無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)- 智能窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目: 智能窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 物聯(lián)網(wǎng)2班 學(xué) 號(hào)： 2013303048 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2015年 12 月 16 日目 錄1緒論21.1引言21.2研究目的和意義及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀22總體方案設(shè)計(jì)32.1 控制器智能功能42.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1 STC89S52單片機(jī)及相關(guān)電路53.2 H橋直流電機(jī)63.3 LCD顯示電路63.4傳感器73.5 AD轉(zhuǎn)換電路84 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1 程序框圖設(shè)計(jì)94.2

2、0;程序設(shè)計(jì)91緒論 1.1引言 當(dāng)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。其中單片機(jī)問(wèn)世不久，然而體積小、廉價(jià)、功能強(qiáng)，其銷(xiāo)售額每年近80%的速度增長(zhǎng)。它的性能不斷提高，適用范圍越來(lái)越寬，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域已占有日益重要的地位。    近幾年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城市建設(shè)步伐的加快，一棟棟居民樓、寫(xiě)字樓、賓館拔地而起。進(jìn)入尋常百姓的家用電器品種與數(shù)量愈來(lái)愈多，這些家用電器有的能減輕人們的家務(wù)、有的能豐富人們的文娛生活，有的則能提高人們的生活質(zhì)量 &

3、#160; 為了進(jìn)一步滿(mǎn)足人們高水準(zhǔn)生活的需要，家用電器產(chǎn)品性能也在不斷的更新挽代，從始初的晶體管、到電子管；由模擬到數(shù)字；由分立元件到集成電路；從普通向高性能、多功能型；由手動(dòng)控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。與此同時(shí)，窗簾作為裝修業(yè)不可缺少的一部分，也日益火爆起來(lái)，目前，常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑輪式，只有一部分高收入的家庭采用是電動(dòng)遙控軌道。但價(jià)格相當(dāng)昂貴，不能普及。所以設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)功能全、造價(jià)省。能夠進(jìn)入大眾生活。一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾，控制器符合當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。該窗簾控制器采用89C2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)可逆、直流電動(dòng)機(jī)

4、控制窗簾的拉開(kāi)和關(guān)閉。  1.2研究目的和意義及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 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。智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)系統(tǒng)。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。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。還將原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安

5、排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。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(huà)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。使生活更加舒適、便利和安全。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。 在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象和大量控制單元，需要利用各種接口標(biāo)準(zhǔn)和MCU進(jìn)行連接，再經(jīng)過(guò)MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而此時(shí)采用單片機(jī)來(lái)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)

6、的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)正是把利用AT89C51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。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)。 正是因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。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。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、安全防范三個(gè)方面。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(lái)越大，功能也越來(lái)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

7、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。 電話(huà)遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話(huà)線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話(huà)網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。另外電話(huà)屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話(huà)進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過(guò)各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。電話(huà)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(huà)遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)，

8、采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。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(huà)進(jìn)行操作。 隨著社會(huì)信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。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。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的居家環(huán)境。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)是以HFC、以

9、太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話(huà)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過(guò)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(lái)提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。 現(xiàn)代智能化

10、離不開(kāi)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。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)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)。本課題完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開(kāi)發(fā)過(guò)程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)開(kāi)發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。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)

11、計(jì)開(kāi)始的。2總體方案設(shè)計(jì) 電動(dòng)窗簾控制器總體方案設(shè)計(jì)是確定能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的總體方案的環(huán)節(jié)。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。 2.1 控制器智能功能 隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)家庭生活舒適性的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，窗簾作為每個(gè)家庭生活中最必須的家居用品之一，自然也需要滿(mǎn)足人民更舒適性的需求。窗簾最基本的作用無(wú)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(kāi)關(guān)，每天早開(kāi)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(kāi)關(guān)窗簾，特別不方便；

12、于是電動(dòng)窗簾應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)有的電動(dòng)窗簾都可以自動(dòng)開(kāi)關(guān)閉窗簾，到了時(shí)間自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)光的但是他們也有些缺點(diǎn)。窗簾控制器的自動(dòng)開(kāi)關(guān)如何讓窗簾能夠開(kāi)關(guān)自如，停機(jī)的時(shí)間是否到位。 電動(dòng)窗簾主要有以下幾大功能：（1）手動(dòng)控制：該功能使電動(dòng)窗簾具有手動(dòng)正傳、手動(dòng)反轉(zhuǎn) 和手動(dòng)停止的功能。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，LCD均有不同工作狀態(tài)指示。（2）溫度控制：溫度控制是通過(guò)檢測(cè)溫度與自己設(shè)置的溫度做對(duì)比來(lái)控制窗簾的開(kāi)和關(guān)。（3） 環(huán)  境亮度控制：窗簾的關(guān)閉和開(kāi)啟通過(guò)環(huán)境亮度自動(dòng)完成窗簾的開(kāi)啟或關(guān)閉操作控制，“天黑

13、關(guān)閉，天亮打開(kāi)”具有智能管理，不產(chǎn)生誤動(dòng)作。（4） 時(shí)間自動(dòng)控制：根據(jù)設(shè)置輸入的開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)間，來(lái)控制窗簾的關(guān)閉和打開(kāi)。 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(lái)控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)。環(huán)境亮度的控制通過(guò)光敏電阻和運(yùn)放組成的電路來(lái)控制單片機(jī)輸出電平繼而控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。時(shí)間自動(dòng)控制可以由定時(shí)器來(lái)控制。2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃圖2.2  電動(dòng)窗簾控制器結(jié)構(gòu)框圖由光電傳感器來(lái)探測(cè)外界的光強(qiáng)，從傳感器出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的放大，濾波調(diào)理后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的幅度發(fā)生變

14、化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響，所以期間要用到采樣保持電路。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由單片機(jī)控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示部件用來(lái)顯示電動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)信息。鍵盤(pán)是主要的輸入設(shè)備，控制單片機(jī)的各種參量。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 STC89S52單片機(jī)及相關(guān)電路 STC89S52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。它是美國(guó)ATMEL公司的低電壓，高性

15、能CMOS8位單片機(jī)。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。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STC89S52是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。STC89S52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3.1.1晶振電路 電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率

16、的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。 圖3.1.1是單片機(jī)的晶振電路。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30PF左右，該電容的大小會(huì)影響振蕩電路頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體振蕩頻率的范圍通常在1.212MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過(guò)來(lái)，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。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C51常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶

17、體。圖3.1.1  單片機(jī)晶振電路圖3.1.2復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需要給89C51的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使89C51復(fù)位。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為0000H，從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤（如程序跑飛）或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位鍵使RST腳為高電平，使89C51擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。圖3.1.2是復(fù)位電路圖。3.2 H橋直流電機(jī) 定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱(chēng)為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械

18、能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 由兩套這樣的電路，在同一個(gè)電路中，同時(shí)一個(gè)上拉，另一個(gè)下拉，或相反，兩者總是保持相反的輸出，這樣可以在單電源的情況下使負(fù)載的極性倒過(guò)來(lái)。由于這樣的接法加上中間的負(fù)載畫(huà)出來(lái)經(jīng)常會(huì)像一個(gè)H的字樣，故得名H橋。圖3.2  H橋直流電機(jī)控制系統(tǒng)電路圖3.3 LCD顯示電路 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成

19、電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。 液晶顯示器的分類(lèi) 液晶顯示的分類(lèi)方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理: 點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)

20、1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。 用LCD顯示一

21、個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5右邊為2、4

22、、6根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖  3.4傳感器 （1）光敏檢測(cè)模塊   1）光敏二極管的構(gòu)成及原理： 

23、;光敏二極管又稱(chēng)光電二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是相似的。  下圖是光敏二極管的結(jié)構(gòu)圖。在光敏二極管管殼上有一個(gè)能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過(guò)透鏡正好照射在管芯上。發(fā)光二極管管芯是一個(gè)具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過(guò)擴(kuò)散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體二極管一樣，在硅片上生長(zhǎng)了一層SiO2保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來(lái)，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗

24、電流光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，因此，光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓，如圖所示。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1 * 10-8 - 1X10 -9A(稱(chēng)為暗電流)，此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止;當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)O這些載流子的數(shù)目，對(duì)于多數(shù)載流子影響不大，但對(duì)P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來(lái)說(shuō)，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過(guò)負(fù)載

25、RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號(hào)。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。 （2）DS18B20溫度傳感器 DS18B20工作原理及應(yīng)用： DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的

26、位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶(hù)更改。DS18B20共64位ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶(hù)EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶(hù)第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶(hù)得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的

27、數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶(hù)操作。3.5 AD轉(zhuǎn)換電路 PCF8591 是單片、單電源低功耗8 位CMOS 數(shù)據(jù)采集器件，具有4 個(gè)模擬輸入、一個(gè)輸出和一個(gè)串行I2C 總線接口。3 個(gè)地址引腳A0、A1 和A2 用于編程硬件地址，允許將最多8 個(gè)器件連接至I2C總線而不需要額外硬件。器件的地址、控制和數(shù)據(jù)通過(guò)兩線雙向I2C 總線傳輸。器件功能包括多路復(fù)用模擬輸入、片上跟蹤和保持功能、8 位模數(shù)轉(zhuǎn)

28、換和8 位數(shù)模擬轉(zhuǎn)換。最大轉(zhuǎn)換速率取決于I2C 總線的最高速率。 A/D 轉(zhuǎn)換器采用逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)。在A/D 轉(zhuǎn)換周期將臨時(shí)使用片上D/A 轉(zhuǎn)換器和高增益比較器。一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換周期總是開(kāi)始于發(fā)送一個(gè)有效讀模式地址給PCF8591 之后。A/D 轉(zhuǎn)換周期在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖的后沿被觸發(fā)，并在傳輸前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)執(zhí)行（見(jiàn)圖9）。一旦一個(gè)轉(zhuǎn)換周期被觸發(fā)，所選通道的輸入電壓采樣將保存到芯片并被轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的8 位二進(jìn)制碼。8 位A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器具 

29、PCF85917取自差分輸入的采樣將被轉(zhuǎn)換為8 位二進(jìn)制補(bǔ)碼。轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在ADC 數(shù)據(jù)寄存器等待傳輸。如果自動(dòng)增量標(biāo)志被置1，將選擇下一個(gè)通道。在讀周期傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)包含前一次讀周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼。以上電復(fù)位之后讀取的第一個(gè)字節(jié)是0x80。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括顯示子程序，鍵盤(pán)子程序，中斷時(shí)鐘程序，直流電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)及部分構(gòu)成。 4.1 程序框圖設(shè)計(jì) 啟動(dòng)主程序，先關(guān)中斷并且設(shè)置堆棧，接著初始化寄存器，初始化顯示內(nèi)容；然后執(zhí)行按鍵查詢(xún)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。如果是設(shè)定鍵，則設(shè)定時(shí)間，開(kāi)始計(jì)時(shí)；到時(shí)間后步進(jìn)電

30、機(jī)開(kāi)始相應(yīng)的工作，工作完成后停機(jī)。如果是電機(jī)控制鍵，則也執(zhí)行相應(yīng)的工作。如果都不是，則是復(fù)位鍵，采取復(fù)位操作。 4.2 程序設(shè)計(jì) 1、主程序： #include <reg52.h> #include <ds18b20.h> #include <LCD1602.h> #include <pcf8591.h> #define uint unsigned int #define uch

31、ar unsigned char uchar  str1=" Temp:00 C " uchar  str2=" Time: 00:00:00" uchar  str3=" Temp:00 C"  uchar  str4="  Light:0.0V " uch

32、ar  str5="WELCOME" uchar  str6="  Auto 1 " uchar  str7="  Hand   " uchar counter10ms,hour,min,sec,counter05s,temper=0,turn=0,wendu=30,light=0,jishu=0,moshi=0,liangdu=35,change

33、=0;     sbit a=P36; sbit b=P37; sbit up=P10; sbit down=P11; sbit control=P12; sbit zengjia=P13; sbit hourup=P14; sbit minup=P15;   void delay11(uint z)    

34、uint x,y;  for(x=z;x>0;x-)  for(y=123;y>0;y-);   void init_pcf8591(void)    iic_start();   iic_sendbyte(0x90);   iic_waitack();   iic_sendbyte(CHANNEL_1);   iic_waitack(

35、);   iic_stop();   delay11(10);   void Bin2ASC()  str18=0xdf;  str16=temper%100/10+0x30;  str17=temper%100%10+0x30;  str214=sec%10+0x30;  str213=sec/10+0x30;  str211=min%10+0x30;  

36、str210=min/10+0x30;  str28=hour%10+0x30;  str27=hour/10+0x30;   void turn1()    str39=0xdf;  str38=wendu%10+0x30;  str37=wendu/10+0x30;      void turn2()    str410=l

37、ight%10+0x30;  str48=light/10+0x30;    void turn3()    str410=liangdu%10+0x30;  str48=liangdu/10+0x30;   void dianji()   delay11(50);    if(moshi=0)   SDA =

38、0;1;   _nop_();   SCL = 1;   somenop;   SDA = 0;   somenop;   SCL = 0;  void iic_stop(void)    SDA = 0;   _nop_(); 

39、  SCL = 1;   somenop;   SDA = 1;  void iic_ack(bit ackbit)    if(ackbit)   SDA = 0;   else   SDA = 1;    somenop;&#

40、160;  SCL = 1;   somenop;   SCL = 0;   SDA = 1;    somenop;   bit iic_waitack(void)    SDA = 1;   somenop;   SCL = 1;   somenop;   if(SDA)            SCL = 0;  iic_stop();  return 0;      else