【正文】 N并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制 ——這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。甚至于通過二相電流不同的組合，使其 1/3て變?yōu)?1/12て， 1/24て，這就 是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。 不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。如 A相通電， B， C相不通電，齒 4與 A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過 1/3て這樣經(jīng) 過 A、 B、 C、 A分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1前一齒）移到 A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按 A， B， C， A……通電，電機(jī)就每步（每脈沖） 1/3て ,向右旋轉(zhuǎn)。如 B相通電， A， C相不通電時(shí)，齒 2應(yīng)與 B對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過 1/3て，此時(shí)齒3與 C偏移為 1/3て，齒 4與 A偏移（て 1/3て） =2/3て。 電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理 下面 通過 三相 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理 來了解步進(jìn)電機(jī)的一般工作原理 。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ vr）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ pm）、混合式步進(jìn)電機(jī)（ hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 表 31 按鍵操作面板示意表 0 4 8 1 5 9 修改 2 6 刪除 3 7 確定 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 , 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。 11 圖 33 行列式矩陣鍵盤電路示意圖 本設(shè)計(jì)中使用的這 個(gè) 4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為 1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。 首先辨別鍵盤中有無按鍵按下，通過單片機(jī) I/O 口向鍵 盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。 (6) 接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。此時(shí)可停止定時(shí)器的計(jì)時(shí)，并判斷本次接收是否有效．如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等 0FFH，則接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效。 (4) 繼續(xù)接收下面的地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。如果計(jì)時(shí)值等于前導(dǎo)碼的時(shí)間，設(shè)立前導(dǎo)碼標(biāo)志。 (3) 從第二次進(jìn)入遙控中斷起，先停止計(jì)時(shí)。 解碼方法如下： (1) 設(shè)外部中斷 0(或者 1)為下降沿中斷，定時(shí)器 0(或者 1)為 16 位計(jì)時(shí)器．初始值為 0。 圖 32 紅外發(fā)射編碼示意圖 由圖 32 可以看出，紅外發(fā)射出的碼通過 38K 載波，一體化的接收頭信號(hào)端出的碼則通過內(nèi)部電 10 路解調(diào)并整形，輸出的則是數(shù)據(jù)波形。因?yàn)椴煌倪b控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時(shí)間也會(huì)有很小的誤差。如果計(jì)時(shí)值等于 ．接收到的是編碼 1。如果計(jì)時(shí)值為 9ms。清零計(jì)時(shí)值后再開始計(jì)時(shí)，通過判斷每次中斷與上一次中斷之間的時(shí)間間隔。由于與單片機(jī)的中斷腳相連，將會(huì)引起單片機(jī)中斷 (單片機(jī)預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷 )。紅外發(fā)射二極 管不發(fā)出信號(hào)，遙控接收頭輸出信號(hào) 1。數(shù)據(jù)碼為十六進(jìn)制的 0CH，數(shù)據(jù)反碼為十六進(jìn)制的 0F3H(注意低位在前 )，兩者之和應(yīng)為 0FFH。如果數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之間的關(guān)系不滿足相反的關(guān)系．則本次遙控接收有誤，數(shù)據(jù)應(yīng)丟棄。數(shù)據(jù)碼為 8 位，可編碼 256 種狀態(tài)，代表實(shí)際所按下的鍵。圖中的地址碼為 十六進(jìn)制的 0EH(注意低位在前 )。不同的設(shè)備可以擁有不同的地址碼。主要是加強(qiáng)遙控器的可靠性。地址碼由 8 位二進(jìn)制組成，共 256 種。當(dāng)接收到此碼時(shí)，表示一幀數(shù)據(jù)的開始。高位在后。可將它們分為 5 部分，分別為引導(dǎo)碼、地址碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。 2． 按鍵的編碼 當(dāng)我們按下遙控器的按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)出一串二進(jìn)制代碼，我 們稱它為一幀數(shù)據(jù)。 0 碼由 低電平和 高電平組合而成．脈沖寬度為 ． 1 碼由 低電平和 高電平組合而成．脈沖寬度為 。通常有曼徹斯特編碼和脈沖寬度編碼。本設(shè)計(jì)采用 TC9012 為編 碼芯片的遙控器。如果能將遙控器上許多的按鍵解碼出來．用作單片機(jī)系統(tǒng)的輸入．則解決了常規(guī)矩陣鍵盤線路板過大、布線復(fù)雜、占用 I／ O口過多的弊病。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然 這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 SEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN） 輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。對 FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 )； TXD(串行輸出口 )； INTO(外中斷 0)； INT1(外中斷 1)； 8 TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0)； T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) ； WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 )； RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) ； 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高八位地址。對 P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 ； T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） ； MOSI（在系統(tǒng)編程用） ； MISO（在系統(tǒng)編程用） ； SCK（在系統(tǒng)編程用） ； P2 口 ： 一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 。 此外， 和 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。對 P1 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏 輯電平。 管腳說明 管腳如圖 31 所示。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作 ， 支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。其原理圖如圖 22所示。根據(jù)以上器件，選取了上海浩豚電子科技公司生產(chǎn)的 MINI80單片機(jī)開發(fā)板作為基本的模擬環(huán)境。 圖 21 智能家居系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)組成 在確定了選用什么型號(hào)的單片機(jī)后，就要確定外圍電路。軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、 LCD 顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、延時(shí)程序、溫度采集程序、數(shù)碼管顯示程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、紅外遙控程序等組成。 系統(tǒng)共 有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。用戶通過連接在單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在 ROM中的密碼進(jìn)行比較，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)警。 4 設(shè)計(jì)原理 結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的功能、成本、美觀度等方面的綜合考慮，本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)、紅外遙控等部分組成。 方案二：采用 5V直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源 采用 5V直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，而且不需要更換電源，比較輕便，使用更加安全可靠。 基于 實(shí)際考慮，本系統(tǒng)選擇方案二來設(shè)計(jì)密碼鎖。 報(bào)警模塊的選擇 方案一：采用語音報(bào)警 采用語音報(bào)警，雖然可以使整個(gè)系統(tǒng)更加完美，但是會(huì)使程序更加復(fù)雜，而且提高了整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)。 方案二：采用 AT89S52 單片機(jī) AT89S52單片機(jī)具有 AT89C51的全部功能，最高外接晶振可達(dá) 33MHz，而且內(nèi)部 ROM 為 8KB，有利于功能的擴(kuò)展。 單片機(jī)的選擇 方案一：采用 AT89C51 單片機(jī) AT89C51 單片機(jī)是一種 低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器 ，可以與其它 51 系列的單片機(jī)兼容，其內(nèi)部 ROM全部采用 FLASH,ROM最高時(shí)鐘頻率可以達(dá)到 24MHz，且能以3V的超低電壓工作。該方案雖然提高了編程的難度，但是節(jié)約了單片機(jī)大量的 I/O 口資源，免去了為焊接上拉電阻帶來了麻煩，提高了整塊電路板的美觀度。 方案二：采用矩陣式按鍵來控制 矩陣式鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。 鍵盤的選擇 方案一：采用獨(dú)立式按鍵來控制 使用獨(dú)立式按鍵來控制液晶的顯示需要很多的按鍵。但采用該方案使用的元件數(shù)量會(huì)過多，不僅不易進(jìn)行修改設(shè)置，無法根據(jù)環(huán)境的改變而適時(shí)修改功能，而且升級(jí)能力不夠強(qiáng)大，當(dāng)板制成后只能固定的實(shí)現(xiàn)一種特定功能。 方案二：以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。 利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。每一個(gè)功能選用合適的定時(shí)器而且不會(huì)和其他功能的定時(shí)器產(chǎn)生沖突，也是一個(gè)需要認(rèn)真考慮的地方。因此選擇合適 的內(nèi)存 的 單片機(jī)控制 成為本 次設(shè)計(jì)的重中之重。測量溫度范圍： 40℃ ～ +125℃ ；傳輸距離： 大約為 13 米。 本設(shè)計(jì)第二章介 紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，第三章為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?；诖?，本設(shè)計(jì)僅對僅對一部分智能控制系統(tǒng)做簡要設(shè)計(jì)。對整個(gè)分系統(tǒng)而言，可以發(fā)現(xiàn)有很明顯的相似性，只是在某些細(xì)節(jié)上需要做不同的分析。該系統(tǒng)的安裝無需改變家庭原有的布線，只對原有布線稍加修改即可，可有效的解決單個(gè)家庭對智能家居產(chǎn)品的需求，且成本小、安裝周期短，在國內(nèi)有很大的市場潛能。本人想設(shè)計(jì)一款基于 MCS51 單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)。 目前，雖然智能家居有一定的發(fā)展，出現(xiàn)了一定數(shù)量的研究機(jī)構(gòu)和公司，尤其是經(jīng)歷了 2021 年的智能家居概念炒作之后，智能家居得到空前的發(fā)展。最后，它們的最終目的都是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。也就是說，首先，它們都要在一個(gè)家居中建立一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。 智能家居最初的定義是這樣的，將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置，通過家庭總線技術(shù) HBS(Home Bus System)連接到一個(gè)家庭智能系統(tǒng)上，進(jìn)行集中或異地監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)，HBS 是智能住宅的基本單元也是智能住宅的核心。s lives, changed people living habits, improved people life quality, Smart Home is also this situation arises at the historic moment. And as intelligent household controller electronic products to intelligent and the continuous development of miniaturization, micro control unit(MCU) have bee the first choice for controllers in the development of electronic products. Base on the thinking of Smart Home, this design uses AT89S52 of ATMEL pany. to carry out the design