【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 操作，初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間及升降窗簾時(shí)間 [6]。電路連接圖如圖 10所示。 圖 10 DS1302 接線(xiàn)圖 紅外接收部分硬件電路設(shè)計(jì) 紅外線(xiàn)接收電路使用一個(gè)集成紅外接收器，型號(hào)是 TSOP1838，靜態(tài)時(shí)輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號(hào)后，按紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)。紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的 ，該口對(duì)應(yīng)的第二功能是外部中斷 0 (INT0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線(xiàn)信號(hào)到來(lái)， 被拉低，單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。 開(kāi)啟中斷功能的目的，既減輕了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，又保證接收到的紅外信號(hào)的完整性。 圖 11 紅外接收硬件電路圖 光控電路測(cè)光部分電路設(shè)計(jì) 光控測(cè)光電路部分由光敏電阻 DG、電阻 R1A 和 AD轉(zhuǎn)換器 ADC0809 組成。 光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱改變的電阻；入射光強(qiáng)，電阻值減小，流入 ADC0809 的電流模擬量增大， ADC0809 的輸出相應(yīng)的數(shù)字量，入射光減弱，電阻值增大，流入 ADC0809的電流減小， ADC0809輸出相應(yīng)的數(shù)字量。 ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC連接到 ；輸出允許信號(hào) OE連接到 ；時(shí)鐘信號(hào) CLK連接到 ，由單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn) 16 分頻，滿(mǎn)足 CLK 信號(hào)低于 640kHz 的要求； START 與 ALE 均連接到 ； D0~D7 分別接到單片機(jī) ~； VREF（ +）和 VREF（ ）分別連接到 +5V 電源和 GND； ADDA、 ADDB、 ADDC 均連接到 GND。單片機(jī)處理系統(tǒng)接收的信號(hào)是由信號(hào)采集裝置經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，在此設(shè)置 ～ 為輸入端口。對(duì)信號(hào)分析處理后，處理系統(tǒng)需對(duì)電機(jī)控制裝置發(fā)出控制指令，在此設(shè)置 。 當(dāng)單片機(jī)的 ～ ，接下來(lái)要做的是對(duì)信號(hào)的分析。在信號(hào)采集裝置中，采用了分壓電路型式，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò) A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，所以處理系統(tǒng)要分析的是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 信號(hào)采集裝置和單片機(jī)使用了同一電源，電壓為 ，也就是說(shuō)，電壓信號(hào)的變化范圍為 0～ 。轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后為 0~255，所以單片機(jī)通過(guò)這個(gè)數(shù)字范圍控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。我們采用的是分級(jí)調(diào)速，把這個(gè)區(qū)域分成 4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度分別為 0176。， 30176。， 60176。， 90176。 圖 12 ADC0809 和光敏電阻電路圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分電路設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分主要由達(dá)林頓驅(qū)動(dòng) ULN2022芯片實(shí)現(xiàn)。 ULN2022所用的是單片機(jī)的 ~，輸出部分選用 13~16 引腳， 8引腳接地，9引腳所示為連接步進(jìn)電機(jī)的電源。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接圖圖 13所示。 圖 13 電機(jī)控制部分電路設(shè)計(jì) 電機(jī)控制部分的設(shè)計(jì) 此部分主要是對(duì)控制指令的執(zhí)行。單片機(jī)根據(jù)讀入的數(shù)據(jù)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。下面介紹一下步進(jìn)電機(jī)及其控制原理，了解步進(jìn)電機(jī)使我們能更順利的完成自動(dòng)啟閉光控窗簾的設(shè) 計(jì)。 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)述 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率的脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電動(dòng)機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線(xiàn)性關(guān)系的存在，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變得非常簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一種單相或多相同步電動(dòng)機(jī)。單相步進(jìn)電機(jī)由單路電脈沖驅(qū)動(dòng)，輸出功率一般很小，其用途為微小功率驅(qū)動(dòng)。多相步進(jìn)電機(jī)的多相方波脈沖驅(qū)動(dòng)，在經(jīng)功率放大后分別送入步進(jìn)電機(jī)各相繞組。正常情況下，步進(jìn) 電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的總角度和輸入的脈沖數(shù)成正比；連續(xù)輸入一定脈沖時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電機(jī)能直接接收數(shù)字量的輸入，所以特別適合于微處理器控制。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理 步進(jìn)電機(jī)有三線(xiàn)式、五線(xiàn)式、六線(xiàn)式三種，但其控制方式均相同，必須以脈沖電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。若每旋轉(zhuǎn)一圈以 20個(gè)勵(lì)磁信號(hào)來(lái)計(jì)算，則每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)前進(jìn) 18176。，其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來(lái)控制。 步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全步勵(lì)磁及半步勵(lì)磁，其中全部勵(lì)磁又有 1 相勵(lì)磁及 2 相勵(lì)磁之 分，而半步勵(lì)磁又稱(chēng) 1~2相勵(lì)磁。本次設(shè)計(jì)采用的是 2想勵(lì)磁法。 2 相勵(lì)磁法：在每一瞬間會(huì)有兩個(gè)線(xiàn)圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)巨大，振動(dòng)小，故為目前使用最多的勵(lì)磁方式，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走 18176。其勵(lì)磁順序如表 2所示，若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。 表 2 正轉(zhuǎn)勵(lì)磁順序 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度越快負(fù)載轉(zhuǎn)矩越小，但速度快至其極限時(shí)，步進(jìn)電機(jī)即不在運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在每走一步 后，程序必須延時(shí)一段時(shí)間，以對(duì)轉(zhuǎn)速加以限制 [10]。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。 (1) 步距角的選擇：電動(dòng)機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，即每個(gè)當(dāng)量電動(dòng)機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電動(dòng)機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。 (2) 靜力矩的選擇：靜力矩的選擇依據(jù)是電動(dòng)機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載兩種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接啟動(dòng)時(shí) （一般由低速）兩種負(fù)載均要考慮，加速啟動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行時(shí)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2~3倍，靜力矩一旦選定，電動(dòng)機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）。 (3) 電流的選擇：靜力矩相同的電動(dòng)機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大。可依據(jù)矩頻特性曲線(xiàn)圖，判斷電動(dòng)機(jī)的電流。 選擇電動(dòng)機(jī)一般應(yīng)遵循以上步驟。本次設(shè)計(jì)選擇的是 M35SP7NP 四相五線(xiàn)永磁型步進(jìn)電機(jī)。永磁型步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)為： (1)大步距角，例如 15176。、 176。、 30176。、 45176。、 90176。STEP A B C D STEP A B C D 1 1 1 0 0 3 0 0 1 1 2 0 1 1 0 4 1 0 0 1 等。 (2)起動(dòng)頻率較低，通 常為幾十到幾百 Hz。 (3)控制功率小。（ 4)在斷電情況下有定位轉(zhuǎn)矩。 (5)有強(qiáng)的內(nèi)阻尼力矩 [12]。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 紅外線(xiàn)解碼的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)采用長(zhǎng)虹彩電 K11F型遙控器，產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，其中前 16位為用戶(hù)識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶(hù)識(shí)別碼固定高 8位地址為 0BFH，低 8位地址為 40H；后 16位為 8位操作碼 (功能 碼 )及其反碼。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32位二進(jìn)制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨 它包含的二進(jìn)制 0和 1的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在 45～ 63ms之間。 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò) 36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖 ,這 108ms 發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼 (9ms),一個(gè)結(jié)果碼 (),低 8 位地址碼 (9ms~18ms),高 8 位地址碼(9ms~18ms),8位數(shù)據(jù)碼 (9ms~18ms)和這 8位數(shù)據(jù)的反碼（ 9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過(guò) 108ms仍未松開(kāi)，接下來(lái)發(fā)射的代碼 (連發(fā)代碼 )將僅由起始碼 (9ms)和結(jié)束碼 ()組成。 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別 0和 1。從 位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) 0、 1均以 電平開(kāi)始 ,不同的是高電平的寬度不同 ,0為 ,1為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 0和 1。如果從 低電平過(guò)后，開(kāi)始延時(shí)， 以后，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為 0，反之則為 1，為了可靠起見(jiàn)，延時(shí)必須比 長(zhǎng)些，但又不能超過(guò) ,否則如果該位為 0，讀到的已是下一位的高電平，因此取(+)/2= 最為可靠，一般取 左右均可；根據(jù)碼的格式，應(yīng) 該等待 9ms的起始碼和 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。根據(jù)以上分析可得出解碼程序流程如下：有信號(hào)產(chǎn)生中斷→ EA 清零→延時(shí)小于 9ms(低電平 )→等待高電平的到來(lái)→延時(shí)小于(高電平 )→等待下一次高電平的到來(lái)→延時(shí) 左右→讀區(qū) 腳電平值→再等待下一次高電平的到來(lái)→延時(shí) 左右→讀取 腳電平值 ,依次取得 32 位代碼 ,前 16位為識(shí)別碼 ,后 18 位既為 8位數(shù)據(jù)碼和 8 位數(shù)據(jù)反碼 [10]。集體流程框圖見(jiàn)圖 14。 有信號(hào)，中斷 接受解碼 圖 14 解碼流程圖 LCD1602 顯 示程序 寫(xiě)指令：輸入： RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼 ， E=高脈沖 ； 輸 出： D0— D7=數(shù)據(jù)。 寫(xiě)數(shù)據(jù) ： 輸入 ： RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 ； 輸出 ： 無(wú)。 LCD1602的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程 ： 延時(shí) 15mS， 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） ； 延時(shí) 5mS， 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） ； 延時(shí) 5mS， 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào) ， 以后每次寫(xiě)指令、讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào) ）；寫(xiě)指令 38H：顯示模式設(shè)置 ； 寫(xiě)指令 08H：顯示關(guān)閉 ； 寫(xiě)指令 01H：顯示清屏 ； 寫(xiě)指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 ； 寫(xiě)指令 0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 。 1602流程圖如下： 圖 15 1602 流程圖 遙控控制部分 遙控控制部分就是根據(jù)遙控器發(fā)送的編碼來(lái)執(zhí)行需要的任務(wù) ,其中包括：開(kāi)窗簾、關(guān)窗簾、停止移動(dòng) (把窗簾設(shè)置成半開(kāi)狀態(tài) )、調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)時(shí)間 ,(按一下此鍵 ,再按加、減鍵即可使實(shí)時(shí)時(shí)間增加一或減小一 )、調(diào)節(jié)開(kāi)窗簾時(shí)間、調(diào)節(jié)關(guān)窗簾時(shí)間、時(shí)間增加、時(shí)間減小、開(kāi) /關(guān)自動(dòng)開(kāi)關(guān)簾、開(kāi) /關(guān)自動(dòng)關(guān)窗簾 [12]。具體實(shí)施措施為 : 10H,轉(zhuǎn)入執(zhí)行 stop子程序 ,此時(shí) ~置為高電平 ,控制電機(jī) ULN2022的四個(gè)控制端都處于截止?fàn)顟B(tài) ,電機(jī)不執(zhí)行任何動(dòng)作既窗簾停止不動(dòng) 。 16H,轉(zhuǎn)入執(zhí)行 OPEN子程序 ,電機(jī)正轉(zhuǎn) ,延時(shí)一段時(shí)間也就是窗簾全部打開(kāi)的時(shí)候 ,電機(jī)停止運(yùn)動(dòng) 。 44H,轉(zhuǎn)入執(zhí)行 CLOSE子程序 ,電機(jī)反轉(zhuǎn) ,延時(shí)一段時(shí)間也就是窗簾全部被關(guān)上的時(shí)候 ,電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。 0CH,就使 01H 取反 ,開(kāi)始 01H 應(yīng)該為 0,取反后 01H 變?yōu)?1如果此時(shí)再按加一或是減一鍵 ,系統(tǒng) 便會(huì)轉(zhuǎn)入執(zhí)行 STIME子程序 ,使實(shí)時(shí)時(shí)間加一或是減一后放入 DS1302 的 RAM 中 ,如果再次按到 0CH 這個(gè)鍵 ,那么 01H 取反被設(shè)置為 0,按加或是開(kāi)始 初始化 單片機(jī)發(fā)寫(xiě)命令 液晶是否應(yīng)答 準(zhǔn)備寫(xiě)入數(shù)據(jù) 執(zhí)行 顯示命令 清屏并光標(biāo)復(fù)位 否 是 減鍵的時(shí)候就不能改變實(shí)時(shí)時(shí)間的值了 。 46H、 47H的時(shí)候與第四基本上相同 ,不同之出就是 46H為調(diào)節(jié)開(kāi)窗簾的定時(shí)時(shí)間 ,47H 為調(diào)節(jié)關(guān)窗簾的定時(shí)時(shí)間 。 49H 時(shí) ,為開(kāi) /關(guān)自動(dòng)開(kāi)窗簾 ,中斷程序?qū)?03H 取反 ,03H 開(kāi)始應(yīng)該為 0,取反后變?yōu)?1,系統(tǒng)在去讀取 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)間的時(shí)候如果發(fā)現(xiàn) 03H為 1就會(huì)把讀得的實(shí) 時(shí)時(shí)間與開(kāi)窗簾的定時(shí)時(shí)間想比較 ,相等就會(huì)執(zhí)行開(kāi)窗簾子程序 。如果再次按到該鍵 ,03H將被值 0,在讀取實(shí)時(shí)時(shí)間的時(shí)候就不在作比較了 ,而是直接退出中斷程序 。 50H時(shí) ,為開(kāi) /關(guān)自動(dòng)關(guān)窗簾 ,與開(kāi) /關(guān)自動(dòng)開(kāi)窗簾設(shè)計(jì)一樣。 參考文獻(xiàn) ： [1]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版） [M].北京：高等教育出版社 ,2022(1):444～ 456 [2]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版） [M].北京：高等教育出版社 ,2022.(1):448～