【正文】 同時(shí)，我要向在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我提供幫助和提出意見的同組同學(xué)表示感謝，在他們的幫助和建議下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以更加順利的完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)的初稿陳老師也是仔細(xì)審閱，細(xì)節(jié)部分的問(wèn)題也被他看出。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，陳老師給我指出了很多錯(cuò)誤，提出了很多寶貴意見，還給我提供了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所用到設(shè)備的支持。 首先要感謝的是指導(dǎo)老師 陳國(guó)良 老師 。但是，一個(gè)完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，讓我掌握了單片機(jī)系統(tǒng) 和電子操作軟件等方面的知識(shí)，尤其在動(dòng)手能力方面有很大的提升，也給今后更成功、完善的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？刂破鞴潭?，沒(méi)有藍(lán)牙和紅外控制功能。 同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的時(shí)間和能力有限，還有許多功能和技術(shù)沒(méi)有充分研究，如解決光電開關(guān)的滯回特性，可以使用施密特電路來(lái)完成，無(wú)奈時(shí)間有限。使得窗簾的開關(guān)更加的準(zhǔn)確，穩(wěn)定。本 設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)可以很好的執(zhí)行單片機(jī)的命令。所用芯片簡(jiǎn)單實(shí)用，減少了開發(fā)和硬件開銷。 縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，單片機(jī)使用了熟悉的 89C51 單片機(jī)，從而使整個(gè)控制芯片了如指掌。 本文設(shè)計(jì)了電動(dòng)窗簾控制器的智能項(xiàng)目，系統(tǒng)的介紹了電動(dòng)窗簾控制器的硬件電路設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)的以系列步驟。圖 是定時(shí)功能流程圖。當(dāng)時(shí)單元到達(dá) 24，時(shí)單元清零。 21 開 始調(diào) 用 顯 示 子 程序 延 時(shí) 6 m s有 按 鍵閉 合 ？2 次 調(diào) 用 顯 示 子程 序 延 時(shí) 1 2 m s有 按 鍵閉 合 ？鍵 碼 分 析執(zhí) 行 相 應(yīng) 的 模 塊顯 示返 回YNYN 圖 鍵盤程序流程圖 定時(shí)程序設(shè)計(jì) 定時(shí)的主要功能是在設(shè)定時(shí)間單片機(jī)能夠得到中斷信號(hào)，從而控制窗簾的開關(guān)。然后鍵碼分析，執(zhí)行相應(yīng)的模塊，顯示后返回?，F(xiàn)在用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開抖動(dòng)階段。 顯示 子 程序流程圖如圖 所示。 步 步 步 步 步 步 步 步傳 送 正 轉(zhuǎn) 的脈 沖 序 列傳 送 反 轉(zhuǎn) 的脈 沖 序 列是 正 轉(zhuǎn) 嗎 ？傳 送 步 數(shù) 是 否 完 畢 ？ 傳 送 步 數(shù) 是 否 完 畢 ？返 回NNYY 圖 步進(jìn)電機(jī)工作流程圖 顯示程序 顯示 程序開始后，起始地址 60H 發(fā)送到 R0， 01H 發(fā)送至顯示位代碼 R2，再將位代碼發(fā)送到單片機(jī) A口，單片機(jī)取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換成顯示代碼發(fā)送至單片機(jī) B口，延時(shí) 2ms，指針 R0 加 1，然后判斷 6 顯示是否完成。如果都不是，則是復(fù)位鍵，采取復(fù)位操作。 如果是設(shè)定鍵，則設(shè)定時(shí)間，開始計(jì)時(shí)；到時(shí)間后步進(jìn)電機(jī)開始相應(yīng)的工作，工作完成后停機(jī)。 主程序的流程圖如圖 。本章節(jié)系統(tǒng)的介紹了電動(dòng)窗簾的主程序和各主要功能子程序的設(shè)計(jì)流程，具體的程序代碼見附錄。 設(shè)計(jì)中用單片機(jī)啟動(dòng) ADC0809 后，延時(shí) 130us，就可以讀取正確的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 3） 中斷方式 中斷方式 ADC0809 與 8031 的中斷方式接口電路只需將 0809 的 EOC端經(jīng)過(guò)一非門連接到 8031 的 INTl 端即可?？筛鶕?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延了。接著，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 ,對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。為此可采用以下三種方式： 1） 定時(shí)傳送方式 ： 對(duì)于一種 A 時(shí)子程序。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定 A/D 轉(zhuǎn)換完成。 ADC0809 與 MCS51 單片機(jī)的連接如圖 所示 。因此， ADC0809 可處理 8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。 本 次設(shè)計(jì)使用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 圖 放大 濾波 電路 A/D 轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。綜合考慮， 采用低通濾波器 。 濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運(yùn)算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和分離各種不同信號(hào)的功能 。否則，放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對(duì)稱精度有關(guān)，又與運(yùn)算放大器本身的共模抑制能力有關(guān)。 來(lái)自傳感器的信號(hào)通常都伴隨著很大的共模電壓（包括干擾電壓）。 信號(hào)調(diào)理電路 放大 濾波 電路 在許多需要 用 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中， 多數(shù) 情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求， 在此 情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。再兩者進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)再送入單片機(jī) 89C2051 的 P0 16 口，從而通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 應(yīng)用光控原理工作，天亮窗簾自動(dòng)打開，天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： 紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。 通常，光敏電阻器都 制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。因此在自動(dòng)化技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。光敏電阻具有很高的靈敏度 ，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。光敏電 阻是用光電導(dǎo)體制成的光電器件，又稱光導(dǎo)管，他是基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)工作的。 圖 顯示 電路 15 傳感器 電動(dòng)窗簾要根據(jù)光照的情況而自動(dòng)開關(guān)窗簾，因而需要使用到光電傳感器。驅(qū)動(dòng)器采用 74LS164，由 89C51 的 和 來(lái)控制 LED 數(shù)碼管的顯示。 雖然某些新型 LED 驅(qū)動(dòng)芯片本身具有閃爍控制和熄滅控制功能，但通過(guò)合理的軟件設(shè)計(jì)，采用廉價(jià)芯片組成的驅(qū)動(dòng)電路同樣可以實(shí)現(xiàn)整數(shù)高位滅零和閃爍顯示功能，達(dá)到降低系統(tǒng)硬件成本的目的。每位數(shù)碼管由 7 個(gè)筆畫加上小數(shù)點(diǎn)共 8 個(gè)發(fā)光二極管組成；有共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，公共端用來(lái)進(jìn)行位控制，筆畫端用來(lái)進(jìn)行字符控制；數(shù)碼管顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法。 14 顯示部分則主要顯示時(shí)間，用于設(shè)置時(shí)間。 按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果不妥善處理，將會(huì)引起按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。當(dāng)全部按鍵均松開時(shí)，從列線上檢測(cè)不到行線輸出的低電平。 圖 鍵盤接口 電路 獲取 鍵盤 信息的方法有 2種，我們經(jīng)常用到的是掃描法。 16 個(gè)鍵分別為： 09 十個(gè)數(shù)字鍵，用于時(shí)間設(shè)定輸入；設(shè)定鍵，設(shè)定自動(dòng)窗簾開和關(guān)的時(shí)間；復(fù)位鍵，在程序出錯(cuò)或者有誤操作的時(shí)候；正轉(zhuǎn)鍵 ，使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾打開；反轉(zhuǎn)鍵，使步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉；停止鍵，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；確定鍵，時(shí)間設(shè)定完成后確定輸入。 13 圖 恒頻脈寬調(diào)制細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路 鍵盤 /顯示 接口電路 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。細(xì)分驅(qū)動(dòng)是用脈沖電壓來(lái)供電的，對(duì)于一個(gè)電壓脈沖，轉(zhuǎn)子就可以轉(zhuǎn)動(dòng)一步。 從提高效率的角度來(lái)看這是一個(gè)很好的驅(qū)動(dòng)電路，它可以用較高的電源電壓，同時(shí)無(wú)需外接電阻來(lái)限定額定電流和減少時(shí)間常數(shù)。雙電壓驅(qū)動(dòng)電路是采用兩種電源電壓，缺點(diǎn)在于在高低電壓連接處電流出現(xiàn)谷點(diǎn)，這樣必然引起力矩在谷點(diǎn)處下降，不易于電機(jī)的正常運(yùn)行。它最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率低。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有很多種，但最為常見的就是用單電壓驅(qū)動(dòng)，雙電壓驅(qū) 動(dòng)，斬波驅(qū)動(dòng)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。 步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，采用光電耦合器將單片機(jī)與步機(jī)電機(jī)隔離可以避免單片機(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)反串進(jìn)主控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)由軟件完成脈沖分配工作，不僅使線路簡(jiǎn)化，成本下降，而且可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖如 圖 所示 ： 圖 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖 脈 沖控制器 功率驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn) 電機(jī) 負(fù) 載 脈沖信號(hào) 12 圖 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 電路 圖 如圖 ，是步進(jìn)電機(jī) 控制系統(tǒng)的電路圖 。而本次測(cè)控系統(tǒng)是以單片機(jī)位控制中心的，下面將 介紹 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。即本次設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角的控制精度可以達(dá)到 176。 其步距角為 176。 單片機(jī)在本次試驗(yàn)中對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制從而達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)角和位移的控制的方法。 圖 電源電路圖 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件， 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域。圖 是單片機(jī)的電源電路。模式選擇腳 MOT接地， DS12887時(shí)鐘芯片的 AS端口和 89C51單片機(jī)的 AIE端直接相聯(lián)；而 DS、 R／ W 讀寫控制線與單片機(jī)的 RD/WR控制線 制線相連； DS12887的高位地址由 89C51單片機(jī)的 P2． 7端口來(lái)片選，則 DS12887的高 8位地址定為 7FH，而其低 8位則由芯片內(nèi)部各單元的地址來(lái)決定(00H3FH)； DS12887的中斷輸出端 IQR和 89C51的外部中斷 INT0端相聯(lián)，給單片機(jī)提供中斷信號(hào)； DS12887的 SQW端與 89C5I的 TO端相連。除此之外 ， 10 DS12887 內(nèi)部還有 128 字節(jié)的 RAM 的單元，其中前 10 個(gè)字節(jié)用于存放日歷時(shí)鐘信息，字節(jié) 0 為秒，字節(jié) 2 為分 ，字節(jié) 4 為時(shí)，字節(jié) 6 為星期，字節(jié) 7 為日，字節(jié) 8 為月，字節(jié) 9為年，字節(jié) 0AH0DH 用作控制和狀態(tài)寄存器，剩下的 114 字節(jié)為用戶 RAM，所有的這 128字節(jié)都是掉電非易失性的。RESET 引腳的信號(hào)對(duì)日歷時(shí)鐘和 RAM 沒(méi)有影響，但它影響 DS12887 的命令和狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在圖中直接將 RESET 連至 Vcc，這樣可以保證 DS12887 在進(jìn)入或退出電源失效狀態(tài)時(shí)，其工作狀態(tài)不受 RESET 引腳的影響。 DS12887 有兩種工作時(shí)序，即 MOTOROLA 和 INTEL 時(shí)序，由 MOT 引腳的電平指定，當(dāng) MOT 引腳為高電平時(shí)選擇 MOTOROLA 時(shí)序，當(dāng) MOT 引腳為低電平時(shí)選擇 INTEL 時(shí)序，圖中選為INTEL 時(shí)序，這時(shí)芯片的 DS 引腳接系統(tǒng)的讀信號(hào) /RD， R/W 引腳接系統(tǒng)的寫信號(hào) /WR。 DS12887 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，其主要功能包括非易失性時(shí)日歷時(shí)鐘、報(bào)警器、百年歷、可編程中斷、方波發(fā)生器和 114 字節(jié)的非易失靜態(tài) RAM。 9 圖 復(fù)位電路圖 時(shí)鐘電路 本設(shè)計(jì)需要窗簾在給定的時(shí)間自動(dòng)開 和關(guān)，所以需要用到定時(shí)器 ，而為了保證單片機(jī)與外界時(shí)鐘一致，要用到一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤（如程序跑飛）或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位鍵使 RST 腳為高電平，使 89C51擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。 圖 單片機(jī)晶振 電路圖 復(fù)位電路 復(fù)位是 單片機(jī)的初始化操作，只需要給 89C51 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2 個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使 89C51 復(fù)位。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。晶體的 頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。電路中的電容 C1 和 C2 的典型值通常選擇為 30PF 左右，該電容的大小會(huì)影響振蕩電路頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。 89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造 ，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 89C51 單片機(jī) 及 相關(guān)電路 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。顯示和鍵盤讓人機(jī)交換變得更容易。單片機(jī)外圍電路提供各模塊所需的 5V電源和時(shí)鐘模塊；信號(hào)檢測(cè)后的是模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理放大進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的硬件接線圖如圖 所示。顯示部件用來(lái)顯示電動(dòng) 窗簾控制器的各種狀態(tài)信息。 6 圖 電動(dòng)窗簾控制器結(jié)構(gòu)框圖 由光電傳感器來(lái)探測(cè)外界的光強(qiáng)，從傳感器出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的放大，濾波調(diào)理后輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器， A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響，所以期間要用到采樣保持電路。