【正文】 河南理工大學本科課程設計報告河南理工大學《單片機應用與仿真訓練》設計報告基于單片機的遙控窗簾設計姓 名： 王 艷 青 潘 江 勇 學 號： 0926301053 0926301052 專業(yè)班級： 11電氣升2班 指導老師： 　劉 巍 所在學院： 電氣工程與自動化系 2012年6月 25 日摘 要本設計是基于單片機的遙控窗簾，采用8位的AT89S52單片機做控制器，程序采用C語言編程。利用直流電機正反轉，實現(xiàn)控制窗簾的開關。直流電機用專用驅動集成電路L298N驅動，L298N屬于H 橋集成電路，輸出電流大，功率強，最大輸出功率達200W。用單片機控制芯片L298N的使能端ENABLEA和輸入端ININ2，達到控制電機正轉、反轉、停止的目的。無線遙控模塊是由PT2262/PT2272 編碼解碼芯片組成的無線發(fā)送接收模塊，通過PT2272接收輸出端D0、DDD3輸出信號控制單片機，再利用單片機控制L298N來控制直流電機。利用霍爾傳感器和定時器/計數(shù)器T0來實現(xiàn)窗簾的防過卷，將磁鋼吸附在直流電機拖動的轉盤上做為磁場源，當霍爾器件所在位置的磁場尚未達到工作點之前，器件以高電平輸出，當磁場增強到工作點( Bop ) 時，霍爾片輸出的電壓UH 經差分放大器放大后，送至施密特觸發(fā)器，使之翻轉導通，從而使門電路輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，高低電平的變化給計數(shù)器T0一個外部脈沖信號，計數(shù)器計數(shù)一次。關鍵詞：單片機、直流電機、L298N、光耦、無線遙控、霍爾傳感器目 錄1 概述 41．1 單片機發(fā)展應用背景 41．2 基于單片機的遙控窗簾設計的基本要求 41．3 智能遙控窗簾的構架框圖 52 系統(tǒng)總體方案及硬件設計 62．1 自動窗簾總體設計方案 62．2 按鍵控制模塊 62．3 無線遙控模塊 72．4 驅動模塊 82．5 霍爾傳感器測量模塊 103 Proteus軟件仿真 113．1 驅動模塊的仿真 123．2 仿真結果 144 課程設計體會 15參考文獻 16附1 源程序代碼 17附2 系統(tǒng)原理圖 201 概述1．1 單片機發(fā)展應用背景當今，計算機技術帶來了科研和生產的許多重大飛躍，微型計算機的應用已滲透到生產、生活的各個方面。其中單片機問世不久，然而體積小、廉價、功能強，其銷售額每年近80%的速度增長。它的性能不斷提高，適用范圍越來越寬，在計算機應用領域已占有日益重要的地位。 近幾年來，隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城市建設步伐的加快，一棟棟居民樓、寫字樓、賓館拔地而起。進入尋常百姓的家用電器品種與數(shù)量愈來愈多，這些家用電器有的能減輕人們的家務、有的能豐富人們的文娛生活，有的則能提高人們的生活質量……為了進一步滿足人們高水準生活的需要，家用電器產品性能也在不斷的更新挽代，從始初的晶體管、到電子管；由模擬到數(shù)字；由分立元件到集成電路；從普通向高性能、多功能型；由手動控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。與此同時，窗簾作為裝修業(yè)不可缺少的一部分，也日益火爆起來，目前，常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑輪式，只有一部分高收入的家庭采用是電動遙控軌道。但價格相當昂貴，不能普及。所以設計的目標就是實現(xiàn)功能全、造價省。能夠進入大眾生活。一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾，控制器符合當今的發(fā)展趨勢。該窗簾控制器采用AT89S52單片機的最小系統(tǒng)設計，控制一個直流電動機控制窗簾的拉開和關閉。1．2 基于單片機的遙控窗簾設計的基本要求 采用兩人一組進行設計，共同協(xié)作完成設計：（1）首先按設計題目要求制訂方案。（2）設計出硬件原理圖。（3）焊接電路。（4）對設計的硬件、軟件調試，直至正確地實現(xiàn)系統(tǒng)功能。設計系統(tǒng)的功能目標：1） 控制窗簾的開關、利用直流電機正反轉實現(xiàn)。2） 防過卷功能。3） 具有無線遙控和手動按鍵控制兩種功能。4） 能夠指示運行狀態(tài)。 我們的設計目標是以以上設計為基礎，盡量設計出實用美觀的硬件電路，以及智能化、人性化的程序。使我們的設計總體上更貼近于實際應用，綜合性能和工藝造價符合實際應用的要求。1．3 智能遙控窗簾的構架框圖 以AT89S51為控制器，程序采用C語言編程。利用直流電機正反轉，實現(xiàn)控制窗簾的開關。直流電機用專用驅動集成電路L298N驅動，L298N屬于H 橋集成電路，輸出電流大，功率強，最大輸出功率達200W。用單片機通過光耦TLP5214控制芯片L298N的使能端ENABLEA和輸入端ININ2，達到控制電機正轉、反轉、停止的目的。而且，光耦采用砷化鎵紅外發(fā)光二極管耦合到光三極管，輸入的電信號驅動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。無線遙控是由PT2262/PT2272 編碼解碼芯片組成的無線發(fā)送接收模塊，通過PT2272接收輸出端D0、DDD3輸出信號控制單片機，再利用單片機控制L298N來控制直流電機。利用霍爾傳感器和定時器/計數(shù)器T0來實現(xiàn)窗簾的防過卷，將磁鋼吸附在直流電機拖動的轉盤上做為磁場源，當霍爾器件所在位置的磁場尚未達到工作點之前，器件以高電平輸出，當磁場增強到工作點( Bop ) 時，霍爾片輸出的電壓UH 經差分放大器放大后，送至施密特觸發(fā)器，使之翻轉導通，從而使門電路輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，高低電平的變化給計數(shù)器T0一個外部脈沖信號，計數(shù)器計數(shù)一次。 系統(tǒng)分為遙控模塊、驅動模塊、霍爾傳感器測量模塊、按鍵控制四個大的模塊，他們的關系如下圖所示：2．系統(tǒng)總體方案及硬件設計2．1 自動窗簾總體設計方案 本設計是基于單片機的遙控窗簾，采用8位的AT89S52單片機做控制器，程序采用C語言編程。利用直流電機正反轉，實現(xiàn)控制窗簾的開關。直流電機用專用驅動集成電路L298N驅動，L298N屬于H 橋集成電路，輸出電流大，功率強，最大輸出功率達200W。用單片機通過光耦TLP5214控制芯片L298N的使能端ENABLEA和輸入端ININ2，達到控制電機正轉、反轉、停止的目的。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。無線遙控是由PT2262/PT2272 編碼解碼芯片組成的無線發(fā)送接收模塊，通過PT2272接收輸出端D0、DDD3輸出信號控制單片機，再利用單片機控制L298N來控制直流電機。利用霍爾傳感器和定時器/計數(shù)器T0來實現(xiàn)窗簾的防過卷，將磁鋼吸附在直流電機拖動的轉盤上做為磁場源，當霍爾器件所在位置的磁場尚未達到工作點之前，器件以高電平輸出，當磁場增強到工作點( Bop ) 時，霍爾片輸出的電壓UH 經差分放大器放大后，送至施密特觸發(fā)器，使之翻轉導通，從而使門電路輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，高低電平的變化給計數(shù)器T0一個外部脈沖信號，計數(shù)器計數(shù)一次。2．2 按鍵控制模塊 對應于硬件電路，從上到下。按鍵分別為K1表示按鍵作為外部中斷0的觸發(fā)脈沖、K2表示外部中斷1的觸發(fā)脈沖和K3表示P10按鍵停止。 作為一個獨立的模塊，按鍵能實現(xiàn)執(zhí)行電機正轉、反轉、停止的功能。其中，按鍵K1（外部中斷0的觸發(fā)脈沖）按下后，程序執(zhí)行外部中斷0的中斷服務程序。按鍵K2（外部中斷1的觸發(fā)脈沖）按下后，程序執(zhí)行外部中斷1的中斷服務程序。按鍵K3（對應于P10口）按下后，電機即停止正轉或者反轉，也即停止窗簾的移動。3 無線遙控模塊 無線遙控模塊采用PT2262/PT2272 編碼解碼芯片做成的無線發(fā)送接受模塊。編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272 接收到信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT 腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時，PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時，PT2262 得電工作，其第17 腳輸出經調制的串行數(shù)據(jù)信號，當17 腳為高電平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當17 腳為低平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262 的17 腳輸出