基于单片机的窗帘设计

基于单片机的遥控窗帘设计基于单片机的遥控窗帘设计 摘要摘要 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 关键字关键字 AT89S52 单片机 霍尔传感器 智能化 L298N 直流电机 目录目录 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 4 2 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 6 2 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 第第 1 1 章章 概述概述 1 11 1 引言引言 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 21 2基本要求基本要求 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 第二章第二章 基本硬件系统的设计与功能实现基本硬件系统的设计与功能实现 2 12 1 单片机控制系统原理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 12 1 1 AT89S52AT89S52 简介简介 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 22 1 2 AT89S52AT89S52 引脚介绍引脚介绍 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 22 2 单片机选择及主机系统电路单片机选择及主机系统电路 2 2 12 2 1 单片机介绍单片机介绍 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 22 2 2 单片机最小应用系统图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 32 3 基于单片机的遥控窗帘设计基于单片机的遥控窗帘设计 2 3 12 3 1 设计要求设计要求 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 22 3 2 各部分介绍各部分介绍 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 1 15 SENSING A SENSING 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 2 3 OUT 1 OUT 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 5 7 IN 1 IN2 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 6 11 ENABLE A ENABLE 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 10 12 IN 3 IN 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 13 14 OUT 3 OUT 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 1 L298 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 C H D L正转 C L D H反转 Ven H C D 制动 Ven L C 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 图图 2 82 8 总接线图总接线图 第三章第三章 软件设计软件设计 3 13 1 流程图流程图 延迟 10ms 是 否有按键按下 键盘扫描 开始 N Y N C 按下 检测哪个键按 下 Y A 按 下 反转 B 按 下 正转停止 3 23 2 总程序总程序 include define uint unsigned int void delay uint t while t void main P1 0 x00 P2 0 xff while 1 if P1 0 x00 delay 1000 if P1 0 x00 switch P1 case 0 x01 P2 0X7E break case 0 x02 P2 0XBD break case 0 x04 P2 0XDF break default break 第四章第四章 课程设计体会课程设计体会 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 遥控窗帘器件清单遥控窗帘器件清单 名称名称单位单位数量数量备注备注 AT89S52 个 1 USB A 型接口母座个 1 晶振 12M个 1 40P IC座 2 54mm个 1 单片机座 10uF 25V个 1 1 4W 五色环电阻 10k 红红黑黑红 个 1 接插件 DC3 10P个 1 下载线接头 A09 561 排阻 560 欧个 1 代替电路板上的