智能電動百葉窗單片機(jī)課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計</b></p><p><b>　　——智能電動百葉窗</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級： 機(jī)101-3班 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自

2、動化</p><p>　　學(xué) 號： 2010*****1310 </p><p>　　指導(dǎo)教師： ****** </p><p>　　完成時間： 2013年6月5日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計任務(wù)書

3、- 3 -</p><p>　　(一)課程設(shè)計題目：智能電動百葉窗- 3 -</p><p>　　(二)任務(wù)詳情：- 3 -</p><p>　　二、設(shè)計項目簡介- 3 -</p><p>　　(一)基本要求：- 3 -</p><p>　　(二)基本工作原理：- 4 -</p>&

4、lt;p>　　(三)各元器件資料：- 4 -</p><p>　　1.AT89C51單片機(jī)- 4 -</p><p>　　2.ADC0808- 7 -</p><p>　　3.光敏傳感器- 8 -</p><p>　　4.74SEG-MPX4-CA數(shù)碼管- 9 -</p><p>　　5.7

5、4LS245 驅(qū)動- 10 -</p><p>　　三、電路原理圖- 11 -</p><p>　　(一)復(fù)位電路- 11 -</p><p>　　(二)時鐘電路- 11 -</p><p>　　(三)數(shù)碼管顯示電路- 11 -</p><p>　　(四)電機(jī)控制電路- 12 -</p>

6、;<p>　　(五)A/D轉(zhuǎn)換電路- 14 -</p><p>　　(六)總體電路圖- 14 -</p><p>　　四、程序框圖- 15 -</p><p>　　五、程序清單- 16 -</p><p>　　六、總結(jié)- 18 -</p><p>　　七、參考資料- 19 -<

7、;/p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程設(shè)計題目：智能電動百葉窗</p><p><b>　　任務(wù)詳情：</b></p><p>　　本設(shè)計以MCS-51系列單片機(jī)為核心，采用常用電子器件設(shè)計，一個電源開關(guān)，用一臺直流電機(jī)控制百葉窗葉片的旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)），用一個光敏

8、電阻傳感器測量室內(nèi)光強(qiáng)度，并用兩位數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，設(shè)置三個按鍵： 手動/自動切換、手動正轉(zhuǎn)和手動反轉(zhuǎn)，用一個發(fā)光二極管顯示手動/自動狀態(tài)，自動狀態(tài)時二極管亮。 </p><p>　　設(shè)置兩個極限位置保護(hù)行程開關(guān)，用于保護(hù)百葉窗葉片：當(dāng)正轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，但還可以反轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時，電機(jī)停止反轉(zhuǎn)，但還可以正轉(zhuǎn)。 </p>&l

9、t;p>　　按鍵輸入采用中斷方式，按鍵中斷請求信號接INT0。</p><p>　　單片機(jī)根據(jù)設(shè)定光強(qiáng)S1和S2（S2 > S1）和實測光強(qiáng)P控制電機(jī)M的動作： </p><p>　　當(dāng)P<=S1時，控制M正轉(zhuǎn)以增加進(jìn)光量；</p><p>　　當(dāng)P>S2時，控制M反轉(zhuǎn)以減少進(jìn)光量； </p>

10、;<p>　　當(dāng)S1<P<=S2時，M停轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　設(shè)計項目簡介</b></p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　用MCS-51單片機(jī)，12MHz時鐘，常規(guī)的上電手動復(fù)位電路</p><p><b>　　3個以上的

11、按鍵</b></p><p>　　LED或/和數(shù)碼管/和LED顯示及其接口</p><p>　　至少2路輸入信號，可以使模擬量或數(shù)字量</p><p><b>　　基本工作原理：</b></p><p>　　本設(shè)計就是應(yīng)用傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及直流電機(jī)來控制百葉窗調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度從而達(dá)到控制百葉窗的目地.

12、設(shè)計主要包括光傳感器、單片機(jī)控制系統(tǒng)、直流電機(jī)、百葉窗自動機(jī)構(gòu),電源用直流電源；電機(jī)驅(qū)動的電路與電機(jī)連接。</p><p>　　本設(shè)計用新型光敏電阻感應(yīng)室內(nèi)的光照強(qiáng)度將室內(nèi)光照強(qiáng)度或手動開關(guān)作為輸入的模擬信號，通過AD轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再經(jīng)過51單片機(jī)處理之后, 將輸出信號用來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)百葉窗的開關(guān)以及透光角度大小。</p><p><b>　　各元

13、器件資料：</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51單片機(jī)屬于MCS-51系列單片機(jī)，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的延伸，改進(jìn)了8048的缺點，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、減（SUBB）、比較（CMP）、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源。采用40引腳雙列直插式DIP（Dual In L

14、ine Package），內(nèi)有128個RAM單元及4K的ROM。AT89C51有兩個16位定時計數(shù)器，兩個外中斷，兩個定時計數(shù)中斷，及一個串行中斷，并有4個8位并行輸入口。AT89C51內(nèi)部有時鐘電路，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用12MHz的晶振頻率。由于AT89C51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來作為控制核心。</p><p><b

15、>　　引腳的功能：</b></p><p>　　圖2-311 Proteus中的AT89C51</p><p>　　圖2-312 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　主電源引腳</b></p><p>　　Vcc（40腳）：一般接+5V電源正端。</p><p>

16、;　　Vss（20腳）：一般接+5V電源地端。 </p><p><b>　　外接晶體振蕩器引腳</b></p><p>　　XTAL1（19腳）：外接晶體振蕩器的一端。 </p><p>　　XLAT2（18腳）：外接晶體振蕩器的另一端。</p><p>　　RST/VPD（9腳）：復(fù)位/備用電源線。</p>

17、;<p>　　ALE:（30腳）：地址鎖存允許/編程線</p><p>　　PSEN（29腳）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端， 低電平有效。</p><p>　　PSEN（31腳）：片外程序存儲器選用端，低電平有效。</p><p>　　EA(31腳）：片外程序存儲器選用端，低電平有效。</p><p>　　P0口（39~32

18、腳） ：輸入/輸出線P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。 </p><p>　　P1口 （1~8腳） ：輸入/輸出線P1.0~P1.7統(tǒng)稱 為P1口。 </p><p>　　P2口 （21~28腳） ：輸入/輸出線P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口。 </p><p>　　P3口 （10~17腳） ：輸入/輸出線P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。 </p>

19、;<p>　　以下是P3口第二功能：</p><p>　　引腳第二功能 說 明</p><p>　　P3.0RXD 串行口輸入端</p><p>　　P3.1TXD 串行口輸出端</p><p>　　P3.2I

20、NT0 外部中斷0請求輸入</p><p>　　P3.3INT1 外部中斷1請求輸入</p><p>　　P3.4T0 定時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖輸入</p><p>　　P3.5T1 定時器/計數(shù)器1計數(shù)脈沖輸入</p>&

21、lt;p>　　P3.6WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出</p><p>　　P3.7RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出</p><p>　　INT0/INT1：外部中斷選擇接口，當(dāng)外部有低電平或脈沖下降沿輸入時，出發(fā)單片機(jī)的終端服務(wù)子程序。中斷控制響迅速、準(zhǔn)確，電平和脈沖觸發(fā)已與采集信號、易于控制。</p&

22、gt;<p><b>　　ADC0808</b></p><p>　　圖2-321 ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-322 ADC0808引腳圖</p><p>　　IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道</p><p>　　ALE——地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)

23、送入地址鎖存器中。</p><p>　　START——轉(zhuǎn)換啟動信號。START下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。</p><p>　　A、B、C——地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，</p><p>　　CLK——時鐘信號。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號</p><p>　

24、　EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。D0為最低位，D7為最高 </p><p>　　OE——輸出允許信號。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。</p><p><b>　　

25、光敏傳感器</b></p><p>　　主要運用的是光敏電阻(RL)，它是一種將電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器, 它的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng),當(dāng)入射光強(qiáng)時，內(nèi)載流子數(shù)目的減少,電阻減小;當(dāng)入射光弱時，內(nèi)載流子數(shù)目的增加,電阻增大.光敏二極管價格低廉，實用性強(qiáng)，靈敏度高，如圖2-331所示。 </p><p>　　光敏傳感器模塊采用的電壓比較器是LM393如圖3所示:電壓比

26、較器是對兩個電壓VA和VB進(jìn)行電壓高低的一個比較，它有兩個輸入端：同相輸入端(“+” 端) 及反相輸入端(“-”端)，有一個輸出端Vout(輸出電平信號)。同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。當(dāng)VA>VB時，Vout輸出高電平；當(dāng)VB>VA時，Vout輸出低電平。</p><p>　　在仿真中，用1K的滑動變阻器控制5V電壓變化模擬光敏電阻的變化。</p><p>　　74SE

27、G-MPX4-CA數(shù)碼管</p><p>　　圖2-341 數(shù)碼管引腳</p><p>　　選用7段4位一體共陽極數(shù)碼管顯示器，單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3為位選，分別控制4位數(shù)碼管的亮滅，P0～P7為數(shù)據(jù)線。</p><p>　　圖2-342 7段數(shù)碼管共陽極接法原理圖及管腳</p><p>　　令P0-P7分別對應(yīng)a

28、、b、c、d、e、f、g、dp管段，選取共陽極數(shù)碼管，則單片機(jī)P0口輸出為0時，控制段點亮。則數(shù)碼管顯示數(shù)字時對應(yīng)的P0口輸出如表所示：</p><p>　　74LS245 驅(qū)動</p><p>　　74LS245是我們常用的芯片，用來驅(qū)動led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)8051單片機(jī)的P

29、0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。當(dāng)片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態(tài)控制端1G和2G接地，P2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN

30、相與后接DIR，使得RD且PSEN有效時，74LS245輸入（P0.1←D1），其它時間處于輸出（P0.1→D1）。</p><p><b>　　電路原理圖</b></p><p><b>　　復(fù)位電路</b></p><p>　　圖3-1 復(fù)位電路</p><p><b>　　時鐘電路

31、</b></p><p>　　圖3-2 時鐘電路</p><p><b>　　數(shù)碼管顯示電路</b></p><p>　　如圖3-3，單片機(jī)的P2.0-P2.3由+5V的上拉電壓驅(qū)動控制數(shù)碼管顯示位，P0口經(jīng)74LS245輸出數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)：</p><p>　　圖3-31 數(shù)碼管顯示電路</p&g

32、t;<p>　　圖3-32 顯示實例</p><p><b>　　電機(jī)控制電路</b></p><p>　　如圖3-4，按鈕實現(xiàn)手動控制，上面按鈕控制正轉(zhuǎn)，下面按鈕實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，開關(guān)SW1控制手動、自動的切換，按下SW1后，二極管點亮，INT0出現(xiàn)低電平，進(jìn)入中斷控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)或停止，SW3、SW4作為行程開關(guān)，當(dāng)一個方向到達(dá)極限是觸動行程開關(guān)，是繼電

33、器斷出系統(tǒng)，不再控制。</p><p>　　圖3-41 電機(jī)控制電路</p><p>　　圖3-42 手動控制</p><p>　　圖3-43 自動控制</p><p><b>　　A/D轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　如圖3-5，使用A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道，故ADD A-ADD C均

34、接地，CLOCK口接500KHZ的方波脈沖，單片機(jī)P3.0與START、ALE口連接控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟動，EOC口接P2.7傳遞轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，單片機(jī)P2.6與A/D轉(zhuǎn)換器OE口連接，控制數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　　圖3-5 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　總體電路圖</b></p><p>　　圖3-6 總電路圖</

35、p><p><b>　　程序框圖</b></p><p><b>　　主程序框圖</b></p><p><b>　　程序清單</b></p><p>　　LED_0 EQU31H ;存放三個數(shù)碼管</p><p>　　L

36、ED_1 EQU 32H</p><p>　　LED_2EQU 33H</p><p>　　AD EQU 30H ;存放AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的段碼</p><p>　　ORG 0000H</p><p><b>　　LJMPMAIN</b></p>

37、<p>　　ORG0003H ;中斷0起始地址</p><p><b>　　LJMPZD0</b></p><p>　　ORG0030H</p><p>　　MAIN:MOVLED_0,#00H ;給顯示賦初值0</p><p>　　MOV

38、 LED_1,#00H</p><p>　　MOV LED_2,#00H</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　SETB EX0</p><p>　　SETB IT0;低電平觸發(fā)</p><p>　　;在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)取數(shù)值：&l

39、t;/p><p>　　WAIT: SETB p3.0</p><p>　　CLR p3.0 ;啟動AD轉(zhuǎn)換</p><p>　　JNB p2.7,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　SETB p2.6 ;允許輸出</p><p&

40、gt;　　MOV AD ,P1 ;暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　CLR p2.6 ;關(guān)閉輸出</p><p>　　LCALL BCD ;調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序</p><p>　　LCALL LED ;調(diào)用顯示程序，顯示轉(zhuǎn)換的值</p>

41、;<p>　　SJMP WAIT</p><p>　　;將AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值：</p><p>　　BCD: MOV A,AD;將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼</p><p>　　MOV B,#51;255/51=5.00V</p><p>　　DIV AB<

42、/p><p>　　MOV LED_2,A;個位數(shù)字存入LED_2中</p><p>　　MOV A,B</p><p>　　CLR F0</p><p>　　SUBB A,#1AH</p><p>　　MOV F0,C </p><p>　　MOV

43、 A, #10</p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B,#51</p><p>　　DIV AB</p><p>　　JB F0,LOOP1</p><p>　　ADD A,#5</p><p

44、>　　LOOP1: MOV LED_1,A;十分位存入LED_1中</p><p>　　MOV A,B</p><p>　　CLR F0</p><p>　　SUBB A,#1AH</p><p>　　MOV F0,C</p><p>　　MOV A, #10&

45、lt;/p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV B,#51</p><p>　　DIV AB</p><p>　　JB F0,LOOP2</p><p>　　ADD A,#5</p><p>　　LOOP

46、2: MOV LED_0,A;百分位存入LED_0中</p><p><b>　　RET;</b></p><p>　　;控制數(shù)碼管顯示程序：</p><p>　　LED: CLR P2.0</p><p>　　MOVA,LED_0</p><p>　　MOV DPT

47、R,#TABLE1 ;送段碼表首地址</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　SETB P2.3 ;允許百分位輸出</p><p>　　MOV P0,A ;將位段碼送給P0口</p><p>　　LCALL DELAY

48、 ;調(diào)用延時程序</p><p>　　CLR P2.3 ;關(guān)閉百分位顯示</p><p>　　MOV A,LED_1</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ;送段碼表首地址</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>

49、　　SETB P2.2 ;允許十分位輸出</p><p>　　MOV P0,A ;將位段碼送給P0口</p><p>　　LCALL DELAY ;調(diào)用延時程序</p><p>　　CLR P2.2 ;關(guān)閉十分位顯示</p><p>

50、;　　MOV A,LED_2</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE2 ;送段碼表首地址</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　SETB P2.1 ;允許個位輸出</p><p>　　MOV P0,A ;將位段碼送給P

51、0口</p><p>　　LCALL DELAY ;調(diào)用延時程序</p><p>　　CLR P2.1 ;關(guān)閉個位顯示</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;中斷服務(wù)子程序0：</p><p>　　ZD0: CLRP2.4

52、 ;清除電機(jī)控制端數(shù)據(jù)</p><p><b>　　CLRP2.5</b></p><p>　　MOVA,AD </p><p>　　CLRC ;清除CY位</p><p>　　CJNEA,#150,CONTR

53、OL ;將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)與150比較</p><p>　　SJMPRETURN</p><p>　　CONTROL: JNC ZHENG ;若大于，則跳至正轉(zhuǎn)</p><p>　　CJNE A,#110,FAN ;若小于，則與110比較</p&g

54、t;<p>　　SJMPRETURN</p><p>　　FAN:JCZHUAN ;若大于110，則返回</p><p>　　SJMPRETURN</p><p>　　ZHUAN: CLR P2.5 ;若小于，則反轉(zhuǎn)</p><p

55、><b>　　SETBP2.4</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SJMPRETURN</p><p>　　ZHENG: CLR P2.4 ;輸出正轉(zhuǎn)指令</p><p><b>　　SETBP2.5<

56、/b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　RETURN: RETI</p><p><b>　　;延時服務(wù)子程序</b></p><p>　　DELAY:MOVR6,#2 ;延時1MS子程序</p><p>　　D1: M

57、OVR7,#250</p><p>　　DJNZ R7,$</p><p>　　DJNZ R6,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;數(shù)碼管顯示表格</b></p><p>　　TABLE1:DB 0C0H,0F9H

58、,0A4H,0B0H,99H</p><p>　　DB 92H, 82H,0F8H, 80H,90H;共陽極0~9十個段碼</p><p>　　TABLE2:DB 40H,79H,24H,30H,19H,14H;帶小數(shù)點的0~5六個段碼</p><p><b>　　END</b></p><p>

59、<b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文介紹了智能電動百葉窗的設(shè)計，較為詳細(xì)的介紹了只能電動百葉窗從硬件電路設(shè)計到軟件設(shè)計的一系列步驟。設(shè)計主要采用直流電動機(jī)執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件，89C51單片機(jī)作為控制芯片，從而實現(xiàn)了智能電動百葉窗的設(shè)計。</p><p>　　同時，由于設(shè)計的時間和能力有限，沒有對智能電動百葉窗的許多其他功能和技術(shù)沒有進(jìn)行進(jìn)一

60、步的研究，如電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和光桿強(qiáng)度的優(yōu)化等，沒有完成實物的設(shè)計。</p><p>　　但是，通過智能電動百葉窗課題設(shè)計，不僅讓我掌握了關(guān)于單片機(jī)系統(tǒng)和電子操作軟件等各方面的知識，更是將所學(xué)電工電子有效的與單片機(jī)結(jié)合在了一起。在實踐和動手能力方面更是有了很大的提升。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　3、查電子元器