也不致讓功放中較高的電壓串入單片機而使其損壞V CCT

37、R 181kP2 1P11 Pi1 0KQ1NPN DA RR9 10P5 21G1NDR 191 kP2 2Q2G NDP21 0KP5 21GND R 20V CCTVCCTN PNw-3R10 1 0R 11 10C相rv*v*v*xP31kP2 3N PN DARP5 211 h1 0KG NDGNDQ3D4R12 1 01=-V CCG ND圖3.11 步進電機控制系統(tǒng)電路圖步進電機的驅(qū)動電路有很多種，但最為常見的就是用單電壓驅(qū)動，雙電壓驅(qū) 動，斬波驅(qū)動，細分驅(qū)動等。但電壓驅(qū)動是步進電機控制中最為簡單的一種驅(qū)動 電路，它在本質(zhì)上是一個單間的反相器。它最大的特點是結構簡單，工作效率低。

38、 而且它的外接電阻要消耗相當一部分能量， 這樣會影響電路的穩(wěn)定性。雙電壓驅(qū) 動電路是采用兩種電源電壓，缺點在于在高低電壓連接處電流出現(xiàn)谷點，這樣必然引起力矩在谷點處下降，不易于電機的正常運行。對于斬波驅(qū)動則可以克服這 種缺點，并且還可以提高步進電機的效率。從提高效率的角度來看這是一個很好 的驅(qū)動電路，它可以用較高的電源電壓，同時無需外接電阻來限定額定電流和減 少時間常數(shù)。但由于其波形頂部呈現(xiàn)鋸齒形波動， 所以產(chǎn)生較大的電磁噪聲。細 分驅(qū)動是用脈沖電壓來供電的，對于一個電壓脈沖，轉子就可以轉動一步。本設 計采用的是恒頻脈寬調(diào)制細分驅(qū)動電路。4系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計主要包括顯示子程序， 鍵盤子程

39、序，時鐘程序，步進電機控制程序設計及部分構成。本章節(jié)系統(tǒng)的介紹了電動窗簾的主程序和各主要功能子程 序的設計流程，具體的程序代碼見附錄。4.1 主程序軟件設計主程序構成無限循環(huán)，主要完成單片機初始化，關中斷，菜單顯示內(nèi)容初始 化，按鍵掃描，電機運行，計時等功能。主程序的流程圖如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖主程序流程說明：電路主要分為以下幾個部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分、步進電機控制部分、AD轉換部分、單片機主控器件部分，各部分具有不同的子程序。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 且對按鍵進行分析以及處理，通過分析處理，對于設定鍵，則設定時間，到了

40、設 定的時間后步進電機工作。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，采取復位的操作。4.2 鍵盤程序設計在操作按鍵時，無論是按下還是松開，觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動， 此時邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確處理，可能會引起單片機對按鍵命令的 錯誤執(zhí)行。解決這個問題的簡單方法是利用軟件延時。在單片機處理按鍵操作后 都延時5ms,如果確定是按鍵后再延時12ms,這樣基本可以避免鍵盤的抖動。 然后由單片機進行鍵碼分析，并執(zhí)行相應的命令，顯示并且返回。圖 4.2是鍵盤 程序設計流程圖。開始:k 7圖4.2 鍵盤程序流程圖按鍵設置采用了掃描法，要判斷鍵盤中有無鍵按下時將全部行線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 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所