基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计说明书_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计说明书_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

330 直接输出数字信号，因而与单片机连接电路之间无需模数转换电路。 ULN3330 控制电路基本思路： 表 2 光照强度与窗帘状态关系 下面两图即为光电传感器 ULN3330 模块电路连接图： ○ 1 左图： 光电传感器的输出端 ○2 OUTPUT 接单片机的 口，输出端的高低电平就送到单片机的口，电源端接 +12V的直流电压， VSS 端接地。 当外界逐渐变亮，光电传感器件顶部受到大于 50 Lx 的光照时，就输出高电平，经单片机后光照强度 OUTPUT 输出端 窗帘开合状态 E50LX 高电平 1 打开 E45LX 低电平 0 关上 12 由驱动电路 L298 驱动步进电机正转，窗帘打开，当光电传感器件顶部光照不足 45 Lx 时，光电传感器件就 输出低电平。 经单片机后由驱动电路 L298 驱动步进电机反转，窗帘闭合。 ○ 2 右图： 用开关模拟光电传感器，开关一端接单片机的 口，另一端为接地端，单片机上电后其端口为高电平，因而当开关断开时， 口即为高电平，窗帘打开。 当开关闭合时，开关接地， 口为低电平，窗帘闭合。 下图即为光电传感器 ULN3330 的电路连接图： 图 5 ULN3330 与单片机的连线图 13 图 6 PROTUES 中连线图 说明：要用 PROTUES 软件仿真，因其中器件库中没有光敏这块，用开关替代，左图为光电传感器在单片机上的连接图，右图为用开关代替光电传感器在与单片机的连接图。 单片机信号处理模块设计 MCS51 单片机的结构 单片机全称单片微型计算机，顾名思义，它指的是一种单硅片上集成的微型计算机主要功能部件的集成芯片。 单片机的出现要归功与大规模集成电路技术的发展，就组织和功能而言，它如一个微型计算机系统，内部集成了中央处理器，随机数据存储器、只读程序存储器、定时器 /计数器、输 入输出（ I/O）接口电路和串行通信接口等主要功能部件。 这里的 51 单片机指的是 Intel公司的 MCS51 系列单片机，属于这一系列的单片机芯片有许多种，如 8051/805 8031/8038752/8751 等，他们的基本组成、基本性能、指令系统都是相同的。 （ 1） MCS51 单片机的内部结构 单片机是在一块芯片中继承了 CPU、 RAM、 ROM、定时 /计数器和多功能 I/O 接口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称 MCU。 51 系列单片机内包含下列几个部件： 178。 1 个 8 为 CPU。 178。 1 个片内振荡器及时 钟电路。 178。 4KB ROM 程序存储器。 178。 128B RAM 数据存储器。 178。 可寻址 64KB 外部数据存储器和 64KB 外部程序存储器的控制电路。 14 178。 32 条可编程的 I/O 线（ 4个 8位并行 I/O 接口）。 178。 2 个 16 位的定时 /计数器。 178。 1 个可编程全双工串行接口。 178。 5 个中断源、 2 个优先级嵌套中断结构。 51系列单片机内部结构图如图 7 所示，各个功能部件由内部总线连接在一起。 程序存储器部分用 ROM 代替即为 8051/8052；用 EPROM 代替即为 8751/8752；若去掉 ROM 即为 8031/8032；用 FLASH EPROM 代替即为 89C51/89S52。 基准频率源 脉冲技术输入 振 荡 器 及 定 时电 路4 K B / 8 K B 程 序存 储 器1 2 8 B / 2 5 6 B 数 据 存储 器2 / 3 个 1 6 位 定 时 器 /计 数 器C P U6 4 K B 总 线 扩 展控 制可 编 程 I / O 接 口 可 编 程 串 行 接 口 外部中断 控制 并行 I/O接口 串行输入 串行输出 图 7 MCS51 单片机内部结构框图 （ 2） 引脚功 能 有总线扩展的 51 单片机有 44 个引脚的方形封装形式和 40 个引脚的双列直插式封装形式， 本文用 40 个引脚的双列直插式封装形式， 40 个 引脚封装的引脚图如图 8，各引脚的功能说明如下。 AT89C52 的引脚 : 15 A T89C52 单片机 40 脚 哥 G ND 2 XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1 — 8 — 8 — 8 — 8 图 8 AT89C52 单片机引脚图 178。 GND： 接地端。 178。 VCC： 电源端，接 +5V。 178。 XTAL1：接外部晶体的一个引脚。 CHMOS 单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚接入。 178。 XTAL2：接外部晶体的一个引脚。 HMOS 单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚接入。 178。 RST：①复位信号输入。 ② VCC 掉电后，此引脚可接备用电源，低功耗条件下保持内部 RAM中的数据。 178。 ALE/RPOG：①地址锁存允许。 当单片机访问外部存储器时，该引脚的输出信号 ALE 用于锁存 P0 端口的低 8 位地址。 ALE 输出的频率为时钟振荡频率的 1/6。 ②对 8751 单片机片内 EPROM编程时，编程脉冲由该引脚接入。 178。 PSEN：程序存储器允许。 输出读外部程序存储器的选通信号。 取指令操作期间， PSEN 的频率为振荡频率的 1/6；但若此期间有访问外部数据存储器的操作时，则有一个机器周期中的 PSEN信号将不出现。 178。 EA/VPP： ① EA=0，单片机只访问外部程序存储器。 对 8031 单片机此引脚必须 接地。 EA=1，单片机访问内部程序存储器。 对于内部有程序存储器的 8XX51 单片机，此引脚应接高电平，但若 16 地址值超过 4KB 范围，单片机将自动访问外部程序存储器。 ②在 8751 单片机内 EPROM 编程期间，此引脚接入 21V编程电源 VPP。 178。 ～ : P0 数据 /低八位地址复用总线端口。 具有双重功能：①可以作为输入 /输出口，外接输入 /输出设备。 ②在有外接存储器和 I/O 接口时常作为低 8 位地址 /数据总线，即低 8 位地址与数据线分 时使用 P0 口。 此低 8 位地址由 ALE 信号的下跳沿使它锁存到外部地址锁存器中，尔后， P0 口出现数据信息。 178。 ～ ： P1 静态通用端口。 具有单一接口功能， P1 口每一位都能作为可编程的输入或输出口线。 178。 ～ ： P2 高八位地址总线动态端口。 具有双重功能：①作为输入 /输出口使用，外接输入 /输出设备。 ②在有外接存储器和 I/O 接口时，作为系统的地址总线，输出高 8 位地址，与 P0口低 8 位地址一起组成 16 位地址总线。 对于内部无程序存储器的单片机来说， P2 口只作为地址总线使用，而不作为 I/O 接口。 178。 ～ ： P3 双功能静态端口，①可以作为输入 /输出口，外接输入 /输出设备。 ②作为第二功能使用 时，每一位功能定义如表 3 所示 端口引脚 端口引脚 第二功能 RXD(串行输入线 ) TXD(串行输出线 ) INT0（外部中断 0 输入线） INT1（外部中断 1 输入线） T0（定时器 0 外部计数脉冲输入） T1（定时器 1 外部计数脉冲输入） WR(外部数据存储器写选通信号输出 ) RD(外部数据存储器读选通信号输出 ) 表 3 P3 口第二功能说明 (3)单片机本身的微小电路 17 图 9 单片机的微小系统连线图 上图为单片机的小系统，包含片内振荡电路和复位电路。 片内振荡电路：通常外接一个晶振，两个电容， 电容值取值范围 15~45pf,取值范围晶振值 0~24MHZ。 时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运动与控制过程都是在统一的时序脉冲驱动下进行的，时钟电路好比人的心脏，如果人的心脏停止工作，则人就没有生命了，同样，如果单片机的时钟电路停止工作，那么单片机也就停止运行了。 复位电路： 当振荡器运行时，在此引脚上出现 2 个机器周期以上的高电平使单片机复位，一般在此引脚与 VSS 之间接一个下拉电阻，与 VCC 引脚之间接一个电容，单片机复位后，从程序存储器的 0000H 单元执行程序，并初始化一些专用寄存器为复位状态值。 本文中单片机复位电路的连接如上图：外接一个 10μf 电容和 10KΩ 电阻，分为上电复位电路和手动 amp。 上电复位电路，本文用的是手动 amp。 上电复位电路。 执行单元模块设计 驱动电机部分 amp。 amp。 行程开关 （ 1） L298 芯片介绍 L298 为意大利 SGS 半导体公司生产的双全桥步进电机专 用驱动芯片 ( Dual FullBridge Driver ) ，内部包含 4 信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同 18 时驱动 2 个二相或 1个四相步进电机，内含二个 HBridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL 逻辑准位信号，可驱动 46V、 2A 以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的 IO 端口来提供模拟时序信号， L298 之接脚如图 9 所示， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之间接步进电机； input1~input4 输入控制电位来 控制电机的正反转； Enable 则控制电机停转。 本文主要采用 L298 驱动芯片， 通过单片机的 I/O 输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作。