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正文內(nèi)容

基于51單片機控制的智能自動窗的設計(存儲版)

2024-10-07 20:06上一頁面

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【正文】 紅外光通過。 A/D轉換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。 ( 2)量化與編碼 模擬信號經(jīng)采樣 保持電路后,得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖,他們是連續(xù)模擬信號在給定時刻上的瞬時值,并不是數(shù)字信號。 1234567891 01 11 21 32 82 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 61 51 4 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6 I N 7 S T A R T E O C D 3 O E C L K V c c R E F ( + ) G N D D 1 I N 2 I N 1 I N 0 A B C A L E D 7 D 6 D 5 D 4 D 0 D 2 R E F ( )ADC0809 圖 37 ADC0809引腳圖 IN0~ IN7: 8個通道的模擬量輸入端,可 輸入 0~ 5V待轉換的模擬電壓。從 START 端輸入一個正脈沖,其下降沿啟動 ADC0809開始轉換。 ADC0809的參考電壓為+ 5V。由于 ADC0809無片內(nèi)時鐘,時鐘信號可由單片機的 ALE 信號經(jīng) D觸發(fā)器二分頻后獲得。在讀取轉換結果時,用單片機的讀信號 RD 和 引腳經(jīng)或非門后,產(chǎn)生正脈沖作為 OE 信號,用一打開三態(tài)輸出鎖存器。話筒信號耦合電容與連接 MICREF 端到模擬地的電容要相同。 0 . 1 U F 1 0 K32V C CL M 3 8 60 . 1 U F1 0 0 U F4 . 7 + S P +465 圖 310 以 LM386為驅動芯片的電路 聲 音輸 入1 01 0 U F0 . 1 U FT D A 2 0 0 32 2 01 0 0 0 U F0 . 1 U F2 2 0 U F + 2 05 0 K 1 2435 圖 311 以 TDA2020為驅動芯片的電路 行程開關 為了判斷窗子是否閉合,需要使用行程開關。在遠紅外區(qū),由于它鄰近微波區(qū),因此它具有微波的某些特性,如有較強的穿透能力和能貫穿某些不透明物質(zhì)等。 (3)紅外線遙控的遙控距離一般為幾米至幾十米或更遠一點。當要求更長的遙控距離時,要增加高增益放大電路。本設計中用到的成品紅外接收頭是 FPS4091。圖 43是電路的工作波形圖。 工作電源范圍為 ~ 15V, A0~ A11為地址管腳,其中 A6~ A11 既可以作為地址也可以作數(shù)據(jù)使用,它們按三態(tài)即 “0” 、 “1” 、。第 5腳外接決定接收的中心頻率 fo。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復雜的調(diào)試和外殼屏蔽,使用起來如同一只三極管,非常方便。 紅外線發(fā)射、接收系統(tǒng)組成框圖 如圖 41所示 。同時,由于紅外線不能穿透墻壁,所以不同的電器可以使用通用的遙控器而 不會互相干擾,這是無線電遙控所不能做到的。紅外線波長在無線電波與可見光波之間,約為 ~ 1000μ m之間,是一種肉眼看不到這種光線,但利用紅外線發(fā)送和接收裝置卻可以發(fā)送和接收紅外線信號 [4]。 1W至 10W 的揚聲器用 TDA2020芯片驅動。電路中采用 AT89S51 作為 CPU,用它的 ~ 與 ISD1420相接。 表 33 地址通道對應關系 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 16 控制信號:將 作為片選信號,在啟動 A/D 轉換時,由單片機的寫信號 和 控制ADC的地址鎖存和啟動轉換。 OE 為低電平時, D0~ D7為高阻狀態(tài), OE為高電平時,允許轉換結果輸出。 ADC0809的典型時鐘頻率為 640kHz,轉換時間約為 100μs 。該信號在上升沿處把 ABC 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關的地址鎖存器中,從而選通 8路模擬信號中的某一路。1LSB (最低有效位) ( 11)轉換時間 128 微秒 ( 12)轉換精度: % ADC0809沒有內(nèi)部時鐘,必須由外部提供,其范圍為 10~ 1280kHz。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 14 采樣 保 持為了能不失真的恢復原模擬信號,采樣頻率應不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍,這就是采樣定理,即 Fs2Fimax ( 1)由于 A/D 轉換需要一定的時間,所以在每次采樣結束后,應保持采樣電壓在一段時間內(nèi)不變,直到下一次采樣的開始。通常, 8位逐次比較式 ADC 的轉換時間為 100us 左右。制造熱釋電紅外傳感器的高熱材料是一種廣譜材料,它的探測波長范圍為~ 20μ m。 ( 1)檢測原理: 本傳感器元件采用的是定電位電解原理,組成主要由三個電極組成,電極材料是貴金屬催化劑,主要是鉑黑,其中各電極的作用如下:工作電極( W):一氧化碳氣體的氧化,對電極( C):氧氣的還原,對電極( R):為工作電極提供恒定電位。計算原理如下: 每秒種產(chǎn)生光電脈沖的個數(shù): n 齒輪的圓周半徑 : R (m) 齒輪的總個數(shù): N 風杯軸承的傳動系數(shù): η 風杯的線速度 : V1(m/s) 風速: V ( m/s) 風速的計算公式為: ?VV? (31) 風杯的轉動線速度: N nRV 36021 ?? (32) 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 11 可通過轉換處理將數(shù)據(jù)以其他形式輸出,傳遞給其他智能設備。電路圖如圖 21所示 。其 片內(nèi)含4K bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用 ATMEL 公司的高密度,非易失性存儲技術生產(chǎn),兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。低電壓供電的單片機電源下限已 可達 1至 2V。由于這類單片機有極高的指令速度,就可以用軟件模擬其 I/O功能,由此引入了虛擬外設的新概念 。隨著技術和工藝水平的提高,又出現(xiàn)了 HMOS(高密度、高速度 MOS)和 CHMOS 工藝。 4)單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路,向 MCU階段發(fā)展的重要因素,就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決;因此,專用單片機的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢。 1) SCM 即單片微型計算機( Single Chip Microputer)階段,主要是尋求最佳的單片形嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。 圖 24 滑移槽設計圖 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 7 圖 25 步進電機滑槽設計裝配局部圖 180176。 P=πm== 窗框與窗扇的結構設計 窗框結構設計 此窗框是在常規(guī)窗框的基礎上進行的更改設計,在窗框上下兩側各開一道滑移槽,使窗扇開關窗時在滑移槽內(nèi)滑動實現(xiàn)關窗。其中,機械傳動部分要由窗框、窗扇、齒輪齒條等。即使主人不在家,照樣將其看管得無微不至,為您營造一個干干凈凈的 環(huán)境 。 rotate. Casement; Intelligent window . 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 3 引言 :當今世界建筑正朝著智能化方向發(fā)展,這種發(fā)展趨勢也正是人類社會的文明程度在一定歷史時期的體現(xiàn)。本文借助三維建模軟件 Solidworks、單片機、電子電路及傳感器 的知識設計了可以實現(xiàn)清晨自動開窗、防雨、智能防盜和可燃性氣體泄漏時報警并開窗,以及實現(xiàn)窗扇 1 80176。 作者簽名: 日期: 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定,同意學校保留并向國家 有關部門或機構送交論文的復印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 論文題目:自動窗設計 畢業(yè)設計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設計(論文),是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。再者,現(xiàn)在使用的窗戶大多數(shù)是單純推拉式或平移式的,這給在樓層高的住戶擦拭玻璃帶來很大困難。; 51 SCM; 180 176。 1 總體方案的設計 本設計的主要任務和內(nèi)容 自動開關窗:陽光明媚的早上光敏晶體管感光通過單片機控制板自動打開窗戶,更新室內(nèi)空氣;傍晚太陽落下時窗子自動關閉; 自動防風: 當風速超過 8m/s 時 , 風速傳感器檢測信號,單片機控制板使 窗 戶 自動關閉。 智能窗的總體構成 本 智能窗 主要 機械傳動部分和自動控制系統(tǒng)組成。 P=πm== 齒條: m= β=20176。具體設計見圖 24滑移槽設計圖與 25步進電機滑槽設計裝配局部圖。其 誕生于 20 世紀 70 年代末, 主要 經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SOC 三大階段。 Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢,將 MCS51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。采用雙極型半導體工藝的 TTL電路速度快,但功耗和芯片面積較大。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出 10 倍以上。允許使用的電壓范圍越來越寬,一般在 3至 6V范圍內(nèi)工作。 本設計采用 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗,高性能 CMOS 8 位單片機 AT89S51。 其中最簡單的光敏傳感器是光敏電阻,本設計中采用光敏電阻與驅動電路來構成光敏傳感電路。當風向標隨著氣流的運動而轉動時,風向軸帶動格雷碼盤同時轉動 ,從而輸出七位格雷碼信號,將機械位置信號轉換成光電脈沖信號,通過微處理器 CPU 記錄每秒種的產(chǎn)生的光電脈沖的個數(shù),快速運算處理后即可的出氣流的運動速度。其性能和可靠性達到國內(nèi)或國外同類產(chǎn)品的水平,屬于氣體傳感器整機的核心部件 [3]。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件。 A/D 轉換器型號不同,轉換速度差別很大。把以一定時間間隔 T逐點采集連續(xù)的模擬信號,并保持一個時間 t,使被采集的信號變成時間上離散、幅值等于采樣時刻該信號瞬時值的一組方波序列信號,即采樣信號。 8路模擬開關控 制 電 路S A R樹 狀 開 關2 5 6 電 阻 階 梯三態(tài)輸出鎖存器比 較 器地 址 鎖 存與 譯 碼 器2 62 72 8123452 52 42 32 271 791 1 1 3 1 2 1 6I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7A D D AA D D BA D D CA L EV C CG N D V R E F ( + )V R E F ( )O EE O C2 _ 12 _ 22 _ 32 _ 42 _ 52 _ 62 _ 72 _ 86 1 0S T A R TC L O C KV i nV s t1 41 581 81 92 02 1 圖 36 ADC0809內(nèi)部結構圖 ADC0809主要性能: ( 1)逐次比較型 ( 2) CMOS工藝制造 ( 3)單電源供電 ( 4)無需零點和滿刻度調(diào)整 ( 5)具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器,輸出與 TTL 兼容 ( 6)易與各種微控制器接口 ( 7)具有鎖存控制的 8路模擬開關 ( 8)分辨率: 8位 ( 9)功耗: 15mW 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 15 ( 10)最大不可調(diào)誤差小于 177。 ALE:地址鎖存信號輸入端。 CLK:時鐘輸入端。在 START 下降沿后 10us 左右,轉換結束信號變?yōu)榈碗娖剑?EOC為低電平時,表示正在轉換,為高電平時,表示轉換結束。有地址鎖存器,所以通道地址由 P0口的低 3位直接與 ADC0809的 A、 B、 C相連。 [10] 特性: 地址碼 輸入通道 A B C IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 17 ( 1) 使用簡單的單片錄放音電路 ( 2) 高保真語音 /音頻處理 ( 3) 開關接口放音可以是脈沖觸發(fā)或電平觸發(fā) ( 4) 錄放周期為 16和 20秒 ( 5) 自動功率節(jié)約模式 ( 6) 當一個錄音或放音周期結束后自動進入掉 電狀態(tài) ( 7) 掉電狀態(tài)的典型電流
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