智能窗簾控制裝置-畢業(yè)設(shè)計論文

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文作者韓生龍學(xué)號11031P10系部電子信息學(xué)院專業(yè)計算機控制技術(shù)題目智能窗簾控制裝置指導(dǎo)教師龍凌云評閱教師完成時間：2013年5月1日畢業(yè)設(shè)計(論文)中文摘要智能窗簾控制裝置摘要：隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，人們對室內(nèi)設(shè)計智能化的要求也越來越高。方便與享受的智能窗簾對于現(xiàn)代快節(jié)奏的人們生活來說，是適應(yīng)現(xiàn)代化辦公和生活環(huán)境的需要，是人們生活水平提高的一個標(biāo)志。對于室內(nèi)的窗簾而言，它不僅要具有遮光作用和美化功能，更要具有方便智能的使用功能。本文綜述了智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的設(shè)計與制作過程，介紹了設(shè)計制作一個完整的窗簾控制系統(tǒng)需要做的理論分析以及其制作過程。智能窗簾控制裝置系統(tǒng)核心采用的是單片機AT89C51，其次利用了光照傳感器、鍵盤顯示接口電路以及信號調(diào)理電路等外圍電路，它主要的功能有時間顯示,定時控制開閉窗簾，還可以根據(jù)光強度自動調(diào)節(jié)窗簾以使屋內(nèi)達(dá)到舒適愜意的環(huán)境。整個系統(tǒng)在理論層面上，用程序語言驅(qū)動各模塊工作，實現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用層面上則采用Protel軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計。智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的構(gòu)成主要由光照傳感電路、系統(tǒng)主控模塊電路、電源轉(zhuǎn)換電路、電機控制電路、鍵盤以及顯示電路等組成，重點討論了窗簾自動控制系統(tǒng)的設(shè)計過程、硬件選用和軟件調(diào)試等問題，通過本系統(tǒng)可實現(xiàn)利用光照強度以及設(shè)置時間來控制窗簾自動開閉。關(guān)鍵詞：單片機智能窗簾定時步進(jìn)電機畢業(yè)設(shè)計(論文)外文摘要Title:SmartcurtaincontroldeviceAbstract:Withtherapiddevelopmentofmodernsociety,peopleareincreasinglyhighrequirementsforinteriordesignintelligent.Convenienceandenjoysmartcurtainsforthefastpaceofmodernlifeforpeopletoadapttotheneedsofthemodernofficeandlivingenvironment,isasignofimprovedlivingstandards.Forthecurtainsintheroom,itnotonlyhasashadingeffectandlandscapingfeatures,butalsotofacilitateintelligentusefeatures.Inthispaper,intelligentcurtaincontroldevicesystemdesignandproductionprocess,designacompletecurtaincontrolsystemsneedtodotheoreticalanalysisanditsproductionprocess.IntelligentcurtaincontroldevicesystemcoremicrocontrollerAT89C51,followedbytheuseofalightsensor,keyboardanddisplayinterfacecircuit,andasignalconditioningcircuitperipheralcircuits,itismainlythefunctionoftimedisplay,timingcontroltheopeningandclosingcurtains,youcanalsoautomaticallyaccordingtothelightintensityadjustthecurtainstothehouseofasafeandcomfortableenvironment.Theentiresystematthetheoreticallevel,eachmoduledrivenprogramminglanguage,theintrinsiclinkofthesystem,usingProtelsoftwareforschematicdesignattheapplicationlevel.

Intelligentcurtaincontroldevicesystemconstitutesamajorbythelightsensingcircuit,systemmaincontrolmodulecircuit,powerconversioncircuits,motorcontrolcircuit,keyboardanddisplaycircuitfocusedonthedesignprocessofthecurtainsofautomaticcontrolsystem,hardwareselectionandsoftwareissuessuchasdebuggingthroughthesystemcanberealizedusinglightintensity,andsetthetimetocontrolthecurtainsopenandcloseautomatically.keywords:MCUSmartCurtainsTimingStepperMotor目錄TOC\o"1-3"\u第1章緒論 51.1研究背景及意義 51.2基本內(nèi)容安排 61.3設(shè)計思想及基本功能 7第2章總體電路設(shè)計及其原理說明 72.1系統(tǒng)基本功能 72.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 8第3章硬件分析與設(shè)計 93.1電源電路設(shè)計 93.1.1單片機電源電路設(shè)計 93.1.2步進(jìn)電機電源電路設(shè)計 113.289C51單片機及相關(guān)電路 123.2.1晶振電路 133.2.2復(fù)位電路 143.2.3時鐘電路 143.2.4鍵盤電路 163.2.5顯示電路 173.2.6A\D轉(zhuǎn)換電路 193.2.7光敏傳感器 213.2.8步進(jìn)電機 223.2.9信號校正電路 243.3窗簾框架構(gòu)造設(shè)計 253.3.1電動機選擇 25第4章程序分析與設(shè)計 274.1主程序設(shè)計 274.2主要子程序設(shè)計 284.2.1鍵盤程序設(shè)計 284.2.2定時程序設(shè)計 304.2.3步進(jìn)電機程序設(shè)計 31結(jié)論 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄一智能窗簾原理圖 35附錄二程序清單 36第1章緒論1.1研究目的和意義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)推動了人類文明的巨大進(jìn)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(jìn)的計算機技術(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)，有機地結(jié)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(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、防盜報警、電話遠(yuǎn)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(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。智能化控制的工作原理自然離不開運算和控制單元，在設(shè)計本系統(tǒng)時采用的主控器件AT89C51，正是運算與控制單元的集合體。本窗簾控制系統(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(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)正是利用AT89C51單片機的優(yōu)點，順利的完成了本設(shè)計的要求。并且實現(xiàn)了學(xué)習(xí)型定時和自動控制功能，為控制家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。正是因為通信技術(shù)、計算機技術(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下應(yīng)運而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動控制、安全防范三個方面。隨著新技術(shù)和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強，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)計提供極大方便。智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的整體主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由單片機擴(kuò)展的外圍電路以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制功能的接口電路組成；軟件部分主要由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種程序組成。本設(shè)計中介紹了智能窗簾控制裝置系統(tǒng)的硬件構(gòu)成以及軟件設(shè)計過程，以盡最大可能滿足不同人對窗簾開閉的不同需求。同時，系統(tǒng)在針對人們一般需求的設(shè)計開發(fā)外，還提出多種解決方案，在考慮到經(jīng)濟(jì)性和簡便性的前提下，可以供日后對控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。1.2基本內(nèi)容安排該設(shè)計通過分析電動窗簾的現(xiàn)狀和人們對自動窗簾控制系統(tǒng)的功能的需求，從而對自動窗簾控制器進(jìn)行總體的設(shè)計。系統(tǒng)的總體設(shè)計采用以步進(jìn)電機作為單片機控制元件，執(zhí)行窗簾開閉的主要任務(wù)；以光敏電阻作為檢測元件，以提供單片機外界光照的變化；89C51單片機作為主控制芯片，控制著整個系統(tǒng)的運行，此外，輔助以鍵盤和顯示電路，在各個電路模塊的配合下最終實現(xiàn)了自動窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求。自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計過程主要分為以下幾個章節(jié)：（1）緒論：介紹設(shè)計目標(biāo)國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義目的，設(shè)計的基本內(nèi)容和本文的章節(jié)安排。（2）總體設(shè)計方案：給出了智能窗簾控制裝置的總體方案設(shè)想，智能項目，和設(shè)計結(jié)構(gòu)規(guī)劃。（3）硬件設(shè)計：選用89C51單片機為核心的各種電路設(shè)計，包括復(fù)位電路，電源電路，時鐘電路，步進(jìn)電機控制電路，鍵盤/顯示電路等一系列相關(guān)電路。（4）軟件設(shè)計：介紹各個功能模塊的的設(shè)計流程以及設(shè)計思路。（5）總結(jié)：針對設(shè)計中的不足進(jìn)行再思考以及提出自動窗簾控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。1.3設(shè)計思想及基本功能該系統(tǒng)具有一般的窗簾控制系統(tǒng)的最基本的功能，即通過電動按鈕來開閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計根據(jù)需求還設(shè)計了可以根據(jù)光照強度和設(shè)定時間自動開閉窗簾的功能，在選取設(shè)計方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單實用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量簡化電路設(shè)計，用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實用的器件來達(dá)到設(shè)計要求。自動窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾個基本功能：（1）手動控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；（2）自動控制：用戶可以通過按鍵一次性開閉窗簾；（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)生誤動作。（4）時間自動控制：根據(jù)設(shè)置輸入的開啟或關(guān)閉時間，來控制窗簾的關(guān)閉和打開。窗簾的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止功能可由單片機輸出電平來控制步進(jìn)電機的運轉(zhuǎn)以實現(xiàn)。環(huán)境亮度的控制通過光敏二極管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(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。時間自動控制可以由定時器來控制。第2章總體電路設(shè)計及其原理說明2.1系統(tǒng)基本功能伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對生活舒適性的追求越來越強烈，而窗簾在每個家庭生活是必備的，其基本功能是保護(hù)住戶的隱私以及遮蔽陽光等?；谶@些作用窗簾的便利性自然也受到家庭的關(guān)注。但傳統(tǒng)的窗簾絕大部分是用手去開關(guān)，每天開關(guān)不僅不省力，而且還可能錯過最佳光照時間，尤其是大窗簾，比較重，而且長，在開閉時需要費很大力氣才能開關(guān)窗簾，特別不方便；針對這種現(xiàn)象，電動窗簾便由此產(chǎn)生。現(xiàn)有的電動窗簾基本上都可以利用按鍵控制，自動開關(guān)閉窗簾，雖然省了力氣，但是有些方面的設(shè)計還是不夠人性化。對此，本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以及定時等開關(guān)窗簾，具體有以下幾大功能：（1）手動控制狀態(tài)：此功能使自動窗簾控制系統(tǒng)具有手動拉開、關(guān)閉和停止功能。（2）半自動控制狀態(tài)：此功能是在要打開或者關(guān)閉窗簾的時候，通過“開”或“關(guān)”按鍵，窗簾在電機的帶動下可以自動開閉。（3）亮度自動控制：此功能是利用設(shè)定的光照強度自動完成窗簾的打開或者關(guān)閉，真正實現(xiàn)黑天關(guān)閉，白天打開的功能。（4）時間自動控制：此功能根據(jù)用戶需要，設(shè)定需要開閉窗簾的時間，通過輸入的開啟或關(guān)閉時間，控制窗簾開關(guān)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件設(shè)計的好壞決定整個方案的成功與否，所以在硬件設(shè)計時，在實現(xiàn)功能的情況下電路設(shè)計越簡單越好，這樣才能保證這個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。下圖是智能窗簾控制裝置設(shè)計的總體框圖如圖2.2.1光敏傳感光敏傳感信號校正A/D轉(zhuǎn)換89C51顯示模塊鍵盤模塊步進(jìn)電機圖2.2.1本智能窗簾控制裝置以89C51為主控芯片，通過其靈活的輸入/輸出口設(shè)置，由光電傳感器檢測外界的光強，經(jīng)過信號調(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)換器件完成一個轉(zhuǎn)換過程需要一定時間，如果在這段時間內(nèi)信號的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會受到影響，所以其間要用到采樣保持電路。轉(zhuǎn)換后的信號由單片機控制器，來實現(xiàn)電機的運行與停止。顯示模塊主要用來顯示智能窗簾控制裝置的各種狀態(tài)信息。鍵盤模塊主要作用是通過按鍵向單片機輸入指令，其中主要包括設(shè)定時間，控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動方向，從而控制窗簾的開與關(guān)。第3章硬件分析與設(shè)計3.1電源電路設(shè)計3.1.1單片機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(shè)計電源電路。圖3.1.1是單片機的電源電路。它采用LM2576開關(guān)穩(wěn)壓集成電路將電動機電源+12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5V的直流電壓為單片機供電。圖3.1.1單片機電源電路LM2576中文資料LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：●最大輸出電流：3A;●最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V;●輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可調(diào))等可選;●震蕩頻率：52kHz;●轉(zhuǎn)換效率：75%～88%(不同電壓輸出時的效率不同);●控制方式：PWM;●工作溫度范圍：-40℃～+125℃●工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制;●工作模式控制：TTL電平兼容;●所需外部元件：僅四個(不可調(diào))或六個(可調(diào));●器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制;LM2576的內(nèi)部框圖如圖3.1.2所示，該框圖的引腳定義對應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。圖3.1.2LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓(1.23V)，正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ(可調(diào)-ADJ時開路)，R2分別為1.7kΩ(3.3V)、3.1kΩ(5V)、8.84kΩ(12V)、11.3kΩ(15V)和0(-ADJ)，上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。由圖3.1.1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來更可靠、更方便。外形圖圖.2步進(jìn)電機電源電路本設(shè)計采用12V直流電壓為步進(jìn)電機供電，因此需要給步進(jìn)電機設(shè)計電源電路。圖3.1.4是步進(jìn)電機的電源電路。由于該電路在應(yīng)用中比較常見，所以在此不做任何解析。圖3.1.4步進(jìn)電機的電源電路3.289C51單片機及相關(guān)電路單片機的全稱是單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）。為了使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定時/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個完整的計算機系統(tǒng)。與通用的計算機不同，單片機的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。MCS51系列[1]單片機是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機系列。該系列的基本型產(chǎn)品是8051、8031和8751。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲器方面。8051的片內(nèi)程序存儲器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去；8031片內(nèi)沒有程序存儲器；8751內(nèi)部包含有用作程序存儲器4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，而8751的價格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。MCS51系列單片機優(yōu)異的性能/價格比使得它從面世以來就獲得用戶的認(rèn)可。Intel公司把這種單片機的內(nèi)核，即8051內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為8051兼容芯片，這些8051兼容芯片在原來的基礎(chǔ)上增加了許多特性。本文應(yīng)用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機指令兼容，同時它的內(nèi)部包含用作程序存儲器4KB的基于FLASH技術(shù)的只讀存儲器。采用這款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存儲器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點，又克服了采用8751導(dǎo)致電路制作成本高的缺點。3.2.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(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。圖3.2.1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1.2~12MHz。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。晶體和電容應(yīng)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3.2.1單片機晶振電路圖3.2.復(fù)位是單片機的初始化操作，只需要給89C51的復(fù)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(fù)位。復(fù)位時，單片機初始化為0000H，從0000H單元開始執(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(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。圖3.2.2是復(fù)位電路圖。圖3.2.2復(fù)位電路圖3.2.本設(shè)計需要窗簾在給定的時間自動開和關(guān)，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(chǎn)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(yīng)注意以下幾點：Vcc正常情況下為5V，當(dāng)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(guān)斷，內(nèi)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(shù)據(jù)可保存十年以上不會丟失。DS12887有兩種工作時序，即MOTOROLA和INTEL時序，由MOT引腳的電平指定，當(dāng)MOT引腳為高電平時選擇MOTOROLA時序，當(dāng)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(shù)據(jù)地址總線AD7-AD0上的地址和數(shù)據(jù)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(nèi)容，在圖中直接將RESET連至Vcc，這樣可以保證DS12887在進(jìn)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(xiàn)周期性中斷，每當(dāng)中斷發(fā)生時，MCU讀一二次輸入口，檢查電表是否轉(zhuǎn)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(nèi)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3.2.3時鐘電路圖DS12887時鐘芯片和AT89C5l單片微機的接口電路如圖3.2.3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(lián)；而DS、R／W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P2．7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(nèi)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(lián)，給單片機提供中斷信號；DS12887的SQW端與89C5I的TO3.2.4鍵盤電路鍵盤在由單片機控制的窗簾自動控制系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機輸入指令，其中主要包括設(shè)定時間，控制窗簾的開關(guān)等等功能，是人工控制單片機的主要手段。在窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計中的鍵盤采用的是4×4矩陣鍵盤。這16個按鍵分別為：設(shè)定鍵主要是用來設(shè)定自動窗簾打開或者關(guān)閉的時間；0-9數(shù)字鍵，其作用主要是用于設(shè)定時間；復(fù)位鍵主要應(yīng)用在程序出錯以及誤操作的時候使單片機復(fù)位，從而重新設(shè)定；反轉(zhuǎn)鍵是使步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)，控制窗簾關(guān)閉；正轉(zhuǎn)鍵是使步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)，從而控制窗簾打開；停止鍵可以控制步進(jìn)電機停止工作，窗簾控制器停止運行；確定鍵主要是用于在時間設(shè)定完成后的確定輸入。由于按鍵比較多，單獨設(shè)置按鍵會增加總體設(shè)計的復(fù)雜性，而且為了減少所占用的端口，可以將按鍵組成一個矩陣，如圖3.2.4圖3.2.4鍵盤接口電路3.2.5顯示電路顯示電路主要是用于顯示時間。采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示是因為LED數(shù)碼管具有以下幾個優(yōu)點：(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。(2)發(fā)光響應(yīng)時間極短(<0.1μs)，高頻特性好，單色性好，亮度高。(3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。

數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型，其公共端主要進(jìn)行位控制，筆畫端則是進(jìn)行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方法，說明如下：（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動：

靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二—十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89C51單片機可用的I/O口才32個。故實際應(yīng)用時必須增加驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。（2）動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。本設(shè)計采用的是4位LED數(shù)碼管的串行驅(qū)動電路來達(dá)到顯示的目的。驅(qū)動器采用74LS164，由單片機89C51的P3.0和P3.1來控制LED數(shù)碼管的顯示。顯示電路圖如3.2.5-1所示。圖3.2.5-174LS164是8位串行輸入，并行輸出的移位寄存器。其引腳及各個引腳的作用如下圖3.2.5-2符號引腳說明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0~Q33~6輸出GND7地(0V)CP8時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）/MR9中央復(fù)位輸入（低電平有效）Q4~Q710~13輸出VCC14正電源圖3.2.5-274LS164引腳及說明3.2.6A\A/D轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時，先要確定A/D轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度以及轉(zhuǎn)換位數(shù)等，A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)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(guān)，在自定窗簾控制系統(tǒng)中采用了8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100μs左右。ADC0809的主要特性有：（1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。（2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕＃?）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）（4）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。（5）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度（6）低功耗，約15mW。ADC0809芯片為28引腳的雙列直插式封裝，其信號引腳的功能說明如下：IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。ALE：地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。A、B、C：地址線（通道端口選擇線），A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。CLK：時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高。OE：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcc：+5V電源。Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。表3.2.6-1為通道選擇表。表3.2.6-1 ADC0809與單片機89C51的連接示意圖如圖3.2.6-2所示，其中74LS373為鎖存器，當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0-O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時，O0-O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。圖3.2.6-2ADC0809與單片機連接示意圖3.2.7光敏傳感器窗簾自動控制系統(tǒng)的光控功能是可以根據(jù)光照的強弱來自動控制窗簾的開閉的，因此需要用到光照傳感元器件，在本設(shè)計中采用了光敏電阻。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸棧瑹艟叩裙庾詣娱_關(guān)控制領(lǐng)域。光敏控制電路是由運算放大器組成比較電路，在運算放大器同相輸入端用兩個電阻分壓，得到的電壓值作為基準(zhǔn)電壓，在反相輸入端則用光敏電阻對光進(jìn)行采集，由于光敏電阻具有根據(jù)光照強度阻值變化的特點，可以得到反向輸入端的電壓值。然后將得到的兩組電壓值進(jìn)行比較，比較后的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機89C51的P1接口，單片機處理后輸出命令控制電機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)通過光照控制窗簾的開關(guān)功能。本設(shè)計采用了型號為GL3526的光敏電阻。光敏電阻與單片機的連接如圖3.2.7圖3.2.7光敏傳感器3.2.8步進(jìn)電機步進(jìn)電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機電元件。步進(jìn)電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運動。正常運動情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運動時，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。下圖為步進(jìn)電機運行原理圖。控制指令控制指令脈沖控制單元反饋與保護(hù)功率驅(qū)動電路單元步進(jìn)電機圖3.2.8步進(jìn)電機運行原理圖在步進(jìn)電機控制電路中，步進(jìn)控制器的作用是把輸入脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖，以控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向。在實際應(yīng)用中由軟件代替步進(jìn)控制器，其優(yōu)點是使線路簡化，降低成本，可靠性提高。在窗簾控制系統(tǒng)中選用了型號為24BYJ4812VDC1/16的四相反應(yīng)式步進(jìn)電機，該步進(jìn)電機有5根引線，排列次序如下：1：紅色、2：橙色、3：黃色、4：粉色、5：藍(lán)色。采用51驅(qū)動ULN2003的方法進(jìn)行驅(qū)動，其優(yōu)點是力矩大，精度高，其步距角是5.625°。步進(jìn)電機電路與單片機的連接如圖3.2.圖3.2.9自動窗簾控制系統(tǒng)的驅(qū)動器可以選用大功率復(fù)合管，也可以是專門的驅(qū)動器，比如光電隔離器，采用光電隔離器一是可以抗干擾，二是起到電隔離的作用。這樣可以避免單片機與步進(jìn)電機功率回路的共地干擾，防止強功率的干擾信號影響主控部分。另外，一旦驅(qū)動電路出現(xiàn)故障，也可以隔離較大的電壓，不致串入單片機而使其損壞。步進(jìn)電機的驅(qū)動電路也有很多種，最為常見的是單電壓驅(qū)動，雙電壓驅(qū)動以及細(xì)分驅(qū)動等。3.2.9信號校正電路在模擬信號采集過程中，難免會碰到采集信號過于微弱，難以接收到，此時必須采用一個信號放大電路對信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，并且放大器還不能產(chǎn)生干擾信號，因此必須選擇一種符合要求的放大器。此外，進(jìn)行信號采集時，采集到的信號不僅是有用的信號，還有很多干擾信號，應(yīng)該選用具有頻率選擇作用的濾波器，這樣可以比較有效地濾除噪聲和分離各種不同信號,在本設(shè)計中采用了低通濾波器。積分運算電路具有低通特性，而通帶放大倍數(shù)取決于電阻組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，故在積分運算電路中電容上并聯(lián)一個電阻，得到反相輸入一階低通濾波電路，該電路具有放大和濾波功能，如圖3.2.圖窗簾框架構(gòu)造設(shè)計窗簾框架構(gòu)造設(shè)計包括窗簾微動開關(guān)連接電路設(shè)計和窗簾架的制作與設(shè)計。本設(shè)計中的微動開關(guān)通過電容、電阻組成的復(fù)位電路與單片機的復(fù)位引腳相連，微動開關(guān)安裝在窗簾滑桿上，當(dāng)窗簾移動到預(yù)定位置時，觸動微動開關(guān)，使單片機復(fù)位，此時電機停轉(zhuǎn)，窗簾停到指定位置。如圖3.3所示。圖3.3窗簾框架構(gòu)3.3.1電機選擇本設(shè)計選用型號為：24BYJ4812VDC1/16的直流電動機，其優(yōu)點是力矩大，精度高，大大增加了本設(shè)計的可利用性。如圖3.3.1。圖3.3.124BYJ4812VDC1/16直流電機性能參數(shù)：1.額定電壓:12VDC2.相數(shù):4相3.減速比:1/164.步距角:5.625°/165.驅(qū)動方式:4相8拍6.相電阻:120Ω±7%(20℃)7.空載牽入頻率:≥500Hz8.空載牽出頻率:≥800Hz9.牽入轉(zhuǎn)矩(200Hz):≥125gf.cm10.自定位轉(zhuǎn)矩:≥100gf.cm本設(shè)計采用的是12V電源來作為直流電機驅(qū)動，計算轉(zhuǎn)數(shù)與扭矩如下：按上表參數(shù)計算電機在9V下的扭矩，N=最大空載轉(zhuǎn)數(shù)×（運行電壓÷峰值電壓）=63×（9÷12）=47.25r/minM=峰值堵轉(zhuǎn)扭矩×（運行電壓÷峰值電壓）=7.5×(9÷12)=5.625N.m在9V的狀態(tài)下，電機產(chǎn)生5.625的扭矩足以帶動繞繩的轉(zhuǎn)動。

第4章程序分析與設(shè)計4.1主程序設(shè)計主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個子程序之間的聯(lián)系任務(wù)，主程序是無限循環(huán)，主要的功能是完成單片機初始化，開關(guān)中斷，對按鍵進(jìn)行掃描，控制步進(jìn)電機工作，控制計時器等。主程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖主程序流程說明：電路主要分為以下幾個部分，分別是電源部分、顯示部分、按鍵部分，步進(jìn)電機控制部分、A\D轉(zhuǎn)換部分、單片機主控器件部分，各部分具有不同的子程序。主程序的作用主要是先初始化寄存器以及顯示內(nèi)容；然后查詢按鍵操作，并且對按鍵進(jìn)行分析以及處理，通過分析處理，對于設(shè)定鍵，則設(shè)定時間，到了設(shè)定的時間后步進(jìn)電機工作。對于控制鍵，執(zhí)行窗簾開閉的工作。如果經(jīng)過分析后都不是，采取復(fù)位的操作。4.2主要子程序設(shè)計4.2.1鍵盤程序設(shè)計在操作按鍵時，無論是按下還是松開，觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，此時邏輯電平是不穩(wěn)的，如果得不到正確處理，可能會引起單片機對按鍵命令的錯誤執(zhí)行。解決這個問題的簡單方法是利用軟件延時。在單片機處理按鍵操作后都延時5ms，如果確定是按鍵后再延時12ms，這樣基本可以避免鍵盤的抖動。然后由單片機進(jìn)行鍵碼分析，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，顯示并且返回。圖4.2.1圖4.2.1按鍵設(shè)置采用了掃描法，要判斷鍵盤中有無鍵按下時將全部行線Y0-Y3置低電平，列線置高電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

判斷閉合鍵所在的位置時，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

例如將單片機的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4個上拉電阻到正電源+5V，并把列線P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線，行線P1.4-P.17設(shè)置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個相交點，這些交點即為鍵盤按鍵。

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)有兩性能很大一部分取決于鍵盤處理程序。在按鍵時按得快了沒有反應(yīng)，按慢了一連響應(yīng)幾次，總給人遲鈍感，不能使人滿意。在該設(shè)計中用以下思路設(shè)計的鍵處理程序。

首先要判斷有沒有鍵值，若有鍵值，再判斷是否為首次按下：

（1）若首次按下：判斷是否與上次按下的鍵值相同

a.若相同再判斷：是否已經(jīng)按下了300ms？

1).若已經(jīng)按下300ms則將此鍵做為連鍵處理。

2).若不是連鍵則判斷：是否按下20ms？

1>.若確認(rèn)按下20ms，得到有效鍵值等待彈起

2>.若不是按下20ms直接結(jié)束處理（ret）。

b.若不相同則將標(biāo)志清零結(jié)束處理（ret）。

（2）若不是首次按下：將鍵值暫存起來，標(biāo)志置位結(jié)束處理。

如果無鍵值，則判斷是否有鍵值已被確認(rèn)

（1）若有鍵已被確認(rèn)：判斷按鍵是否首次抬起

a.若首次抬起：判斷抬起延時時間（20ms）是否到達(dá)

1>.若延時到則將標(biāo)志處理結(jié)束處理。

2>.若延時未到直接結(jié)束處理（ret）。

b.若非首次抬起：直接結(jié)束處理（ret）。

（2）若沒有鍵被確認(rèn)：直接結(jié)束處理（ret）。4.2.2定時程序設(shè)計定時程序的主要作用是在用戶設(shè)定的時間后能夠使單片機收到一個中斷信號，從而發(fā)出相應(yīng)的指令，控制窗簾的開關(guān)。時鐘芯片發(fā)出50ms的信號給單片機后，計數(shù)器開始工作，計數(shù)器記到20，則時間即為1秒，秒單元加1，當(dāng)秒單元計數(shù)到60，分單元加1，此時秒單元清零。當(dāng)時單元計數(shù)到24，時單元清零。圖4.2.2是定時程序流程圖。圖4.2.2定時程序流程圖4.2.3步進(jìn)電機程序設(shè)計步進(jìn)電機是操控窗簾開閉的主要執(zhí)行器件，其設(shè)計主要是按照單片機指令以及按鍵指令進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。圖4.2.3圖4.2.3步進(jìn)電機程序設(shè)計的主要任務(wù)是：（1）判斷旋轉(zhuǎn)方向；（2）按順序傳送控制脈沖；（3）判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。對于四相8拍的設(shè)計，其控制方式模型如下：步序控制位工作狀態(tài)控制模型P.7P.6P.5P.4P.3D相P.2C相P.1B相P.0A相100000011AB03H200000110BC06H300001100CD0CH400001001DA09HA組線圈對應(yīng)P2.0

B組線圈對應(yīng)P2.1

C組線圈對應(yīng)P2.2

D組線圈對應(yīng)P2.3

正轉(zhuǎn)次序:AB組--BC組--CD組--DA組(即一個脈沖,正轉(zhuǎn)7.5度結(jié)論本次設(shè)計系統(tǒng)地介紹了自動窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計以及軟件設(shè)計。在總體方案設(shè)計中以光敏電阻作為傳送信號的傳感器，用步進(jìn)電機作為信號輸出的執(zhí)行元件，89C51單片機作為主要的控制元器件，并且應(yīng)用了按鍵以及和顯示電路。應(yīng)用89C51單片機的優(yōu)勢減少了硬件的復(fù)雜性，光敏電阻接收外界光照信號，經(jīng)過A\D轉(zhuǎn)換后，傳送給單片機一個電信號，單片機經(jīng)過處理后，控制步進(jìn)電機做出相應(yīng)的動作，以控制窗簾的開閉。在實現(xiàn)一般應(yīng)用的基礎(chǔ)上，又添加了定時元器件電路，使窗簾的自動化性能得到進(jìn)一步提升。光敏電阻的良好感光性以及步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)簡單，控制方便的優(yōu)點使窗簾控制開關(guān)更加穩(wěn)定。本次畢業(yè)設(shè)計的整個研究與設(shè)計過程包括選題、設(shè)計以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關(guān)的資料和課題并且制定設(shè)計方案，進(jìn)行設(shè)計的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實到設(shè)計環(huán)節(jié)中。其次，在制定的方案基礎(chǔ)上運用所學(xué)的知識對硬件以及軟件進(jìn)行設(shè)計，并用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真設(shè)計。最后，對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)一步修繕，以求達(dá)到最佳設(shè)計結(jié)果。雖然設(shè)計內(nèi)容完成了基本的功能，但是其中還是存在一定欠缺，比如在設(shè)計中沒有考慮到窗簾工作方式的顯示以及沒有添加類似紅外遙控的設(shè)計等。此次設(shè)計過程中，在完成設(shè)計任務(wù)之外也讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識和全面地掌握了單片機相關(guān)技術(shù)，從本次畢業(yè)設(shè)計中我更加深刻地認(rèn)識到理念來源于實際的含義。在和同學(xué)以及老師的就相關(guān)問題的互相討論交流中，我認(rèn)識到自己的很多不足，但在這些不足中我又學(xué)到了很多知識，使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高。致謝經(jīng)過這么長時間的忙碌，畢業(yè)設(shè)計和論文已經(jīng)接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，由于經(jīng)驗的缺乏以及知識的局限性，難免有許多考慮不周全的地方，在選題，設(shè)計等方面，如果沒有龍老師的督促指導(dǎo)，沒有同學(xué)們的支持和幫助，單獨完成這個設(shè)計，其中還是有一定難度的。在論文完稿之際，我想借此機會對在完成畢業(yè)設(shè)計期間關(guān)心、幫助、支持和鼓勵過我的老師、同學(xué)以及朋友們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福！首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在完成整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，老師給我提供了很大的幫助，在選題、設(shè)計以及修改論文的各個環(huán)節(jié)里老師給我指出了很多錯誤，提出了很多寶貴意見，對于設(shè)計中存在的問題也是耐心的回答和指導(dǎo)，讓我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。其次要感謝的是所有在大學(xué)三年中教育指導(dǎo)過我的所有老師，你們傳授給我的專業(yè)知識是我完成本設(shè)計的基礎(chǔ)，也是日后踏入工作崗位的重要基石，對于老師們一絲不茍，兢兢業(yè)業(yè)的精神表示衷心的感謝。最后我還要向所有關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友和同學(xué)們表示真摯的謝意！感謝你們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持。參考文獻(xiàn)1.童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2003.2.胡漢才，單片機原理及接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社，2004.3.江思敏，胡榮.Protel電路設(shè)計教程.北京:清華大學(xué)出版社，2002.4.李全利，遲榮強.單片機原理及接口技術(shù).北京:高等教育出版社，2001.5.程學(xué)先，林珊，程傳慧.匯編語言程序設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社，2005.6.王建校，楊建國.51系列單片機及C51程序設(shè)計.北京:科學(xué)出版社，2002.7.王幸之.AT89系列單片機原理.北京：北京航空航天大學(xué)出版社20048.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,1998.9.AT89C51DATASHEEPPhilipsSemiconductors1999.dec

10.李廣第.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200111.周航慈，朱兆優(yōu).智能儀器原理與設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200512.劉守義.單片機應(yīng)用技術(shù).陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，200713.王曉明.電動機的單片機控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200214.姚福安．電子電路設(shè)計與實踐．濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005．15.劉大茂.智能儀器:單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:航空工業(yè)出版社,1998

附錄一：原理圖

附錄二：程序清單主程序:ML EQU32H;ML存放分的個位數(shù)MHEQU33H;MH存放分的十位數(shù)HLEQU34H;HL存放小時的個位數(shù)HHEQU35H;HH存放小時的十位數(shù)L0EQU36H ;L0～L3：顯示數(shù)據(jù)存儲器L1EQU37HL2EQU38HL3EQU39HDSPLYPEQU3AH ;顯示數(shù)據(jù)指針PLYTSEQU3BH ;顯示次數(shù)計數(shù)器 LPLMODBIT39H;低兩位顯示方式 HPLMODBIT3AH ;高兩位顯示方式BRIGHTBIT3BH ;DISPLAY子程序參數(shù)TCOUNTEQU3CH ;時間計數(shù)器ADDRESEQU3DH;加l子程序參數(shù)MAXEQU3EH ;加l子程序參數(shù)IFDECBIT20H ;BCD加法子程序參數(shù)RMODEQU3FH LED4BIT30H ;發(fā)光管狀態(tài)位BELLBITP1.7 WITCHBITP3.7 FKEYBITP3.0;功能鍵(S1)MKEYBITP3.1;修改鍵(S2)WORKINBIT38H ;工作狀態(tài)指示位MAIN:MOVIE,#00H;關(guān)中斷MOVSP,#57H;設(shè)置堆棧指針MOVPSW,#00H;選用寄存器組0MOVTMOD,#11H;設(shè)定中斷工作方式為T0和T1MOVA,56HCJNEA,#0AAH,CSTART;判斷上電復(fù)位標(biāo)志，無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動MOVA,57HCJNEA,#55H,CSTART;無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動AJMPHSTART;有上電復(fù)位標(biāo)志轉(zhuǎn)熱啟動NOPNOPCSTART:MOVP1,#0FFH;冷啟動，全面初始化MOVP3,#0FFHMOVTCON,#00H;計時停止MOVTL0,#0B0H;賦中斷T0初值MOVTH0,#3CHMOVTCOUNT,#0AH;賦定時器初值MOVR5,#00H;R5為一空單元(備用)MOVR4,#00H;R4為工作模式選擇寄存器MOVML,#00H MOVMH,#00H;分MOVHL,#00H MOVHH,#00H;時MOVPLYTS,#64H;賦顯示次數(shù)初值為100次MOVDSPLYP,#L0;顯示指針指向顯存單元MOVL0,#0AH;送顯示數(shù)據(jù)“一”MOVL1,#0AHMOVL2,#0AHMOVL3,#04HSETBLED4;數(shù)碼管之間的發(fā)光二極管SETBLPLMOD;設(shè)定顯示方式為閃爍SETBHPLMOD SETBBRIGHT;允許顯示CLRWORKIN;清工作標(biāo)志，待命AJMPSETUP;轉(zhuǎn)開始工作NOPNOPHSTART:MOV SCON,#00H;有上電標(biāo)志,熱啟動,清串行口控制MOVIP,#00H;清中斷優(yōu)先控制寄存器SETBFKEY;重設(shè)按鍵SETBMKEYSETBEA;開中斷AJMPBEGIN;轉(zhuǎn)向繼續(xù)工作NOPNOPSETUP:ETBEA;開中斷MAINl:ACALLDISPLAY;調(diào)用顯示JBFKEY,JUDGE;按鍵掃描ACALLDELAY1;延時消抖動JBFKEY,JUDGE;無鍵按下判斷是否到點CLRET0;功能鍵被按下CLRTR0;暫停計日寸ACALLMTAB;調(diào)用菜單設(shè)置程序BEGIN:SETBWORKIN;置工作標(biāo)志位，開始工作SETBET0;開中斷SETBTR0;開始計時MOVA,R4;移入工作模式選擇RLA MOVDPTR,#7F01HJMP@A+DPTR;根據(jù)模式轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序段MTAB: AJMPWORKlAJMPWORK2AJMPWORK3AJMPWORK4NOPNOPWORKl:WORK2:CLRWITCH;工作方式1和2：開繼電器AJMPMAIN2NOPNOP WORK3:WORK4:SETBWITCH ;工作方式3和4：不開繼電器MAIN2:CLRBELL;ACALLDL05SSETBBELLJUDGE:JNBWORKIN,MAINl;判斷是否在定時之中JNZMAINlMOVA,ML ;判斷分是否為零JNZMAINlMOVA,HH;判斷時是否為零JNZMAINl ;若時、分、秒全為零CLRET0;停止計時CLRTR0ACALLKEYI;調(diào)用到點工作子程序AJMPMAIN;返回NOPNOP ORG 0100HROUNT1:MOV A,#N ;步進(jìn)電機步數(shù)→AJNB 00H,LOOP2 ;反向，轉(zhuǎn)LOOP2LOOP1:MOV P2,#03H ;正向，A組線圈工作 ACALL DELAY ;延時DEC A ;A＝0，轉(zhuǎn)DONEJZ DONEMOV P2,06H ;B組線圈工作 ACALL DELAY ;延時DEC A ;A＝0，轉(zhuǎn)DONEJZ DONEMOV P2,0CH ;C組線圈工作ACALL DELAY ;延時DEC A ;A＝0，轉(zhuǎn)DONE JZ DONEMOV P2,09H ;D組線圈工作ACALL DELAY ;延時DEC A ;A≠0，轉(zhuǎn)LOOP1JNZLOOP1AJMPDONE ;A＝0，轉(zhuǎn)DONELOOP2:MOV P2,0CH ;反向，A組線圈工作ACALLDELAY;延時DECA;A＝0，轉(zhuǎn)DONJZ DONEMOVP2,06H ;B組線圈工作 ACALLDELAY ;延時DEC A JZ DONE ;MOV P2,03H ;C組線圈工作ACALLDELAY ;延時DEC A MOVP2,09H ;D組線圈工作 ACALLDELAY ;延時DEC A ;A≠0，轉(zhuǎn)LOOP2 JZ DONEJNZ LOOP2DONE:RET DISPLAY:MOVA,#03H;初始化MOVDPTR,#7F00HMOVX@DPTR,AMOVR0,#60H;置顯示緩沖區(qū)首地址MOVR2,#01H;置位選碼初值MOVA,R2LOOP:MOVDPTR,#7F01HMOVX@DPTR,AINCDPTRMOVA,@R0ADDA,#0DH;形成查表的偏移地址MOVCA,@A+PCDIR:MOVX@DPTR,AACALLDELAY;延時INCR0MOVA,R2JBACC.5,LOP1;判斷6位是否顯示完畢RLAMOVR2,AAJMPLOOPLOP1:RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHDB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71HDELAY:MOVR7,#04HDELAY1:MOVR6,#0FFHDELAY2:DJNZR6,DELAY2DJNZR7,DELAY1RET KEYI:ACALLKS1 ;調(diào)用判有無鍵閉合子程序JNZLK1;有鍵閉合，跳LK1NI:ACALLDIR ;無鍵閉合，調(diào)用顯示程序,延遲6ms后，跳KEYIAJMPKEYILK1:ACALLDIR ;可能有鍵閉合，延遲12ms，軟件去抖ACALLDIRACALLKS1;調(diào)用判有無鍵閉合子程序JNZLK2 ;經(jīng)去抖，判鍵確實閉合，跳LK2處理ACALLDIR ;調(diào)用顯示子程序延遲6msAJMPKEYI ;抖動引起，跳KEYILK2:MOVR2,#0FEH ;列選碼→R2MOVR4,#00H ;R4為列號計數(shù)器LK4:MOVDPTR,#7F01H;列選碼→8155H的PA口MOVA,R2MOVX@DPTR,AINCDPTR ;數(shù)據(jù)指針增2，指向PC口INCDPTRMOVXA,@DPTR ;讀8155HPC口JBAcc.0,LONE ;0行線為高，無鍵閉合，跳LONE，轉(zhuǎn)判1行MOVA,#00H ;0行有鍵閉合,首鍵號0→AAJMPLKP ;跳LKP，計算鍵號LONE:JBAcc.1,LTW0;1行線為高，則跳LTW0，轉(zhuǎn)判2行MOVA,#08H;1行有鍵閉合,首鍵號8→AAJMPLKP LTW0:JBAcc.2,LTHR;2行線為高，則跳LTHR，轉(zhuǎn)判3行MOVA,#10H;2行有鍵閉合,首鍵號10H→AAJMPLKP ;跳LKP，計算鍵號LTHR:JBAcc.3,NEXT;3行線為高，跳NEXT，準(zhǔn)備下一列掃描MOVA,#18H ;3行有鍵閉合,首鍵號18H→ALKP:ADDA,R4;計算鍵號：首鍵號＋列號=鍵號PUSHACC ;鍵號進(jìn)棧保護(hù)LK3:ACALLDIR ;調(diào)用顯示子程序，延時6msACALLKS1 ;調(diào)用無鍵閉合子程序，延時6msJNZLK3 ;判鍵釋放否，未釋放，則循環(huán)POPACC ;鍵已釋放，鍵號出?！鶤RETNEXT:INCR4;列計數(shù)器加1，為下一列掃描作準(zhǔn)備MOVA,R2;判是否已掃到最后一列（最右一列）JNBAcc.7,KND;鍵掃描已掃到最后一列，跳KND，重新進(jìn)行掃描RLA ;位選碼左移一位MOVR2,A;位選碼→R2AJMPLK4KND:AJMPKEYIKS1:MOVDPTR,#7F01H;判有無鍵閉合子程序MOVA,#00H;即列線全為低電平MOVX@DPTR,AINCDPTR ;DPTR增2，指向PC口INCDPTR ;指針增1，指向PC口MOVXA,@DPTR;從PC口讀行線的狀態(tài)CPLA ;行線取反，如無鍵按下，則A為0;ANLA,#0FH;屏蔽無用的高4位RETEND主程序:ML EQU32H;ML存放分的個位數(shù)MHEQU33H;MH存放分的十位數(shù)HLEQU34H;HL存放小時的個位數(shù)HHEQU35H;HH存放小時的十位數(shù)L0EQU36H ;L0～L3：顯示數(shù)據(jù)存儲器L1EQU37HL2EQU38HL3EQU39HDSPLYPEQU3AH ;顯示數(shù)據(jù)指針PLYTSEQU3BH ;顯示次數(shù)計數(shù)器 LPLMODBIT39H;低兩位顯示方式 HPLMODBIT3AH ;高兩位顯示方式BRIGHTBIT3BH ;DISPLAY子程序參數(shù)TCOUNTEQU3CH ;時間計數(shù)器ADDRESEQU3DH;加l子程序參數(shù)MAXEQU3EH ;加l子程序參數(shù)IFDECBIT20H ;BCD加法子程序參數(shù)RMODEQU3FH LED4BIT30H ;發(fā)光管狀態(tài)位BELLBITP1.7 WITCHBITP3.7 FKEYBITP3.0;功能鍵(S1)MKEYBITP3.1;修改鍵(S2)WORKINBIT38H ;工作狀態(tài)指示位MAIN:MOVIE,#00H;關(guān)中斷MOVSP,#57H;設(shè)置堆棧指針MOVPSW,#00H;選用寄存器組0MOVTMOD,#11H;設(shè)定中斷工作方式為T0和T1MOVA,56HCJNEA,#0AAH,CSTART;判斷上電復(fù)位標(biāo)志，無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動MOVA,57HCJNEA,#55H,CSTART;無標(biāo)志轉(zhuǎn)冷啟動AJMPHSTART;有上電復(fù)位標(biāo)志轉(zhuǎn)熱啟動NOPNOPCSTART:MOVP1,#0FFH;冷啟動，全面初始化MOVP3,#0FFHMOVTCON,#00H;計時停止MOVTL0,#0B0H;賦中斷T0初值MOVTH0,#3CHMOVTCOUNT,#0AH;賦定時器初值MOVR5,#00H;R5為一空單元(備用)MOVR4,#00H;R4為工作模式選擇寄存器MOVML,#00H MOVMH,#00H;分MOVHL,#00H