【单片机控制的智能窗帘系统硬件和软件设计案例3400字】

单片机控制的智能窗帘系统硬件和软件设计案例 1 1 1 11.1.2系统框图 21.2最小系统模块 21.2.1STC89C52简介 2 2 3 3 3 41.2.1DS1302简介 41.2.2DS1302模块电路图 4 5 51.5.2ADC0832简介 51.5.3光照强度采集电路 51.6电机驱动模块 61.7按键输入模块 7 7 72.2程序流程图设计 82.2.1总体程序流程图设计 82.2.21602液晶程序设计 92.2.3读出DS1302的时间信息 91.1.1系统概述该系统以STC89C52单片机为核心器件，搭配着其他器件，例如：电阻，电容，晶振，这样构成单片机的最小系统。从之前的内容可知该系统的其它模块，显示模块采用1602液晶显示屏可以显示当前时间，控制模式等数值。时钟模块采用DS1302芯片进行精确计时。光照检测电路的核心是光敏电阻以及ADC0832电源模块时钟模块1602液晶模块步进电机模块指示灯模块(1)键盘模块：也就是按键模块，采用矩阵键盘的方式来设置按键。(2)电源模块：采用5V的电压，可以通过USB接口连接充电器，电脑等(3)时钟模块：采用DS1302芯片作为计时装置的主体，设置特定的时间段，开启窗帘(4)测光模块：利用光敏电阻收集光强模拟量在进行信息处理将光照强度(5)1602液晶显示模块：将时间，控制模式以及光照强度数值显示出来。(6)步进电机：平稳的驱动窗帘的行进，达到开闭窗帘的目的。1.2最小系统模块STC89C52作为整个设计系统的核心，它的功能强大，完全满足本设计中的STC89C52的最小系统如图3-3所示，最小系统电路主要含有晶振电路，复位电路以及电源电路三部分。此外，最小系统电路还在外部加了一个上位电阻最小系统模块P2724679P27P26P25P24rc21图3-3单片机最小系统显示屏可以显示上下两行，总共可显示16个字符，并采用5V电源供电，是一字还可以显示少量简单的中文。如下图(图3-4)所示：73.7-图3-4液晶尺寸说明液晶模块的电路的连接图如图3-5所示，第1,2脚分别接到电路中的GND(地)以及VCC(电源)。第3脚通过接入一个10K的滑动变阻器之后接地。第4,5,6脚分别接入RS(寄存器控制脚),RW(读写控制脚)以及EN(使能脚)。第7脚到第14脚是与最小系统电路中的R1一起连接在单片机的PO端口。最后的15,16脚又接入VCC(电源),GND(电源)。2345678923456789 K液晶模块1.4时钟模块夜和白天，并且不受室内灯光的影响，系统采用DS1302定时器芯片。该芯片可DS1302模块的电路图如图3-9所示，第1脚和第4脚分别接到了电路的VCC (电源)和GND(地),第8脚接了一个3V的电池作为电源，这样做的目的是为了在主电源断电后继续为时钟模块供电，保证电路计时的完整性。第2和第3脚接晶振芯片，这个也是计时器计时准确的核心(提供时钟脉冲),最后，第5、6、7脚连接了单片机的P1端口，让单片机处理时钟模块传来的数据。X2IO_RST8765342图3-9DS1302模块电路图1.5.1光敏电阻概述光敏电阻的工作原理来源于大学物理中的半导体光电求。从设计要求可以知道芯片的模拟电压可设置为0-5V之间，并且转化时间一般较短且稳定仅为32us,输出时间可利用其双数据校验功能，减少实验带来的误差。根据ADC0832的结构可知，其中的CS,CLK,DO,DI的引脚必须与单片机连接，但是DO,DI是分开传输数据的，所以可以在设计过程中连接至同一根线，简化电路。另外，ADC0832性价比高、稳定高、产品技术成熟，被广泛1.5.3光照强度采集电路本设计的对象是智能窗帘，光控自动开关功能必光敏电阻，它可以接收外界光照后转换为光照强度模拟量，这时ADC0832发挥239595步进电机既可以完成数字与角度之间的转换，也可以将串行的数与模之间进行转换。作为一种控制元件，步进电机也常常被用于精确定位系统。本设计需要控制窗帘的开闭时间和定位的准确性，步进电机是必不可少的器件。步进电机的控制精度高，误差小，其精准定位强，这也是它最大的优势。其次它还易于控制，直接接收数字信号减少繁琐的数与模转换步骤，但是难以运转到较高的转速，并且控制不当会出现共振现象。单片机中的I/O□直接输出的电流非常弱，无法支持步进电机的转动。这时候需要添加一个芯片增加电流。ULN2003具有电流增益高，稳定性强的特点，设计中可以利用ULN2003芯片来增大电流促进步进电机的启动。电机驱动电路如图3-11所示。cc91234l23456785步进电机按键是低电平触发的，单片机检测到连接按键的I/O□处于低电平时则表示按下按键，按键弹起时此处处于高电平。按键在按动的过程中会出现抖动，会造成一定的时间差，大概是10ms-20ms之间，为了消除这种抖动，可以通过硬件消抖和软件消抖解决抖动问题，在一般情况下采用软件消抖，也就是通过延迟函数来消抖。键盘可分为独立键盘和矩阵键盘。独立键盘的每个键占用一根并口线键位多时占用并口线多。矩阵键盘的键位分布在行列交叉点上并且因为其结构问题它占用的并口线少。在结尾识别方面，矩阵键盘通过全扫描检测键盘上是否有按键按下，用逐行逐列扫描来识别键盘中哪一个键按下。本系统采用的按键数量较少，采用独立键盘。按键的连接图3-12所示：K3按键模块第2章软件设计C语言作为计算机编程语言中的一种，它既是计算机编程语言又能处理汇编语言并且具有高级语言的特性。C语言在计算机编程语言中具有较高的地位，难度较大，但是它的应用面很广，能够广泛运用到各个运行环境中。除此之外，C语言因其本身的灵活性与多变性，演变出了Java以及C++等汇编语言，可见C语言的强大以及重要性。C语言指的是ANSIL,最早出现在20世纪60年代，经过十多年的发展最终形成C语言。随着时代的发展，C语言也愈加成熟和完善。在程序设计方面，它有32个关键字，34种运算符号以及9种控制语句。KeilC51是当下最流行的单片机汇编语言，属于C语言软件开发语言的一种，它能与C语言一样提供丰富的库函数和功能来满足设计要求。它和Proteus协调使用能够进行电脑仿真，其效果与真实单片机效果接近。本系统的软件流程图如图4-1所示，最开始进行液晶初始化以及时钟芯片初始化，这时读取时间信息并在1602液晶显示屏显现出来，之后通过光敏电阻的模拟量转化为数字量的形式，将光照强度具体的显示出来。之后就是对电路按键的检查以及处理。这时共分为三种模式，第一种是定时模式，它根据设置的开闭时间进行开闭窗帘。第二种是手动模式，将按键4按下则关闭窗帘，将按键5按下则开启窗帘.第三种就是光控模式，光线高于设置的阈值后开启窗帘。最后利用延迟函数进行循环往复的信息处理，直至结束。开始开始按键4按下按键5按下结束液晶显示之前，需要确定显示屏各功能的显示位置，这个可以根据程序设定特定的位置，显示的内容通过延迟函数依次显现出来，一位一位的完成。