基于單片機的智能電動窗簾控制器設計

1、目錄摘要IIAbstractIII1緒論11.1研究目的和意義及國內外發(fā)展現狀11.2基本內容及章節(jié)安排22總體方案設計32.1 控制器智能項目32.2 系統(tǒng)總體結構規(guī)劃43 系統(tǒng)硬件設計53.1 89C51單片機及相關電路5晶振電路6復位電路6時鐘電路73.1.4 電源電路93.2 步進電機93.3 鍵盤/顯示接口電路113.3 傳感器133.4 信號調理電路143.4.1 放大濾波電路143.4.2 A/D轉換144 系統(tǒng)軟件設計164.1 主程序軟件設計164.2 主要功能子程序設計174.2.1 步進電機程序設計174.2.3 鍵盤程序設計184.2.4 定時程序設計195 總結與展望

2、21參考文獻22致謝23摘要本電路根據辦公和生活環(huán)境需要，采用AT89C51單片機控制系統(tǒng)，利用P3口的特殊功能與P1口的空閑模式和掉電模式，根據其不同控制模式，實現半自動控制、自動控制、定時控制的相互轉換控制窗簾機。該設計包括光電開關電路、系統(tǒng)主控模塊、電源轉換電路、保護電路等組成，可實現窗簾自動升降。關鍵詞：單片機；定時控制；光電開關；步進電機AbstractAccording to the requirements of office and living environment, this design made use of the SCM (Single Chip Micyoco

3、) controlling system of AT89C51, the special function at P3, the idleness mode and lose-electric mode at P1. Based on the different controlling mode, we realize to control the curtain machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlling and infrared remoter. This design is mad

4、e up of infrared remote circuit, systematic controlling mode, electrical source transformation, protective circuit, etc. It can reach the achievement of automatically rising and falling of the curtain.Key words:SCM; timing control; photoelectric switch; stepping motor1緒論1.1研究目的和意義及國內外發(fā)展現狀21 世紀是信息化的世

5、紀，各種電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、綜合布線技術、將與家居生活有關的各種子系統(tǒng)，有機地結合在一起，通過統(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。還將原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，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，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網絡化功能可以提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、

6、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機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)布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。在設計本系統(tǒng)時，面對各種檢測對象和大量控制單元，需要利用各種接口標準和MCU進行連接，再經過MCU 進行數據處理，實現實時測控。而此時采用單片機來實現智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協調性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設計系統(tǒng)正是把利用AT89C51單片機的優(yōu)點，順利的完成了本設計的要求。并且實現了學習型定時和自動控制功能，為控制家居設備提供了

7、良好的基礎。正是因為通信技術、計算機技術、網絡技術、控制技術的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現了生活現代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設備自動控制、安全防范三個方面。隨著新技術和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數量越來越大，功能也越來越強，各種傳感器都已經標準化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設計提供極大方便。電話遠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，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線

8、路各地聯網，可以充分利用現有的電話網，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電話屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關信息，從而進行進一步的操作。電話遙控部分課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現出電話遙控方式的雙工通信特點。本設計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產品達到交互式與智能化。而且本設計的調試都是在線調試，已經在電

9、信、鐵通的交換機實驗并且能夠成功的使用移動電話進行操作。隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關系日益緊密。信息化社會在改變人們生活方式與工作習慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術以及經濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，它是以家為平臺進行設計的。智能家居控制系統(tǒng)是以HFC、以太網、現場總線、公共電話網、無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術為技術平臺，現場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)

10、的總體目標是通過采用計算機技術、網絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術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)服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等主要部分組成?，F代智能化離不開運算和控制單元，本系統(tǒng)采用89C51作為主控器件，單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機擴展的存儲器、輸入/出設備以及各種實現單片機系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機應用系統(tǒng)實

11、現其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應不斷調整軟、硬件，協調地進行軟、硬件設計，以提高工作效率，當系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協調一致，就可以組成高性能的單片機應用系統(tǒng)。本課題完成了單片機應用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設計、硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調試，根據開發(fā)的實際需要，相互協調、交叉，有機的進行。本文是從智能家居的一個項目智能電動窗簾的設計開始的。1.2基本內容及章節(jié)安排本設計通過分析電動窗簾的發(fā)展和現狀來規(guī)劃電動窗簾的智能功能，從而對電動窗簾控制器進行設計。采用步進電機作為執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件的傳感器作為檢測元件，89C51單片機作為控制芯

12、片，輔助鍵盤和顯示，最終實現了電動窗簾控制器的多項智能項目。主要章節(jié)分為：（1）緒論：介紹設計目標國內外的發(fā)展現狀和研究意義目的，設計的基本內容和本文的章節(jié)安排。（2）總體設計方案：給出了電動窗簾控制器的總體方案設想，智能項目，和設計結構規(guī)劃。（3）硬件設計：選用89C51單片機為核心的各種電路設計，包括復位電路，電源電路，時鐘電路，步進電機控制電路，鍵盤/顯示電路等一系列相關電路。（4）軟件設計：主要介紹了各項功能的設計流程。（5）總結與展望2總體方案設計電動窗簾控制器總體方案設計是確定能夠滿足設計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)的總體結構，并在此基礎上考慮了系

13、統(tǒng)的可擴展性及可實現性。2.1 控制器智能項目隨著人民生活水平的不斷提高，人們對家庭生活舒適性的需求越來越強烈，窗簾作為每個家庭生活中最必須的家居用品之一，自然也需要滿足人民更舒適性的需求。窗簾最基本的作用無非是保護業(yè)主的個人隱私以及遮陽擋塵等功能，但傳統(tǒng)的窗簾您必須手動去開關，每天早開晚關也是挺麻煩的，特別是別墅或復式房的大窗簾，比較長，而且重，用時需要很大的力才能開關窗簾，特別不方便；于是電動窗簾應運而生。現有的電動窗簾都可以自動開關閉窗簾，到了時間自動控制窗簾的開關，可以根據光的但是他們也有些缺點。窗簾控制器的自動開關如何讓窗簾能夠開關自如，停機的時間是否到位。電動窗簾主要有以下幾大功能

14、：（1）手動控制：該功能使電動窗簾具有手動正傳、手動反轉 和手動停止的功能。而且增加了工作狀態(tài)指示，電機工作在正傳、反轉和停止狀態(tài)的時候，數碼管均有不同工作狀態(tài)指示。（2）半自動手動控制：半自動手動控制是在需要關閉或打開窗簾的時候，只需要人工按一下“正轉”或“反轉”按鍵后，窗簾到位自動停止。（3） 環(huán)境亮度控制：窗簾的關閉和開啟通過環(huán)境亮度自動完成窗簾的開啟或關閉操作控制，“天黑關閉，天亮打開”具有智能管理，不產生誤動作。（4） 時間自動控制：根據設置輸入的開啟或關閉時間，來控制窗簾的關閉和打開。窗簾的正轉、反轉和停止功能可由單片機輸出電平來控制步進電機的運轉以實現。環(huán)境亮

15、度的控制通過光敏電阻和運放組成的電路來控制單片機輸出電平繼而控制電機的正轉和反轉。時間自動控制可以由定時器來控制2.2 系統(tǒng)總體結構規(guī)劃電動窗簾控制器的總體結構框圖如圖2.2所示。光電傳感器信號調理電路A/D轉換器單片機顯示部件鍵盤步進電機圖2.2電動窗簾控制器結構框圖由光電傳感器來探測外界的光強，從傳感器出來的信號經過信號調理電路的放大，濾波調理后輸入到A/D轉換器，A/D轉換器件完成一個轉換過程需要一定時間，如果在這段時間內信號的幅度發(fā)生變化，轉換結果將會受到影響，所以期間要用到采樣保持電路。轉換后的信號由單片機控制器，來實現電機的運行與停止。顯示部件用來顯示電動窗簾控制器的各種狀態(tài)信息。

16、鍵盤是主要的輸入設備，控制單片機的各種參量。3 系統(tǒng)硬件設計整個系統(tǒng)的硬件接線圖如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)總硬件接線圖總體硬件電路圖包括單片機外圍電路、A/D轉換電路，信號調理電路、檢測電路、鍵盤/顯示接口電路、步進電機控制電路等模塊。單片機外圍電路提供各模塊所需的5V電源和時鐘模塊；信號檢測后的是模擬信號，經過調理放大進入A/D轉換后輸出數字信號給單片機。單片機的P2口控制步進電機的運行從而控制窗簾的升降。顯示和鍵盤讓人機交換變得更容易。以上各模塊組成了電動窗簾控制器的總體電路。3.1 89C51單片機及相關電路89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh

17、 Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。它是美國ATMEL公司的低電壓，高性能CMOS8位單片機。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方

18、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產生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。同時，它還可以產生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。圖是單片機的晶振電路。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)的時鐘頻率越快，單片機的運行速度越快。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。晶體和電

19、容應該盡可能安裝得與單片機芯片靠近，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的石英晶體。圖3.1.1單片機晶振電路圖3.1.2復位電路復位是單片機的初始化操作，只需要給89C51的復位引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可以使89C51復位。復位時，單片機初始化為0000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當程序運行錯誤（如程序跑飛）或操作錯誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時，也需要復位鍵使RST腳為高電平，使89C51擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動。圖是復位電路圖。圖3.1.2復位電路圖3.1.3時

20、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。這里使用DS12887實時時鐘芯片來完成這項功能。DS12887是DALLAS公司生產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。使用DS12887時應注意以下幾點：Vcc正常情況下為5V，當Vcc降至4.25V時，所有的輸入被忽略，輸出為高阻狀態(tài)，Vcc降至3V時，外部電源被關斷，內部鋰電池為實時時鐘和RAM供電，在斷電情況下，時鐘繼續(xù)運行，其中的數據可保存十年以上不會丟失。DS12887有兩種

21、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。AS引腳用于分離數據地址總線AD7-AD0上的地址和數據信息，連接到MCU的ALE引腳。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有一個可編程輸出方波引

22、腳SQW，從該引腳可以輸出頻率為2Hz-256Hz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的中斷源實現周期性中斷，每當中斷發(fā)生時，MCU讀一二次輸入口，檢查電表是否轉過一圈，在整點時還要采一次三相電流和電壓。除此之外，DS12887內部還有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)0AH-0DH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。圖3.1.3時鐘電路圖DS12887時鐘芯片和AT89C

23、5l單片微機的接口電路如圖所示。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；而DS、RW 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P27端口來片選，則DS12887的高8位地址定為7FH，而其低8位則由芯片內部各單元的地址來決定(00H-3FH)；DS12887的中斷輸出端IQR和89C51的外部中斷INT0端相聯，給單片機提供中斷信號；DS12887的SQW端與89C5I的TO端相連。3.1.4電源電路單片機工作需要使用5V電壓，因此需要給單片機設計電源電路。圖是單片機的電源電路。它采用LM7

24、805三端集成穩(wěn)壓器，可輸出+5V的直流電壓供電。圖3.1.4電源電路圖3.2步進電機步進電機為一種數字伺服執(zhí)行元件，具有結構簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點，廣泛應用在數控機床、機器人、自動化儀表等領域。為了實現步進電機的簡易運動控制，一般以單片機作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進電機專用驅動芯片實現步進電機的速度和位置定位控制。單片機在本次試驗中對步進電機的控制從而達到對轉角和位移的控制的方法。本次設計采用兩個型號為130HZ308-450的三相反應式步進電機對旋轉角度和位移進行控制，該步進電機力矩大、耐負載沖擊、精度高。其步距角為1.2°，即=1.2°，即本次

25、設計的測控系統(tǒng)對回轉臺轉角的控制精度可以達到1.2°。步進電機的驅動電路是根據控制信號工作的。而本次測控系統(tǒng)是以單片機位控制中心的，下面將介紹步進電機控制系統(tǒng)。步進電機控制系統(tǒng)主要由脈沖分配器，功率驅動電路，步進電機幾部分構成的。步進電機控制系統(tǒng)的方框圖如圖所示： 脈沖控制器 功率驅動電路 步進電機負載脈沖信號圖3.2.1步進電機控制系統(tǒng)方框圖圖3.2.2步進電機控制系統(tǒng)電路圖如圖3.2.2所示，是步進電機控制系統(tǒng)的電路圖。單片機輸出步進脈沖后，再由脈沖分配電路按事先確定的順序控制各相的通斷。本設計由軟件完成脈沖分配工作，不僅使線路簡化，成本下降，而且可根據應用系統(tǒng)的需要，靈活地改變

26、步進電機的控制方案。軟件控制脈沖將在軟件設計部分說明。步進電機功率驅動電路工作在較大脈沖電流狀態(tài)，采用光電耦合器將單片機與步機電機隔離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反串進主控系統(tǒng)。此外，萬一驅動電路發(fā)生故障，也不致讓功放中較高的電壓串入單片機而使其損壞。步進電機的驅動電路有很多種，但最為常見的就是用單電壓驅動，雙電壓驅動，斬波驅動，細分驅動等。但電壓驅動是步進電機控制中最為簡單的一種驅動電路，它在本質上是一個單間的反相器。它最大的特點是結構簡單，工作效率低。而且它的外接電阻要消耗相當一部分能量，這樣會影響電路的穩(wěn)定性。雙電壓驅動電路是采用兩種電源電壓，缺點在于

27、在高低電壓連接處電流出現谷點，這樣必然引起力矩在谷點處下降，不易于電機的正常運行。對于斬波驅動則可以克服這種缺點，并且還可以提高步進電機的效率。從提高效率的角度來看這是一個很好的驅動電路，它可以用較高的電源電壓，同時無需外接電阻來限定額定電流和減少時間常數。但由于其波形頂部呈現鋸齒形波動，所以產生較大的電磁噪聲。細分驅動是用脈沖電壓來供電的，對于一個電壓脈沖，轉子就可以轉動一步。本設計采用的是恒頻脈寬調制細分驅動電路，電路圖如所示。圖3.2.3恒頻脈寬調制細分驅動電路3.3 鍵盤/顯示接口電路鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現向單片機輸入數據，傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。本設計中的鍵

28、盤采用4×4矩陣鍵盤。16個鍵分別為：0-9十個數字鍵，用于時間設定輸入；設定鍵，設定自動窗簾開和關的時間；復位鍵，在程序出錯或者有誤操作的時候；正轉鍵，使步進電機正轉，窗簾打開；反轉鍵，使步進電機反轉，窗簾關閉；停止鍵，步進電機停止運轉；確定鍵，時間設定完成后確定輸入。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矩陣，如圖所示。圖3.3.1鍵盤接口電路獲取鍵盤信息的方法有2種，我們經常用到的是掃描法。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，用來檢測按鍵狀態(tài)。當全部按鍵均松開時，從列線上檢測不到行線輸出的低電平。當某個按鍵按下時，

29、只有在對應的行線輸出低電平時才能在對應的列線端口檢測到低電平。按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或重復執(zhí)行。一般消除抖動采用軟件方法來解決，將在軟件部分介紹這點。顯示部分則主要顯示時間，用于設置時間。采用LED數碼管進行顯示是一種經濟實用的方法。每位數碼管由7個筆畫加上小數點共8個發(fā)光二極管組成；有共陰極和共陽極兩種類型，公共端用來進行位控制，筆畫端用來進行字符控制；數碼管顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方法。在數碼管顯示中，有2個技術問題需要解決，這就是整數高位和閃爍顯示問題。雖然某些新型LED驅動芯片本身具有閃爍控制和

30、熄滅控制功能，但通過合理的軟件設計，采用廉價芯片組成的驅動電路同樣可以實現整數高位滅零和閃爍顯示功能，達到降低系統(tǒng)硬件成本的目的。本設計采用的就是4位LED數碼管的串行驅動電路來達到顯示時間和消除閃爍顯示的目的。驅動器采用74LS164，由89C51的P3.0和P3.1來控制LED數碼管的顯示。顯示電路圖如所示。圖3.3.2顯示電路3.3 傳感器電動窗簾要根據光照的情況而自動開關窗簾，因而需要使用到光電傳感器。這里使用光敏電阻。光敏電阻是用光電導體制成的光電器件，又稱光導管，他是基于半導體光電效應工作的。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時可以加直流偏壓，也可以加交流電壓。當無光照時，

31、光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值急劇減少，因此電路中電流迅速增加。光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。因此在自動化技術中得到廣泛的應用。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內就激發(fā)出電子空穴對，參與導電，使電路中電流增強。根據光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅

32、外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農業(yè)生產中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。這里選用3系列的GL3526。應用光控原理工作，天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關閉。由運放組成比較電路，同向輸入端

33、有兩個電阻分壓得到一個電壓值，作為基準電壓進行比較，而反相輸入端用一個光敏電阻對外部環(huán)境的光線進行采集，利用光敏電阻暗時電阻大，亮時電阻小的特點，來確定反向輸入端的電壓值。再兩者進行比較，比較后的信號再送入單片機89C2051的P0口，從而通過單片機來控制電機的正反轉。來實現天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關閉這一自動控制功能。3.4信號調理電路3.4.1放大濾波電路在許多需要用A/D轉換和數字采集的單片機系統(tǒng)中，多數情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表儀器放

34、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。來自傳感器的信號通常都伴隨著很大的共模電壓（包括干擾電壓）。一般采用差動輸入集成運算放大器來抑制它，但是必須要求外接電阻完全平衡對稱，運算放大器才具有理想特性。否則，放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對稱精度有關，又與運算放大器本身的共模抑制能力有關。一般運算放大器共模抑制比可達80dB，而采用由幾個集成運算放大器組成的測量放大電路，共模抑制比可達100120dB。濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和分離各種不同信號的功能。傳感器過來的信號經常帶有各種各樣的干擾，因此要采用濾波電路來去除干擾。綜合考慮，采

35、用低通濾波器。本設計采用將放大濾波功能結合的電路，電路圖如圖所示。圖3.4.1放大濾波電路3.4.2A/D轉換A/D轉換的作用是進行模數轉換，把接收到的模擬信號轉換成數字信號輸出。在選擇A/D轉換時，先要確定A/D轉換的位數，該設計運用的是8位A/D轉換器ADC0809，A/D轉換誤的位數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，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號預處理電路精度A/D轉換器以及輸出電路等。本次設計使用8位A/D轉換器ADC0809。關于ADC0809的介紹：ADC0809是CMOS 單片型逐次逼近式AD 轉換器，它由8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比

36、較器、8位開關樹型DA 轉換器、逐次逼近，寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809 可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL 兼容。ADC0809與MCS-51單片機的連接如圖所示。圖3.4.5 ADC0809與單片機的接口電路A/D 轉換后得到的是數字量的模擬量，這些數據應傳送給單片機進行處理。數據串的關鍵是如何確定A/D 轉換完成。因為只有確定數據轉換完成后，才進行傳送。為此可采用以下三種方式：1）定時傳送方式：對于一種A時子程序。A/D轉換啟動后，就調動這個子程序，延遲時間一到，轉換肯定已經完成了。接著，就可以進

37、行數據傳送,對于A/D轉換來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉換時間為128us，相當于6MHZ的MCS-51單片機共60 個機器周期。可根據此設計一個延了。2）查詢方式A/D 轉換芯片表明有轉換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809 的E端，因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可知道轉換是否完成，若完成，則進行數據傳送。3）中斷方式中斷方式ADC0809與8031的中斷方式接口電路只需將0809的EOC端經過一非門連接到8031的INTl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省CPU的時間，當轉換結束時，EOC發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷請求，單片機響應中斷請求

38、，由外部中斷1 的中斷服務程序讀AD 結果，并啟動0809的下一次轉換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。設計中用單片機啟動ADC0809后，延時130us，就可以讀取正確的A/D轉換結果。4 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計主要包括顯示子程序，鍵盤子程序，時鐘程序，步進電機控制程序設計及部分構成。本章節(jié)系統(tǒng)的介紹了電動窗簾的主程序和各主要功能子程序的設計流程，具體的程序代碼見附錄。4.1主程序軟件設計主程序構成無限循環(huán)，主要完成單片機初始化，關中斷，菜單顯示內容初始化，按鍵掃描，電機運行，計時等功能。主程序的流程圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流程圖啟動主程序，先關中斷并且設置堆棧，接著初始化寄存器，

39、初始化顯示內容；然后執(zhí)行按鍵查詢，執(zhí)行相應的操作。如果是設定鍵，則設定時間，開始計時；到時間后步進電機開始相應的工作，工作完成后停機。如果是電機控制鍵，則也執(zhí)行相應的工作。如果都不是，則是復位鍵，采取復位操作。4.2 主要功能子程序設計步進電機程序設計步進電機程序設計的主要任務是： 判斷旋轉方向； 按順序傳送控制脈沖； 判斷所要求的控制步數是否傳送完畢。圖步進電機工作流程圖4.2.2顯示程序顯示程序開始后，起始地址60H發(fā)送到R0，01H發(fā)送至顯示位代碼R2，再將位代碼發(fā)送到單片機A口，單片機取顯示數據查表轉換成顯示代碼發(fā)送至單片機B口，延時2ms，指針R0加1，然后判斷6顯示是否完成。如果完

40、成則返回，沒完成則位代碼R2左移一位，繼續(xù)顯示查表，一直到6位顯示完成后返回。顯示子程序流程圖如圖所示。圖4.2.2顯示部分流程圖4.2.3鍵盤程序設計按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或者重復執(zhí)行?，F在用軟件延時的方法來避開抖動階段。在判斷是否有鍵閉合后都延時5ms，按下鍵后再延時12ms就可以避免鍵盤的抖動。然后鍵碼分析，執(zhí)行相應的模塊，顯示后返回。鍵盤子程序如圖所示。圖4.2.3鍵盤程序流程圖4.2.4定時程序設計定時的主要功能是在設定時間單片機能夠得到中斷信號，從而控制窗簾的開關。時鐘發(fā)出50ms的信號給單片機，

41、計數器計數，當計數到20，則過了1秒，秒單元數值加1，當秒單元到達60，分單元數值加1，秒單元清零。當時單元到達24，時單元清零。標志1天時間計滿，把他們的值放到存儲單元的指定單元。圖是定時功能流程圖。圖4.2.4定時功能流程圖5總結與展望經過三個月的資料查找和設計，我已完成了畢業(yè)設計的任務。本文設計了電動窗簾控制器的智能項目，系統(tǒng)的介紹了電動窗簾控制器的硬件電路設計到軟件設計的以系列步驟。本設計采用步進電機作為執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件的傳感器作為檢測元件，89C51單片機作為控制芯片，輔助鍵盤和顯示，實現了電動窗簾控制器的多項智能項目。縱觀整個設計系統(tǒng)，單片機使用了熟悉的89C51單

42、片機，從而使整個控制芯片了如指掌。熟悉的控制芯片設計起來也是得心應手。所用芯片簡單實用，減少了開發(fā)和硬件開銷。傳感器部分使用光敏電阻，可以持續(xù)性的檢測外界光強變化，通過電橋電路后的信號進入比較器，可以得出一個信號，此信號經過放大，A/D轉換后進入單片機，通過單片機的脈沖信號進而控制步進電機的運行。本設計的步進電機可以很好的執(zhí)行單片機的命令。步進電機為一種數字伺服執(zhí)行元件，具有結構簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點。使得窗簾的開關更加的準確，穩(wěn)定。設計的時鐘電路配合單片機的定時功能，加上光電傳感器的檢測光強很好的解決了自動控制這項功能。同時，由于設計的時間和能力有限，還有許多功能和技術沒

43、有充分研究，如解決光電開關的滯回特性，可以使用施密特電路來完成，無奈時間有限。其次，顯示功能中海沒有顯示電動窗簾控制器的工作方式。控制器固定，沒有藍牙和紅外控制功能。而且沒有完成實物的設計，這不得不說是一個遺憾。但是，一個完整的畢業(yè)設計過程，讓我掌握了單片機系統(tǒng)和電子操作軟件等方面的知識，尤其在動手能力方面有很大的提升，也給今后更成功、完善的設計打下堅實的基礎。參考文獻1 姚福安電子電路設計與實踐濟南：山東科學技術出版社，20052何西才，楊靜，任力英. 實用傳感器接口電路實例. 北京：中國電力出版社，20073 劉守義. 單片機應用技術. 陜西：西安電子科技大學出版社，20074 李廣第.

44、單片機基礎. 北京：北京航空航天大學出版社，20015 瞿貴榮.電動窗簾紅外遙控電路.家庭電子,2005,2:35-366 王麗君,楊偉豐. 電機無線遙控系統(tǒng)設計的研究大眾科技,2009,11:124-1257 張培志,陸偉.仇芝基于單片機技術的無線遙控家居照明系統(tǒng).儀器儀表用戶，20088劉大茂.智能儀器:單片機應用系統(tǒng)設計.北京:航空工業(yè)出版社,19989 周航慈，朱兆優(yōu). 智能儀器原理與設計. 北京：北京航空航天大學出版社，200510 劉印春. 傳感器原理. 北京國防科技大學出版社，200611孟志永單片機外圍電路設計北京：電子工業(yè)出版社，200412 王曉明. 電動機的單片機控制.

45、北京：北京航空航天大學出版社，200213沙占有. 中外集成傳感器實用手冊. 北京：電子工業(yè)出版社，200514胡漢才.單片機原理及其接口技術.北京：清華大學出版社，200315呂俊芳.傳感器接口與檢測儀器電路.北京：北京航空航天大學出版社，199516 HI-TECH SoftwarePIC C Users Manual17A Simple Formula for the Ground Resistance Calculation. IEEE TransOn Electromagnetic Compatibility, 1999, 41(2): 152-15418Mocrochip Tech

46、nology Inc. . Microchip 2006 Product Selector Guide. 200619W.Harold Parady, J.Howard Turnered. Electric Motors. Georgia：the american associationForvocational instructional materials, 197820 John B. PeatmanDesign With PIC MicrocontrollersPrentice-Hall Inc, 199721 Jullian , E,Electromagnetic radiation

47、RBM-Revue Europeenne de technologie Biomedicale, Vol.20 NO.4.June,1998致謝畢業(yè)設計即將完成，在這里我要衷心感謝所有在設計過程中給我提供幫助的老師和同學，沒有他們的幫助，我的畢業(yè)設計不可能這么順利的完成。首先要感謝的是指導老師陳國良老師。在學校畢業(yè)設計的時間里，陳老師給我提供了很大的幫助。在完成畢業(yè)設計的過程中，陳老師給我指出了很多錯誤，提出了很多寶貴意見，還給我提供了畢業(yè)設計中所用到設備的支持。陳老師每次在查看我的進度的同時都是認真查看我的設計，對于設計中存在的問題也是耐心的回答和討論。畢業(yè)設計的初稿陳老師也是仔細審閱，細節(jié)

48、部分的問題也被他看出。在此對于陳老師一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)的精神表示衷心的敬佩。同時，我要向在這次畢業(yè)設計中給我提供幫助和提出意見的同組同學表示感謝，在他們的幫助和建議下，我的畢業(yè)設計才得以更加順利的完成。附件程序清單：主程序:ML EQU 32H ；ML存放分的個位數MH EQU 33H ；MH存放分的十位數HL EQU 34H ；HL存放小時的個位數HH EQU 35H ；HH存放小時的十位數L0 EQU 36H ；L0L3：顯示數據存儲器L1 EQU 37HL2 EQU 38HL3 EQU 39HDSPLYP EQU 3AH ；顯示數據指針(DISPLAYPOINT)PLYTS EQU 3B

49、H ；顯示次數計數器(DISPLAYTIMES)LPLMOD BIT 39H ；低兩位顯示方式(LOWPLAYMOD)HPLMOD BIT 3AH ；高兩位顯示方式(HIGHPLAYMOD)BRIGHT BIT 3BH ；DISPLAY子程序參數：亮滅指示位TCOUNT EQU 3CH ；時間計數器(TIMECOUNT)ADDRES EQU 3DH ；加l子程序參數MAX EQU 3EH ；加l子程序參數IFDEC BIT 20H ；BCD加法子程序參數RMOD EQU 3FH ；LED4 BIT 30H ；發(fā)光管狀態(tài)位BELL BIT P17 ；WITCH BIT P37 ；FKEY BIT

50、 P30 ；功能鍵(S1) MKEY BIT P31 ；修改鍵(S2)WORKIN BIT 38H ；工作狀態(tài)指示位MAIN：MOV lE，#00H ；關中斷MOV SP，#57H ；設置堆棧指針MOV PSW，#00H ；選用寄存器組0MOV TMOD，#11H ；設定中斷工作方式為T0和T1MOV A，56HCJNE A，#0AAH，CSTART ；判斷上電復位標志，無標志轉冷啟動MOV A，57HCJNE A，#55H，CSTART ；無標志轉冷啟動AJMP HSTART ；有上電復位標志轉熱啟動NOPNOPLJMP ERR ；軟件陷阱，引向出錯處理程序CSTART：MOV P1，#0F

51、FH ；冷啟動，全面初始化MOV P3，#0FFHMOV TCON，#00H ；計時停止MOV TL0，#0BOH ；賦中斷T0初值MOV TH0，#3CHMOV TCOUNT，#0AH ；賦定時器初值MOV R5，#00H ；R5為一空單元(備用)MOV R4，#00H ；R4為工作模式選擇寄存器MOV SL, #00H ；定時單元清零MOV SH，#00H ；秒MOV ML，#00H ；MOV MH，#00H ；分MOV HL，#00H ；MOV HH，#00H ；時MOV PLYTS，#64H ；賦顯示次數初值為100次MOV DSPLYP，#L0 ；顯示指針指向顯存單元MOV L0,#

52、0AH ；送顯示數據“一一一一一”MOV L1, #0AHMOV L2，#0AHMOV L3，共04HSETB LED4 ；LED4為數碼管之間的發(fā)光二極管SETB LPLMOD ；設定顯示方式為閃爍SETB HPLMOD SETB BRIGHT ；允許顯示CLR WORKIN ；清工作標志，待命AJMP SETUP ；轉開始工作NOPNOPLJMP ERR ；軟件陷阱HSTART：MOV SCON，#00H ；有上電標志,熱啟動,清串行口控制MOV IP，#00H ；清中斷優(yōu)先控制寄存器SETB FKEY ；重設按鍵SETB MKEYSETB EA ；開中斷AJMP BEGIN ；轉向繼續(xù)工作NOPNOPLJMP ERR ；軟件陷阱SETUP： SETB EA ；開中斷MAINl： A