【文章內(nèi)容簡介】 CHMOS 單片機采用外部時鐘信號時，外部時鐘信號由此引腳 接入。 XTAL2：接外部晶體的一個引腳。 HMOS 單片機采用外部時鐘信號時，外部時鐘信號由此引腳接入。 RST：①復位信號輸入。② VCC 掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。 ALE/RPOG：①地址鎖存允許。當單片機訪問外部存儲器時，該引腳的輸出信號 ALE用于鎖存 P0端口的低 8位地址。 ALE輸出的頻率為時鐘振蕩頻率的 1/6。②對 8751 單片機片內(nèi) EPROM 編程時，編程脈沖由該引腳接入。 PSEN：程序存儲器允許。輸出讀外部程序存儲器的選通信號。取指令操作期間， PSEN 的頻率為振蕩頻率的 1/6；但若此期間有訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的操作時，則有一個機器周期中的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP： ① EA=0，單片機只訪問外部程序存儲器。對 8031 單片機此引腳必須接地。 EA=1，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器。對于內(nèi)部有程序存儲器的 8XX51 第 15 頁 共 26 頁 單片機，此引腳應接高電平，但若地址值超過 4KB范圍，單片機將自動訪問外部程序存儲器。②在 8751單片機內(nèi) EPROM編程期間，此引腳接入 21V編程電源 VPP。 ～ : P0 數(shù)據(jù) /低八位地址復用總線端口。具有雙重功能：①可以作為輸入 /輸出口，外接輸入 /輸出設備。②在有外接存儲器和 I/O 接口時常作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線，即低 8位地址與數(shù)據(jù)線分時使用 P0 口。此低 8位地址由ALE 信號的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中，爾后， P0 口出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息。 ～ ： P1 靜態(tài)通用端口。具有單一接口功能， P1口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線。 ～ ： P2 高八位地址總線動態(tài)端口。具有雙重功能：①作為輸入 /輸出口使用，外接輸入 /輸出設備。②在 有外接存儲器和 I/O 接口時，作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高 8 位地址，與 P0 口低 8位地址一起組成 16位地址總線。對于內(nèi)部無程序存儲器的單片機來說， P2口只作為地址總線使用，而不作為 I/O接口。 ～ ： P3 雙功能靜態(tài)端口，①可以作為輸入 /輸出口，外接輸入 /輸出設備。②作為第二功能使用時，每一位功能定義如表 所示 單片機端口 外圍電路 , 屏幕顯示模塊 電機驅(qū)動模塊 光感模塊 ， 3 3 矩陣按鍵模塊 ， 定位開關模塊 紅外線 溫度模塊 蜂鳴器 表 P3口第二功能說明 第 16 頁 共 26 頁 (3)單片機本身的微小電路 圖 單片機的微小系統(tǒng)連線圖 上圖為單片機的小系統(tǒng)，包含片內(nèi)振蕩電路和復位電路。 片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個晶振，兩個電容， 電容值取值范圍 15~45pf,取值范圍晶振值 0~24MHZ。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時序脈沖，單片機所有運動與控制過程都是在統(tǒng)一的時序脈沖驅(qū)動下進行的，時鐘電路好比人的心臟，如果人的心臟停止工作，則人就沒有生命了，同樣，如果單片機的時鐘電路停止工作，那么單片機也就停止運行了。 復位電路：當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平使單片機復位，一般在此引腳與 VSS 之間接一個下拉電阻，與 VCC引腳之間接一個電容，單片機復位后，從程序存儲器的 0000H 單元執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復位狀態(tài)值。本文 中單片機復位電路的連接如上圖。 執(zhí)行單元模塊設計 驅(qū)動電機部分 amp。amp。行程開關 第 17 頁 共 26 頁 （ 1） L293D 芯片介紹 L293D 為意大利 SGS 半導體公司生產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片 ( Dual FullBridge Driver ),內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2 個二相或 1 個四相步進電機，內(nèi)含二個HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL 邏輯準位信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯 片可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號， L293D 之接腳如圖 所示， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間接步進電機； input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉(zhuǎn)； Enable 則控制電機停轉(zhuǎn)。本文主要采用 L293D 驅(qū)動芯片，通過單片機的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉(zhuǎn)，停止的操作。 圖 L293D內(nèi)部邏輯圖 輸入引腳與輸出引腳的邏輯關系表如表 （ ENB引腳與 ENA 引腳同）： L293D 功能引腳模塊 Ｅ NＡ IN1 IN2 運轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 表 L293D功能引腳模塊 第 18 頁 共 26 頁 （ 2）芯片（采用 powerso20 封裝）引腳說明： +5V：芯片電壓 5V。功率電源電壓 ,此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 VCC：電機電壓，最大可接 50V。邏輯電源電壓。 此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 GND：共地接法。 EnA， EnB:接控制使能端高電平有效， ENA、 ENB 分別為 IN1 和 IN IN3 和 IN4的使能端。 IN1~ IN4：輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn) ,輸入端電平和輸出端電平是對應的。 OUT1~ OUT4：輸出端，接電機。 L293D 需要從外部接兩個電壓，一個是給電機的，另一個給 L293D 芯片的。 圖 雙四拍模式波形圖 （ 3）位置開關（行程開關） 步進電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開關，當窗簾運動到末端位置時會碰到行程開關，使開關的常開觸頭閉合，一旦常開觸頭閉合，電機就停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當天亮或天暗時，步進電機會反方向運動，開關的障礙物去除，常開觸頭恢復，由此實現(xiàn)步進電機的末端停止控制，沒有碰到常開觸頭，電機會一直運轉(zhuǎn)，這樣也可使窗簾拉到極限位置，很好的保證了室內(nèi)私密性的性能。 位置開關（又稱限位開關）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用機械運動部件的碰撞使其出頭動作來實現(xiàn)接通或斷開控制電路，達到一定的控制目的，用以控制其行程、進行終端限 位保護。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動部件暗特定的位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。 第 19 頁 共 26 頁 在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設備的行程及限位保護。一般限位開關由操作頭、觸點系統(tǒng)和外殼組成。 在實際生產(chǎn)中，行程開關被安裝在預先定好的位置，當安裝在機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換，所以說，行程開關是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切開電路開關，其作用原理與按鈕相似。 行程開關可以安裝在相 對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當動物接近靜物時，開關的連桿驅(qū)動開關的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關接點開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C構的動作 本文選用的是直動式行程開關。 直動式行程開關動作原理同按鈕類似，所不同的是：一個是手動，另一個則由運動部件的撞塊碰撞。當外界運動部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動作，當運動部件離開后，在彈簧作用下，其觸頭自動復位。 步進電機選用 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。本文選用的是混合式步進電機，混合式步進電機是混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度，五相步進角一般為 度，這種步進電機的應用最為廣泛。 執(zhí)行單元模塊電路連接 （ 1）電機驅(qū)動電路連接 本文主要采用 L293D，通過單片機的 I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖 信號的順序即可對電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 L293D 的輸入引腳與單片機的 ~ 口分別相連， IN1~IN4 引腳從單片機輸入控制電平，控制步進電機的正反轉(zhuǎn)， OUT1~OUT4 分別接步進電機的四個相線， ENA、 ENB 接控制使能端控制步進電機的轉(zhuǎn)、停。當 ENA、 ENB 同時接高電平時 L293D 芯片是工作的，即使能端有效，控制 IN1~IN4 引腳電平的頻率即可控 第 20 頁 共 26 頁 制步進電機的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接 2個續(xù)流二極管，起到保護電路作用。芯片的 VCC 和 VSS 引腳 與地必須連接 100nF 電容器，圖中 F 和 100μ F電容并聯(lián)即為 100nf。 對本自動系統(tǒng)的設計還必須滿足用戶想要窗簾停的某一位置停下來的需求，為此設計了步進電機停止開關，為簡化程序，更加利用 L293D 芯片本身的功能，本文采用了一個單刀雙擲開關 SW1，開關一端接使能端 ENA、 ENB，另兩端一段接 +5V 的電源，為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當開關接到地時，兩個使能端接地， L293D 芯片不再起作用，電機停止運動，由此達到停止的目的。 電機控 制窗簾的兩個極限位置 窗簾的兩端，要能使電機停下來，這一問題的解決有兩種方案，一種是計算步進電機在窗簾開合長度中所要轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)步進電機本身的步長計算電機轉(zhuǎn)數(shù)，寫入程序里進行控制，還有一種是利用行程開關進行控制，當窗簾走到極限位置時會碰到行程開關，使行程開關閉合，這里的行程開關是接地和使能端的，開關閉合就是關閉使能端，電機停止轉(zhuǎn)動，分析比較這兩種方案，認為后一種較為簡便且使居室的嚴密性得到保證，因為受限于步進電機本身的精確度和丟步失步現(xiàn)象，電機難免不會在某一時刻出現(xiàn)丟步，是窗簾在還沒完全拉合的狀 態(tài)下停止。 行程開關控制步進電機極限位置停止：天亮時，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設步進電機正轉(zhuǎn)，順時針轉(zhuǎn)動，窗簾以某一速度被慢慢拉開，走到極限位置時，窗簾碰到右端的行程開關 SW3，開關閉合使能端關閉，電機停止轉(zhuǎn)動。當天暗時，光敏傳感器輸出低電平，電機要逆時針轉(zhuǎn)動了，窗簾打開，障礙物去除，開關斷開，使能端打開，電機反轉(zhuǎn)，同樣電機反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開關 SW4時，開關閉合，使能端關閉，電機停止轉(zhuǎn)動。 鑒于上述考慮，我們小組的設計電路圖如 所示： 第 21 頁 共 26 頁 圖 L293D控制電機電路 第 4章 系統(tǒng)軟件設計 程序流程 51 單片機的開發(fā)除了需要硬件的支持外，同樣離不開軟件。 CPU 真正可執(zhí)行的是機器碼，用匯編語言或 C語言等高級語言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)為機器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)化方法有手動匯編和機器匯編兩種，前者已很少使用，機器匯編是通過匯編軟件將源程序轉(zhuǎn)換為機器碼的編譯方法。這種匯編軟件稱為編譯器，keil 是目前最流行的 51 單片機開發(fā)軟件， keil 提供了一個集成開發(fā)環(huán)境uVision,它包括編譯器、宏匯編、連接器、庫管理、和一個功能強大的仿真調(diào)試器。這樣，在開發(fā)應用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各個階段都集中在一個環(huán) 境中。先用編譯器編寫程序、接著調(diào)用編譯器進行編譯，連接之后即可直接運行。這樣免去了過去先用編譯器進行編譯，再退出編輯狀態(tài)進行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的反復過程。因此可以縮短開發(fā)周期。 因此我所選用的軟件開發(fā)平臺為 Keil軟件，用 C語言編寫具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖 所示。 第 22 頁 共 26 頁 圖 程序設計 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code ffw[]={0xfc,0xf6,0xf3,0xf9 }。 //2 相勵磁正轉(zhuǎn)表 uchar code rev[]={0xf9,0xf3,0xf6,0xfc }。 //2 相勵磁反轉(zhuǎn)表 sbit k1=P3^0。 //定義 K1開關 void delay(uint x) //延時函數(shù) { uchar i。 while(x) //i=x 即延時約 x毫秒 for(i=0。i60。i++)。 } /********以下是步進電機正轉(zhuǎn)函數(shù) ********/ void setp_motor_ffw() { P1=ffw[3]。 //取正轉(zhuǎn)數(shù)據(jù) delay(250)。 P1=ffw[2]。 delay(500)。 } 第 23 頁 共 26 頁 /********以下是步進電機反轉(zhuǎn)函數(shù) ********/ void setp_motor_rev() { P1=rev[2]。 //取反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù) delay(250)。 P1=rev[1]。 d