【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 盤方式，如果使用 PC 機(jī)作為主控器，必須有相應(yīng)的配套軟件與之相適應(yīng)， 這就 增加了編程的難度， PC 機(jī)主控方案的框圖如下： 光敏電阻和雨水傳感器 單片機(jī)主控制器 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 總體方案的選擇與論證 5 圖 2 PC 機(jī)主控方案框圖 綜上可以清楚的看出方案一簡(jiǎn)單明了，設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單，控制方便，因此選用第一種方案。 系統(tǒng)方案 綜上所述，光強(qiáng)傳感器采用第一種方案，濕度傳感器采用第三種方案，主控部分采用第一 種 方案。根據(jù)所設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，控制器采用單片機(jī) STC89C52RC,光強(qiáng)傳感器采用光敏電阻， 濕度傳感器采用雨水傳感器， 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方框如 如圖所示： 圖 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理：由電機(jī)拉動(dòng)皮帶再通過(guò)連接件拉動(dòng)窗戶右半葉 ,從而實(shí)現(xiàn)窗戶的開晶振電路 復(fù)位電路 STC89C52RC 雨水傳感器 光敏電阻 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 光電耦合器控制電路 光強(qiáng)傳感器和雨水傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 單片機(jī)控制的檢測(cè)系統(tǒng) PC 機(jī)主控器 人機(jī)接口接口 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 總體方案的選擇與論證 6 關(guān)。 機(jī)械系統(tǒng)組成 :電機(jī)、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、皮帶、連接件、窗體。 因?yàn)榇绑w是日常生活中常見的鋁合金窗體，電機(jī)用的是 12V 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以這 樣的設(shè)計(jì) 不僅簡(jiǎn)單而且實(shí)用，成本低，能夠普遍的應(yīng)用于生活當(dāng)中。 圖 4 機(jī)械傳動(dòng)方案示意圖 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 7 第 三 章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 硬件介紹 STC89C52RC 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) [9] (1) 特征 STC89C52RC 集中了 其他眾多單片機(jī) 的優(yōu)點(diǎn) 于身上，比如集中了 FLASH 程序的編程和在線編程之類的東西，這就使得低價(jià)位的單片機(jī)取代高價(jià)位的應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 STC89C52RC單片機(jī)具有低 功耗和高性能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于可用干電池供電的 系統(tǒng)的 便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。 主要特性如下： 1. 2*8 位內(nèi)部 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間， 8K 字節(jié)的可重擦寫 Flash 閃爍內(nèi)存，內(nèi)帶 2K 字節(jié)的EEPROM 存儲(chǔ)空間； 2. 其工作頻率范圍為： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 單片機(jī)的 0～ 80MHz。 3. 32 根可編程 I/O 線； 4. 共 6 個(gè)中斷源，其中外部中斷源兩個(gè)； 5. 其工作溫度范圍： 40℃ ～ +85℃ ； 由于該設(shè)計(jì)需要將編寫好的編寫程序下載到單片機(jī)中，所以要求單片機(jī)必須具有足夠的存儲(chǔ)空間，它具有 8K 字節(jié)的 Flash 完全能滿足要求。 32 位的 I/O 口線能夠使單片機(jī)與光敏電阻、雨水傳感器、鍵盤電路、按鍵電路和直流電機(jī)等的連接變 得 可能。 16 位的定時(shí)器使讀取數(shù)據(jù)變 得 更加簡(jiǎn)單，同時(shí)該結(jié)構(gòu)不但有利于晶振電路及復(fù)位電路的連接，它還能夠在 斷 電狀態(tài)時(shí)保存 RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。把它跟 80C51 單片機(jī)作比較的情況下，它的優(yōu)點(diǎn)就更多了因?yàn)樗梢允∠乱还P買燒寫器的錢這樣的話就比較方便了。 （ 2） STC89C52RC 的引腳功能及連接 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 8 引腳圖 如下圖 5 所示。 圖 5 引 腳圖 VCC(40):接電源。 GND(20):接地。 P0 口（ 39～ 32）： P0 端口不但可以作為通用輸入輸出口使用，另一方面它還有第二功能，這是大家都比較熟悉的，但使用時(shí)要先對(duì)鎖存器寫 “1”，這的準(zhǔn)雙向口的要求；也可以作為輸出，輸出時(shí) 8 個(gè) 74LS 類型的 TTL 負(fù)載都能夠被它驅(qū)動(dòng)起來(lái)。 P1口（ 1～ 8）： P1 端口只可以作為通用的 I/O 端口來(lái)用，因?yàn)樗鼪]有像 P0、 P P3 那樣有第二功能，但是它內(nèi)部有上拉電阻，這一點(diǎn)要清楚，可以作為輸入也得先給它的鎖存器寫 “1”，這是準(zhǔn)雙向口的硬性的要求；也可以作為輸出，輸出時(shí)它不像 P0 能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)，但是它每位能卻能夠驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 74LS 類型的 TTL 負(fù)載。 P2口（ 21～ 28）： P2端口除了可以作為通用的 I/O 口使用之外，它還具有第二功能，它的內(nèi)部也有上拉電阻，作為輸入也不例外也要先對(duì)鎖存器寫 “1”，這也是準(zhǔn)雙向口的一個(gè)硬性的要求；也可以作為輸出，輸出時(shí)每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 74LS 類型的 TTL 負(fù)載。 P3口（ 10～ 17） : P1 端口除了可以作為通用 I/O 口使用之外，它也像 P0、 P2 一樣也有第二功能，內(nèi)部也一樣上拉電阻，作為輸入也得先對(duì)鎖存器寫 “1”，這是準(zhǔn)雙向口的要求；也可以作為輸出，輸出時(shí)每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 74LS 類型的 TTL 負(fù)載。 P3 口也作為 AT89C51 的一些特殊功能口： 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 9 表 1 P3 端口的第二功能 RST(9):復(fù)位信號(hào)輸入端。高電平有效。給單片機(jī)復(fù)位用的一個(gè)端口。 ALE/PROG(30):該頻率為振蕩器頻率的 1/6，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出的脈沖下降沿用于鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址線，與 P2 口結(jié)合形成 16 位地址線；在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳仍以不變的頻率周期性的輸出脈沖信號(hào)，可以用作對(duì)外部輸出的時(shí)鐘或定時(shí)的目的。 PSEN(29):外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。從外部程序讀取指令或常數(shù)期間，該信號(hào)在每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，該信號(hào)不出現(xiàn)。 EA/VPP(31):片外程序存儲(chǔ)器選用端，低電平有效。要想訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，那么你就要把這個(gè)引腳上加上高電平才可以；當(dāng) PC 值超過(guò)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器空間時(shí)， 則自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器的程序。如果只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，而不管內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器，應(yīng)當(dāng)把這個(gè)引腳上加上低電平才可以。 XTAL1(19):外接晶體振蕩器的一端。它是片內(nèi)振蕩電路中反向放大器的輸入端。 XTAL2（ 18）：來(lái)自反向振蕩器的輸入。 光敏電阻 （ 1） 光敏電阻的特性 光敏電阻為了更好地吸收光一般情況下制成薄片結(jié)構(gòu)。光線的強(qiáng)弱與電阻阻值的大小 有相當(dāng)大的 關(guān)系。當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)原來(lái)處于穩(wěn)態(tài)的電子因吸收了能量而被激發(fā) 的電子 稱為自由電子 ，光線越強(qiáng)，激發(fā)的電子就越多，那么阻值就會(huì)減 小，反之則阻值大 。 它的原理結(jié)構(gòu)如 下 圖所示 ： 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 10 圖 6 光敏電阻的原理結(jié)構(gòu) 基本特性及其主要參數(shù)： (1).暗電阻、亮電阻 暗電阻是指在無(wú)光照的條件下的電阻值。在此條件下的電流為暗電流。如 MG4121 型光敏電阻暗阻 ≥。 亮電阻或亮阻是指在在有光的條件下的電阻值。在此條件下的電流也稱為亮電流。 (2).伏安特性 由于耗散功率小的緣故，加在其兩端的電壓不能過(guò)高，否則將損壞該器件。圖中的那些虛線就是允許的功耗曲線。 圖 7 光敏 電阻 的伏安特性 曲線 光照特性是指電壓一定的條件下，光電流和入射到光敏電阻上的光照強(qiáng)度間的關(guān)系。光敏電阻的缺點(diǎn)就是因?yàn)樗皇蔷€性的關(guān)系的一般情況下不要用它來(lái)作為那些敏感的元器件來(lái)用，以免影響測(cè)試的性能。 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 11 圖 8 光敏 電阻 的光照特性 曲線 光敏 電阻 的靈敏度隨光的波長(zhǎng)的不同而不同， 這 種現(xiàn)象便是光敏 電阻 的光 譜 特性。制作光敏電阻 的材料及 摻雜濃 度會(huì)改變它的光 譜靈 敏度。其特性 曲線如 下 圖 所示： 圖 9 光敏 電阻 的光 譜 特性 曲線 光 電 特性是指光敏 電阻 的光 電 流和光照 間的關(guān) 系。它的特性 曲線如 下 圖 10 所示： 圖 10 光敏 電阻 的光 電 特性 曲線 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 12 光敏電阻是利用內(nèi)光電效應(yīng)來(lái)工作采用半導(dǎo)體材料制成的光電組 元 件。因光敏電阻沒有極性，是一個(gè)純電阻器件，它的阻值隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而減小，隨光強(qiáng)的減弱而 增大。光敏電阻和單片機(jī)的接口電路如下圖 11 所示： 圖 11 光敏電阻接口電路原理圖 注 :光敏電阻元件并接在比較電路的負(fù)輸入端 ,因此會(huì)有以下兩種情況 : 1).光照強(qiáng) 時(shí) : 光敏電阻接地端阻值最大 ， 使得比較電路負(fù)輸入端電壓為高電平 ，所以此時(shí)輸出端輸出 低 電平； 2） .光照弱 時(shí)： 光敏電阻接地端阻值趨近無(wú)窮小 ， 使得比較電路負(fù)輸入端接地 ，輸出端輸出高 電平。 雨水傳感器 ： ：直流 10V～ 16V ： 200mA 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)