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基于單片機(jī)的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽

  

【正文】 是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。 定時(shí)程序設(shè)計(jì) 定時(shí)程序的主要作用是在用戶設(shè)定的時(shí)間后能夠使單片機(jī)收到一個(gè)中斷信號(hào),從而發(fā)出相應(yīng)的指令,控制窗簾的開關(guān)。 如果無(wú)鍵值,則判斷是否有鍵值已被確認(rèn) (1)若有鍵已被確認(rèn):判斷按鍵是否首次抬起 :判斷抬起延時(shí)時(shí)間(20ms)是否到達(dá) 1.若延時(shí)到則將標(biāo)志處理結(jié)束處理。 首先要判斷有沒有鍵值,若有鍵值,再判斷是否為首次按下: (1)若首次按下:判斷是否與上次按下的鍵值相同 :是否已經(jīng)按下了300ms? 1).若已經(jīng)按下300ms則將此鍵做為連鍵處理。然后由單片機(jī)運(yùn)行鍵碼分析,并執(zhí)行相應(yīng)的命令,顯示并且返回。 系統(tǒng)軟件子程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是:(1) 判斷旋轉(zhuǎn)方向;(2) 按順序傳送控制脈沖;(3) 判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。: 讀操作時(shí)序: 寫操作時(shí)序: 液晶顯示器電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括顯示子程序,鍵盤子程序,時(shí)鐘程序,步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)及部分構(gòu)成。指令8:DDRAM地址設(shè)置。 D:控制整體顯示的開與關(guān),高電平表示開顯示,低電平表示關(guān)顯示 C:控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無(wú)光標(biāo) B:控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。指令2:光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址00H。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定,當(dāng)(000H)=FFH時(shí),則屏幕的左上角顯示一條短亮線,長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn);當(dāng)(3FFH)=FFH時(shí),則屏幕的右下角顯示一條短亮線;當(dāng)(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=00H時(shí),則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。1602LCD主要技術(shù)參數(shù):顯示容量:162個(gè)字符;芯片工作電壓:—;工作電流:();模塊最佳工作電壓::(WH)mm。(2) 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的,和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠,操作更加方便。在單片機(jī)與人的人機(jī)交流界面中,一般的輸出方式有以下幾種:發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。第五次恢復(fù)正常顯示。 鍵盤/顯示接口電路 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù),傳送命令等功能,是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。(2)高電壓輸出:50V。達(dá)林頓管并聯(lián)可以承受更大的電流。由于單片機(jī)接口信號(hào)不夠大需要通過(guò)ULN2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行,常見的通電方式有單(單相繞組通電)四拍(ABCDA。步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī),電壓為DC5V—DC12V。本設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)是混合式步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī),利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V無(wú)關(guān)。 LM393的功能框圖LM393是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩。差分輸入級(jí)電壓放大級(jí)輸出級(jí)偏置電流 集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成的原理框圖本設(shè)計(jì)選用的器件是LM393。在雨滴傳感刮水系統(tǒng)中,用雨滴檢測(cè)傳感器檢測(cè)出雨量,并利用控制器將檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行變換,根據(jù)變換后的信號(hào)自動(dòng)地按雨量設(shè)定刮水器的間歇時(shí)間,以便隨時(shí)控制刮水器電動(dòng)機(jī);在汽車智能燈光系統(tǒng)中檢測(cè)車輛行駛的環(huán)境,自動(dòng)調(diào)整燈光模式,提高車輛在惡劣環(huán)境下行駛的安全性;在智能天窗系統(tǒng)中傳感器一旦檢測(cè)到下雨,會(huì)自動(dòng)關(guān)閉天窗。光敏 電阻屬半導(dǎo)體光敏器件,除具靈敏度高,反應(yīng)速度快,光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外,在高溫,多濕的惡劣環(huán)境下,還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性,可廣泛應(yīng)用于照相機(jī),太陽(yáng)能庭院燈,草坪燈,驗(yàn)鈔機(jī),石英鐘,音樂杯,禮品盒,迷你小夜燈,光聲控開關(guān),路燈自動(dòng)開關(guān)以及各種光控玩具,光控?zé)麸?,燈具等光自?dòng)開關(guān)控制領(lǐng)域。光敏傳感器:在本設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻,光敏電阻與碳膜電阻不同,它對(duì)光的變化非常敏感,再光的照射下,阻值會(huì)明顯變小,所以叫他光導(dǎo)器件。(9) 與 TTL 兼容Vcc=5V。(5)工作電流 時(shí),小于300nA。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合:(1) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力,還有閏年調(diào)整的能力。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,僅需用到三個(gè)口線:(1)RES 復(fù)位(2)I/O 數(shù)據(jù)線(3)SCLK串行時(shí)鐘。這里實(shí)用的是DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)完成這項(xiàng)功能。: 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)鐘震蕩周期)的高電壓就可以使89C51復(fù)位。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。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。在51系列中,還有一條二進(jìn)制一十進(jìn)制調(diào)整指令DA,能將二進(jìn)制變?yōu)锽CD碼,這對(duì)于十進(jìn)制的計(jì)量十分方便。而八位乘八位的乘法指令,其積為十六位,精度還是能滿足要求的,用的較多。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便,因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支,因而需建立很多標(biāo)志位,在運(yùn)行過(guò)程中,需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè),以確定程序的運(yùn)行方向。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。傳入的信號(hào)是由AT89C51單片機(jī)來(lái)控制,并且做出響應(yīng),以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。鍵盤作為輸入設(shè)備,通過(guò)不同按鍵來(lái)控制顯示模塊的顯示內(nèi)容和控制單片機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。(3)雨滴傳感器控制:若傳感器上有雨滴,則窗簾自動(dòng)關(guān)閉,水干后,自動(dòng)開啟。但傳統(tǒng)的窗簾絕大部分是用手去開關(guān),每天開關(guān)不僅不省力,而且還可能錯(cuò)過(guò)最佳的光照時(shí)間,尤其是大窗簾,比較重,而且長(zhǎng),在開閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能開關(guān)窗簾,特別不方便。 總體設(shè)計(jì)方案 自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)是基于滿足設(shè)計(jì)要求的前提并且根據(jù)理論上的可實(shí)現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性,而進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求,實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的方案有兩種: 方案(一)基于溫度檢測(cè)以及聲控檢測(cè)器件的自動(dòng)控制 方案(二)基于光照強(qiáng)度器件以及濕度檢測(cè)器件的自動(dòng)控制 方案(一):聲控檢測(cè)89C51單片機(jī)鍵盤模塊液晶模塊溫度檢測(cè)電源模塊 方案(一)的原理框圖方案(二):時(shí)鐘模塊89C51單片機(jī)鍵盤模塊顯示模塊光照檢測(cè)電源模塊 方案(二)的原理框圖這兩個(gè)方案都是基于單片機(jī)控制的,采用步進(jìn)電機(jī)控制以及液晶顯示器,不同的設(shè)計(jì)部分在于檢測(cè)器件的選取上。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在了單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,而AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。(2)AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器,俗稱為單片機(jī)。第2章 系統(tǒng)方案論證 方案選取單片機(jī)在各種電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛,很多的電子產(chǎn)品利用單片機(jī)所取得的便利性得到了人們的好評(píng),所以本設(shè)計(jì)采用的控制元器件選用單片機(jī)。該系統(tǒng)除了具有一般窗簾控制系統(tǒng)的最基本功能以外,還通過(guò)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)了根據(jù)光照強(qiáng)度,空氣濕度和設(shè)定時(shí)間自動(dòng)開閉窗簾的功能,在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面,該設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想,盡量使電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化,用最簡(jiǎn)單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的需求。(3)軟件設(shè)計(jì):主要介紹了各項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)流程。采用步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行原件,以光敏電阻和雨滴傳感器作為傳感原件,AT89C51單片機(jī)作為控制芯片,輔助鍵盤和顯示,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)窗簾的多項(xiàng)智能項(xiàng)目。由于單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的的不斷成熟,家電越來(lái)越智能化。窗簾也不例外,在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,智能窗簾系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用。如此廣泛的應(yīng)用,他的前景也必將非常廣闊。由于我國(guó)的科技剛剛發(fā)展起來(lái),各種科技產(chǎn)品還明顯的落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,人民的生活也剛剛開始富裕起來(lái),許多智能系統(tǒng)也剛剛在我國(guó)興起??萍及讶藗兊纳钭兊母又悄芑谷藗兩畹母邮孢m、便捷。另外,單片機(jī)也經(jīng)常應(yīng)用到一些小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。CPU的生產(chǎn)制造技術(shù),也朝著綜合性、技術(shù)性、實(shí)用性發(fā)展。單片機(jī)具有高集成度、高可靠性,控制功能強(qiáng),低電壓、低功耗,優(yōu)異的性價(jià)比。關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī),自動(dòng)窗簾,步進(jìn)電機(jī),自動(dòng)控制。硬件采用分塊的模式,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,分別給出了系統(tǒng)整體框圖、顯示電路、檢測(cè)電路、系統(tǒng)總控制模塊、等相關(guān)電路;隨后說(shuō)明系統(tǒng)軟件的編寫過(guò)程,同樣采用的是分塊的模式,且每一個(gè)模塊都給出了相應(yīng)的流程圖?;趩纹瑱C(jī)的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 目前,家庭居住環(huán)境的采光及避光問題主要采用的是手動(dòng)開閉窗簾,手動(dòng)開閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化,會(huì)對(duì)用戶造成一定的困擾,本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)可以解決這些問題。在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和外圍擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。從上世紀(jì)80年代,由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī),發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。 在材料科學(xué)、工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步的帶動(dòng)下,電路系統(tǒng)向著高度集成的方向發(fā)展。要進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先,要有一定的基礎(chǔ)知識(shí);第二,需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力,能夠根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,寫出所需程序;第三,要靈活的把知識(shí)綜合運(yùn)用。這是人類發(fā)展的必然規(guī)律。并且可以廣泛的應(yīng)用到普通住宅、賓館飯店、寫字樓等各種場(chǎng)所,因此自動(dòng)窗簾系統(tǒng)有著廣闊的市場(chǎng)前景,因此研究這方面的產(chǎn)品也顯得更加的重要。并且它可以牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。由于單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的的不斷成熟,家電越來(lái)越智能化。各種家電也在發(fā)生著變化。本設(shè)計(jì)通過(guò)分析自動(dòng)窗簾的發(fā)展和現(xiàn)狀來(lái)規(guī)劃其智能功能,從而對(duì)窗簾進(jìn)行智能控制。(2)硬件設(shè)計(jì):選用AT89C51單片機(jī)為核心的各種電路設(shè)計(jì),包括復(fù)位電路,電源電路,時(shí)鐘電路,步進(jìn)電機(jī)控制電路,傳感器電路,鍵盤/顯示電路等一系列相關(guān)電路。本章從系統(tǒng)功能的需求出發(fā),規(guī)劃并確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并在次基礎(chǔ)上考慮了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及可實(shí)現(xiàn)性。(4)時(shí)間自動(dòng)控制:根據(jù)用戶設(shè)置的時(shí)間來(lái)控制開啟或者關(guān)閉窗簾。主要的單片機(jī)類型如下:(1) MCS51系列單片機(jī)MCS51系列單片機(jī)主要指Intel公司生產(chǎn)的以51位內(nèi)核的單片機(jī)芯片,具有8位CPU、4K字節(jié)的ROM、128字節(jié)的RAM、同時(shí)可擴(kuò)展外部64K字節(jié)RAM和ROM、兩個(gè)16位的定時(shí)器、四個(gè)8位并行I/O口、一個(gè)全雙工串行I/O口、21字節(jié)專用寄存器、五個(gè)中斷源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部件。該器件采用了ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。所以選用AT89C51單片機(jī)作為自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的控制單片機(jī)。綜合考慮以上因素,系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用方案(二)?;谶@些作用窗簾的便利性自然也收到家庭的關(guān)注。對(duì)此,本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以及定時(shí)等開關(guān)窗簾,具體有一下幾大功能:(1)手動(dòng)控制:該功能是根據(jù)用戶的需求通過(guò)按鍵進(jìn)行窗簾的開關(guān),此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài);(2)光敏控制:根據(jù)光的強(qiáng)弱,實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開關(guān)。顯示模塊是用來(lái)顯示時(shí)間以及自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)。 系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 :89C51光敏、雨滴傳感器信號(hào)校正A/D轉(zhuǎn)換顯示模塊鍵盤模塊步進(jìn)電機(jī) 自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖根據(jù)光照和雨滴來(lái)開閉窗簾的主要原理是用光敏電阻采集外界的光強(qiáng)度,從光傳感器采集的信號(hào)利用信號(hào)校正電路放大,濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器,由于A/D轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間,一旦在短時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生變化,轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)偏差,所以在轉(zhuǎn)換期應(yīng)該采用采樣保持電路。 各單元電路設(shè)計(jì) 控制電路設(shè)計(jì)51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng),稱作位處理器,或布爾處理器。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間,十六個(gè)字節(jié),單元地址20H~2FH,它既可作字節(jié)處理,也可作位處理(作位處理時(shí),合128個(gè)位,相應(yīng)位地址為OOH~7FH),使用極為靈活。八位除以八位的除法指令,商為八位,精度嫌不夠,用得不多。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能,作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用,十分不便。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾能力,所以,石英晶體震蕩器的用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。~12MHz。89C51常選擇震蕩頻率12MHz的石英晶體。 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)的開和關(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。時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。(4) 。(8)簡(jiǎn)單 3 線接口。 : DS1302芯片和AT89C51單片機(jī)的接口電路圖
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