【正文】 ................................................... 18 主程序軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 18 主要功能子程序設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 19 步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì) .................................................................................................... 19 鍵盤程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 20 定時(shí)程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 21 5 總結(jié)與展望 .................................................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 24 致謝 ................................................................................................................................................ 25 II 摘要 本電路根據(jù)辦公和生活環(huán)境需要，采用 AT89C51 單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用 P3 口的特殊功能與 P1 口的空閑模式和掉電模式，根據(jù)其不同控制模式，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)控制、自動(dòng)控制、定時(shí)控制 的相互轉(zhuǎn)換控制窗簾機(jī)。該設(shè)計(jì)包括 光電開關(guān) 電路、系統(tǒng)主控模塊、電源轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路等組成，可實(shí)現(xiàn)窗簾自動(dòng)升降。 timing control。 stepping motor 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 2 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)系統(tǒng)。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。而此時(shí)采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡(jiǎn)單、靈 活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型 定時(shí)和自動(dòng)控制 功能，為控制家居 設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)，各種傳感器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。同時(shí)，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。電話遙控部分課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，因而距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。而且本設(shè)計(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且能夠成功的使用移動(dòng)電話進(jìn)行操作。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。家居智能化技術(shù)起源于美國(guó)，它是以家為平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì) 算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。 現(xiàn) 代 智能化離不開運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用 89C51作為主控器件，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 本文 是 從智能家居的一個(gè)項(xiàng)目 —— 智能電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)開始的。 采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件的傳感器作為檢測(cè)元件， 89C51單片機(jī)作為控制芯片，輔助鍵盤和顯示，最終實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)窗簾控制器的多項(xiàng)智能項(xiàng)目。 （ 2）總體設(shè)計(jì)方案：給出了電動(dòng)窗簾控制器的總體方案設(shè)想，智能項(xiàng)目，和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。 （ 4）軟件設(shè)計(jì)：主要介紹了各項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)流程。本章從系統(tǒng)功能需求出發(fā)，規(guī)劃并確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上考慮了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性 及可實(shí)現(xiàn)性 。窗簾最基本的作用無非是保護(hù)業(yè)主的個(gè)人隱私以及遮陽(yáng) 擋塵等功能，但傳統(tǒng)的窗簾您必須手動(dòng)去開關(guān)，每天早開晚關(guān)也是挺麻煩的，特別是別墅或復(fù)式房的大窗簾，比較長(zhǎng)，而且重，用時(shí)需要很大的力才能開關(guān)窗簾，特別不方便； 于是電動(dòng)窗簾應(yīng)運(yùn)而生。窗簾控制器的自動(dòng)開關(guān)如何讓窗簾能夠開關(guān)自如，停機(jī)的時(shí)間是否到位。 而且 增加了工作狀態(tài)指示，電機(jī)工作在正傳、反轉(zhuǎn)和停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，數(shù)碼管均有 不同工作狀態(tài)指示。 （ 3） 環(huán)境亮度控制：窗簾的關(guān)閉和開啟通過環(huán)境亮度自動(dòng)完成窗簾的開啟或關(guān)閉操作控制，“天黑關(guān)閉，天亮打開”具有智能管理，不產(chǎn)生誤動(dòng)作。 窗簾的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止功能可由單片機(jī)輸出電平來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)。時(shí)間自動(dòng)控制可以由定時(shí)器來控制 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃 電動(dòng)窗簾控制器的 總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由單片機(jī)控制器，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。鍵盤是主要的輸入設(shè)備，控制單片機(jī)的各種參量。 光電傳感器 信號(hào)調(diào)理電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 單片機(jī) 顯示部件 鍵盤 步進(jìn)電機(jī) 7 圖 系統(tǒng)總硬件接線圖 總體硬件電路圖包括單片機(jī)外圍電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)調(diào)理電路、檢測(cè)電路、鍵盤 /顯示接口電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路等模塊。單片機(jī)的 P2 口控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行從而控制窗簾的升降。以上 各模塊組成了電動(dòng)窗簾控制器的總體電路。它是美國(guó) ATMEL 公司的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本 。 8 晶振電路 電路中的晶振即石英晶體震蕩器。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。 圖 是單片機(jī) 的晶振電路。晶體振蕩頻率的范圍通常在 ~12MHz。但反過來，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)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。 89C51 常選擇振蕩頻率 12MHz 的石英晶體 。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為 0000H，從 0000H 單元開始執(zhí)行程序 。圖 是復(fù)位電路圖。這里使用 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來完成這項(xiàng)功能。使用DS12887 時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： Vcc 正常情況下為 5V，當(dāng) Vcc 降至 ，所有的輸入被忽略，輸出為高阻狀態(tài)， Vcc 降至 3V時(shí)，外部電源被關(guān)斷，內(nèi)部鋰電池為實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 RAM供電，在斷電情況下，時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行，其 中的數(shù)據(jù)可保存十年以上不會(huì)丟失。AS 引腳用于分離數(shù)據(jù)地址總線 AD7AD0 上的地址和數(shù)據(jù)信息，連接到 MCU的 ALE 引腳。 DS12887 有一個(gè)可編程輸出方波引腳 SQW，從該引腳可以輸出頻率為 2Hz256Hz 的方波，在系統(tǒng)中正是利用此引腳輸出周期為 125MS的方波，作為 MCU外部中斷 /INT0 的中斷源實(shí)現(xiàn)周期性中斷，每當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)， MCU讀一二次輸入口，檢查電表是否轉(zhuǎn)過一圈，在整點(diǎn)時(shí)還要采一次三相電流和電壓。 圖 時(shí)鐘電路圖 DS12887時(shí)鐘芯片和 AT89C5l單片微機(jī)的接口電路如圖 。 11 電源電路 單片機(jī) 工作需要使用 5V電壓，因此 需要給 單片機(jī) 設(shè)計(jì) 電源 電路 。它采用 LM7805 三端集成穩(wěn)壓器，可輸出 +5V的直流電壓供電。為了實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)易運(yùn)動(dòng)控制，一般以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度和位置定位控制 。本次設(shè)計(jì)采用兩個(gè)型號(hào)為 130HZ308450 的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和位移進(jìn)行控制，該步進(jìn)電機(jī)力矩大、耐負(fù)載沖擊、精度高。即 N? =176。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路是根據(jù) 控制信號(hào)工作的。 步進(jìn)電機(jī) 控制系統(tǒng) 主要 由脈沖分配器，功率驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)幾部分構(gòu)成的。 單片機(jī)輸 出步進(jìn)脈沖后，再由脈沖分配電路按事先確定的順序控制各相的通斷。 軟件控制脈沖將在軟件設(shè)計(jì)部分說明。 此外，萬一驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障 ， 也不致讓功放中較高的電壓串入單片機(jī)而使其損壞 。但電壓驅(qū)動(dòng)是步進(jìn)電機(jī)控制中最為簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路，它在本質(zhì)上是一個(gè)單間的反相器。 而且它的外接電阻要消耗相當(dāng)一部分能量，這樣會(huì)影響電路的穩(wěn)定性。對(duì)于斬波驅(qū)動(dòng)則可以克服這種缺點(diǎn)，并且還可以提高步進(jìn)電機(jī)的效率。但由于其 波形頂部呈現(xiàn)鋸齒形波動(dòng)，所以產(chǎn)生較大的電磁噪聲。 本設(shè)計(jì)采用的是恒頻脈寬調(diào)制細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，電路圖如 所示 。 本 設(shè)計(jì)中的鍵盤采用 4 4 矩陣鍵盤。 由于按鍵比較多，加上減少所戰(zhàn)占用的端口，可以將按鍵組成一個(gè)矩陣， 如圖 所示。在掃描法中，所有的行線固定為輸出端口，并依次輸出低電平；所有列線固定為輸入端口，用來檢測(cè)按鍵狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，只有在對(duì)應(yīng)的行線輸出低電平時(shí)才能在對(duì)應(yīng)的列線端口檢 測(cè)到低電平。一般消除抖動(dòng)采用軟件方法來解決，將在軟件部分介紹這點(diǎn)。 采用 LED 數(shù)碼管進(jìn)行顯示是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。 在數(shù)碼管顯示中，有 2 個(gè)技術(shù)問題需要解決，這就是整數(shù)高位和閃爍顯示問題。 本設(shè)計(jì)采用的就是 4位 LED數(shù)碼管的串行驅(qū)動(dòng) 電路來達(dá)到顯示時(shí)間和消除閃爍顯示的目的。顯示電路圖如 所示。這里使用光敏電阻。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)可以加直流偏壓，也可以加交流電壓。當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值急劇減少，因此電路中電流迅速增加。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。 光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子 — 空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等 。 這里選用 Ф 3系列的 GL3526。由運(yùn)放組成比較電路，同向輸入端有兩個(gè)電阻分壓得到一個(gè)電壓值，作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而反相輸入端用一個(gè)光敏電阻對(duì)外部環(huán)境的光線進(jìn)行采集，利用光敏電阻暗時(shí)電阻大，亮?xí)r電阻小的特點(diǎn)，來確定反向 輸入端的電壓值。來實(shí)現(xiàn)天亮窗簾自動(dòng)打開，天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉這一自動(dòng)控制功能。儀表 儀器放大器 的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器 。一般采用差動(dòng)輸入集成運(yùn)算放大器來抑制它，但是必須要求外接電阻完全平衡對(duì)稱，運(yùn)算放大器才具有理想特性。一般運(yùn)算放大器共模抑制比可達(dá) 80dB，而采用由幾個(gè)集成運(yùn)算放大器組成的測(cè)量放大電路，共模抑制比可達(dá) 100～ 120dB。傳感器過來的信號(hào)經(jīng)常帶有各種各樣的