【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。 通道選擇表 ，其中74LS373為鎖存器，當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線(xiàn)。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線(xiàn)，也不為總線(xiàn)的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 ADC0809與單片機(jī)連接示意圖 光敏傳感器窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)的光控功能是可以根據(jù)光照的強(qiáng)弱來(lái)自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)閉的，因此需要用到光照傳感元器件，在本設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻。光敏電阻又稱(chēng)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。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)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(yīng)用于照相機(jī)，太陽(yáng)能庭院燈，草坪燈，驗(yàn)鈔機(jī)，石英鐘，音樂(lè)杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開(kāi)關(guān)，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開(kāi)關(guān)控制領(lǐng)域。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。然后將得到的兩組電壓值進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)89C51的P1接口，單片機(jī)處理后輸出命令控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)光照控制窗簾的開(kāi)關(guān)功能。本設(shè)計(jì)采用了型號(hào)為GL3526的光敏電阻。 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(xiàn)位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)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。下圖為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行原理圖?？刂浦噶蠲}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) 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。在實(shí)際應(yīng)用中由軟件代替步進(jìn)控制器，其優(yōu)點(diǎn)是使線(xiàn)路簡(jiǎn)化，降低成本，可靠性提高。在窗簾控制系統(tǒng)中選用了型號(hào)為24BYJ48 12VDC 1/16的四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)有5根引線(xiàn)，排列次序如下：1：紅色、2：橙色、3：黃色、4：粉色、5：藍(lán)色。 采用51驅(qū)動(dòng)ULN2003的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 其優(yōu)點(diǎn)是力矩大，精度高，176。 步進(jìn)電機(jī)電路與單片機(jī)的連接自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器可以選用大功率復(fù)合管，也可以是專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)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(jī)與步進(jìn)電機(jī)功率回路的共地干擾，防止強(qiáng)功率的干擾信號(hào)影響主控部分。另外，一旦驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)故障，也可以隔離較大的電壓，不致串入單片機(jī)而使其損壞。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。 信號(hào)校正電路在模擬信號(hào)采集過(guò)程中，難免會(huì)碰到采集信號(hào)過(guò)于微弱，難以接收到，此時(shí)必須采用一個(gè)信號(hào)放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大才能滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，并且放大器還不能產(chǎn)生干擾信號(hào)，因此必須選擇一種符合要求的放大器。此外，進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)，采集到的信號(hào)不僅是有用的信號(hào)，還有很多干擾信號(hào)，應(yīng)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(hào),在本設(shè)計(jì)中采用了低通濾波器。積分運(yùn)算電路具有低通特性，而通帶放大倍數(shù)取決于電阻組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，故在積分運(yùn)算電路中電容上并聯(lián)一個(gè)電阻，得到反相輸入一階低通濾波電路，該電路具有放大和濾波功能。 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)。本設(shè)計(jì)中的微動(dòng)開(kāi)關(guān)通過(guò)電容、電阻組成的復(fù)位電路與單片機(jī)的復(fù)位引腳相連，微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在窗簾滑桿上，當(dāng)窗簾移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)復(fù)位，此時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，窗簾停到指定位置。 窗簾框架構(gòu) 電機(jī)選擇本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為：24BYJ48 12VDC 1/16 的直流電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是力矩大，精度高，大大增加了本設(shè)計(jì)的可利用性。 24BYJ48 12VDC 1/16直流電機(jī) 性能參數(shù)： :12VDC :4相 :1/16 :176。/16 :4相8拍 :120Ω177。7%(20℃) :≥500Hz :≥800Hz (200Hz):≥ :≥ 本設(shè)計(jì)采用的是12V電源來(lái)作為直流電機(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。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。 主程序流程圖主程序流程說(shuō)明：電路主要分為以下幾個(gè)部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分，步進(jìn)電機(jī)控制部分、A\D轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)主控器件部分，各部分具有不同的子程序。主程序的作用主要是先初始化寄存器以及顯示內(nèi)容；然后查詢(xún)按鍵操作，并且對(duì)按鍵進(jìn)行分析以及處理，通過(guò)分析處理，對(duì)于設(shè)定鍵，則設(shè)定時(shí)間，到了設(shè)定的時(shí)間后步進(jìn)電機(jī)工作。對(duì)于控制鍵，執(zhí)行窗簾開(kāi)閉的工作。如果經(jīng)過(guò)分析后都不是，采取復(fù)位的操作。 主要子程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)在操作按鍵時(shí)，無(wú)論是按下還是松開(kāi)，觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，此時(shí)邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確處理，可能會(huì)引起單片機(jī)對(duì)按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行。解決這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法是利用軟件延時(shí)。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(pán)的抖動(dòng)。然后由單片機(jī)進(jìn)行鍵碼分析，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，顯示并且返回。 鍵盤(pán)程序流程圖按鍵設(shè)置采用了掃描法，要判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下時(shí)將全部行線(xiàn)Y0Y3置低電平，列線(xiàn)置高電平，然后檢測(cè)列線(xiàn)的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線(xiàn)與4根行線(xiàn)相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線(xiàn)均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置時(shí)，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線(xiàn)置為低電平，即在置某根行線(xiàn)為低電平時(shí)，其它線(xiàn)為高電平。在確定某根行線(xiàn)位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線(xiàn)的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線(xiàn)與置為低電平的行線(xiàn)交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。例如將單片機(jī)的P1口用作鍵盤(pán)I/O口，鍵盤(pán)的列線(xiàn)接到P1口的低4位，鍵盤(pán)的行線(xiàn)接到P1口的高4位。+5V。4根行線(xiàn)和4根列線(xiàn)形成16個(gè)相交點(diǎn)，這些交點(diǎn)即為鍵盤(pán)按鍵。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)有兩性能很大一部分取決于鍵盤(pán)處理程序。在按鍵時(shí)按得快了沒(méi)有反應(yīng)，按慢了一連響應(yīng)幾次，總給人遲鈍感，不能使人滿(mǎn)意。在該設(shè)計(jì)中用以下思路設(shè)計(jì)的鍵處理程序。 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。 2).若不是連鍵則判斷：是否按下20ms？ 1.若確認(rèn)按下20ms，得到有效鍵值等待彈起 2. 若不是按下20ms直接結(jié)束處理（ret）。 （ret）。 （2）若不是首次按下：將鍵值暫存起來(lái)，標(biāo)志置位結(jié)束處理。 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。 2.若延時(shí)未到直接結(jié)束處理（ret）。 ：直接結(jié)束處理（ret）。 （2）若沒(méi)有鍵被確認(rèn)：直接結(jié)束處理（ret）。 定時(shí)程序設(shè)計(jì)定時(shí)程序的主要作用是在用戶(hù)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)。時(shí)鐘芯片發(fā)出50ms的信號(hào)給單片機(jī)后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，計(jì)數(shù)器記到20，則時(shí)間即為1秒，秒單元加1，當(dāng)秒單元計(jì)數(shù)到60，分單元加1，此時(shí)秒單元清零。當(dāng)時(shí)單元計(jì)數(shù)到24，時(shí)單元清零。 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)。 步進(jìn)電機(jī)程序流程圖 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：（1）判斷旋轉(zhuǎn)方向；（2）按順序傳送控制脈沖；（3）判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。對(duì)于四相8拍的設(shè)計(jì)，其控制方式模型如下： 步 序 控 制 位工作狀態(tài)控制模型D相C相B相A相 100000011AB03H 200000110BC06H 300001100CD0CH400001001DA09HA組線(xiàn)圈對(duì)應(yīng) B組線(xiàn)圈對(duì)應(yīng) C組線(xiàn)圈對(duì)應(yīng) D組線(xiàn)圈對(duì)應(yīng) 正轉(zhuǎn)次序: AB組BC組CD組DA組 (即一個(gè)脈沖,正轉(zhuǎn) 度) 總之，只要按一定的順序改變 ～ 三位通電的狀況，即可控制步進(jìn)電機(jī)依選定的方向步進(jìn)。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)。結(jié)論 本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)。在總體方案設(shè)計(jì)中以光敏電阻作為傳送信號(hào)的傳感器，用步進(jìn)電機(jī)作為信號(hào)輸出的執(zhí)行元件，89C51單片機(jī)作為主要的控制元器件，并且應(yīng)用了按鍵以及和顯示電路。應(yīng)用89C51單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)減少了硬件的復(fù)雜性，光敏電阻接收外界光照信號(hào)，經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換后，傳送給單片機(jī)一個(gè)電信號(hào)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理后，控制步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作，以控制窗簾的開(kāi)閉。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。光敏電阻的良好感光性以及步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便的優(yōu)點(diǎn)使窗簾控制開(kāi)關(guān)更加穩(wěn)定。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)研究與設(shè)計(jì)過(guò)程包括選題、設(shè)計(jì)以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關(guān)的資料和課題并且制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實(shí)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。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)。最后，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步修繕，以求達(dá)到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。雖然設(shè)計(jì)內(nèi)容完成了基本的功能，但是其中還是存在一定欠缺，比如在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到窗簾工作方式的顯示以及沒(méi)有添加類(lèi)似紅外遙控的設(shè)計(jì)等。 此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)之外也讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)和全面地掌握了單片機(jī)相關(guān)技術(shù)，從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我更加深刻地認(rèn)識(shí)到理念來(lái)源于實(shí)際的含義。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。 致 謝經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文已經(jīng)接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏以及知識(shí)的局限性，難免有許多考慮不周全的地方，在選題，設(shè)計(jì)等方面，如果沒(méi)有龍老師的督促指導(dǎo)，沒(méi)有同學(xué)們的支持和幫助，單獨(dú)完成這個(gè)設(shè)計(jì)，其中還是有一定難度的。在論文完稿之際，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間關(guān)心、幫助、支持和鼓勵(lì)過(guò)我的老師、同學(xué)以及朋友們致以最誠(chéng)摯的謝意和最衷心的祝福！首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師給我提供了很大的幫助，在選題、設(shè)計(jì)以及修改論文的各個(gè)環(huán)節(jié)里老師給我指出了很多錯(cuò)誤，提出了很多寶貴意見(jiàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題也是耐心的回答和指導(dǎo)，讓我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 其次要感謝的是所有在大學(xué)三年中教育指導(dǎo)過(guò)我的所有老師，你們傳授給我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)是我完成本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是日后踏入工作崗位的重要基石，對(duì)于老師們一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)的精神表示衷心的感謝。最后我還要向所有關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友和同學(xué)們表示真摯的謝意！感謝你們對(duì)我的關(guān)心、關(guān)注和支持。參 考 文 獻(xiàn)，,2003.，:清華大學(xué)出版社，2004.，:清華大學(xué)出版社，2002.，:高等教育出版社，2001.，林珊，:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.，:科學(xué)出版社，2002.：北京航空航天大學(xué)出版社 2004:高等教育出版社,1998. 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