【正文】 安電子科技大學出版社，2007. 電動機的單片機控制. 北京：北京航空航天大學出版社，2002．電子電路設計與實踐．濟南：山東科學技術出版社，2005．::航空工業(yè)出版社,1998附錄一：原理圖附錄二：程序清單主程序: ML EQU 32H 。 其次要感謝的是所有在大學三年中教育指導過我的所有老師，你們傳授給我的專業(yè)知識是我完成本設計的基礎，也是日后踏入工作崗位的重要基石，對于老師們一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)的精神表示衷心的感謝。在論文完稿之際，我想借此機會對在完成畢業(yè)設計期間關心、幫助、支持和鼓勵過我的老師、同學以及朋友們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福！首先我要感謝的是我的指導老師，在完成整個畢業(yè)設計的過程中，老師給我提供了很大的幫助，在選題、設計以及修改論文的各個環(huán)節(jié)里老師給我指出了很多錯誤，提出了很多寶貴意見，對于設計中存在的問題也是耐心的回答和指導，讓我能夠順利的完成畢業(yè)設計。 致 謝經(jīng)過這么長時間的忙碌，畢業(yè)設計和論文已經(jīng)接近尾聲。 此次設計過程中，在完成設計任務之外也讓我系統(tǒng)性地認識和全面地掌握了單片機相關技術，從本次畢業(yè)設計中我更加深刻地認識到理念來源于實際的含義。最后，對設計內(nèi)容進一步修繕，以求達到最佳設計結(jié)果。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關的資料和課題并且制定設計方案，進行設計的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實到設計環(huán)節(jié)中。光敏電阻的良好感光性以及步進電機的結(jié)構(gòu)簡單，控制方便的優(yōu)點使窗簾控制開關更加穩(wěn)定。應用89C51單片機的優(yōu)勢減少了硬件的復雜性，光敏電阻接收外界光照信號，經(jīng)過A\D轉(zhuǎn)換后，傳送給單片機一個電信號，單片機經(jīng)過處理后，控制步進電機做出相應的動作，以控制窗簾的開閉。結(jié)論 本次設計系統(tǒng)地介紹了自動窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設計以及軟件設計。對于四相8拍的設計，其控制方式模型如下： 步 序 控 制 位工作狀態(tài)控制模型D相C相B相A相 100000011AB03H 200000110BC06H 300001100CD0CH400001001DA09HA組線圈對應 B組線圈對應 C組線圈對應 D組線圈對應 正轉(zhuǎn)次序: AB組BC組CD組DA組 (即一個脈沖,正轉(zhuǎn) 度) 總之，只要按一定的順序改變 ～ 三位通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。 定時程序流程圖 步進電機程序設計步進電機是操控窗簾開閉的主要執(zhí)行器件，其設計主要是按照單片機指令以及按鍵指令進行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。時鐘芯片發(fā)出50ms的信號給單片機后，計數(shù)器開始工作，計數(shù)器記到20，則時間即為1秒，秒單元加1，當秒單元計數(shù)到60，分單元加1，此時秒單元清零。 （2）若沒有鍵被確認：直接結(jié)束處理（ret）。 2.若延時未到直接結(jié)束處理（ret）。 （2）若不是首次按下：將鍵值暫存起來，標志置位結(jié)束處理。 2).若不是連鍵則判斷：是否按下20ms？ 1.若確認按下20ms，得到有效鍵值等待彈起 2. 若不是按下20ms直接結(jié)束處理（ret）。在該設計中用以下思路設計的鍵處理程序。 在單片機應用系統(tǒng)設計中，系統(tǒng)有兩性能很大一部分取決于鍵盤處理程序。+5V。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 鍵盤程序流程圖按鍵設置采用了掃描法，要判斷鍵盤中有無鍵按下時將全部行線Y0Y3置低電平，列線置高電平，然后檢測列線的狀態(tài)。在單片機處理按鍵操作后都延時5ms，如果確定是按鍵后再延時12ms，這樣基本可以避免鍵盤的抖動。 主要子程序設計 鍵盤程序設計在操作按鍵時，無論是按下還是松開，觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，此時邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確處理，可能會引起單片機對按鍵命令的錯誤執(zhí)行。對于控制鍵，執(zhí)行窗簾開閉的工作。 主程序流程圖主程序流程說明：電路主要分為以下幾個部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分，步進電機控制部分、A\D轉(zhuǎn)換部分、單片機主控器件部分，各部分具有不同的子程序。第4章 程序分析與設計 主程序設計主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個子程序之間的聯(lián)系任務，主程序是無限循環(huán)，主要的功能是完成單片機初始化，開關中斷，對按鍵進行掃描，控制步進電機工作，控制計時器等。峰值電壓）=(9247。峰值電壓）=63（9247。/16 :4相8拍 :120Ω177。 窗簾框架構(gòu) 電機選擇本設計選用型號為：24BYJ48 12VDC 1/16 的直流電動機，其優(yōu)點是力矩大，精度高，大大增加了本設計的可利用性。 放大濾波電路 窗簾框架構(gòu)造設計窗簾框架構(gòu)造設計包括窗簾微動開關連接電路設計和窗簾架的制作與設計。此外，進行信號采集時，采集到的信號不僅是有用的信號，還有很多干擾信號，應該選用具有頻率選擇作用的濾波器，這樣可以比較有效地濾除噪聲和分離各種不同信號,在本設計中采用了低通濾波器。步進電機的驅(qū)動電路也有很多種，最為常見的是單電壓驅(qū)動，雙電壓驅(qū)動以及細分驅(qū)動等。這樣可以避免單片機與步進電機功率回路的共地干擾，防止強功率的干擾信號影響主控部分。 采用51驅(qū)動ULN2003的方法進行驅(qū)動， 其優(yōu)點是力矩大，精度高，176。在實際應用中由軟件代替步進控制器，其優(yōu)點是使線路簡化，降低成本，可靠性提高。下圖為步進電機運行原理圖。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動。然后將得到的兩組電壓值進行比較，比較后的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機89C51的P1接口，單片機處理后輸出命令控制電機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)通過光照控制窗簾的開關功能。光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控玩具，光控燈飾，燈具等光自動開關控制領域。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。 ADC0809與單片機連接示意圖 光敏傳感器窗簾自動控制系統(tǒng)的光控功能是可以根據(jù)光照的強弱來自動控制窗簾的開閉的，因此需要用到光照傳感元器件，在本設計中采用了光敏電阻。 通道選擇表 ，其中74LS373為鎖存器，當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，O0O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。 Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE：輸出允許信號。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 A、B、C：地址線（通道端口選擇線），A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。 START：轉(zhuǎn)換啟動信號。 ALE：地址鎖存允許信號。 　　（5）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度 　?。?）低功耗，約15mW。 　?。?）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關，以及相應的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100μs左右。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時，先要確定A/D轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度以及轉(zhuǎn)換位數(shù)等，A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關，在自定窗簾控制系統(tǒng)中采用了8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。 顯示電路74LS164是8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。 本設計采用的是4位LED數(shù)碼管的串行驅(qū)動電路來達到顯示的目的。通過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。故實際應用時必須增加驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復雜性。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二—十進位器進行驅(qū)動。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。采用LED數(shù)碼管進行顯示是因為LED數(shù)碼管具有以下幾個優(yōu)點：(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。由于按鍵比較多，單獨設置按鍵會增加總體設計的復雜性，而且為了減少所占用的端口，可以將按鍵組成一個矩陣。在窗簾控制系統(tǒng)設計中的鍵盤采用的是44矩陣鍵盤。模式選擇腳MOT接地， DS12887時鐘芯片的AS端口和89C51單片機的AIE端直接相聯(lián)；而DS、R／W 讀寫控制線與單片機的RD/WR控制線制線相連；DS12887的高位地址由89C51單片機的P2．7端口來片選，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)，給單片機提供中斷信號；DS12887的SQW端與89C5I的TO端相連。除此之外，DS12887內(nèi)部還有128字節(jié)的RAM的單元，其中前10個字節(jié)用于存放日歷時鐘信息，字節(jié)0為秒，字節(jié)2為分，字節(jié)4為時，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引腳的信號對日歷時鐘和RAM沒有影響，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在進入或退出電源失效狀態(tài)時，其工作狀態(tài)不受RESET引腳的影響。DS12887有兩種工作時序，即MOTOROLA和INTEL時序，由MOT引腳的電平指定，當MOT引腳為高電平時選擇MOTOROLA時序，當MOT引腳為低電平時選擇INTEL時序，圖中選為INTEL時序，這時芯片的DS引腳接系統(tǒng)的讀信號/RD，R/W引腳接系統(tǒng)的寫信號/WR。DS12887是DALLAS公司生產(chǎn)的實時日歷時鐘芯片，其主要功能包括非易失性時日歷時鐘、報警器、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。 復位電路圖 時鐘電路本設計需要窗簾在給定的時間自動開和關，所以需要用到定時器，而為了保證單片機與外界時鐘一致，要用到一個實時時鐘電路。復位時，單片機初始化為0000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。89C51常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。但反過來，運行速度對于存儲器的速度要求就越高，對印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。~12MHz。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。 晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。本文應用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機指令兼容，同時它的內(nèi)部包含用作程序存儲器4KB的基于FLASH技術的只讀存儲器。Intel公司把這種單片機的內(nèi)核，即8051內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。由于8051的編程需要制造商的支持，而8751的價格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲器方面。MCS51系列[1]單片機是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機系列。為了使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定時/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導體芯片上，構(gòu)成了一個完整的計算機系統(tǒng)。由于該電路在應用中比較常見，所以在此不做任何解析。LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來更可靠、更方便。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡的輸出同內(nèi)部基準穩(wěn)壓值 ，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。圖 LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、熱關斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等?！衿骷Ｗo：熱關斷及電流限制?！窆ぷ髂Ｊ娇刂疲篢TL電平兼容?！窨刂品绞剑篜WM?！裾鹗庮l率：52kHz。●最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V。它采用LM2576開關穩(wěn)壓集成電路將電動機電源+12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5V的直流電壓為單片機供電。鍵盤模塊主要作用是通過按鍵向單片機輸入指令，其中主要包括設定時間，控制步進電機轉(zhuǎn)動方向，從而控制窗簾的開與關。轉(zhuǎn)換后的信號由單片機控制器，來實現(xiàn)電機的運行與停止。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計硬件設計的好壞決定整個方案的成功與否，所以在硬件設計時，在實現(xiàn)功能的情況下電路設計越簡單越好，這樣才能保證這個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3）亮度自動控制：此功能是利用設定的光照強度自動完成窗簾的打開或者關閉，真正實現(xiàn)黑天關閉，白天打開的功能。對此，本控制系統(tǒng)提出可