毕业设计（论文）-基于单片机的窗帘设计.doc

基于单片机的遥控窗帘设计摘 要 本产品是以单片机AT89S52为控制核心的遥控窗帘，通过键盘控制或者无线远程遥控可以实现遥控窗帘不同的工作模式以及对窗帘的位置，通过霍尔传感器反馈信号控制。遥控窗帘的不同模式通过共阳极的发光二极管进行显示。每次进行模式切换时能实现窗帘的拉下与拉住，窗帘的是用一个由L298N驱动芯片驱动的5V的直流电机的正反转带动实现的。除此进行电子设计，总体来说产品从功能上来说较为简单，从成本上来说造价低，经济实用，利于推广，能够满足智能家居要求，具有良好的市场前景。关键字：AT89S52 单片机 霍尔传感器 智能化L298N 直流电机目录 第1章 概述3 1.1 引言3 1.2 基本要求3第2章 基本硬件设计与功能实现4 2.1 单片机控制系统原理4 2.1.1 AT89S52简介42.1.2 AT89S52引脚介绍4 2.2 单片机选择及主机系统电路6 2.2.1 单片机介绍62.2.2单片机最小系统图7 2.3 基于单片机的遥控窗帘设计8 2.3.1 设计要求8 2.3.2 各部分介绍8第三章 软件设计14 3.1 流程图14 3.2 总程序14第四章 课程设计体会17元件总共清单18参考文献 18第1章 概述1.1 引言随着国民经济的发展和科学技术水平的提高，特别是计算机技术,通信技术，网络技术，控制技术的迅猛发展，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化，安全化发展，家居智能化在这种形式下应运而生。基于窗帘是我们房屋设计中必须有的东西，对于大多数来说，都需要认为的机械拉动来实现，对于现在的日益发达的科技来说显得十分不协调，不利于实现电力自动化。因此基于以上的原因，我们组经过共同的讨论和深入考虑决定做遥控窗帘。我们的作品采用了AT89S52单片机进行了简单的设计，并通过驱动放大电路驱动电机，中间还设有控制不同模式遥控窗帘开关控制电路。总的来说我们的作品还算成功吧，只是在设计时出现了光耦电路无法实现，最后由上拉电阻，由低电平信号来实现的，软件设计很简单。但是我们还会继续努力争取取得更大的进步。1.2 基本要求 本系统包括窗帘的自动和手动控制部分。自动控制部分要求窗帘能够根据光线，温度，湿度等外界环境的变化自动控制窗帘的开闭；手动控制部分要求能通过无线遥控器控制窗帘。我们实现的基本上是手动这一方面，也即通过无线遥控器控制窗帘，同时指示运行状态。 本控制系统是由单片机通过软件程序实现智能控制，无线遥控单元用于对智能窗帘的运行进行控制。第二章 基本硬件系统的设计与功能实现2.1单片机控制系统原理为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用AT89S52作为主控制核心部件，主要通过按键或者远程控制信号来实现电机的驱动的控制信号。2.1.1 AT89S52简介AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。2.1.2 AT89S52引脚介绍 AT89S52引脚图 DIP封装 与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序 校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出；P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）； P1.5 MOSI（在系统编程用）；P1.6 MISO（在系统编程用）；P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 AT89S52引脚图 PLCC封装4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能：P3.0 RXD(串行输入口) ；P3.1 TXD(串行输出口) ；P3.2 INTO(外中断0) ；P3.3 INT1(外中断1) ；P3.4 TO(定时/计数器0) ；P3.5 T1(定时/计数器1) ；P3.6 WR(外部数据存储器写选通) ；P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.2单片机选择及主机系统电路2.2.1 单片机介绍单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！.它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 2.2.2 单片机最小应用系统图下图为单片机的最小应用系统（以AT89S51为例）AT89S51最小系统接线图2.3基于单片机的遥控窗帘设计2.3.1设计要求 1. 控制窗帘的开关、利用直流电机正反转实现。 2. 防过卷功能。（没有实现）3. 具有无线遥控和手动按键控制两种功能。 4. 能够指示运行状态。2.3.2 各部分介绍第一部分 ：键盘电路 图2.1 键盘电路当无按键按下时，输出端口为低电平，当有按键按下的时候，则对应的端口为高电平，并且对应的发光二极管点亮。从右到左依次为A B C,分别接单片机AT89S52的P1.0 P1.1 P1.2口。 图2.2远程遥控芯片接口图对应的端口接对应的接口。GND +5分别介于地与+5V上，D0 D1 D2 D3 分别接单片机AT89S52的P1.0 P1.1 P1.2 P1.3口，VT端口接个发光二极管用来指示是否用无线遥控开关控制的。当遥控器上的A B C D分别按下按下D0 D1 D2 D3分别置于1，且每次按下VT为1。第二部分：光耦驱动电路 图2.3光耦驱动电路端口1接+5V，当2端口为+5时，输出为低电平；当端口2为0时，输出为高电平。第三部分 驱动电路图2.4 L298N 管脚图引脚符号功能115SENSING ASENSING B此两端与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号23OUT 1OUT 2此两脚是全桥式驱动器A的两个输出端，用来连接负载4Vs电机驱动电源输入端57IN 1IN2输入标准的TTL逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器A的开关611ENABLE AENABLE B使能控制端.输入标准TTL逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁止工作。8GND接地端，芯片本身的散热片与8脚相通9Vss逻辑控制部分的电源输人端口1012IN 3IN 4输入标准的TTL逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器B的开关1314OUT 3OUT 4此两脚是全桥式驱动器B的两个输出端，用来连接负载表2.1L298的逻辑控制见如下表3.3。其中C、D分别为IN1、IN2或IN3、IN4；L为低电平，H为高电平，为不管是低电平还是高电平。输入输出Ven=HC=H；D=L正转C=L；D=H反转C=D制动Ven=LC=；D=没有输出，电机不工作 表2.2 L298对直流电机控制的逻辑真值表 图2.5 L298N接线图图为本次课程设计的L298N接线图，1 8 15分别接地，4 6 9分别接+5V电源，2 3为输出，5 7为输入。第四部分 指示电路 图2.6指示电路图上图为指示电路图，共阳极接法。当端口为低电平时，对应的灯点亮。每个灯点亮时，分别对应正转，反转和停止。防过卷电路如下 图2.7防卷电路图如图所示，对应的端口分别接对应的地与+5V。当有磁铁靠近时，输出为高电平。当窗帘上升时，达到指定的位置时，对应的输出为高电平，电机停转。当窗帘下降时，到达指定的位置时，对应的输出为高电平，电机停转。总电路接线图如下：图2.8 总接线图第三章 软件设计3.1 流程图延迟10ms是否有按键按下键盘扫描开始NYNC按下检测哪个键按下YA按下反转B按下正转停止3.2 总程序 #include#define uint unsigned intvoid delay(uint t)while(t-);void main() P1=0x00;P2=0xff;while(1)if(P1!=0x00)delay(1000);if(P1!=0x00) switch(P1)case 0x01: P2=0X7E;break;case 0x02: P2=0XBD;break;case 0x04:P2=0XDF;break;default:break;第四章 课程设计体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础在这次课程设计过程中，体现出自己单独设计程序的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是今后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。遥控窗帘器件清单名称单位数量备注AT89S52个1USB-A型接口母座个1晶