【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 源 電 路 復(fù) 位 電 路 晶 振 電 路 圖 硬件設(shè)計(jì)圖 窗簾結(jié)構(gòu)安裝及電機(jī)選擇 窗簾結(jié)構(gòu)安裝 家居窗簾不僅要美觀，而且得低噪音，高穩(wěn)定性。因此采用在滑線上縛有一或二只永磁體，與之相對(duì)應(yīng)有一或二只吊環(huán)是磁性材料制成，滑線上縛有永磁體，在封閉的簾桿內(nèi)腔運(yùn)行，而吊環(huán)全部套在簾桿外周或嵌進(jìn)下部開(kāi)的縫內(nèi)，永磁體用磁力透過(guò)簾桿牽引吊環(huán)，這種新型電動(dòng)窗簾滑線不外露，不會(huì)蒙塵和纏繞，可以電動(dòng)手拉兼容。 圖 窗簾結(jié)構(gòu)示意圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 7 電機(jī)選擇 表 直流電機(jī)參數(shù) 本設(shè)計(jì)采用的是 12V的來(lái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)與扭矩如下： 按上表參數(shù)計(jì)算電機(jī)在 9V下的扭矩， N=最大空載轉(zhuǎn)數(shù)（運(yùn)行電壓247。峰值電壓） =63（ 9247。 12） =M=峰值堵轉(zhuǎn)扭矩（運(yùn)行電壓247。峰值電壓） = (9247。 12)= 在 9V的狀態(tài)下，電機(jī)產(chǎn)生 的扭矩足以帶動(dòng)繞繩的轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 GW31ZY63 直流電機(jī)圖 型號(hào) 峰 值堵轉(zhuǎn) 最 大 空載 轉(zhuǎn) 數(shù)（ r/min） 轉(zhuǎn)矩（ ） 電流（ A） 電 壓 （ V） 功率（ W） GW31ZY63 12 18 63 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 8 第 3章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，完成的硬件設(shè)計(jì)電路包括：屏幕顯示電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，紅外接收電路，光感采集電路，溫度采集電路， 3 3 的矩陣按鍵電路，蜂鳴器電路和定位開(kāi)關(guān)電路。 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)電源接入，復(fù)位按鍵與晶振電路。單片機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從 ROM 中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機(jī)訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的 時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。機(jī)器周期不僅對(duì)于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。復(fù)位電路對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)意義非凡，單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。最小電路如圖 所示。 圖 最小系統(tǒng)圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 9 端口分配 89C52 芯片同時(shí)具有 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。合理安排端口如表 表 端口分配圖 單片機(jī)端口 外圍電路 , 屏幕顯示模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 光感模塊 ， 3 3 矩陣按鍵模塊 ， 定位開(kāi)關(guān)模塊 紅外線 溫度模塊 蜂鳴器 屏幕顯示模塊 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。屏幕上主要顯示定時(shí)時(shí)間和時(shí)時(shí)溫度。定時(shí)模塊的時(shí)間顯示小時(shí)和分鐘，采用倒計(jì)時(shí)模式。液晶模塊電路圖如圖 圖 液晶模塊圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 10 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 本次設(shè)計(jì)采用的是 12V直流電機(jī)提供動(dòng)力， 所以設(shè)計(jì)使用 3 個(gè)繼電器組合成電機(jī)控制模塊控制。 1 號(hào)繼電器打開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)： 1 號(hào)、 2 號(hào)、 3 號(hào)三個(gè)繼電器同時(shí)打開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)： 1 號(hào)、 2 號(hào)、 3 號(hào)三個(gè)繼電器同時(shí)關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如下圖 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖 光感模塊 光感模塊采用光敏電阻和滑動(dòng)變組組合，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻組值的大小可以改變光感模塊對(duì)光線的感應(yīng)敏感度。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)光感模塊，這樣用戶就可以設(shè)定兩個(gè)光線值，當(dāng) 1 號(hào)光感模塊檢測(cè)到光線強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定值時(shí)， LED 燈點(diǎn)亮，同時(shí)反饋主畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 11 電路產(chǎn)生窗簾關(guān)合的動(dòng)作。當(dāng)光線強(qiáng)度再次加強(qiáng) ，達(dá)到 2 號(hào)模塊設(shè)定值，模塊再次反饋給主電路產(chǎn)生關(guān)合窗簾的動(dòng)作。光線減弱則相反。光感模塊電路如圖 圖 光感模塊圖 3 3 按鍵模塊 本設(shè)計(jì)需要按鍵較多，為了減少端口的使用，所以采用了 3X3 的矩陣鍵盤(pán)設(shè)計(jì)。鍵盤(pán)功能如下： 1 號(hào)鍵：定時(shí)模式開(kāi)啟，溫度顯示關(guān)閉，光感模式關(guān)閉。 2 號(hào)鍵：每按一下，分鐘加一。 3 號(hào)鍵：每按一下，小時(shí)加以。 4 號(hào)鍵：定時(shí)模式關(guān)閉，溫度顯示開(kāi)啟，光控模式開(kāi)啟。 5 號(hào)鍵：定時(shí)時(shí)間清零。 6 號(hào)鍵：定時(shí)時(shí)間分鐘部分顯示 30. 7 號(hào)鍵：電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 8 號(hào)鍵：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) ，窗簾開(kāi)啟。 9 號(hào)鍵：電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合。 3 3 鍵盤(pán)模塊電路如圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 12 圖 3 3 按鍵模塊圖 紅外模塊 為了方便用戶使用，本設(shè)計(jì)還提供紅外線遙控功能，采用的 VS1838 紅外接頭。其中的九個(gè)按鍵和 3 3 的矩陣按鍵功能相同。紅外模塊電路圖如圖 圖 紅外模塊圖 溫度顯示模塊 為了時(shí)刻提醒用戶注意溫度變化，本設(shè)計(jì)特別增加了溫度顯示模塊。采用 18B20單線數(shù)字式溫度計(jì)，時(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)溫度，液晶屏幕上 同步顯示。溫度模塊電路如圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 13 圖 溫度模塊圖 蜂鳴器 為了提醒用戶定時(shí)結(jié)束，使用蜂鳴器發(fā)出警報(bào)音，同時(shí)在使用紅外遙控解碼時(shí)，蜂鳴器發(fā)出嘀的一聲，提醒用戶解碼成功。本設(shè)計(jì)采用的是無(wú)緣蜂鳴器。蜂鳴器電路圖如圖 圖 蜂鳴器模塊圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 14 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 此次程序設(shè)計(jì)包括，溫度、時(shí)間顯示，鍵盤(pán)和紅外遙 控設(shè)計(jì)，光感模式設(shè)計(jì)。當(dāng)單片機(jī)上電，程序完成初始化，調(diào)用溫度、時(shí)間顯示程序，調(diào)用光感子程序并開(kāi)啟，同時(shí)鍵盤(pán)和紅外被按檢測(cè)開(kāi)啟。當(dāng)有按鍵被按下，執(zhí)行按鍵相對(duì)應(yīng)程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)如下圖 初 始 化 時(shí) 鐘 電 路 ， 液 晶 屏紅 外 和 矩 陣 鍵 盤(pán) 檢 測(cè)定 時(shí) 模 式 開(kāi) 啟開(kāi) 始溫 度 模 式 開(kāi) 啟光 感 模 式 開(kāi) 啟返 回N光 感 模 式 結(jié) 束 ， 溫 度 顯 示 關(guān) 閉Y定 時(shí) 結(jié) 束 和 定 時(shí) 暫停 判 斷返 回N光 感 模 式 開(kāi) 啟 ， 溫 度 顯 示 開(kāi) 啟Y返 回 圖 主程序流程圖 光感程序設(shè)計(jì) 利用硬件滑動(dòng)變阻器設(shè)定光敏電阻的光感值，使用三個(gè)行程快關(guān)控制電機(jī)的停畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 15 止，同時(shí)為了更好的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引入了多個(gè)虛擬開(kāi)關(guān)。設(shè)定光感 2 號(hào)的光感值高于1 號(hào)。當(dāng)光線達(dá)到 1 號(hào)設(shè)定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾逐步閉合，同時(shí)碰到行程開(kāi)關(guān)停止。當(dāng)光線達(dá)到光感 2 號(hào)光感值時(shí)，電動(dòng)機(jī)再次正轉(zhuǎn)，窗簾全部閉 合。反之，窗簾開(kāi)啟。流程圖如下： 光 感 模 式 開(kāi) 啟光 控 開(kāi) 關(guān) G 1 和 虛擬 開(kāi) 關(guān) K 6 檢 測(cè)電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ，窗 簾 關(guān) 閉Y行 程 開(kāi)關(guān) K 2返 回N電 機(jī) 停 止 ， 窗 簾 半 開(kāi) ， 虛 擬 開(kāi)關(guān) K 6 ， K 9 關(guān) 閉 ， K 7 ， K 8 開(kāi) 啟YG 2 光 控開(kāi) 關(guān)光 控 開(kāi)關(guān) G 1返 回Y電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) ，窗 簾 開(kāi) 啟N行 程 開(kāi)關(guān) K 1返 回N電 機(jī) 停 止 ， 虛 擬 開(kāi)關(guān) K 7 關(guān) 閉 ， K 6 開(kāi) 啟Y返 回N電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ，窗 簾 關(guān) 閉Y行 程 開(kāi)關(guān) K 3返 回N電 機(jī) 關(guān) 閉 ， 窗 簾 全 關(guān) 狀 態(tài)虛 擬 開(kāi) 關(guān) K 8 關(guān) 閉 ， K 9 開(kāi) 啟Y返 回N光 控 開(kāi)關(guān) G 2返 回Y電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) ，窗 簾 開(kāi) 啟N 圖 光感模式流程圖 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 16 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 本次電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用的是三個(gè)繼電器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，編號(hào)為 1 號(hào)， 2 號(hào)，3 號(hào)。當(dāng)三個(gè)繼電器同時(shí)關(guān)閉時(shí)，直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng) 1 號(hào)繼電器開(kāi)啟， 2 號(hào) 、 3號(hào)繼電器關(guān)閉，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)三個(gè)繼電器同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊流程圖如下： 電機(jī)模式繼電器J1繼電器J2繼電器J3電機(jī)正轉(zhuǎn)NYN電機(jī)停止NNN電機(jī)反轉(zhuǎn)YYY 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)流程圖 定時(shí)模塊設(shè)計(jì) 為了方便用戶使用，特別增加了定時(shí)模塊。待鍵盤(pán)或者遙控按鍵時(shí)間設(shè)定以后，開(kāi)啟定時(shí)功能鍵，溫度顯示隱藏，光感功能暫停，利用遙控或者 鍵盤(pán)設(shè)置窗簾開(kāi)合狀態(tài)。在定時(shí)過(guò)程中，用戶可隨時(shí)改變窗簾開(kāi)啟的大小，也可在定時(shí)未結(jié)束時(shí)暫停定時(shí)功能重新開(kāi)啟光感模塊。等到定時(shí)時(shí)間結(jié)束，溫度顯示，光感功能自動(dòng)開(kāi)啟。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 17 定時(shí)模塊鍵盤(pán)，遙控按鍵輸入檢測(cè)時(shí)間和窗簾狀態(tài)的設(shè)定定時(shí)按鍵開(kāi)啟返回N溫度顯示隱藏，光感模塊停止，時(shí)間倒計(jì)時(shí)開(kāi)啟Y定時(shí)取消按鍵開(kāi)啟溫度顯示，光感模塊開(kāi)啟Y時(shí)間清零按鍵開(kāi)啟返回N時(shí)間清零Y倒計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)束N返回N蜂鳴器發(fā)聲提醒，時(shí)間清零，溫度顯示，光感模塊開(kāi)啟Y返回返回 圖 定時(shí)模塊流程圖 倒計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì) 為了使用戶知道定時(shí)時(shí)間，本設(shè)計(jì)采用倒計(jì)時(shí)模式顯示定時(shí)時(shí)間。秒表累計(jì)到60，分鐘減一；當(dāng)分鐘為 0 時(shí)，判斷小時(shí)是否為 0；小時(shí)為 0，倒計(jì)時(shí)結(jié)束；小時(shí)不為 0，分鐘變?yōu)?60，小時(shí)減一。倒計(jì)時(shí)程序流程圖如下： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 18 倒計(jì)時(shí)模塊秒疊加到60秒清零，分鐘部分時(shí)間減一Y分鐘是否為0 返回N時(shí)鐘是否為0Y分鐘顯示為60，時(shí)鐘減一N定時(shí)結(jié)束Y返回返回N 圖 倒計(jì)時(shí)流程圖 溫度模塊設(shè)計(jì) 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。溫度模塊流程圖如下 : 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 19 溫度模塊復(fù)位延時(shí)復(fù)位成功N寫(xiě)ROM命令OCH（跳過(guò)ROM匹配）Y寫(xiě)ROM命令4H（啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換）復(fù)位延時(shí)復(fù)位成功N寫(xiě)ROM命令0CH寫(xiě)ROM命令0BEH(發(fā)讀溫度命令)度RAM中0,1字節(jié)返回 圖 溫度流程圖 外部中斷子程序 紅外線外部中斷，采用萬(wàn)能遙控 器和 VS1608 紅外接受。 9 個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤(pán)對(duì)應(yīng)的功能。紅外線中斷流程圖： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 20 紅外中斷從端口讀一位讀取完成保存數(shù)據(jù)N檢驗(yàn)正確Y復(fù)位，清空數(shù)據(jù)N檢驗(yàn)完成YN執(zhí)行代碼程序Y置位結(jié)束標(biāo)志中斷結(jié)束 圖 紅外中斷流程圖 定時(shí)中斷程序主要功能是對(duì)窗簾定時(shí)使用，單片機(jī)通過(guò)定時(shí)器單片機(jī)輸入的時(shí)鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng) 12 分頻后得到的，所以定時(shí)器也可看作是對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器，本次采用的是 的晶振，故每接收一個(gè)輸入脈沖的時(shí)間約為 s，設(shè)定脈沖溢出的個(gè)數(shù)來(lái)確定 1S 的時(shí)間值。定時(shí)中斷程序流程圖如下： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 21 定時(shí)中斷方波溢出數(shù)值設(shè)置方波計(jì)數(shù)方波到達(dá)設(shè)定值中斷出口，溢出1S