基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计(编辑修改稿)

基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计(编辑修改稿)内容摘要：

12Hz 时，动态电流为 ，空闲态为 1mA,红外接收模块 遥控器 按键模块 STC89C52RC 单片机 时钟模块 光控模块 步进电机 显示模块 电源模块 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 3 掉电 状态 仅为 20nA。 引脚图如图 ： 图 STC89C52RC 引脚图 STC89C52RC 的特点 STC89C52RC 与 MCS51 系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容； 片内有 4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器； 全静态工作 ,工作范围 :0Hz～ 24MHz； 三级程序存储器加密； 128 8 位内部 RAM； 32 位双向输入输出线； 两个十六位定时器 /计数器 五个中断源 ,两级中断优先级； 一个全双工的异步串行口； 间歇和掉电两种工作方式 超强抗干扰 : 高抗静电 (ESD 保护 ) ,轻松过 2KV/4KV 快 速脉冲干扰 ； 宽电压 ,不怕电源抖动 ； 宽温度范围 ,40℃ ~85℃ ； 禁止 ALE 输出。 ； 超低功耗 : [1]掉电模式 :典型功耗 μ A ； [2]空闲模式 :典型功耗 2mA ； 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 4 [3]正常工作模式 :典型功耗 4mA7mA ； [4]掉电模式可由外部中断唤醒 ,适用于电池供电系统 ,如水表、气表、便携设备等 . STC89C52RC 的引脚 [1]电源 :① VCC 芯片电源，接 +5V； ② VSS 接地端； [2]时钟 :XTAL XTAL2 晶体振荡电路反 相输入端和输出端。 [3]控制线 :控制线共有 4 根： ALE/PROG:地址锁存允许 /片内 EPROM 编程脉冲 ① ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位 /备用电源。 ① RST（ Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择 /片内 EPROM 编程电源。 ① EA 功能：内外 ROM 选择端。 ② Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 [4]I/O 口线： P0、 P P P3 共四个八位口。  P0 口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 /写操作。 P0 口也用以输出外部存储器的低 8 位地图 1 址。 由于是分时输出 ,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存 ,信号用ALE。  P1 口是专门供用户使用的 I/O 口 ,是准双向口。  P2 口是从系统扩展时作高 8 位地址线用。 不扩展外部存储器时 ,P2 口也可以作为用户 I/O 口线使用 ,P2 口也是准双向口。  P3 口是双功能口 ,该口的每一位均可独立地定义为第一 I/O 功能或第二 I/O功能。 作为第一功能使用时操作同 P1 口。 P3 口的第二功能如表 所示。 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 5 表 P3 口第二功能 端口引脚 各个功能 RXD（串行口输入端） TXD（串行口输出端） INT0_________(外部中断 0 请求输入端，低电平有效 ) INT1________(外部中断 1 请求输入端，低电平有效 ) T0（定时器 /计数器 0 计数脉冲输入端） T1（定时器 /计数器 1 计数脉冲输入端） WR_______(外部数据存储器写选通信号输入端 ,低电平有效 ) RD______（外部数据存储器读选通信号输入端，低电平有效） LCD1602 液晶显示屏 LCD1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。 它由若 干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义 CGRAM，显示效果也不好）。 1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字）。 DS1302 时钟芯片 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿 功能，工作电压为 ～。 采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 31 8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源 /后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 6 3 系统硬件电路设计 单片机时钟电路 片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路， CPU 的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。 片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在 ～ 24MHz 之间选取。 C C3 是反馈电容，其值在 20pF～ 100pF 之间选取，典型值为 30pF。 本电路选用的电容为 30pF，晶振频率为 12MHz。 振荡周期 =1/12 μ S； 机器周期 =1 μ S； 指令周期 =1~4 μ S； XTAL1 和 XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。 在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。 一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。 但是，当 交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。 这一特定频率 就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。 即用来连接 STC89C52RC 片内 OSC 的定时反馈回路。 石英晶振起振后要能在 XTAL2 线上输出一个 3V 左右的正弦波，以便使 STC89C52RC 片内的 OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡。 通常， OSC 的输出时钟频率 fosc 为，典型值为 12MHz 或者。 电容 C2 和 C3 可以帮助起振，典型值为 30pF，调节它们可以达到微调 fosc 的目的。 如图 所示 . 图 单片机时钟电路 单片机复位电路 单片机在开机时都需要复位，以便中央处理 CPU 以及其他功能部件都处于一个 确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲（ 2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位，如图 所示。 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 7 图 单片机复位电路 电源电路 通过 220V 转 12V 变压器输入，再经桥式整流电路后，输入直流 12V 电压。 CC2 是 12 伏的电源滤波电容，大电容 C1 旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻，因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造，所以等效电感较大，小电容可以提供一个小内阻的高频通道，降低电源全频带内阻。 之后经过 3 端集成稳压芯片 LM7805 稳压后输出 +5V 电压 VCC,为步进电机电路、红外接收电路、显示电路、时钟芯片提供电源， 5V电源经过二极管 D限流电阻 R1=5K 后，为 DS1302 提供 VDD 电压， BATTERY是直流供电电源，电压为 3V 左右 ,在本电路中为了节省成本，使用两节 5 号可充电电池。 市电正常的情况下， VDD 电源为 DS1302 供电的同时，也为电池充电 ，从而延长电池的使用寿命，当市电停电的时候，电池为 DS1302 供电， DS1302 在掉电状态下维持时钟的正常，如图 所示。 图 电源电路 显示电路 显示电路设计采用的是液晶 LCD1602(仿真时用 LM016L 代替 )来显示实时时间、步进电机运行状态等内容。 由于 P0 口带负载能力差，故需接上拉电阻（这里用 1K 的排阻）， P0 口作为数据口连接 LCD1602 的 7～ 14 口，来传输数据及指令。 接LCD1602 的 4 脚 RS（数据 /命令选择端）， 接 LCD1602 的 5 脚 R/W（读写选择基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 8 端）， 接 LCD1602 的 6 脚 E（使能信号）。 电位器 RV1 用来调节 LCD1602 的亮度，如图 所示。 图 LCD1602 显示电路 LCD1602 管脚介绍 1602 共 16 个管脚，但是编程用到的主要管脚不过三个，分别为： RS(数据命令选择端 4 脚 ),R/W（读写选择端 5 脚） ,E（使能信号 6 脚）。 以后编程便主要围绕这三个管脚展开进行初始化，写命令，写数据。 以下具体阐述这三个管脚： RS 为寄存器选择，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器。 R/W 为读写选择，高电平进行读操作，低 电平进行写操作。 E 端为使能端，后面和时序联系在一起。 除此外， D0~D7（ 7~14 脚 ）分别为 8 位双向数据线， 第 1 脚： VSS 为地电源 ； 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源 ； 第 3 脚： 液晶显示偏压。 LCD1602 操作时序 表 操作时序 RS R/W 操作说明 0 0 写入指令码到 D0~D7 0 1 读从 D0~D7 输出的状态字 1 0 写数据到 D0~D7 1 1 从 D0~D7 读数据 LCD1602 指令集 0x38 设置 16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据接 口； 0x01 清屏； 0x0f 开显示，显示光标，光标闪烁； 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 9 0x08 只开显示； 0x0e 开显示，显示光标，光标不闪烁； 0x0c 开显示，不显示光标； 0x06 地址 +1，当写入数据的时候光标右移； 0x02 地址计数器 AC=0（此时地址为 0x80），光标归原点，但是 DDRAM 中内容不变； 0x18 光标和显示一起向左移动； DS1302 时钟电路 本电路 采用 DS1302 时钟芯片（ DS1302 主要特点是采用串行数据传输），采用32768Hz 晶 振， 两个电源 Vcc1 及 Vcc2 接电源 VDD，这样如果没有交流电的供电也可以由可充电电池供电，起了掉电保护，防止实时时间数据丢失。 2 脚 X1（晶振引脚）及 3 脚 X2（晶振引脚）接 32786Hz 的晶振，晶振旁接两个 6pf 的起振电容， 5 脚 RST（ 复位引脚 ）与单片机的 相连， 6 脚 I/O(数据输入输出引脚 )与单片机的 相连， 7 脚 CLK（串行时钟输入引脚）与单片机的 相连，如图 所示。 图 DS1302 时钟电路 DS1302 简介 DSl302 是美国 Dallas 公司生产的一 种串行实时时钟 /日历芯片，以串行方式与单片机进行数据传送，它能够向单片机提供：秒、分、时、日、月、年、及星期等实时时间信息，并能够对闰年天数自动调整，日历有效至 2100 年。 DSl302 由双电源中较大者供电，使系统在没有主电源的情况下也能保持时钟的连续运行。 片内具有 31 个字节静态 RAM，可用来保存重要数据。 DSl302 具有引脚少、体积小、价格低等优点，得到了广泛应用。 本文对其进行详细分析和阐述并在分析其时序的基础上给出了DSl302 与单片机连接的接口电路和通讯子程序。 DS1302 芯片引脚 DS1302 的引脚功能描述如表 所示： 基于单片机的智能型家居窗帘控制电路的设计 10 表 DS1302 引脚描述 引脚号 名称 说明 引脚号 名称 说明 1 Vcc2 备用电源引脚 5 CE 复位引脚 2 X1 晶振引脚 6 I/O 串行输入输出引脚 3 X2 晶振引脚 7 SCLK 串行时钟输入引脚 4 GND 电源地引脚 8 Vcc1 主电源引脚 DS1302 内部寄存器 DS。