【正文】 修改設(shè)計(jì)中的錯誤。當(dāng)濕度傳感器測試到空氣濕度大于百分之八十時，電機(jī)轉(zhuǎn)動代表窗戶開啟，之后當(dāng)濕度低于百分之 80 時，電機(jī)重新轉(zhuǎn)動，代表窗戶關(guān)閉。 開始 從機(jī) 80us 低電平 N 輸出低電平 是否結(jié)束 Y 延時 18ms 從機(jī) 80us高電平 N 是否結(jié)束 Y 輸出高電平 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收 將數(shù)據(jù)按十進(jìn)制數(shù)位 延時 40us 存入數(shù)組 讀 引腳是 N 結(jié)束并保持 否為 高電平 Y 圖 43 溫濕 度檢測流程圖 南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 窗戶控制系統(tǒng)主要是對窗戶的控制，本次設(shè)計(jì)中就是對步進(jìn)電機(jī)的控制（步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動模擬窗戶開關(guān)）。軟件流程圖如圖 開 始 系統(tǒng)初始化 測量溫度 測量濕度 是 否 超限 關(guān)窗 是 否 開窗 南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 42所示： 開始 LCD 初始化 延時 設(shè)第一行顯示位置 顯示第一行內(nèi)容 設(shè)第二行顯示位置 顯示第二行內(nèi) 容 圖 42 LCD1602 軟件流程圖 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 溫濕度檢測程序 DHT11 子程序是結(jié)合它的用戶使用資料編寫，主要完成的是初始化 DHT11，從DHT11 中讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，向 DHT11 中寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，配置 DHT11 包括警報溫度的上限和下限、溫度轉(zhuǎn)換的精度，讀出 Scrachpad 存儲器中的九個字節(jié)的數(shù)據(jù)，讀出 Rom 中的 64位 Code 值，對讀出的 Scrachpad 數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，然后根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)得到測量出的十進(jìn)制溫度值 。 各部分子程序 1602LCD 顯示子程序 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，在執(zhí)行每條指令之前要確認(rèn)模塊的忙標(biāo) 志為低電平，表示不忙，則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，告訴模塊在哪里現(xiàn)實(shí)了字符。 系統(tǒng)主要流程如圖 41所示。當(dāng)產(chǎn)生中斷時，微控單元被喚醒并執(zhí)行相應(yīng)的中服務(wù)子程序，從中斷子程序返回后，系統(tǒng)又進(jìn)入到待機(jī)模式。主程序中僅完成了系統(tǒng)的初始化和開始的顯示部分，然后就進(jìn)入待機(jī)模式。 uVisioll2 DE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 C5l 編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使用戶可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。溫度傳感器檢測到室外溫度低于 30℃時， =0、 高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)窗戶開啟到限位點(diǎn)時，電機(jī)停止 .下圖 39是步進(jìn)電機(jī)與系統(tǒng)連接圖。 窗戶控制系統(tǒng)主要包括開關(guān)窗戶的控制。因此只要控制在四相繞組上輸入脈沖的順序，就可以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn) 。該電路具有如下的特點(diǎn) : ULN2020 的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,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(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。 ULN2020 是大電流驅(qū)動陣列 ,一般用于智能儀表、單片機(jī)、 PLC、等控制電路中，繼電器等負(fù)載可以直接被它所驅(qū)動。 南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 37 ULN 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能圖 ULN2020 管腳排列如上圖 37 所示： ULN2020 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能， ULN 是集成達(dá)林頓管 IC，內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅(qū)動繼電器。 E 引腳為電機(jī)的使能引腳，通過該位可以控制液晶的使能。 1602 液晶 RW 引腳接單片機(jī)的 口，通過該口可以選擇送給讀液晶還是寫液晶。 1602 液晶 RS 引腳接單片機(jī)的 口，通過該口可以選擇送給液晶的是數(shù)據(jù)還是指令。（說明： 1為高電平 、 0為低電平） 1602 與單片機(jī)系統(tǒng)連接圖如圖 36所示。引腳功能說明， 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳（帶背光）或者 14 腳（無背光）接口，各引腳接口說明如下表 34： 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯 示 偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令 選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 D8 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 D9 背光源正極 表 34 1602 引腳接口說明表 1602 液晶指令表如表 35所示 。一般 1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 33所示。原理圖如 32 所示。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在傳感器 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)， 信第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 號傳輸距離可以達(dá)到 20 米以上，由于它采用單線制串行接口，使系統(tǒng)更加快捷簡單，且此產(chǎn)品為 4針單排引腳裝，連接起來十分的方便。次產(chǎn)品響應(yīng)速度很快，性價比高 .體積小，功耗低也是這個傳感器的一大優(yōu)勢。 本次設(shè)計(jì)所用的傳感器是 DHT11 溫濕度傳感器，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的傳感器。這個晶振信號可以傳送至內(nèi)部的時鐘電路，圖中的晶振頻率為，為單片機(jī)提供必要的系統(tǒng)時鐘，外接晶體時，電容 C6和 C7通常選 30pF。 振蕩電路：振蕩電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路 ,產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時鐘頻率，晶振提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。在單片機(jī)的復(fù)位信號 RST上保持 2 個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就會復(fù)位。系統(tǒng)整體原理圖如圖 31所示。 單片機(jī)小系統(tǒng)是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心部分。 XTAL1：內(nèi)部時鐘發(fā)生電路及振蕩器反相放大器的輸入端。當(dāng)該位為高電平時，先讀內(nèi) ROM 再讀外 ROM 為低電平時，直接讀外 ROM,如要要執(zhí)行內(nèi)部程序的指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 DISRTO 在默認(rèn)情況下，高電平使能?？撮T狗溢出后， RST 腳將輸出超過 2個機(jī)器周期的高電平促使單片機(jī)復(fù)位。 RST：復(fù)位引腳。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時器 /記數(shù)器 2的外部記數(shù)輸入 ()和定時器 /記數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入 ()。 P1 口： P1口內(nèi)部具有上拉電阻， 8 位雙向 I/O 口， P1 口驅(qū)動能力不如 P0 口，該口能驅(qū)動 4個 TTL 門電路。在 flash 編程時， P0 口也用來接收程序；在程序校驗(yàn)時，該口可以輸出指令。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 當(dāng)單 片機(jī)訪問外部器件時， P0 口被當(dāng)做復(fù)用口使用。 P0口：該口漏極開路，雙向，作為輸出口，每位可以驅(qū)動 8個 TTL 門電路。我們選 擇的 STC89C52 單片機(jī)，是一種低功耗，它具有 8位 CMOS高性能微控制器，具有系統(tǒng)可編程 8K ISP Flash 存儲器。單片機(jī)由大規(guī)模集成電路結(jié)束發(fā)展進(jìn)化而來，常見的單片機(jī)有 8051 系列的單片機(jī)、 PIC 系列、 AVR系列、 SPCE061A 的凌陽單片機(jī)。南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 概述 本系統(tǒng)主要由 4 個大的模塊構(gòu)成，分別是主控模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、 LCD 液晶顯示模塊、溫濕度模塊，其中主控模塊是此次設(shè)計(jì)的核心模塊，主要是指 AT89C51芯片，它控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行，利用其各個口分別控制其他模塊 ，使其它模塊能夠成為一個整體，實(shí)現(xiàn)功能的需要。 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 由 PROTEL 設(shè)計(jì)的電路原理圖如圖 21 所示，整個系統(tǒng)采用溫濕度傳感器 DHT11采集溫濕度信號，由于采用 DHT11 濕度傳感器，本次設(shè)計(jì)不考慮 A/D 轉(zhuǎn)換， DHT11溫濕度傳感器將數(shù)字信號傳給單片機(jī)，單片機(jī)對信號做出判斷，如果 溫濕度超過設(shè)單 片 機(jī) 晶 振 電路 溫濕度電路 電機(jī)驅(qū)動 復(fù)位電路 顯示電路 第三章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及方案選擇 7 定值，單片機(jī)將信號傳給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路轉(zhuǎn)動，顯示電路收到單片機(jī)信號，顯示溫濕度的值。 綜上所述，系統(tǒng)由單片 機(jī)小系統(tǒng)，溫濕度模塊、顯示電路（ LCD1602）、驅(qū)動電路組成。 步距值不受各種干擾因素的影響 ，能持續(xù)穩(wěn)定工作，價格也比較便宜。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動方案 方案一：選用三洋 STK4132 來驅(qū)動電機(jī)， STK4132 的功率為 20W，失真達(dá)到 %，價格也比較高。具有超高的性價比。且簡便易行。方案二即便不能實(shí)現(xiàn)方案一的高精度測量。 經(jīng)上述分析，方案一雖然精度更精確。溫度測量的精度是 \+2℃，濕度測量的精度是 \+5%RH。該產(chǎn)品具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。 DHT11 內(nèi)部集成模 擬電路和數(shù)字電路，可以直接輸出數(shù)字信號，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。 方案二：選用 DHT11 作為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測模塊?？蓽y量相對濕度范圍在 0%~100%RH。最高精度可達(dá) ℃。具有獨(dú)特的單線式接口方式。 溫濕度傳感器方案選擇 方案一：選用 DS18B20 溫度傳感器作為溫度檢測模塊。針對我們的設(shè)計(jì)，需要顯示溫度 濕度等信息，我們選擇顯示內(nèi)容更 豐富的 HJ1602。 1602 只能顯示字母、數(shù)字和符號能顯示16*2 個字符，但寄存器不止 32 個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單方便。 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。因此它被廣泛用作數(shù)字儀器儀第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及方案選擇 5 表、數(shù)控裝置、計(jì)算機(jī)的數(shù)顯器件。 顯示方案模塊選擇 方案一：采用 LED 數(shù)碼管。方案的造價低，性價比比較高并且簡單可靠。 方案選擇 控制模塊方案 方案一：利用 FPGA 或 CPLD 進(jìn)行總體控制、顯示等功能，再配合運(yùn)用 VHDL 語言去設(shè)計(jì)數(shù)字硬件控制模塊來控制整個系統(tǒng)，它具有工作穩(wěn)定可靠，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)。 南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及方案選擇 本文要完成的功能是設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的自動關(guān)窗系統(tǒng)，因此整個系統(tǒng)應(yīng)該有控制模塊、溫濕度模塊、顯示模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊組成。 論文主要章節(jié)安排 本文共分為六章，第一章介紹系統(tǒng)的研究內(nèi)容及背景意義，第二章介紹系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案以及方案的論證，第三章介紹系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計(jì)，第四章主要介紹南京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 系統(tǒng)的軟件模塊的設(shè)計(jì)及各個軟件模塊流程圖，第五章對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試，并對結(jié)論做一闡述。本課題主要分為以下幾個具體 實(shí)現(xiàn)步驟： 1. 整理要運(yùn)用的知識： (1) 掌握單片機(jī)的基本工作原理及指令系統(tǒng)； (2) 掌握 MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)方法與原理； (3) 熟練掌握并應(yīng)用 Protel 軟件來繪制原理圖。在硬件電路設(shè)計(jì)上，還要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個功能模塊的正確設(shè)計(jì)及連接。所以在本次設(shè)計(jì)中分別采用 proteus 和 keil 這兩款軟件對軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真?，F(xiàn)行的硬件電路主要采用 protues 來設(shè)計(jì)， protues 擁有龐大的元器件庫和