【文章內容簡介】 息，字節(jié) 0 為秒，字節(jié) 2為分，字節(jié) 4為時，字節(jié) 6為星期，字節(jié) 7為日，字節(jié) 8 為月，字節(jié) 9為年，字節(jié) 0AH0DH 用作控制和狀態(tài)寄存器，剩下的 114 字節(jié)為用戶 RAM，所有的這 128字節(jié)都是掉電非易失性的。 圖 時鐘電路圖 DS12887時鐘芯片和 AT89C5l單片微機的接口電路如圖 。模式選擇腳 MOT接地， DS12887時鐘芯片的 AS端口和 89C51單片機的 AIE端直接相聯；而 DS、R／ W 讀寫控制線與單片機的 RD/WR控制線制線相連； DS12887的高位地址由 89C51單片機的 P2． 7端口來片選，則 DS12887的高 8位地址定為 7FH，而其低 8位則由芯16 片內部各單元的地址來決定 (00H3FH)； DS12887的中斷輸出端 IQR和 89C51的外部中斷 INT0端相聯，給單片機提供中斷信號； DS12887的 SQW端與 89C5I的 TO端相連。 鍵盤電路 鍵盤在由單片機控制的窗簾自動控制系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機輸入指令，其中主要包括設定時間，控制窗簾的開關等等功能，是人工控制單片機的主要手段。在窗簾控制系統(tǒng)設計中的鍵盤采用的是 44 矩陣鍵盤。這 16個按鍵分別為：設定鍵主要是用來設定自動窗簾打開或者關閉的時間； 09數字鍵，其作用主要是用于設定時間；復位鍵主要應用在程 序出錯以及誤操作的時候使單片機復位，從而重新設定；反轉鍵是使步進電機反轉，控制窗簾關閉；正轉鍵是使步進電機正轉，從而控制窗簾打開；停止鍵可以控制步進電機停止工作，窗簾控制器停止運行；確定鍵主要是用于在時間設定完成后的確定輸入。 由于按鍵比較多，單獨設置按鍵會增加總體設計的復雜性，而且為了減少所占用的端口，可以將按鍵組成一個矩陣，如圖 所示。 圖 鍵盤接口電路 顯示電路 顯示電路主要是用于顯示時間。采用 LED 數碼管進行顯示 是因為 LED 數碼管具有以下幾個優(yōu)點： (1)能在低電壓、小電流條件下驅動發(fā)光，能與 CMOS、 ITL17 電路兼容。 (2)發(fā)光響應時間極短 () ，高頻特性好，單色性好，亮度高。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。 數碼管有共陰極和共陽極兩種類型，其公共端主要進行位控制，筆畫端則是進行字符控制，數碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方法 ，說明如下： （ 1）靜態(tài)顯示驅動： 靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 口 進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 — 十進位器進行驅動。靜 態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O口 多，如驅動 5 個數碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40 根 I/O 口 來驅動，要知道一個 89C51 單片機可用的 I/O 口 才32個。故實際應用時必須增加驅動器進行驅動，增加了硬體電路的復雜性。 （ 2）動態(tài)顯示驅動： 數碼管動態(tài)顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM 增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的 I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所 有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管 的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通 過分時輪流控制各個 LED 數碼管的 COM 端，就使 各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位 數碼管的點亮時間為1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，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，不會有閃爍感，動態(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。 本設計采用的是 4位 LED 數碼管的串行驅動電路來達到顯示的目的。驅動器采用 74LS164，由單片機 89C51 的 和 來控制 LED 數碼管的顯示。顯示電路圖如 。 18 圖 顯示電路 74LS164 是 8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。其引腳及各個引腳的作用如下圖 ： 圖 74LS164 引腳及說明 符號 引腳 說明 DSA 1 數據輸入 DSB 2 數據輸入 Q0~Q3 3~6 輸出 GND 7 地 (0 V) CP 8 時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)） /MR 9 中央復位輸入（低電平有效） Q4~Q7 10~13 輸出 VCC 14 正電源 19 A\D 轉換電路 A/D 轉換的作用是進行模數轉換，把接收到的模擬信號轉換成數字信號輸出。在選擇 A/D 轉換時，先要確定 A/D轉換精度、轉換速度以及轉換位數等， A/D轉換的位數確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關，在自定窗簾控制系統(tǒng)中采用了 8位 A/D 轉換器 ADC0809。 ADC0809是美國國家半導體公司生產的 CMOS工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D轉換器 。 8 路模擬信號的分時采集，片內有 8路模擬選通開關，以及相應的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉換時間為 100μs 左右。 ADC0809 的 主要特性 有 ： （ 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D轉換器，即分辨率為 8位。 （ 2）具有轉換起?？刂贫恕? （ 3） 轉換時間為 100μs( 時鐘為 640kHz時 )， 130μs （時鐘為 500kHz 時） （ 4）模 擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 （ 5）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏 度 （ 6） 低功耗，約 15mW。 ADC0809 芯片為 28引腳 的 雙列直插式封裝 ，其 信號引腳的功能說明 如下 ： IN7～ IN0： 模擬量輸入通道 。 ALE：地址鎖存允許信號。對應 ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START：轉換啟動信號。 START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D轉換；在 A/D 轉換期間， START 應保持低電平。 A、 B、 C：地址線（通道端口選擇線）， A為低地址， C 為高地址，引腳圖中為 ADDA， ADDB 和 ADDC。 CLK：時鐘信號。 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 20 EOC：轉換結束信號。 EOC=0，正在進行轉換； EOC=1，轉換結束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查 詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 D7～ D0：數據輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。 D0 為最低位， D7為最高。 OE：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE=0，輸出數據線呈高阻； OE=1，輸出轉換得到的數據。 Vcc： +5V 電源。 Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為 +5V。 多路開關可選通 8個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用一個 A/D轉換器進行轉換，這 是一種經濟的多路數據采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉換結果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數據總線相連。表 為通道選擇表。 表 通道選擇表 ADC0809 與單片機 89C51 的連接示意圖如圖 所示，其中 74LS373為鎖存器，當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時， O0O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載或總線。當 OE 為高電平時， O0O7 呈高阻態(tài)，即不驅動總線， 也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。 21 圖 ADC0809與單片機連接示意圖 光敏傳感器 窗簾自動控制系統(tǒng)的光控功能是可以根據光照的強弱來自動控制窗簾的開閉的，因此需要用到光照傳感元器件，在本設計中采用了光敏電阻。 光敏電阻又稱 光導管 ，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。這些制作材料具有在特定 波長 的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向 電源 的正極，空穴奔向電源的負極，從而使 光敏電阻器 的阻值迅速下降。光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，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，可廣泛應用于 照相機 ， 太陽能庭院燈 ， 草坪燈 ， 驗鈔機 ，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控 玩具 ，光控燈飾，燈具等光自動 開關 控制領域。 光敏控制電路是由運算放大器組成比較電路，在運算放大器同相輸入端用兩個電阻分壓，得到的電壓值作為基準電壓，在反相輸入端則用光敏電阻對光進行采集，由于光敏電阻具有根據光照強度阻值變化的特點，可以得到反向輸入端的電壓值。然后將得到的兩組電壓值進行比較，比較后的信號經過 A/D 轉換送入單片機 89C51 的 P1 接口，單片機處理后輸出命令控制電機正轉或者反轉，以實現通過光照控制窗簾的開關功能。本設計采用了型號為 GL3526 的光敏電 阻。 光敏電阻與單 片機的連接如圖 所示。 22 圖 光敏傳感器 步進電機 步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的機電元件。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動 。 正常運動情況下，它每轉一周具有固定的步數 ； 做連續(xù)步進運動時 ， 其旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。 下圖為步進電機運行原理圖。 圖 在步進電機控制電路中，步進控制器的作用是把輸入脈沖轉換成環(huán)型脈沖，以控制步進電機的轉向。在實際應用中由軟件代替步進控制器，其優(yōu)點是使線路簡化，降低成本，可靠性提高。在窗簾控制系統(tǒng)中選用了型號為 24BYJ48 12VDC 1/16 的四相反應式步進電機， 該步進電機有 5根引線，排列次序如下： 1： 紅色、2： 橙色、 3： 黃色、 4： 粉色、 5：藍色 。 采用 51 驅動 ULN2020 的方法進行驅動， 其優(yōu)點是力矩大，精度高，其步距角是 176。步進電機電路與單片機的連接控制 指令 脈沖控制單元 反饋與保護 功率驅動電路單元 步進電機 23 如圖 。 圖 步進電機電路與單片機的連接 自動窗簾控制系統(tǒng)的驅動器可以選用大功率復合管，也可以是專門的驅動器，比如光電隔離器，采用光電隔離器一是可以抗干擾，二是起到電隔離的作用。這樣可以避免單片機與步進電機功率回路的共地干擾，防止強功率的干擾信號影響主控部分。另外，一旦驅動電路出現故障，也可以隔離較大的電壓，不致串入單片機而使其損壞。 步進電機的驅動電路也有很多種，最為常見的是單電壓驅動，雙電壓驅動以及細分驅動等。 信號校正電路 在模擬信號采集過程中，難免會碰到采集信號過于 微弱，難以接收到，此時必須采用一個信號放大電路對信號進行一定倍數的放大才能滿足 A/D 轉換器對輸入信號電平的要求，并且放大器還不能產生干擾信號，因此必須選擇一種符合要求的放大器。此外，進行信號采集時，采集到的信號不僅是有用的信號，還有很多干擾信號，應該選用具有頻率選擇作用的濾波器，這樣可以比較有效地濾除噪聲和分離各種不同信號 ,在本設計中采用了低通濾波器。 積分運算電路具有低通特性，而通帶放大倍數取決于電阻組成的負反饋網絡，故在積分運算電路中電容上并聯一個電阻，得到反相輸入一階低通濾波電路，24 該電路具有放大和濾波 功能，如圖 。 圖 放大濾波電路 窗簾框架構造設計 窗簾框架構造設計包括窗簾微動開關連接電路設計和窗簾架的制作與設計。本設計中的微動開關通過電容、電阻組成的復位電路與單片機的復位引腳相連，微動開關安裝在窗簾滑桿上，當窗簾移動到預定位置時，觸動微動開關，使單片機復位，此時電機停轉，窗簾停到指定位置。 如圖 所示。 圖 窗簾框架構 電機選擇 本設計選用型號為： 24BYJ48 12VDC 1/16 的直流電動機， 其優(yōu)點是力矩大，精度高，大大增加了 本設計的可利用性。如圖 。 25 圖 24BYJ48 12VDC 1/16直流電機 性能參數： :12VDC :4 相 :1/16 :176。/16 :4 相 8 拍 :120Ω177。7%(20℃) :≥500Hz :≥800Hz (20