【正文】 樣保持電路。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由單片機(jī)控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示模塊主要用來(lái)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(guò)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(kāi)與關(guān)。第3章 硬件分析與設(shè)計(jì) 單片機(jī)電源電路單片機(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。它采用LM2576開(kāi)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。LM2576中文資料LM2576系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：●最大輸出電流：3A?！褡罡咻斎腚妷海篖M2576為40V，LM2576HV為60V。●輸出電壓：、5V、12V、15V和ADJ(可調(diào))等可選?！裾鹗庮l率：52kHz。●轉(zhuǎn)換效率：75%～88%(不同電壓輸出時(shí)的效率不同)?！窨刂品绞剑篜WM。●工作溫度范圍：40℃ ～ +125℃●工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制?！窆ぷ髂Ｊ娇刂疲篢TL電平兼容。●所需外部元件：僅四個(gè)(不可調(diào))或六個(gè)(可調(diào))。●器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制。，該框圖的引腳定義對(duì)應(yīng)于五腳TO220封裝形式。圖 LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、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()，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(kāi)路)， kΩ()、 kΩ(5V)、 kΩ(12V)、 kΩ(15V)和0(ADJ)，上述電阻依據(jù)型號(hào)不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無(wú)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 ，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。，以LM2576為核心的開(kāi)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)更可靠、更方便。外形圖 步進(jìn)電機(jī)電源電路本設(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)電機(jī)設(shè)計(jì)電源電路。由于該電路在應(yīng)用中比較常見(jiàn)，所以在此不做任何解析。 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microputer）。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）。MCS51系列[1]單片機(jī)是美國(guó)Intel公司于1980年推出的一種8位單片機(jī)系列。該系列的基本型產(chǎn)品是8058031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(méi)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。MCS51系列單片機(jī)優(yōu)異的性能/價(jià)格比使得它從面世以來(lái)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(lái)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)。 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(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)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)。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。~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(guò)來(lái)，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)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。 單片機(jī)晶振電路圖 復(fù)位電路復(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0000H，從0000H單元開(kāi)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)。 復(fù)位電路圖 時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)需要窗簾在給定的時(shí)間自動(dòng)開(kāi)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(lái)完成這項(xiàng)功能。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，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(hào)/RD，R/W引腳接系統(tǒng)的寫(xiě)信號(hào)/WR。AS引腳用于分離數(shù)據(jù)地址總線AD7AD0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(hào)對(duì)日歷時(shí)鐘和RAM沒(méi)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。DS12887有一個(gè)可編程輸出方波引腳SQW，從該引腳可以輸出頻率為2Hz256Hz的方波，在系統(tǒng)中正是利用此引腳輸出周期為125MS的方波，作為MCU外部中斷/INT0的中斷源實(shí)現(xiàn)周期性中斷，每當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，MCU讀一二次輸入口，檢查電表是否轉(zhuǎn)過(guò)一圈，在整點(diǎn)時(shí)還要采一次三相電流和電壓。除此之外，DS12887內(nèi)部還有128字節(jié)的RAM的單元，其中前10個(gè)字節(jié)用于存放日歷時(shí)鐘信息，字節(jié)0為秒，字節(jié)2為分，字節(jié)4為時(shí)，字節(jié)6為星期，字節(jié)7為日，字節(jié)8為月，字節(jié)9為年，字節(jié)0AH0DH用作控制和狀態(tài)寄存器，剩下的114字節(jié)為用戶RAM，所有的這128字節(jié)都是掉電非易失性的。 時(shí)鐘電路圖。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(xiě)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(lái)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(lái)決定(00H3FH)；DS12887的中斷輸出端IQR和89C51的外部中斷INT0端相聯(lián)，給單片機(jī)提供中斷信號(hào)；DS12887的SQW端與89C5I的TO端相連。 鍵盤電路 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(guò)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(kāi)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44矩陣鍵盤。這16個(gè)按鍵分別為：設(shè)定鍵主要是用來(lái)設(shè)定自動(dòng)窗簾打開(kāi)或者關(guān)閉的時(shí)間；09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(kāi)；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。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，而且為了減少所占用的端口，可以將按鍵組成一個(gè)矩陣。 鍵盤接口電路 顯示電路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(zhǎng)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()，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(yáng)極兩種類型，其公共端主要進(jìn)行位控制，筆畫(huà)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(shuō)明如下：（1）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(jiǎn)單，顯示亮度高，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58＝40根I/O口來(lái)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。 （2）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：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,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(duì)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(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)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)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)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。 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(lái)達(dá)到顯示的目的。驅(qū)動(dòng)器采用74LS164。 顯示電路74LS164是8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。：符號(hào)引腳說(shuō)明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0~Q33~6輸出GND7地 (0 V)CP8時(shí)鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）/MR9中央復(fù)位輸入（低電平有效）Q4~Q710~13輸出VCC14正電源　　 74LS164引腳及說(shuō)明 A\D轉(zhuǎn)換電路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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)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(cè)量控制系統(tǒng)所需測(cè)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。ADC0809是美國(guó)國(guó)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轉(zhuǎn)換器。8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)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。ADC0809的主要特性有：（1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 　?。?）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 　?。?）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 　　　?。?）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 　?。?）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度 　?。?）低功耗，約15mW。 ADC0809芯片為28引腳的雙列直插式封裝，其信號(hào)引腳的功能說(shuō)明如下： IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。 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。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 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。 OE：輸出允許信號(hào)。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)。 Vcc：+5V電源。 Vref：參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V。多路開(kāi)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