【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CHMOS 單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳 接入。 XTAL2：接外部晶體的一個(gè)引腳。 HMOS 單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。 RST：①?gòu)?fù)位信號(hào)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(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào) ALE用于鎖存 P0端口的低 8位地址。 ALE輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6。②對(duì) 8751 單片機(jī)片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由該引腳接入。 PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP： ① EA=0，單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì) 8031 單片機(jī)此引腳必須接地。 EA=1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的 8XX51 第 15 頁(yè) 共 26 頁(yè) 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過(guò) 4KB范圍，單片機(jī)將自動(dòng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。②在 8751單片機(jī)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(fù)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(shè)備。②在有外接存儲(chǔ)器和 I/O 接口時(shí)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(shí)使用 P0 口。此低 8位地址由ALE 信號(hào)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(dòng)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(shè)備。②在 有外接存儲(chǔ)器和 I/O 接口時(shí)，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(duì)于內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)來(lái)說(shuō)， 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(shè)備。②作為第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表 所示 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 表 P3口第二功能說(shuō)明 第 16 頁(yè) 共 26 頁(yè) (3)單片機(jī)本身的微小電路 圖 單片機(jī)的微小系統(tǒng)連線圖 上圖為單片機(jī)的小系統(tǒng)，包含片內(nèi)振蕩電路和復(fù)位電路。 片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個(gè)晶振，兩個(gè)電容， 電容值取值范圍 15~45pf,取值范圍晶振值 0~24MHZ。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖，單片機(jī)所有運(yùn)動(dòng)與控制過(guò)程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，時(shí)鐘電路好比人的心臟，如果人的心臟停止工作，則人就沒(méi)有生命了，同樣，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作，那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。 復(fù)位電路：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位，一般在此引腳與 VSS 之間接一個(gè)下拉電阻，與 VCC引腳之間接一個(gè)電容，單片機(jī)復(fù)位后，從程序存儲(chǔ)器的 0000H 單元執(zhí)行程序，并初始化一些專(zhuān)用寄存器為復(fù)位狀態(tài)值。本文 中單片機(jī)復(fù)位電路的連接如上圖。 執(zhí)行單元模塊設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分 amp。amp。行程開(kāi)關(guān) 第 17 頁(yè) 共 26 頁(yè) （ 1） L293D 芯片介紹 L293D 為意大利 SGS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片 ( Dual FullBridge Driver ),內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)二相或 1 個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯 片可直接由單片機(jī)的 IO 端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)， L293D 之接腳如圖 所示， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間接步進(jìn)電機(jī)； input1~input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)； Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。本文主要采用 L293D 驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)單片機(jī)的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)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(guān)系表如表 （ ENB引腳與 ENA 引腳同）： L293D 功能引腳模塊 Ｅ NＡ IN1 IN2 運(yùn)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(yè) 共 26 頁(yè) （ 2）芯片（采用 powerso20 封裝）引腳說(shuō)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(jī)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(jī)的正反轉(zhuǎn) ,輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。 OUT1~ OUT4：輸出端，接電機(jī)。 L293D 需要從外部接兩個(gè)電壓，一個(gè)是給電機(jī)的，另一個(gè)給 L293D 芯片的。 圖 雙四拍模式波形圖 （ 3）位置開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)） 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)窗簾運(yùn)動(dòng)到末端位置時(shí)會(huì)碰到行程開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸頭閉合，一旦常開(kāi)觸頭閉合，電機(jī)就停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當(dāng)天亮或天暗時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)反方向運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)的障礙物去除，常開(kāi)觸頭恢復(fù)，由此實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的末端停止控制，沒(méi)有碰到常開(kāi)觸頭，電機(jī)會(huì)一直運(yùn)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(kāi)關(guān)（又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其出頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或斷開(kāi)控制電路，達(dá)到一定的控制目的，用以控制其行程、進(jìn)行終端限 位保護(hù)。通常，這類(lèi)開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)部件暗特定的位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。 第 19 頁(yè) 共 26 頁(yè) 在電氣控制系統(tǒng)中，位置開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。一般限位開(kāi)關(guān)由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。 在實(shí)際生產(chǎn)中，行程開(kāi)關(guān)被安裝在預(yù)先定好的位置，當(dāng)安裝在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換，所以說(shuō)，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切開(kāi)電路開(kāi)關(guān)，其作用原理與按鈕相似。 行程開(kāi)關(guān)可以安裝在相 對(duì)靜止的物體（如固定架、門(mén)框等，簡(jiǎn)稱(chēng)靜物）上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車(chē)、門(mén)等，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。由開(kāi)關(guān)接點(diǎn)開(kāi)、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作 本文選用的是直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)。 直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作原理同按鈕類(lèi)似，所不同的是：一個(gè)是手動(dòng)，另一個(gè)則由運(yùn)動(dòng)部件的撞塊碰撞。當(dāng)外界運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開(kāi)后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。 步進(jìn)電機(jī)選用 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。本文選用的是混合式步進(jìn)電機(jī)，混合式步進(jìn)電機(jī)是混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度，五相步進(jìn)角一般為 度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 執(zhí)行單元模塊電路連接 （ 1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接 本文主要采用 L293D，通過(guò)單片機(jī)的 I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖 信號(hào)的順序即可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 L293D 的輸入引腳與單片機(jī)的 ~ 口分別相連， IN1~IN4 引腳從單片機(jī)輸入控制電平，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， OUT1~OUT4 分別接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)相線， ENA、 ENB 接控制使能端控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)、停。當(dāng) ENA、 ENB 同時(shí)接高電平時(shí) 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(yè) 共 26 頁(yè) 制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接 2個(gè)續(xù)流二極管，起到保護(hù)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(duì)本自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須滿(mǎn)足用戶(hù)想要窗簾停的某一位置停下來(lái)的需求，為此設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)停止開(kāi)關(guān)，為簡(jiǎn)化程序，更加利用 L293D 芯片本身的功能，本文采用了一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān) SW1，開(kāi)關(guān)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(dāng)開(kāi)關(guān)接到地時(shí)，兩個(gè)使能端接地， L293D 芯片不再起作用，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)到停止的目的。 電機(jī)控 制窗簾的兩個(gè)極限位置 窗簾的兩端，要能使電機(jī)停下來(lái)，這一問(wèn)題的解決有兩種方案，一種是計(jì)算步進(jìn)電機(jī)在窗簾開(kāi)合長(zhǎng)度中所要轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)本身的步長(zhǎng)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，寫(xiě)入程序里進(jìn)行控制，還有一種是利用行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)窗簾走到極限位置時(shí)會(huì)碰到行程開(kāi)關(guān)，使行程開(kāi)關(guān)閉合，這里的行程開(kāi)關(guān)是接地和使能端的，開(kāi)關(guān)閉合就是關(guān)閉使能端，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，分析比較這兩種方案，認(rèn)為后一種較為簡(jiǎn)便且使居室的嚴(yán)密性得到保證，因?yàn)槭芟抻诓竭M(jìn)電機(jī)本身的精確度和丟步失步現(xiàn)象，電機(jī)難免不會(huì)在某一時(shí)刻出現(xiàn)丟步，是窗簾在還沒(méi)完全拉合的狀 態(tài)下停止。 行程開(kāi)關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)極限位置停止：天亮?xí)r，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾以某一速度被慢慢拉開(kāi)，走到極限位置時(shí)，窗簾碰到右端的行程開(kāi)關(guān) SW3，開(kāi)關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)天暗時(shí)，光敏傳感器輸出低電平，電機(jī)要逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了，窗簾打開(kāi)，障礙物去除，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使能端打開(kāi)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同樣電機(jī)反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開(kāi)關(guān) SW4時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 鑒于上述考慮，我們小組的設(shè)計(jì)電路圖如 所示： 第 21 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 L293D控制電機(jī)電路 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序流程 51 單片機(jī)的開(kāi)發(fā)除了需要硬件的支持外，同樣離不開(kāi)軟件。 CPU 真正可執(zhí)行的是機(jī)器碼，用匯編語(yǔ)言或 C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序必須轉(zhuǎn)為機(jī)器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)化方法有手動(dòng)匯編和機(jī)器匯編兩種，前者已很少使用，機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼的編譯方法。這種匯編軟件稱(chēng)為編譯器，keil 是目前最流行的 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件， keil 提供了一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境uVision,它包括編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理、和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。這樣，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的過(guò)程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各個(gè)階段都集中在一個(gè)環(huán) 境中。先用編譯器編寫(xiě)程序、接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，連接之后即可直接運(yùn)行。這樣免去了過(guò)去先用編譯器進(jìn)行編譯，再退出編輯狀態(tài)進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的反復(fù)過(guò)程。因此可以縮短開(kāi)發(fā)周期。 因此我所選用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為 Keil軟件，用 C語(yǔ)言編寫(xiě)具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖 所示。 第 22 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 程序設(shè)計(jì) include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code ffw[]={0xfc,0xf6,0xf3,0xf9 }。 //2 相勵(lì)磁正轉(zhuǎn)表 uchar code rev[]={0xf9,0xf3,0xf6,0xfc }。 //2 相勵(lì)磁反轉(zhuǎn)表 sbit k1=P3^0。 //定義 K1開(kāi)關(guān) void delay(uint x) //延時(shí)函數(shù) { uchar i。 while(x) //i=x 即延時(shí)約 x毫秒 for(i=0。i60。i++)。 } /********以下是步進(jìn)電機(jī)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(yè) 共 26 頁(yè) /********以下是步進(jìn)電機(jī)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