基于單片機(jī)的光控自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)光感自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： 張 靜 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2016年1月摘要隨著生活水平的提高，智能家居越來(lái)越被人們關(guān)注。智能窗簾也隨著科技發(fā)展悄然興起，它不但具備窗簾優(yōu)雅美觀的特點(diǎn)，而且還能提供智能化的服務(wù)，使家居生活更加舒適、溫馨與貼心。本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的智能窗簾。它具備光感、紅外遙控、溫度顯示、定時(shí)等功能。該窗簾可以根據(jù)外界的光亮程度來(lái)控制窗簾開(kāi)啟，從而達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)光線，同時(shí)還提供按鍵來(lái)控制窗簾的關(guān)合。為了方便用戶使用，增設(shè)定時(shí)模塊，用戶可根據(jù)自身的需要對(duì)某段時(shí)間，設(shè)置窗簾的開(kāi)啟程度。當(dāng)定時(shí)結(jié)束，窗簾自動(dòng)

2、切換到光感模式實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)光線的控制。同時(shí)，還增設(shè)溫度顯示，使用戶可以了解溫度狀況。關(guān)鍵詞：智能窗簾：紅外遙控；光感控制；單片機(jī)目 錄第1章 緒論11.1 設(shè)計(jì)的背景和意義11.2 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容11.3 存在的主要問(wèn)題21.3.1 光感功能的實(shí)現(xiàn)21.3.2 遙控功能的實(shí)現(xiàn)2第2章 總體方案設(shè)計(jì)42.1 主控制系統(tǒng)CPU42.2 窗簾結(jié)構(gòu)安裝及電機(jī)選擇62.2.1 窗簾結(jié)構(gòu)安裝62.2.2 步進(jìn)電機(jī)選擇62.3 硬件總體方案72.3.1方案設(shè)計(jì)說(shuō)明82.3.2方案選擇說(shuō)明83.1 光電傳感器信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)103.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計(jì)17第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)234.1 程序流程234.2 程序設(shè)

3、計(jì)245課程設(shè)計(jì)體會(huì)26參考文獻(xiàn)27附錄 硬件電路圖28第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)的背景和意義21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類(lèi)文明的巨大進(jìn)步。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。在現(xiàn)代社會(huì)，對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)而言，窗簾不僅具有遮光作用，更有美化功能，它不僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且能夠柔化空間造型的線條，營(yíng)造溫馨愜意的環(huán)境。隨著高新技術(shù)及電子器件的發(fā)展，光控、溫控及遙控窗簾應(yīng)運(yùn)而生，給人們的生活帶來(lái)了很多方便。單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)，既能解決每天手動(dòng)拉開(kāi)和關(guān)上窗簾的

4、不便，又顯示出了生活的檔次，同時(shí)還可以根據(jù)光線的明暗來(lái)自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)關(guān)，以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線，更進(jìn)一步地滿足了人們的享受要求。同時(shí)，遙控和定時(shí)的組合控制，可以讓人們?cè)谛枰臅r(shí)段內(nèi)，方便、快捷使用。自動(dòng)控制窗簾系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，它改變了人們的生活方式，單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶營(yíng)造一個(gè)高效、舒適、便利的居住環(huán)境，給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)了極大地方便。自動(dòng)控制窗簾系統(tǒng)又牽扯一大批產(chǎn)業(yè)，單片機(jī)控制的自動(dòng)控制窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批各類(lèi)企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：窗簾

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、窗簾安裝布局的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和硬件的選擇。窗簾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在現(xiàn)代的審美觀念中，人們往往追求的整體美觀，同時(shí)窗簾作為整體家居環(huán)境的一部分，它的結(jié)構(gòu)和尺寸大小有一定的限制。為了滿足人們對(duì)美的追求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用硬度高、質(zhì)量輕的鋁合金材料來(lái)制作窗簾的整體框架。窗簾安裝布局的設(shè)計(jì)：窗簾光感模塊依靠?jī)蓚€(gè)光感模塊和三個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同尺寸的窗簾，可根據(jù)實(shí)際情況改變限位開(kāi)關(guān)的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)控制?？刂葡到y(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)：智能窗簾的智能化體現(xiàn)在其自身光控部分，當(dāng)人們?cè)谑覂?nèi)休息、工作的時(shí)候，由于外界光線強(qiáng)度的改變，可能給在室內(nèi)的人們?cè)斐刹贿m，而光控剛好解決了這一缺陷。只要事先設(shè)置好光感的強(qiáng)度，

6、程序就可根據(jù)這個(gè)光線改變而實(shí)現(xiàn)窗簾的開(kāi)合，從而改變室內(nèi)光線強(qiáng)度，給人們一個(gè)舒適、溫馨的環(huán)境。系統(tǒng)的定時(shí)部分可提供任何狀態(tài)下12個(gè)小時(shí)的定時(shí)功能，在定時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到光感模式，同時(shí)用戶也可在未到時(shí)間的情況下重新開(kāi)啟光感模式。本系統(tǒng)還可提供溫度時(shí)時(shí)檢測(cè)，時(shí)刻提醒用戶注意溫度變化。1.3 存在的主要問(wèn)題1.3.1 光感功能的實(shí)現(xiàn)光感部分主要可分成光感檢測(cè)和光感執(zhí)行兩部分。光感檢測(cè)依靠的是光敏電阻的使用。光敏電阻可分成暗電流和亮電流兩部分。暗電流：光敏電阻在室溫條件下，全暗（無(wú)光照射）后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間測(cè)量的電阻值，稱(chēng)為暗電阻，此時(shí)在給定電壓下流過(guò)的電流。亮電流：光敏電阻在某一光照下的阻值，稱(chēng)為該

7、光照下的亮電阻，此時(shí)流過(guò)的電流。光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。也就是說(shuō)，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。實(shí)用的光敏電阻的暗電阻往往超過(guò)1M,甚至高達(dá)100M，而亮電阻則在幾k以下，暗電阻與亮電阻之比在102106之間，可見(jiàn)光敏電阻的靈敏度很高。而本設(shè)計(jì)中在光感電路加入一個(gè)滑動(dòng)電阻，用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)毓饩€的實(shí)際情況來(lái)改變光感元件對(duì)光線的敏感程度，從而達(dá)到完美的控制目的。光感執(zhí)行部分主要包括一個(gè)直流電機(jī)和三個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)光敏電阻判斷光線強(qiáng)度改變時(shí)，電機(jī)按相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。以光線程度變強(qiáng)為例，電機(jī)向窗簾關(guān)合的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繞繩碰到某一限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。再進(jìn)入另

8、一光敏電阻的判斷，如果還是超過(guò)設(shè)定的位置，電機(jī)繼續(xù)以同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，碰到行程開(kāi)關(guān)停止。1.3.2 遙控功能的實(shí)現(xiàn)遙控器使用方便，功能多。目前已廣泛應(yīng)用在電視機(jī)、VCD、DVD、空調(diào)等各種家用電器中，且價(jià)格便宜，市場(chǎng)上非常容易買(mǎi)到。如果能將遙控器上許多的按鍵解碼出來(lái)，用作單片機(jī)系統(tǒng)的輸入，則解決了常規(guī)矩陣鍵盤(pán)線路板過(guò)大、布線復(fù)雜、占用IO口過(guò)多的弊病。而且通過(guò)使用遙控器，操作時(shí)可實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備的分離，從而更加方便使用。紅外線的是一種波長(zhǎng)為950nm的光，超出人類(lèi)的可視光譜范圍，因此是不可見(jiàn)的。這也是我們用它來(lái)做遙控的原因之一，另一個(gè)原因就是紅外線很容易人工生成，成本低廉。雖然人眼不能直接看到紅外線，但

9、是通過(guò)攝像機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)，我們就能在圖片里看到它們。不幸的是我們周?chē)泻芏嗉t外源。太陽(yáng)是最大的紅外源，其它的比如燈泡，蠟燭，中央加熱系統(tǒng)，甚至是我們的身體都是紅外源。事實(shí)上，只要是發(fā)熱的物體，就會(huì)發(fā)射紅外線。所以我們必須采取一些措施來(lái)防止我們的控制信號(hào)受到干擾，采用調(diào)制可以使我們的控制信號(hào)免受干擾。通過(guò)調(diào)制，我們把紅外線以特殊的頻率發(fā)射，然后紅外接收設(shè)施以相同的頻率來(lái)接收，從而避免干擾。第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 主控制系統(tǒng)CPU單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)

10、、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測(cè) 控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)，錄像機(jī)，VCD，遙 控器，游戲機(jī)，電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地溶入我們每個(gè)人的生活之中。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來(lái)舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀良好，我們根據(jù)單片機(jī)技術(shù)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性制訂了如下幾種方案：方案一：STC單片機(jī)STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼

11、容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好，抗干擾強(qiáng). 其中，STC公司推出了了STC89系列單片機(jī)，增加了大量的新功能，提高了51的性能，是MCS51家族中的佼佼者。STC89系列單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它們?cè)谥噶钕到y(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機(jī)高速(最高時(shí)鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。方案二：MOTOROLA單片機(jī) MOTOROLA是世界上最大的單片機(jī)廠商。品種全、選擇余地大、

12、新產(chǎn)品多是其特點(diǎn)，在8位機(jī)方面有68HC05和生級(jí)產(chǎn)品68HC08，68HC05有30多個(gè)系列，200多個(gè)品種，產(chǎn)量已超過(guò)20億片。8位增強(qiáng)型單片機(jī)68HC11也有30多個(gè)品種，年產(chǎn)量在1億片以上。生級(jí)產(chǎn)品有68HC12。16位機(jī)68HC16也有十多個(gè)品種。32位單片機(jī)的683XX系列也有幾十個(gè)品種。近年來(lái)，以PowerPC、Coldfire、M.CORE等為CPU，將DSP未為輔助模塊集成的單片機(jī)也紛紛推出，目前仍是單片機(jī)的首選牌品。MOTOROLA單片機(jī)特點(diǎn)之一是在同樣速度下所用的時(shí)鐘頻率較Intel類(lèi)單片機(jī)低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強(qiáng)，更適合用于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。MOTO

13、ROLA8位單片機(jī)過(guò)去的策略是以掩膜為主，最近推出OTP計(jì)劃以適應(yīng)單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，在32位機(jī)上，M.CORE在性能和功耗方面都勝過(guò)ARM7。方案三：Scenix單片機(jī) Scenix單片機(jī)的I/O模塊有新意。I/O模塊的集成與組合技術(shù)是單片機(jī)技術(shù)不可缺少的重要方面。除傳統(tǒng)的I/O功能模塊如并行I/O、URT、SPI、I2C、A/D、PWM、PLL、DTMF等，新的I/O模塊不斷出現(xiàn)，如USB，CAN、J1850，最具代表性的是MOTOROLA32位單片機(jī)，它集成了包括各種通信協(xié)議在內(nèi)的I/O模塊，而Scenix單片機(jī)在I/O模塊的處理上引入虛擬I/O的新概念。Scenix采用了RISC結(jié)構(gòu)的CP

14、U，使CPU最高工作頻率達(dá)50MHz。運(yùn)算速度接近50MIPS。有了強(qiáng)有力的CPU，各種I/O功能便可以用軟件的辦法模擬。單片機(jī)的封裝采用20/28引腳。公司提供各種I/O的庫(kù)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)各種I/O模塊的功能。這些用軟件完成的模塊包括多路UART、多種A/D、PWM、SPI、DTMF、FSK、LCD驅(qū)動(dòng)等，這些都是通常用硬件實(shí)現(xiàn)起來(lái)也相當(dāng)復(fù)雜的模塊。綜合比較三個(gè)方案，方案一工具好用，DEMO易搞，成本偏低，所以此次選用的是AT89C52單片機(jī)。這是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。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)80C52

15、 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。同時(shí)具有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。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?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。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。 圖2.1 89C52圖2.2 窗簾結(jié)構(gòu)安裝及電機(jī)選擇2.2.1 窗簾結(jié)構(gòu)安裝家居窗簾不僅要美觀，而且得低噪音，高穩(wěn)定性。因此采用在滑線上

16、縛有一或二只永磁體，與之相對(duì)應(yīng)有一或二只吊環(huán)是磁性材料制成，滑線上縛有永磁體，在封閉的簾桿內(nèi)腔運(yùn)行，而吊環(huán)全部套在簾桿外周或嵌進(jìn)下部開(kāi)的縫內(nèi)，永磁體用磁力透過(guò)簾桿牽引吊環(huán)，這種新型電動(dòng)窗簾滑線不外露，不會(huì)蒙塵和纏繞，可以電動(dòng)手拉兼容。 圖2.2 窗簾結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2 步進(jìn)電機(jī)選擇步進(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)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)也可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)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。目前，比較常用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

17、（VR）、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HB）等。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和普通電動(dòng)機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式，因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。但步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于其不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。 型 號(hào)峰值堵轉(zhuǎn)最大空載轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m） 電流（ A） 電 壓（V）功率（W）GW31ZY-63 7.5 1.5 12 18 63表2.3 直流電機(jī)參數(shù)

18、本設(shè)計(jì)采用的是12V的來(lái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)與扭矩如下：按上表參數(shù)計(jì)算電機(jī)在9V下的扭矩，N=最大空載轉(zhuǎn)數(shù)（運(yùn)行電壓峰值電壓）=63（912）=47.25r/minM=峰值堵轉(zhuǎn)扭矩（運(yùn)行電壓峰值電壓）=7.5(912)=5.625N.m 在9V的狀態(tài)下，電機(jī)產(chǎn)生5.625的扭矩足以帶動(dòng)繞繩的轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.3 硬件總體方案硬件設(shè)計(jì)的好壞決定整個(gè)方案的成功與否，所以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，在實(shí)現(xiàn)功能的情況下電路設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單越好，這樣才能保證這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文采用單片機(jī)AT89C52作為系統(tǒng)的核心控制器件，通過(guò)光電傳感器采集數(shù)據(jù)（數(shù)字信號(hào)），經(jīng)單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及步數(shù)，并根據(jù)光

19、線變化自動(dòng)調(diào)整窗簾的開(kāi)度。2.3.1方案設(shè)計(jì)說(shuō)明考慮到自動(dòng)窗簾的成本和巨大的市場(chǎng)空間，本文提出一種方案，應(yīng)用光控原理工作，光亮在一定程度窗簾自動(dòng)打開(kāi)，光線變暗窗簾自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)光控電動(dòng)自動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)，成本低，環(huán)保且方便使用。實(shí)現(xiàn)框圖如圖2.4所示：圖2.4 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方框圖該系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定,成本低廉,利于推廣等特點(diǎn),能夠滿足智能家居需求,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景.2.3.2方案選擇說(shuō)明論文設(shè)計(jì)的核心控制器選用的是AT89C52單片機(jī)，光線采集選用光電傳感器ULN3330。它輸出單片機(jī)能讀入數(shù)字信號(hào)，然后由L293D驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度。電機(jī)選用比較

20、容易進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)之間的連接采用L293D驅(qū)動(dòng)器，它是一種兩相和四相步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片。2.3.3 硬件方案選擇說(shuō)明硬件電路繪圖平臺(tái)為PROTEL軟件， 所用元器件在其上繪出，例如AT89C52微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L293D、42BYG系列步進(jìn)電機(jī)、電阻、電容、按鍵、肖特基二極管、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。邏輯框圖如圖2.5所示。圖2.5 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)光檢測(cè)模塊 選用集成光電傳感器ULN3330，當(dāng)器件頂部受到大于50 Lx4的光照時(shí)就輸出高電平，負(fù)載上沒(méi)有電流；當(dāng)光照不足45 Lx時(shí)，器件就輸出低電平，負(fù)載上有電流通過(guò)。單片機(jī)模塊選用MCS-51單片機(jī)系列，AT89C52

21、單片機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊選用步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片L293D,采用L293D，通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)、停止的操作。 步進(jìn)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)的步距角選用1.8度/步（四相電機(jī)）。2.4 軟件方案設(shè)計(jì)說(shuō)明（主控程序流程圖）軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為Keil軟件，用C語(yǔ)言編寫(xiě)具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖2.6所示。圖2.6 主控程序流程圖第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 光電傳感器信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)3.1.1 光電傳感器ULN3330介紹光電傳感器按輸出信號(hào)有開(kāi)關(guān)型和模擬型， 開(kāi)關(guān)型用于轉(zhuǎn)速測(cè)量、 模擬開(kāi)關(guān)、 位置開(kāi)關(guān)等；模擬型用于光電式位移計(jì)、 光電比色計(jì)等。 光電檢

22、測(cè)必須具備光源、 被測(cè)物和光電元件。ULN3330是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的集成光電傳感器。 它是一種新穎的光電開(kāi)關(guān)， 將光敏二極管、 低電平放大器、 電平探測(cè)器、 輸出功率驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)壓電路等五部分都集成在了一塊11.8(mmmm)的硅片上， 形成一種具有驅(qū)動(dòng)能力的光敏功率器件。 該器件可用于眾多使用光敏器件的場(chǎng)合， 使光敏器件的應(yīng)用變得更簡(jiǎn)單、 可靠。光敏二極管的光敏區(qū)域約為1.11.1(mmmm)，峰值波長(zhǎng)為880 nm。 當(dāng)ULN3330受到光照時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微安數(shù)量級(jí)的光電流。低電平放大器是一種低噪聲小電流放大器，能對(duì)微安級(jí)的光電流進(jìn)行放大、電平位移，最后輸出可供電平探測(cè)器進(jìn)行鑒別的電平。

23、電平探測(cè)器是由施密特電路構(gòu)成的，它具有約20的“滯后”特性。 輸出功率驅(qū)動(dòng)器是NPN中功率晶體管，最大可通過(guò)100 mA的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載。 穩(wěn)壓電路可確保當(dāng)電壓在415 V范圍內(nèi)變化時(shí)電路也能穩(wěn)定地工作。ULN3330接上電源與負(fù)載后， 不需要其他元件就能工作。當(dāng)器件頂部受到大于50 Lx的光照時(shí)， 就輸出高電平，負(fù)載上沒(méi)有電流；當(dāng)光照不足45 Lx時(shí)，器件就輸出低電平，負(fù)載上有電流通過(guò)。3.1.2 傳感器信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)由于光電傳感器ULN3330直接輸出數(shù)字信號(hào)，因而與單片機(jī)連接電路之間無(wú)需模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。ULN3330控制電路基本思路:光照強(qiáng)度 OUTPUT輸出端窗簾開(kāi)合狀態(tài)E

24、50LX 高電平1打開(kāi)E45LX 低電平0關(guān)上 表3.1 光照強(qiáng)度與窗簾狀態(tài)關(guān)系下面兩圖即為光電傳感器ULN3330模塊電路連接圖：圖3.2：光電傳感器的輸出端OUTPUT接單片機(jī)的P3.0口，輸出端的高低電平就送到單片機(jī)的口，電源端接+12V的直流電壓，VSS端接地。當(dāng)外界逐漸變亮，光電傳感器件頂部受到大于50 Lx的光照時(shí)，就輸出高電平，經(jīng)單片機(jī)后由驅(qū)動(dòng)電路L293D驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾打開(kāi)，當(dāng)光電傳感器件頂部光照不足45 Lx時(shí)，光電傳感器件就輸出低電平。經(jīng)單片機(jī)后由驅(qū)動(dòng)電路L293D驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合。圖3.3：用開(kāi)關(guān)模擬光電傳感器，開(kāi)關(guān)一端接單片機(jī)的P3.0口，另一端為接地

25、端，單片機(jī)上電后其端口為高電平，因而當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，P3.0口即為高電平，窗簾打開(kāi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)接地，P3.0口為低電平，窗簾閉合。下圖即為光電傳感器ULN3330的電路連接圖：圖3.2 ULN3330與單片機(jī)的連線圖圖3.3 PROTUES中連線圖說(shuō)明：要用PROTUES軟件仿真，因其中器件庫(kù)中沒(méi)有光敏這塊，用開(kāi)關(guān)替代，左圖為光電傳感器在單片機(jī)上的連接圖，右圖為用開(kāi)關(guān)代替光電傳感器在與單片機(jī)的連接圖。3.2 單片機(jī)信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)3.2.1 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 單片機(jī)全稱(chēng)單片微型計(jì)算機(jī)，顧名思義，它指的是一種單硅片上集成的微型計(jì)算機(jī)主要功能部件的集成芯片。單片機(jī)的出現(xiàn)要?dú)w功與大規(guī)模

26、集成電路技術(shù)的發(fā)展，就組織和功能而言，它如一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)部集成了中央處理器，隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路和串行通信接口等主要功能部件。這里的51單片機(jī)指的是Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)，屬于這一系列的單片機(jī)芯片有許多種，如8051/8052、8031/8032、8752/8751等，他們的基本組成、基本性能、指令系統(tǒng)都是相同的。（1）MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)是在一塊芯片中繼承了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O接口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱(chēng)MCU。51系列單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件：

27、1個(gè)8為CPU。1個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。4KB ROM程序存儲(chǔ)器。128B RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？蓪ぶ?4KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器的控制電路。32條可編程的I/O線（4個(gè)8位并行I/O接口）。2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。1個(gè)可編程全雙工串行接口。5個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示，各個(gè)功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。程序存儲(chǔ)器部分用ROM代替即為8051/8052；用EPROM代替即為8751/8752；若去掉ROM即為8031/8032；用FLASH EPROM代替即為89C51/89S52。 基準(zhǔn)頻率源 脈沖技術(shù)輸入 外部中斷 控制 并

28、行I/O接口 串行輸入 串行輸出 圖3.4 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（2）引腳功能有總線擴(kuò)展的51單片機(jī)有44個(gè)引腳的方形封裝形式和40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，本文用40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式， 40個(gè)引腳封裝的引腳圖如圖3.4，各引腳的功能說(shuō)明如下。 哥 GND 2 XTAL1, XTAL2 2RESET 1EA/Vp 1ALE/PROG 1PSEN 1P0.0P0.7 8P1.0P1.7 8 P2.0P2.7 8P3.0P3.7 8圖3.5 AT89C52單片機(jī)引腳圖GND：接地端。VCC：電源端，接+5V。XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。CHMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)

29、，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。XTAL2：接外部晶體的一個(gè)引腳。HMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。RST：復(fù)位信號(hào)輸入。VCC掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。ALE/RPOG：地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào)ALE用于鎖存P0端口的低8位地址。ALE輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。對(duì)8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由該引腳接入。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，PSEN的頻率為振蕩頻率的1/6；但若此期間有訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的PSEN

30、信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP： EA=0，單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)8031單片機(jī)此引腳必須接地。EA=1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8XX51單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過(guò)4KB范圍，單片機(jī)將自動(dòng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。在8751單片機(jī)內(nèi)EPROM編程期間，此引腳接入21V編程電源VPP。P0.0P0.7: P0數(shù)據(jù)/低八位地址復(fù)用總線端口。具有雙重功能：可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。在有外接存儲(chǔ)器和I/O接口時(shí)常作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用P0口。此低8位地址由ALE信號(hào)的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中，爾后，P0口出現(xiàn)

31、數(shù)據(jù)信息。P1.0P1.7：P1靜態(tài)通用端口。具有單一接口功能，P1口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線。P2.0P2.7：P2高八位地址總線動(dòng)態(tài)端口。具有雙重功能：作為輸入/輸出口使用，外接輸入/輸出設(shè)備。在有外接存儲(chǔ)器和I/O接口時(shí)，作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口低8位地址一起組成16位地址總線。對(duì)于內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，P2口只作為地址總線使用，而不作為I/O接口。P3.0P3.7：P3雙功能靜態(tài)端口，可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。作為第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表3.6所示單片機(jī)端口外圍電路P0.0-P0.7,P2.0-P2.2屏幕顯示模塊P2.

32、5-P2.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊P2.3-P2.4光感模塊P1.0-P1.2，P1.3-P1.533矩陣按鍵模塊P1.6-P1.7，P3.0定位開(kāi)關(guān)模塊P3.2紅外線P3.3溫度模塊P3.7蜂鳴器表3.6 P3口第二功能說(shuō)明(3)單片機(jī)本身的微小電路圖3.7 單片機(jī)的微小系統(tǒng)連線圖上圖為單片機(jī)的小系統(tǒng)，包含片內(nèi)振蕩電路和復(fù)位電路。片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個(gè)晶振，兩個(gè)電容， 電容值取值范圍1545pf,取值范圍晶振值024MHZ。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖，單片機(jī)所有運(yùn)動(dòng)與控制過(guò)程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，時(shí)鐘電路好比人的心臟，如果人的心臟停止工作，則人就沒(méi)有生命了，同樣，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路

33、停止工作，那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。復(fù)位電路：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位，一般在此引腳與VSS之間接一個(gè)下拉電阻，與VCC引腳之間接一個(gè)電容，單片機(jī)復(fù)位后，從程序存儲(chǔ)器的0000H單元執(zhí)行程序，并初始化一些專(zhuān)用寄存器為復(fù)位狀態(tài)值。本文中單片機(jī)復(fù)位電路的連接如上圖。3.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計(jì)3.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分&行程開(kāi)關(guān)（1）L293D芯片介紹L293D為意大利SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片( Dual Full-Bridge Driver ),內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)二相或1個(gè)四

34、相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的IO端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)，L293D 之接腳如圖3.8所示， OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之間接步進(jìn)電機(jī)；input1input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。本文主要采用L293D驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作。 圖3.8 L293D內(nèi)部邏輯圖輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系表如表3.9（ENB引腳與EN

35、A引腳同）：L293D功能引腳模塊NIN1IN2運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)0停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止表3.9 L293D功能引腳模塊（2）芯片（采用powerso20封裝）引腳說(shuō)明：+5V：芯片電壓5V。功率電源電壓,此引腳與地必須連接100nF電容器VCC：電機(jī)電壓，最大可接50V。邏輯電源電壓。 此引腳與地必須連接100nF電容器GND：共地接法。EnA，EnB:接控制使能端高電平有效，ENA、ENB分別為 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。IN1 IN4：輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。OUT1 OUT4：輸出端，接電機(jī)。L293D需要從外部接兩個(gè)

36、電壓，一個(gè)是給電機(jī)的，另一個(gè)給L293D芯片的。圖3.10 雙四拍模式波形圖（3）位置開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)）步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)窗簾運(yùn)動(dòng)到末端位置時(shí)會(huì)碰到行程開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸頭閉合，一旦常開(kāi)觸頭閉合，電機(jī)就停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當(dāng)天亮或天暗時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)反方向運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)的障礙物去除，常開(kāi)觸頭恢復(fù)，由此實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的末端停止控制，沒(méi)有碰到常開(kāi)觸頭，電機(jī)會(huì)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣也可使窗簾拉到極限位置，很好的保證了室內(nèi)私密性的性能。位置開(kāi)關(guān)（又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其出頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或斷開(kāi)控制電路，達(dá)到一定的控制目的，用以控制其行程、

37、進(jìn)行終端限位保護(hù)。通常，這類(lèi)開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)部件暗特定的位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。在電氣控制系統(tǒng)中，位置開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。一般限位開(kāi)關(guān)由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。在實(shí)際生產(chǎn)中，行程開(kāi)關(guān)被安裝在預(yù)先定好的位置，當(dāng)安裝在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換，所以說(shuō)，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切開(kāi)電路開(kāi)關(guān)，其作用原理與按鈕相似。行程開(kāi)關(guān)可以安裝在相對(duì)靜止的物體（如固定架、門(mén)框等，簡(jiǎn)稱(chēng)靜物）上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車(chē)、門(mén)等，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)物）

38、上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。由開(kāi)關(guān)接點(diǎn)開(kāi)、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作本文選用的是直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)。直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作原理同按鈕類(lèi)似，所不同的是：一個(gè)是手動(dòng)，另一個(gè)則由運(yùn)動(dòng)部件的撞塊碰撞。當(dāng)外界運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開(kāi)后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。3.3.2 步進(jìn)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。本文選用的是混合式步進(jìn)電機(jī)，混合式步進(jìn)

39、電機(jī)是混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，五相步進(jìn)角一般為0.72度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。3.3.3 執(zhí)行單元模塊電路連接（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接本文主要采用L293D，通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖信號(hào)的順序即可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。L293D的輸入引腳與單片機(jī)的P1.0P1.3口分別相連，IN1IN4引腳從單片機(jī)輸入控制電平，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，OUT1OUT4分別接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)相線，ENA、 ENB接控制使能端控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)、停。當(dāng)ENA、 ENB同時(shí)接高電平時(shí)L293D芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1IN4引

40、腳電平的頻率即可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接2個(gè)續(xù)流二極管，起到保護(hù)電路作用。芯片的VCC和VSS引腳與地必須連接100nF電容器，圖中0.1F和100F電容并聯(lián)即為100nf。對(duì)本自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須滿足用戶想要窗簾停的某一位置停下來(lái)的需求，為此設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)停止開(kāi)關(guān)，為簡(jiǎn)化程序，更加利用L293D芯片本身的功能，本文采用了一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)SW1，開(kāi)關(guān)一端接使能端ENA、 ENB，另兩端一段接+5V的電源，為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當(dāng)開(kāi)關(guān)接到地時(shí)，兩個(gè)使能端接地，L293D芯片不再起作用，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)到停止的目的。電機(jī)控制窗簾的兩個(gè)極限位置-

41、窗簾的兩端，要能使電機(jī)停下來(lái)，這一問(wèn)題的解決有兩種方案，一種是計(jì)算步進(jìn)電機(jī)在窗簾開(kāi)合長(zhǎng)度中所要轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)本身的步長(zhǎng)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，寫(xiě)入程序里進(jìn)行控制，還有一種是利用行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)窗簾走到極限位置時(shí)會(huì)碰到行程開(kāi)關(guān)，使行程開(kāi)關(guān)閉合，這里的行程開(kāi)關(guān)是接地和使能端的，開(kāi)關(guān)閉合就是關(guān)閉使能端，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，分析比較這兩種方案，認(rèn)為后一種較為簡(jiǎn)便且使居室的嚴(yán)密性得到保證，因?yàn)槭芟抻诓竭M(jìn)電機(jī)本身的精確度和丟步失步現(xiàn)象，電機(jī)難免不會(huì)在某一時(shí)刻出現(xiàn)丟步，是窗簾在還沒(méi)完全拉合的狀態(tài)下停止。行程開(kāi)關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)極限位置停止：天亮?xí)r，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾以某

42、一速度被慢慢拉開(kāi)，走到極限位置時(shí)，窗簾碰到右端的行程開(kāi)關(guān)SW3，開(kāi)關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)天暗時(shí)，光敏傳感器輸出低電平，電機(jī)要逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了，窗簾打開(kāi)，障礙物去除，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使能端打開(kāi)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同樣電機(jī)反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開(kāi)關(guān)SW4時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。鑒于上述考慮，我們小組的設(shè)計(jì)電路圖如3.11所示：圖3.11 L293D控制電機(jī)電路 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 程序流程51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)除了需要硬件的支持外，同樣離不開(kāi)軟件。CPU真正可執(zhí)行的是機(jī)器碼，用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序必須轉(zhuǎn)為機(jī)器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)化方法有手動(dòng)匯編和機(jī)器匯編兩種，前者已很少使用，

43、機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼的編譯方法。這種匯編軟件稱(chēng)為編譯器，keil是目前最流行的51單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件，keil提供了一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境uVision,它包括編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理、和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。這樣，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的過(guò)程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各個(gè)階段都集中在一個(gè)環(huán)境中。先用編譯器編寫(xiě)程序、接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，連接之后即可直接運(yùn)行。這樣免去了過(guò)去先用編譯器進(jìn)行編譯，再退出編輯狀態(tài)進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的反復(fù)過(guò)程。因此可以縮短開(kāi)發(fā)周期。因此我所選用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為Keil軟件，用C語(yǔ)言編寫(xiě)具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1主控