【正文】 ，讓家居生活更加舒適、安全、有效。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)正是利用 AT89C51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。 本設(shè)計(jì)中介紹了智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的硬件構(gòu)成以及軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，以盡最大可能滿足不同人對(duì)窗簾開(kāi)閉的不同需求。 （ 5）總結(jié)：針對(duì)設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行再思考以及提出自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展?；谶@些作用窗簾的便利性自然也受到家庭的關(guān)注。下圖是 智能窗簾控制裝置 設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 所示。 圖 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。 ●所需外部元件：僅四個(gè) (不可調(diào) )或六個(gè) (可調(diào) )。 外形圖 11 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。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。 晶振電路 電路中的晶振即石英晶體震蕩器。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。這里使用 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來(lái)完成這項(xiàng)功能。 圖 時(shí)鐘電路圖 DS12887時(shí)鐘芯片和 AT89C5l單片微機(jī)的接口電路如圖 。 (2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短 () ，高頻特性好，單色性好，亮度高。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。 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。 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。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。 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)。 光敏電阻又稱 光導(dǎo)管 ，常用的制作材料為 硫化鎘 ，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。 22 圖 光敏傳感器 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接控制 指令 脈沖控制單元 反饋與保護(hù) 功率驅(qū)動(dòng)電路單元 步進(jìn)電機(jī) 23 如圖 。 圖 放大濾波電路 窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì) 窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)包括窗簾微動(dòng)開(kāi)關(guān)連接電路設(shè)計(jì)和窗簾架的制作與設(shè)計(jì)。峰值電壓） =63（ 9247。對(duì)于控制鍵，執(zhí)行窗簾開(kāi)閉的工作。只要有一列的電平為低，則表示鍵28 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(gè)按鍵之中。 4根行線和4根列線形成 16 個(gè)相交點(diǎn)，這些交點(diǎn)即為鍵盤按鍵。 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。 圖 定時(shí)程序流程圖 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)是操控窗簾開(kāi)閉的主要執(zhí)行器件，其設(shè)計(jì)主要是按照單片機(jī)指令以及按鍵指令進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。在實(shí)現(xiàn)一般應(yīng)用的基礎(chǔ)上，又添加了定時(shí)元器件電路，使窗簾的自動(dòng)化性能得到進(jìn)一步提升。在和同學(xué)以及老師的就相關(guān)問(wèn)題的互相討論交流中，我認(rèn)識(shí)到自己的很多不足，但在這些不足中我又學(xué)到了很多知識(shí)， 使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高。ML 存放分的個(gè)位數(shù) MH EQU 33H 。高兩位顯示方式 BRIGHT BIT 3BH 。修改鍵 (S2) WORKIN BIT 38H 。有上電復(fù)位標(biāo)志轉(zhuǎn)熱啟動(dòng) NOP NOP CSTART: MOV P1,0FFH 。時(shí) MOV PLYTS,64H 。轉(zhuǎn)開(kāi)始工作 NOP NOP HSTART: MOV SCON,00H 。按鍵掃描 ACALL DELAY1 。開(kāi)中斷 AJMP BEGIN 。數(shù)碼管之間的發(fā)光二極管 SETB LPLMOD 。賦定時(shí)器初值 36 MOV R5,00H 。選用寄存器組 0 MOV TMOD,11H 。加 l子程序參數(shù) IFDEC BIT 20H 。L0～ L3：顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 L1 EQU 37H L2 EQU 38H L3 EQU 39H DSPLYP EQU 3AH 。 在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。其次，在制定的方案基礎(chǔ)上運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)硬件以及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。而對(duì)于節(jié)拍比較多的控制程序，通常采用循環(huán)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。 29 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(kāi) 關(guān)。 首先要判斷有沒(méi)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。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。在單片機(jī)處理按鍵操作后都延時(shí) 5ms，如果確定是按鍵后再延時(shí) 12ms，這樣基本可以避免鍵盤的抖動(dòng)。 26 第 4 章 程序分析與設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個(gè)子程序之間的聯(lián)系任務(wù)， 主程序是無(wú)限循環(huán)，主要的功能是完成單片機(jī)初始化，開(kāi)關(guān)中斷，對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，控制步進(jìn)電機(jī)工作，控制計(jì)時(shí)器等。如圖 。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路也有很多種，最為常見(jiàn)的是單電壓驅(qū)動(dòng)，雙電壓驅(qū)動(dòng)以及細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。 圖 在步進(jìn)電機(jī)控制電路中，步進(jìn)控制器的作用是把輸入脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 光敏控制電路是由運(yùn)算放大器組成比較電路，在運(yùn)算放大器同相輸入端用兩個(gè)電阻分壓，得到的電壓值作為基準(zhǔn)電壓，在反相輸入端則用光敏電阻對(duì)光進(jìn)行采集，由于光敏電阻具有根據(jù)光照強(qiáng)度阻值變化的特點(diǎn)，可以得到反向輸入端的電壓值。表 為通道選擇表。 OE：輸出允許信號(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。 （ 5）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏 度 （ 6） 低功耗，約 15mW。 18 圖 顯示電路 74LS164 是 8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。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 5 8＝ 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)。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。 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。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。 圖 是單片機(jī)的晶振電路。 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。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)。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 )， R2 分別為 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。 ●轉(zhuǎn)換效率： 75%～ 88%(不同電壓輸出時(shí)的效率不同 )。 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)。（ 2）半自動(dòng)控制狀態(tài)：此功能是在要打開(kāi)或者關(guān)閉窗簾的時(shí)候，通過(guò) “ 開(kāi) ” 或 “ 關(guān) ” 按鍵，窗簾在電機(jī)的帶動(dòng)下可以自動(dòng)開(kāi)閉。 窗簾的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止功能可由單片機(jī)輸出電平來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程主要分為以 下幾個(gè)章節(jié)： （ 1）緒論： 介紹設(shè)計(jì)目標(biāo) 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義目的，設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和本文的章節(jié)安排。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、安全防范三個(gè)方面。使生活更加舒適、便利和安全。 整個(gè)系統(tǒng)在理論層面上，用程序語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)各模塊工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用層面上則采用 Protel 軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)。對(duì)于室內(nèi)的窗簾而言，它不僅要具有遮光作用和美化功能，更要具有方便智能的使用 功能。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型定時(shí)和自動(dòng)控制功能，為控制家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，系統(tǒng)在針對(duì)人們一般需求的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)外，還提出多種解決方案，在考慮到經(jīng)濟(jì)性和簡(jiǎn)便性的前 提下，可以供日后對(duì)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。 7 設(shè)計(jì)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(guò)電動(dòng)按鈕來(lái)開(kāi)閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計(jì)根據(jù)需求還設(shè)計(jì)了可以根據(jù)光照強(qiáng)度和設(shè)定時(shí)間自動(dòng)開(kāi)閉窗簾的功能，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，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)要求。但傳統(tǒng)的窗簾絕大部分是用手去開(kāi)關(guān)，每天開(kāi)關(guān)不僅不省力，而且還可能錯(cuò)過(guò)最佳光照時(shí)間，尤其是大窗簾，比較重，而且長(zhǎng)，在開(kāi)閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能開(kāi)關(guān)窗簾，特別不方便；針對(duì)這種現(xiàn)象，電動(dòng)窗簾便由此產(chǎn)生。 圖 電動(dòng)窗簾控制器結(jié)構(gòu)框圖 本智能窗簾控制裝置以 89C51為主控芯片，通過(guò)其靈活的輸入 /輸出口設(shè)置，由光電傳感器 檢測(cè) 外界的光強(qiáng)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的放大，濾波調(diào)理后輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器， A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響，所以其間要用到采樣保持電路。 ●最高輸入電壓： LM2576 為 40V， LM2576HV 為 60V。 ●器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制 。圖 是步進(jìn)電機(jī)的電源電路。 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。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。 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。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16 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。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。 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。 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。 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。 D7～ D0：數(shù)據(jù)輸出線。其典型值為 +5V。這些制作材料具有在特定 波長(zhǎng) 的光照射下，其阻