【文章內(nèi)容簡介】 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 8 圖 4 復(fù)位及時鐘電路 電機驅(qū)動電路 本電路采用 ULN2021 芯片驅(qū)動。 ULN2021 是 大電流驅(qū)動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動繼電器等負載 。 輸入 5VTTL 電平，輸出可達500mA/50V。 ULN2021 是高耐壓、大電流達林頓陳列 ,由七個硅 NPN 達林頓管組成。 該電路的特點如下 : ULN2021的每一對達林頓都串聯(lián)一個 ,在 5V的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2021 是高壓大電流 達林頓晶體管 陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 引腳 1： CPU 脈沖輸入端，端口對應(yīng)一個信號輸出端。 引腳 2： CPU 脈沖輸入端。 引腳 3： CPU 脈沖輸入端。 引腳 4： CPU 脈沖輸入端。 引腳 5： CPU 脈沖輸入端。 引腳 6： CPU 脈沖輸入端。 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 9 引腳 7： CPU 脈沖輸入端。 引腳 8：接地。 引腳 9：該腳是內(nèi)部 7 個續(xù)流二極管負極的公共端，各二極管的正極分別接各達林頓管 的集電極。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地 ,實際上就是達林頓管的集電極對地接通。 引腳 10：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 7腳信號輸入端。 引腳 11：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 6腳信號輸入端。 引腳 12：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 5腳信號輸入端。 引腳 13：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 4腳信號輸入端。 引腳 14：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 3腳信號輸入端。 引腳 15：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 2腳信號輸入端。 引腳 16：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 1腳信號輸入端。 電路如圖 5所示： 圖 5 電機驅(qū)動電 路 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 本電路采用 ADC0804 芯片。 ADC0804 為一只具有 20 引腳 8位 CMOS 連續(xù)近似的 A/D 轉(zhuǎn)換器， 其規(guī)格如下： 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 10 (1) 高阻抗狀態(tài)輸出 (2) 分辨率： 8 位 (0~255) (3) 存取時間： 135 ms (4) 轉(zhuǎn)換時間： 100 ms (5) 總誤差： 1~+1LSB (6) 工作溫度： ADC0804C 為 0 度 ~70 度； ADC0804L 為 40 度 ~85 度 (7) 模擬輸入電壓范圍： 0V~5V (8) 參考電壓： (9) 工作電壓： 5V (10) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu) 引腳功能如下： D0D7：八位數(shù)字量輸出端； CLK：為芯片工作提供工作脈沖， 時鐘電路 如圖所示，時鐘頻率計算方式是：fCK=1/(RC ） CS：片選信號； WR：寫信號輸入端； RD：讀信號輸入端； INTR：轉(zhuǎn)換完畢中斷提供端； 其他管腳連接如圖，是供電和提供參考電壓 的管腳輸入端。 電路如圖 6所示： 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 11 圖 6 模數(shù)轉(zhuǎn)換 鍵盤電路 它是整個系統(tǒng)中最簡單的部分，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需七個按鍵：時間增大調(diào)整鍵、時間減小調(diào)整鍵、中停位置增大調(diào)整鍵、中停位置減小調(diào)整鍵、手動上升鍵、停止鍵、手動下降鍵。 打開電源將先顯示中停時間，然后顯示當前溫度。如果再按中停時間加、減鍵就可以選擇中停時間（十位、個位），按中停位置加、減鍵加鍵就可以調(diào)整中停位置。 調(diào)時間步驟如下： 1 按中停時間加、減鍵 數(shù)碼管顯示中停時間并定留不動 2 按中停位置加、減鍵 數(shù)碼管顯示中停位置并停留不動。 3 按手動升降鍵 電機轉(zhuǎn)動 原理圖如圖 7 所示： 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 12 圖 7 鍵盤電路圖 硬件電路原理總圖 在仿真電路中能實現(xiàn)所有功能后，使用 Altium Designer 來畫硬件原理圖 新建一個工程之后，新建一張原理圖，把所需的元器件擺放整齊，并正確連線，確認無誤后，就可以作元件封裝，并生成網(wǎng)絡(luò)，最后得到的硬件原理圖見附錄二（ PCB 圖見附錄一）。 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 13 3 軟件設(shè)計 硬件制作完畢之后，接下來就是 程序設(shè)計 ，本設(shè)計 采用 C語言 ,在主程序中，主要實現(xiàn)初始 化，按鍵處理，時間采用動態(tài)顯示方式。 當接受溫度和煙霧刺激之后 ，進入按鍵處理程序 . 程序流程圖如 8（源程序見附錄四） : 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 14 圖 8 程序流程圖 初始化 是否有火警 中停位置及中停時間設(shè)定 中停時間顯示 火警指示燈 門下降 中停位置到 中停時間到 下降 鍵掃描 門上升 下限位置 關(guān)閉 鍵盤掃描 Y N N N Y Y N Y N Y 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 15 電源打開后，單片機先通過傳感器接收的信號判斷是否產(chǎn)生火災(zāi)，若否，則在設(shè)定中停時間及中停位置后顯示環(huán)境溫度；若產(chǎn)生火災(zāi)則指示燈亮，同時門下降，至中停位置后停留至中停時間；然后斷續(xù)下降。最后檢測按鍵是否被按下，若按下，則門再次上升至中停位置；若求按下則本次火災(zāi)控制卷閘門操作 結(jié)束。 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 16 4 電路焊接調(diào)試及體會 硬件的焊接和調(diào)試 電路的調(diào)試我們可以分步驟來就行： 第一步：元器件在焊接之前用萬用表對其進行檢測。 第二步：焊接完一個小模塊電路之后，用萬用表檢測焊接之間的布線是否導(dǎo)通，因為可能在焊接的時候由于技術(shù)的不熟練會導(dǎo)致虛焊。 第三步：軟件測試，可以編寫一個功能小程序來檢測電路模塊是否能正常工作，若是不能正常工作，在來判斷是硬件的焊接錯誤還是軟件程序的編寫錯誤。 做實物就是把理論實踐到實物中來，實物的成功能夠讓我們更加直 觀的了解設(shè)計的功能原理帶來的結(jié)果，對于實物的焊接，由于我們是手工制作，難免會比較粗糙，在線路的排布引腳的焊接等方面都有可能會出現(xiàn)錯誤，而且在焊接實物的過程中也是我們進一步的對原理圖的認知，能更清楚的了解每一個模塊的電路是怎樣走線，怎樣與單片機連接在一起。在焊接的同時應(yīng)調(diào)試，不能全部焊完再調(diào)試，這樣會引起很不必要的麻煩。對于線路接口的地方，一定要耐心焊接，焊錫稍有不完整，會使電路短路或者開路。因此電路的檢測是很重要的一部分，在上電后，若是不能正常工作按原理圖分模塊進行電路檢測，是否有虛焊或漏焊現(xiàn)象；如焊接正常 ，在按信號傳遞的方向逐級檢測，找出出問題的一級，并向該級的上級進行檢測，直到將故障排除。 軟件調(diào)試 軟件的調(diào)試過程中，聯(lián)機調(diào)試非常重要，在硬件電路都正常的情況下，聯(lián)機調(diào)試就成了設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。 在軟件編程過程中，先可以寫出單元模塊的程序然后在單元模塊上進行測試，這樣的做法是讓我們思路更清晰不會混亂。 硬件實物圖 如附錄三所示。 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 17 5 設(shè)計總結(jié) 經(jīng)過這些天有關(guān)于 單片機控制的防火卷閘門 的課程設(shè)計，使我對單片機的應(yīng)用有了更深的了解。在 這次畢業(yè) 設(shè)計的過程中，還是碰到了許多的問 題。比如，對于數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示和 電機驅(qū)動 的綜合編程不能較好地解決；對于 程序 的前后順序及調(diào)用掌握得還不夠好；對于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒能熟練掌握 ， 通過 段時間 的苦想和反復(fù) 仿真測試 ，以及參考網(wǎng)上的程序，最終還是把問題解決了。 通過這次做畢業(yè)設(shè)計 ,我發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實設(shè)計中還需要注意很多的細節(jié) ,包括程序設(shè)計和硬件設(shè)計都要我們小心仔細 ,一個地方出錯就可能會整個系統(tǒng)失效。在硬件設(shè)計時，由于電路圖轉(zhuǎn)印不好使得腐蝕后的電路板出現(xiàn)斷線，在調(diào)試過程中引來很大的麻煩。特別是對于電機按照指令轉(zhuǎn)動的問題上，問到過很多麻煩，要么是不轉(zhuǎn)，要么是 不按指令轉(zhuǎn)動，于是我向同學請教，在同學耐心的指導(dǎo)下，經(jīng)過多次調(diào)整，才使得電機功能得以正常運行。在軟件設(shè)計時，還遇到了許多問題，畢竟想像和現(xiàn)實還是有很大的區(qū)別的 ,然而到了最后這些問題都一一被解決了，我也在這次畢業(yè)設(shè)計中學會了很多東西，總結(jié)出自已的一套解決問題的方法，這讓我覺得自已有了很大的收獲，為今后的工作和研究打下了堅定的基礎(chǔ)。 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 18 參考文獻 [1]張毅剛，彭喜源，譚曉昀編著。 MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計 [M]。哈爾濱工業(yè)大學出版社 [2]艾樹峰。基于主從多機通信的 暖房自動溫控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [J]電迅技術(shù)， 2021 年 05期 [3]何立民編著。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M]。北京航空航天大學出版社 [4]艾樹峰，苑冰。單片機在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾措施 [J]。電迅技術(shù)， 2021年 04期 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 19 附錄 1 PCB 圖 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 20 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 21 附錄 3 硬件實物圖 基于單片機的防火卷閘門控制電路的設(shè)計 22 附錄 4 源程序 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char uchar code tabledu[]={ //數(shù)碼管顯示數(shù)字代碼 0x3f,0x06,0x5b,0x4f