【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單方便也比較常用，價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低廉。雖然有很多缺點(diǎn)但是它的性能已經(jīng)足夠設(shè)計(jì)的使用。 電磁繼電器的原理圖繼電器與電機(jī)相連，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而使卷簾機(jī)升起和降落[10]。 三極管LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)顯示電流基本在10ma15ma，而單片機(jī)的輸出電流僅有幾毫安，這樣大的電流是不能驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示的，因此要想讓數(shù)碼管點(diǎn)亮必須有足夠大的驅(qū)動(dòng)電流[11]。經(jīng)過(guò)一番資料的查閱和以往老師講的理論知識(shí)，讓數(shù)碼管點(diǎn)亮必須的用到有一定驅(qū)動(dòng)能力的芯片或原件。結(jié)合所學(xué)知識(shí)最后我選擇了用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示，我們都知道三極管有NPN和PNP之分，而單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流非常小[12]，對(duì)于老式的89C51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，他的驅(qū)動(dòng)電流在10mA20mA左右。然而STC15F408AD的驅(qū)動(dòng)電流在10ma一下，但是他的灌電流單個(gè)管腳可達(dá)到20mA，整個(gè)IO口的電流和不能超過(guò)60mA[13]。在這些理論的支持下，我選擇了NPN型8050三極管，他的放大倍數(shù)在80150之間[15]，用來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管已經(jīng)足夠了。 三極管實(shí)物圖 光敏電阻光敏電阻，又稱光敏電阻器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。利用光敏電阻根據(jù)光照變化的不同其阻止也不同的原理，用單片機(jī)來(lái)測(cè)量其電阻分壓的值就可以間接反映出光照的強(qiáng)度。 自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的制作及工作原理介紹首先根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，畫(huà)出實(shí)作原理圖。由于用到單片機(jī)，要編寫(xiě)程序，所以先把程序編好，進(jìn)而調(diào)試，調(diào)試成功后就開(kāi)始在ISIS7 Professional仿真軟件上仿真，仿真成功后就購(gòu)買(mǎi)元器件，導(dǎo)線，錫絲，電路板，烙鐵，5號(hào)電池，電機(jī)。工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)是此電路中的核心器件，所謂單片機(jī)，就是將中央處理器CPU,存儲(chǔ)器,定時(shí)/計(jì)數(shù)器和I/O接口電路等計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，配合適當(dāng)?shù)耐鈬O(shè)備和軟件構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)。控制器是計(jì)算機(jī)的控制核心，它負(fù)責(zé)從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出指令并對(duì)指令進(jìn)行分析，根據(jù)指令發(fā)出的控制信號(hào)，指揮輸入,輸出,運(yùn)算器,存儲(chǔ)器等功能部件協(xié)調(diào)工作。STC系列單片機(jī)是由深圳宏晶科技公司開(kāi)發(fā),臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司生產(chǎn)的增強(qiáng)8051內(nèi)核單片機(jī)。它給MCS51單片機(jī)融入了許多現(xiàn)代單片機(jī)新的功能部件，如AD,DAC,電壓監(jiān)控，“看門(mén)狗”電路，低壓檢測(cè)電路等。8051內(nèi)核單片機(jī)，在片內(nèi)資源，性能以及工作速度上都有了很大的改進(jìn)，尤其是采用了基于Flash的在線編程技術(shù)（ISP）,在對(duì)單片機(jī)編程寫(xiě)軟件時(shí)無(wú)需采用專用編程器，可以通過(guò)PC直接對(duì)STC系列單片機(jī)進(jìn)行編程，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單了。自動(dòng)窗簾作收簾作業(yè)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)卷簾軸轉(zhuǎn)動(dòng)，拴在卷簾軸上的簾子卷在卷簾軸上，完成收簾作業(yè)；卷簾機(jī)作鋪簾作業(yè)時(shí)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，因而完成鋪簾作業(yè)。連接電源后，給予光敏電阻光照，單片機(jī)所下載的程序驅(qū)動(dòng)電路中繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，數(shù)碼管顯示時(shí)間。三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管,晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。在對(duì)此實(shí)做焊接前所有籌備工作完成后，接下來(lái)就是焊接電路。在此過(guò)程中焊接水平很關(guān)鍵，烙鐵和錫絲的結(jié)合使用的好壞直接影響實(shí)做正常工作的成敗。4 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì) 概述在軟件設(shè)計(jì)中，我主要寫(xiě)了三部分的程序，分別為按鍵掃描程序、數(shù)碼管顯示程序、電機(jī)控制程序。這些分支程序都是在主程序的調(diào)用下完成的。 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)程序。首先分析程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，程序要實(shí)現(xiàn)可靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、三維立體顯示。通過(guò)按鍵控制程序選擇不同的顯示程序進(jìn)行顯示。主程序的工作流程見(jiàn)下圖。 主程序流程圖程序開(kāi)始時(shí)首先必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，其中初始化設(shè)置的內(nèi)容包括：中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，中斷初始化，定時(shí)器初始化，串行通信時(shí)通信方式的選擇和波特率的設(shè)定，各IO口功能的設(shè)定等。把各子程序?qū)憺橐粋€(gè)可單獨(dú)執(zhí)行的完整子程序段。各子程序編譯沒(méi)有錯(cuò)誤后再下載到單片機(jī)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，這兩項(xiàng)都通過(guò)后再將所有的程序整合到一起，形成一個(gè)完整的程序再進(jìn)行編譯和仿真驗(yàn)證。 顯示程序的設(shè)計(jì)顯示模塊用的是LED數(shù)碼管，由于單片機(jī)管腳數(shù)量的限制在該設(shè)計(jì)中主要用到的是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛的顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將數(shù)碼管所有的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連接在一起，每個(gè)數(shù)碼管的公共極增加位選通的控制電路，位選由各自獨(dú)立的三極管控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼的時(shí)候，三極管對(duì)位選通COM端口的電路進(jìn)行控制，因此我們只需要將顯示的數(shù)碼管的位選通控制端打開(kāi)，該位就可以顯示出字形，而沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)被點(diǎn)亮。然后通過(guò)分時(shí)輪流控制每一個(gè)數(shù)碼管的COM公共端，就可以使各個(gè)數(shù)碼管輪流被控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示。在輪流顯示的過(guò)程當(dāng)中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間大約為10～15ms，根據(jù)人們的視覺(jué)暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，然而事實(shí)上各位數(shù)碼管并不是同時(shí)點(diǎn)亮的，但是只要掃描的速度非?？?，給人們的印象就是一組組非常穩(wěn)定的顯示信息，而不會(huì)有閃爍的感覺(jué)，形成的動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示的效果是一樣的，能夠節(jié)省掉大量的I/O端口，而且功耗更低一些。在動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程中有一步是很關(guān)鍵的就是顯示的時(shí)間一定的控制的非常好，一般都在10ms左右。并且在一個(gè)數(shù)碼管顯示完畢后還的有一個(gè)消隱，因?yàn)橹荒苓@樣做才能減少數(shù)碼管的余暉效應(yīng)。這樣數(shù)碼管才能顯示的更干脆，顯示效果才會(huì)跟明顯。顯示采用的是掃描顯示方式，選通一列后按照列對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)第i列對(duì)應(yīng)的列數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第i和第i+7個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)由低至高位依次從控制端口輸出顯示。向右邏輯移位所得結(jié)果通過(guò)單片機(jī)端口輸出到鎖存器，通過(guò)片選需要顯示對(duì)應(yīng)的鎖存器在輸出顯示。如此依次循環(huán)選通各列來(lái)顯示所需畫(huà)面。動(dòng)態(tài)顯示程序流程。把顯示的數(shù)據(jù)送到P0口，相應(yīng)的鎖存器接收數(shù)據(jù)，再把片選鎖存器的數(shù)據(jù)送到端口，相應(yīng)鎖存器接收數(shù)據(jù)并鎖存輸出顯示，接著把下一組數(shù)據(jù)送到P0口，改變片選鎖存器的數(shù)據(jù)，送到相應(yīng)鎖存器輸出顯示，直到把所有的數(shù)據(jù)局輸出傳送完畢后，顯示完成后，退出顯示程序，等待指令。 按鍵模塊程序設(shè)計(jì)單片機(jī)按鍵檢測(cè)程序的書(shū)寫(xiě)及流程是比較簡(jiǎn)單的，在上一節(jié)的按鍵方案選擇中設(shè)計(jì)到兩種按鍵檢測(cè)的方法，在該設(shè)計(jì)中我用的是直接按鍵檢測(cè)法，就是按鍵按下后直接接地，把單片機(jī)的IO口拉低。單片機(jī)檢測(cè)到IO為低電平時(shí)就認(rèn)為當(dāng)前出現(xiàn)了按鍵操作行為，這樣的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單實(shí)用，可靠性高。在按鍵設(shè)計(jì)中，必須的對(duì)設(shè)計(jì)到的程序有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。我們都知道按鍵在按下的時(shí)候是有抖動(dòng)的，因此在按鍵檢測(cè)的時(shí)候?yàn)榱朔乐拐`判斷我們必須對(duì)按鍵的抖動(dòng)做一些處理。在抖動(dòng)處理中有兩種處理方法一是硬件去斗。再一個(gè)是軟件去斗。該設(shè)計(jì)中我用到的是軟件去斗。當(dāng)檢測(cè)到有低電平時(shí)先延時(shí)10ms，10ms之后再次檢測(cè)按鍵的IO口是否為低電平，如果仍然是低電平那么單片機(jī)就判斷為當(dāng)前出現(xiàn)按鍵操作行為。接下來(lái)還的有按鍵松開(kāi)檢測(cè)，只有當(dāng)按鍵松開(kāi)了才認(rèn)為一個(gè)按鍵過(guò)程的完成。 按鍵程序流程框圖 傳感器模塊程序設(shè)計(jì)在傳感器的設(shè)計(jì)中主要用到單片機(jī)的AD功能，單片機(jī)檢測(cè)到的模擬信號(hào)只能是小信號(hào)的直流量，而要檢測(cè)光照強(qiáng)度就得利用到光照強(qiáng)度檢測(cè)傳感器，光照強(qiáng)度檢測(cè)傳感是根據(jù)光照強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化成電阻的變化，根據(jù)電阻的變化來(lái)判定光照強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)中我是利用單片機(jī)的AD功能來(lái)檢測(cè)光照強(qiáng)度。直流小信號(hào)后輸送到單片機(jī)AD口，共單片機(jī)檢測(cè)。STC15F408AD單片機(jī)內(nèi)部自帶有AD轉(zhuǎn)換電路，所以轉(zhuǎn)化好的直流信號(hào)被單片機(jī)檢測(cè)到就得設(shè)定AD程序。AD設(shè)置就是把STC官網(wǎng)給的資料進(jìn)行一些特俗寄存器的進(jìn)行設(shè)定，然后單片機(jī)直接讀取。 控制模塊程序設(shè)計(jì)控制模塊的程序設(shè)計(jì)主要是控制繼電器，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器?？刂瞥绦虻臅?shū)寫(xiě)也是根據(jù)各各模塊來(lái)設(shè)定的。三極管的開(kāi)斷也是在具體的環(huán)境下才有它的具體用途。這部分的控制是穿插在在程序中的很多子程序中。5 電路板制作在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，我們也做過(guò)課程設(shè)計(jì)，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中也有牽涉到電路板的制作。制作PCB電路板是我好幾年前就想做的事，之前只聽(tīng)說(shuō)過(guò)Protel 99se。我也曾經(jīng)試著去學(xué)習(xí)它，可是摸索了半天，就連新建一個(gè)工程都沒(méi)有建成，這樣的經(jīng)歷讓我對(duì)制作PCB電路板有了恐懼感。直到上一次的課程設(shè)計(jì)我才見(jiàn)識(shí)到老師是怎么制作電路板的，從那時(shí)起又激發(fā)了我學(xué)習(xí)PCB制作的熱情。在網(wǎng)上下載了DXP的教程后我開(kāi)始沒(méi)日沒(méi)夜的學(xué)習(xí)實(shí)踐，從制作電路原理圖開(kāi)始，之后開(kāi)始自己做元器件的封裝。學(xué)習(xí)背誦封裝庫(kù)名稱。將近一個(gè)月的學(xué)習(xí)實(shí)踐制作，我基本掌握了PCB的制作方法流程。在確定好原理圖之后，我就開(kāi)始生成PCB圖，生成好的PCB圖先進(jìn)行輸出打印，最后打印出的結(jié)果令我傷心。布線太細(xì)，如果腐蝕的時(shí)候根本就不能保證導(dǎo)線沒(méi)有斷線。再一次的修改線寬。老師的指導(dǎo)是先進(jìn)行自動(dòng)布線然后進(jìn)行手動(dòng)布線這樣才能根據(jù)你的要求作出理想的PCB。老師的建議給了我很大的啟發(fā)，經(jīng)過(guò)一天的修改我完成了PCB板的電路制作。制作好的PCB圖先打印到硫酸紙上，然后把打印好的硫酸紙覆蓋在覆銅板上。固定好之后先用轉(zhuǎn)孔機(jī)給電路板打上定位孔，之后再把另一張硫酸紙對(duì)著定位孔進(jìn)行固定。固定好的覆銅板就可以在熱轉(zhuǎn)印機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)印，轉(zhuǎn)印好的電路板進(jìn)行腐蝕，最后制作好的電路板進(jìn)行修理連線，將元器件焊接到電路板上，燒上程序開(kāi)始進(jìn)一步的調(diào)試。測(cè)試每一部分的功能，待電路檢測(cè)無(wú)誤后開(kāi)始進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試。6 系統(tǒng)調(diào)試在以上電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上就開(kāi)始了硬件電路的制作，腐蝕完成的PCB結(jié)束之后就準(zhǔn)備開(kāi)始焊接元器件。在焊接的時(shí)候發(fā)現(xiàn)在用Protel DXP設(shè)計(jì)電路板的時(shí)候犯了一個(gè)很不小心的錯(cuò)誤，原來(lái)電源和接地的標(biāo)號(hào)網(wǎng)絡(luò)根本就沒(méi)有保持一致，以至于生成的網(wǎng)絡(luò)表有錯(cuò)誤。雖然軟件并沒(méi)有檢測(cè)出來(lái)錯(cuò)誤，但是實(shí)際上是個(gè)錯(cuò)誤的電路圖。介于這部分的疏忽大意，導(dǎo)致這個(gè)電路板的制作無(wú)效。緊接著在非常認(rèn)真的修改錯(cuò)誤之后繼續(xù)開(kāi)始制作電路板，焊接電子元器件，并完成了硬件電路的制作。然而當(dāng)接通電源時(shí)又發(fā)現(xiàn)LED數(shù)碼管不亮，開(kāi)始完全迷茫了。當(dāng)然，有問(wèn)題就是要想辦法解決的，沉靜下來(lái)仔細(xì)再檢查Protel上的原理圖，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么錯(cuò)誤，并且檢查了電路的電源部分，發(fā)現(xiàn)電源完全正確。在通電測(cè)試的時(shí)候，數(shù)碼管一直不亮，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，是三極管封裝有誤，還好錯(cuò)誤可以補(bǔ)救，將三極管旋轉(zhuǎn)90度后正好符合電路要求，修改好的電路可以工作了。滿懷信心的再次實(shí)驗(yàn)修好的電路，下進(jìn)去程序后數(shù)碼管顯示正常。忙活一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)總算完成。數(shù)碼管顯示正常。可是在把完整的程序?qū)懭胫蟀l(fā)現(xiàn)根本就顯示不了，進(jìn)行資料的查閱，網(wǎng)上的問(wèn)答高手們指出說(shuō)：“單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)太小，加上拉就行了”。我按照高手提供的方案我接了一個(gè)上拉，果然工作正常。硬件調(diào)試結(jié)束。對(duì)試驗(yàn)階段的電路板的安裝一般有兩種方式即焊接方式和面包板插接方式。使用面包板焊接更加方便，容易更換線路和器件，而且可以多次使用。但在多次使用的面包板中彈簧片會(huì)變松，彈性變差，容易造成接觸不良，這是需要注意的。實(shí)驗(yàn)和測(cè)試常用的儀器有：萬(wàn)用表、穩(wěn)壓電源、示波器、邏輯分析儀等。（1）測(cè)試前不加電源的檢查對(duì)照電路圖和實(shí)際線路檢查連線是否正確，包括錯(cuò)接、少接、多接等；用萬(wàn)用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元