窗簾自動(dòng)開關(guān)控制器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　燕山大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　題目： 窗簾自動(dòng)開關(guān)控制器 </p><p><b>　　學(xué)院（系）： </b></p><p><b>　　年級(jí)專業(yè)： </b></p>

2、;<p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　教師職稱 </p><p>　　燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　院（系）： 電氣工程學(xué)院

3、 基層教學(xué)單位： 自動(dòng)化系 </p><p>　　說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。</p><p>　　燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)控制屬于電子及信息科學(xué)的一個(gè)重要分支

4、，并且在現(xiàn)代家居中有著較好的目前發(fā)展前景。目前，家庭居住環(huán)境的采光及避光問題主要采用的是手動(dòng)開閉窗簾，手動(dòng)開閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化，可能對(duì)用戶造成一定的困擾，窗簾控制器可以解決這些問題本文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)家用窗簾自動(dòng)開關(guān)控制器。當(dāng)外界光照度高于某一參考值時(shí)窗簾自動(dòng)打開，低于該參考值是窗簾自動(dòng)關(guān)閉。通過本學(xué)期對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，利用單片機(jī)為控制器，設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)控制功能。本設(shè)計(jì)具有一定的的推廣價(jià)值，能更加方便人們的生活起居

5、。</p><p>　　本系統(tǒng)先確定了設(shè)計(jì)方案，再分別通過硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)來完善方案。自動(dòng)窗簾控制器的構(gòu)成主要由光照傳感電路、89C52單片機(jī)作為控制器、器主控模塊電路、電源轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)控制電路、鍵盤、顯示電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)等組成，重點(diǎn)討論了窗簾自動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)過程、硬件選用和軟件調(diào)試等問題，通過本器可實(shí)現(xiàn)利用光照強(qiáng)度以及設(shè)置時(shí)間來控制窗簾自動(dòng)開閉。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

6、家用窗簾、AT89C52、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 背景意義……………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的背景、意義………………………………………..2</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀…

7、………………………………………………………3</p><p>　　2.方案論述…………………………………………………………………….8</p><p>　　2.1方案設(shè)計(jì)說明……………………………………………………………..8</p><p>　　2.2方案選擇說明……………………………………………………………..9</p><p>　　3.

8、硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………11</p><p>　　3.1 光電傳感器信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)…………………………………………11</p><p>　　3.2 單片機(jī)信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)………………………………………………15</p><p>　　3.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計(jì)………………………………………………………21</p>&l

9、t;p>　　4.軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………30</p><p>　　4.1程序流程………………………………………………………………….30</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………32</p><p>　　5. 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………..34&l

10、t;/p><p>　　PROTEL總電路圖&&PROTUES仿真圖…………………………………..35</p><p>　　6．結(jié)論……………………………………………………………………….37</p><p>　　7. 致謝………………………………………………………………………..38</p><p>　　參考資料………………………

11、………………………………………………39</p><p><b>　　1. 背景意義</b></p><p>　　1.1 光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的背景、意義</p><p>　　隨著生活的提高，時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)居住空間、周圍環(huán)境有了更高的要求，這是社會(huì)的必然潮流。單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)，既能解決每天手拉開和關(guān)上窗簾的不便，又顯示出了生活的便捷和檔

12、次，對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)而言，窗簾不僅具有遮光作用，更有美化功能，它不僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且能夠柔化空間造型的線條，營(yíng)造溫馨愜意的環(huán)境[1]，同時(shí)還可以根據(jù)光線的明暗來自動(dòng)控制窗簾開光，以調(diào)節(jié)室內(nèi)光線，更進(jìn)一步地滿足了人們的享受要求，隨著高新技術(shù)及電子器件的發(fā)展，光控、溫控及遙控窗簾應(yīng)運(yùn)而生，給人們的生活帶來了很多方便。同時(shí)，也為人們的生活環(huán)境以及智能家居的實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)，為此，研究與設(shè)計(jì)智能窗簾控制系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義[2] ，所以產(chǎn)

13、品如能形成大規(guī)模生產(chǎn)，必能很快普及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，另外，除了廣大市民住宅使用外，該遙控窗簾器還可廣泛用于別墅、公寓、賓館、飯店、歌舞廳、寫字樓、銀行、歌劇院、會(huì)議廳、學(xué)校、醫(yī)院等各種公用場(chǎng)所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　　光感自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在我國(guó)還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的光感自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有豐富的

14、智能化功能，為家庭用戶營(yíng)造一個(gè)環(huán)保、高效、便利、舒適的居住環(huán)境。單片機(jī)控制的光感自動(dòng)窗簾用三個(gè)按鈕和環(huán)境光控制窗簾的開和關(guān)，解決人們手動(dòng)開關(guān)窗簾問題，給人們?nèi)丈仙顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二，開拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)牽動(dòng)了許多的行業(yè)，它將不僅僅是目前的IT系統(tǒng)集成商或建筑弱電工程總包商的市場(chǎng)，而且是專業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場(chǎng)。其三、牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾

15、產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批有遠(yuǎn)見的各類企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這里最先受益的應(yīng)該是房地產(chǎn)業(yè)，單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾不僅是一個(gè)很好的概念與“賣點(diǎn)”，同時(shí)也是直接提升住宅檔次的一個(gè)條件，這將會(huì)給房地產(chǎn)商帶來新的利潤(rùn)空間。在家居集成化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)下，家居集成也成為一種潮流，許多更專業(yè)的、美觀的、智能化的家居集成產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。</p><p>　　現(xiàn)在很多廠家生

16、產(chǎn)的自動(dòng)窗簾（含門簾）控制系統(tǒng)，都是由主機(jī)（以微電腦芯片為核心組成的智能控制中心）、各種傳感器（紅外線傳感器、風(fēng)雨信號(hào)傳感器等、溫度傳感器、煙霧傳感器等）、各種報(bào)警終端（警燈、警笛、電話報(bào)警器、接警指揮中心等）、遙控器以及一系列機(jī)械傳動(dòng)裝置組成的一種具有智能化、人性化、網(wǎng)絡(luò)化的高科技產(chǎn)品。本文講述了用單片機(jī)結(jié)合軟件來采集光強(qiáng)并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制窗簾開、閉。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀<

17、;/p><p>　　1.2.1光電傳感器</p><p>　　通過光電傳感器采集數(shù)據(jù)(光強(qiáng)度)，反映出光信號(hào)變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等特點(diǎn)，且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣。本設(shè)計(jì)通過檢測(cè)光線的強(qiáng)弱，并根據(jù)光線的強(qiáng)弱自動(dòng)將窗簾打開和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的功能，極大地方便了人們的日常生活，并在生活中得到了廣泛的應(yīng)用。&l

18、t;/p><p>　　光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。光敏電阻又稱光導(dǎo)管,為純電阻元件,其工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)。無光照時(shí),光敏電阻值(暗電阻)很大,電路中電流(暗電流)很小,當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí),它的阻值(亮電阻)急劇減小,電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。它在光線的作用下其阻值往往小。在黑暗的環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受

19、到光照時(shí)，光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值越低。入射光消失后，光敏電阻的阻值逐漸恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。一般暗電流越大、亮電阻越小,光敏電阻的靈敏度越高。光敏電阻的暗電阻的阻值一般在MΩ數(shù)量級(jí),亮電阻在幾千歐以下。暗電阻與亮電阻之比一般在102～106之間。在一定照度下,流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電

20、阻的伏安特性。光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi),其I-U曲線為直線[5]。</p><p>　　光敏電阻的光照特性用于描述光照強(qiáng)度和光電流I之間的關(guān)系,絕大多數(shù)光敏電阻光照特性曲線是非線性的。光敏電阻對(duì)入射光的光譜具有選擇作用,即光敏電阻對(duì)不同波長(zhǎng)的入射光有不同的靈敏度[6]。光敏電阻的相對(duì)光敏靈敏度與入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性,亦稱光譜響應(yīng)。光敏電阻的光電流不能隨著光強(qiáng)改變而立刻變化,不同材料的光敏電阻具有

21、不同的時(shí)間常數(shù)(ms數(shù)量級(jí)),因而它們的頻率特性也就各不相同。</p><p><b>　　1.2.2單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件?？梢哉f，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代

22、，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表

23、、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。</p><p>　　目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測(cè) 控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)，錄像機(jī)，VCD，遙 控器，游戲機(jī)，電飯煲等無處不見單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深 地溶入我們每個(gè)人的生活之中。 單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要

24、性能指標(biāo)，給我們的生活帶來舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 </p><p>　　單片機(jī)按用途大體上可分為兩大類： 1--通用型單片機(jī) 2--專用型單片機(jī)，專用型單片機(jī)是指用途比較專一，出廠時(shí)程序已經(jīng)一次性固化好， 不能再修改的單片機(jī)。例如電子表里的單片機(jī)就是其中的一種。 其生產(chǎn)成本很低。通用型單片機(jī)的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。小到家

25、用電器儀器儀表，大到機(jī)器設(shè)備和整套生產(chǎn)線都可用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。</p><p>　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)外單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀良好，技術(shù)比較先進(jìn)和穩(wěn)定的有以下十幾種：</p><p>　　1.Motorola單片機(jī): </p><p>　　Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商,品種全,選擇余地大,新產(chǎn)品多,在8位機(jī)方面有68HC05和升級(jí)產(chǎn)品68HC08,68HC05有

26、30多個(gè)系列200多個(gè)品種,產(chǎn)量超過20億片. 16位單片機(jī)68HC16也有十多個(gè)品種.32位單片機(jī)683XX系列也有幾十個(gè)品種。</p><p>　　2.Microchip 單片機(jī): </p><p>　　Microchip單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī).他的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機(jī),CPU采用 RISC 結(jié)構(gòu),僅 33條指令,運(yùn)行速度快,且以低價(jià)位著稱。 </p>

27、<p>　　3.Scenix單片機(jī): </p><p>　　Scenix單片機(jī)的I/O模塊最有創(chuàng)意.I/O模塊的集成與組合技術(shù)是單片機(jī)技術(shù)不可缺少的重要方面. Scenix單片機(jī)在I/O模塊的處理上引入了虛擬I/O的概念. Scenix單片機(jī)采用了RISC結(jié)構(gòu)的CPU,使CPU最高工作頻率達(dá)50MHz.運(yùn)算速度接近50MIPS. </p><p>　　4.NEC單片機(jī): <

28、;/p><p>　　NEC 單片機(jī)自成體系,以 8 位機(jī) 78K 系列產(chǎn)量最高,也有16 位,32位單片機(jī).16位單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù),以降低外時(shí)鐘頻率. </p><p><b>　　5.東芝單片機(jī): </b></p><p>　　東芝單片機(jī)從4位到64 位,門類齊全.4 位機(jī)在家電領(lǐng)域仍有較大市場(chǎng).8 位機(jī)主要有 870 系列,90系列等.該

29、類單片機(jī)允許使用慢模式,CPU內(nèi)部多組寄存器的使用,使得中斷響應(yīng)與處理更加快捷. </p><p>　　6.富士通單片機(jī): </p><p>　　富士通也有 8 位,16 位和 32 位單片機(jī),但是 8 位機(jī)使用的是 16 位的 CPU 內(nèi)核.也就是說 8 位機(jī)與16位機(jī)指令相同,使得開發(fā)比較容易.8位機(jī)有名是MB8900系列,16位機(jī)有MB90系列. </p><p&

30、gt;　　7.Epson單片機(jī): </p><p>　　Epson公司以擅長(zhǎng)制造液晶顯示器著稱,故Epson單片機(jī)主要為該公司生產(chǎn)的LCD配套.其單片機(jī)的LCD驅(qū)動(dòng)做的特別好.在低電壓,低功耗方面也很有特色. </p><p>　　8.8051單片機(jī) </p><p>　　最早有Intel公司推出8051/31類單片機(jī),也是世界上使用量最大的幾種單片機(jī)之一.目前,8

31、051類單片機(jī)主要有Philips,三星,華幫等公司接手.這些公司在保持與8051單片機(jī)兼容基礎(chǔ)改善了8051的許多特點(diǎn).提高了速度,降低了時(shí)鐘頻率,放寬了電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍,降低了產(chǎn)品價(jià)格. </p><p>　　9.Zilog單片機(jī): </p><p>　　Z8 單片機(jī)是該公司的產(chǎn)品,采用多累加器結(jié)構(gòu),有較強(qiáng)中斷處理能力.產(chǎn)品為OTP型,Z8 單片機(jī)的開發(fā)工具可以說是物美價(jià)廉. <

32、;/p><p>　　10.Atmel單片機(jī): </p><p>　　ATMEL公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲(chǔ)器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體制造公司，ATMEL公司的單片機(jī)在自動(dòng)化工業(yè)控制宇航設(shè)備儀器儀表和各種消費(fèi)類產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用前景.另外ATMAL的增強(qiáng)型51系列單片機(jī)目前在市場(chǎng)上仍然十分流行,其中AT89S51十分活躍. </p><p>　　11.T

33、I 公司的 MSP430 系列單片機(jī): </p><p>　　MSP430 系列單片機(jī)是由 TI公司開發(fā)的 16 位單片機(jī)。其突出特點(diǎn)是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場(chǎng)合。典型應(yīng)用是流量計(jì)、智能儀表、醫(yī)療設(shè)備和保安系統(tǒng)等方面。由于其較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用已日趨廣泛。 </p><p>　　12.NS單片機(jī): </p><p>　　COP8 單片機(jī)是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)

34、體公司的產(chǎn)品,該公司以生產(chǎn)先進(jìn)的模擬電路著稱,能生產(chǎn)高水平的數(shù)字模擬混合電路.COP8 單片機(jī)內(nèi)部集成了 16 位 A/D。 </p><p>　　13.STC 單片機(jī): </p><p>　　STC單片機(jī)完全兼容51單片機(jī),并有其獨(dú)到之處,其抗干擾性強(qiáng),加密性強(qiáng),超低功耗,可以遠(yuǎn)程升級(jí),內(nèi)部有 MAX810 專用復(fù)位電路,價(jià)格也較便宜。</p><p>　　14

35、.三星單片機(jī): </p><p>　　三星單片機(jī)有 KS51和KS57系列4位單片機(jī),KS86和KS88系列8位單片機(jī),KS17 系列 16位單片機(jī)和KS32系列32位單片機(jī)。</p><p>　　15.凌陽(yáng)單片機(jī): </p><p>　　中國(guó)臺(tái)灣凌陽(yáng)科技股份有限公司致力于8位和16位機(jī)的開發(fā).。在系列芯片中相同的片內(nèi)硬件功能模塊具有相同的資源特點(diǎn)；不同型號(hào)的芯片只

36、是對(duì)片內(nèi)資源進(jìn)行刪減.其最大的特點(diǎn)就是超強(qiáng)抗干擾。</p><p>　　16.華幫單片機(jī): </p><p>　　華幫單片機(jī)屬于8051類單片機(jī),它們的W78系列與標(biāo)準(zhǔn)的8051兼容,W77系列為增強(qiáng)型51,對(duì)8051的時(shí)序做了改進(jìn).同樣時(shí)鐘下速度快了不少. </p><p>　　17. SST 單片機(jī): </p><p>　　美國(guó) SST

37、公司推出的 SST89 系列單片機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的 51 系列單片機(jī)，它與8052系列單片機(jī)兼容.提供系統(tǒng)在線編程(ISP 功能).內(nèi)部 flash 擦寫次數(shù) 1 萬(wàn)次以上,程序保存時(shí)間可達(dá) 100年.</p><p><b>　　1.2.3步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)

38、步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　目前，比較常用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（HB）等。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和普通電動(dòng)機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式，因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。但步進(jìn)電動(dòng)

39、機(jī)在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于其不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。</p><p>　　此外，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也存在許多缺陷；由于步進(jìn)電機(jī)存在空載啟動(dòng)頻率，所以步進(jìn)電機(jī)可以低速正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度時(shí)就無法啟動(dòng)，并伴有尖銳的嘯叫

40、聲；不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大，細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制；并且，步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有較大的振動(dòng)和噪聲。贊同</p><p><b>　　2.方案論述</b></p><p>　　本文采用單片機(jī)AT89C52作為系統(tǒng)的核心控制器件，通過光電傳感器采集數(shù)據(jù)（數(shù)字信號(hào)），經(jīng)單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及步數(shù)，并根據(jù)光線變化自動(dòng)調(diào)整窗簾的開度。<

41、;/p><p><b>　　2.1方案設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　考慮到自動(dòng)窗簾的成本和巨大的市場(chǎng)空間，本文提出一種方案，應(yīng)用光控原理工作，光亮在一定程度窗簾自動(dòng)打開，光線變暗窗簾自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)光控電動(dòng)自動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)，成本低，環(huán)保且方便使用。實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示：</p><p>　　圖1：本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方框圖</p><

42、p>　　該系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定,成本低廉,利于推廣等特點(diǎn),能夠滿足智能家居需求,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景.</p><p><b>　　2.2方案選擇說明</b></p><p>　　論文設(shè)計(jì)的核心控制器選用的是AT89C52單片機(jī)，光線采集選用光電傳感器ULN3330。它輸出單片機(jī)能讀入數(shù)字信號(hào)，然后由L298驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)

43、其轉(zhuǎn)動(dòng)角度。電機(jī)選用比較容易進(jìn)行角度調(diào)節(jié)的步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)之間的連接采用L298驅(qū)動(dòng)器，它是一種兩相和四相步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片。</p><p>　　2.2.1 硬件方案選擇說明</p><p>　　硬件電路繪圖平臺(tái)為PROTEL軟件， 所用元器件在其上繪出，例如AT89C52微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298、42BYG系列步進(jìn)電機(jī)、電阻、電容、按鍵、肖特基二極管、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。&l

44、t;/p><p>　　邏輯框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　光檢測(cè)模塊 </b></p><p>　　選用集成光電傳感器ULN3330，當(dāng)器件頂部受到大于50 Lx[4]的光照時(shí)就輸出高電平，負(fù)載上沒有電流；當(dāng)光照不足45 Lx時(shí)，器件就輸出低電平，負(fù)載上有電流通過。

45、</p><p><b>　　單片機(jī)模塊</b></p><p>　　選用MCS-51單片機(jī)系列，AT89C52單片機(jī)。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　　選用步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片L298,采用L298，通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電

46、機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)、停止的操作。 </p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)選用</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的步距角選用1.8度/步（四相電機(jī)）。</p><p>　　2.2.2軟件方案設(shè)計(jì)說明（主控程序流程圖）</p><p>　　軟件開發(fā)平臺(tái)為Keil軟件，用C語(yǔ)言編寫具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖3所示。&l

47、t;/p><p>　　圖3：主控程序流程圖</p><p><b>　　3.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 光電傳感器信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 光電傳感器ULN3330介紹</p><p>　　光電傳感器按輸出信號(hào)有開關(guān)型和模擬型， 開關(guān)型用于轉(zhuǎn)速測(cè)量、 模擬開關(guān)

48、、 位置開關(guān)等；模擬型用于光電式位移計(jì)、 光電比色計(jì)等。 光電檢測(cè)必須具備光源、 被測(cè)物和光電元件。</p><p>　　ULN3330是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的集成光電傳感器。 它是一種新穎的光電開關(guān)， 將光敏二極管、 低電平放大器、 電平探測(cè)器、 輸出功率驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)壓電路等五部分都集成在了一塊1×1.8(mm×mm)的硅片上， 形成一種具有驅(qū)動(dòng)能力的光敏功率器件。 該器件可用于眾多使用光敏器

49、件的場(chǎng)合， 使光敏器件的應(yīng)用變得更簡(jiǎn)單、 可靠。</p><p>　　ULN3330的內(nèi)電路框圖如圖4所示。光敏二極管的光敏區(qū)域約為1.1×1.1(mm×mm)，峰值波長(zhǎng)為880 nm。 當(dāng)它受到光照時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微安數(shù)量級(jí)的光電流。低電平放大器是一種低噪聲小電流放大器，能對(duì)微安級(jí)的光電流進(jìn)行放大、電平位移，最后輸出可供電平探測(cè)器進(jìn)行鑒別的電平。 電平探測(cè)器是由施密特電路構(gòu)成的，它具有約20％的

50、“滯后”特性。 輸出功率驅(qū)動(dòng)器是NPN中功率晶體管，最大可通過100 mA的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載。 穩(wěn)壓電路可確保當(dāng)電壓在4～15 V范圍內(nèi)變化時(shí)電路也能穩(wěn)定地工作。ULN3330接上電源與負(fù)載后， 不需要其他元件就能工作。當(dāng)器件頂部受到大于50 Lx的光照時(shí)， 就輸出高電平，負(fù)載上沒有電流；當(dāng)光照不足45 Lx時(shí)，器件就輸出低電平，負(fù)載上有電流通過。</p><p>　　ULN3330各引腳說明</

51、p><p>　　腳USS----接地端</p><p>　　腳OUT PUT----輸出端</p><p>　　腳UDD----+12V電源輸入端</p><p>　　圖4 ULN3330內(nèi)部電路原理圖</p><p>　　表1 ULN3330電參數(shù)</p><p>　　3.1.2 傳感器信號(hào)采

52、集模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　由于光電傳感器ULN3330直接輸出數(shù)字信號(hào)，因而與單片機(jī)連接電路之間無需模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。</p><p>　　ULN3330控制電路基本思路：</p><p>　　表2 光照強(qiáng)度與窗簾狀態(tài)關(guān)系</p><p>　　下面兩圖即為光電傳感器ULN3330模塊電路連接圖：</p><p>&l

53、t;b>　　左圖：</b></p><p>　　光電傳感器的輸出端OUTPUT接單片機(jī)的P3.0口，輸出端的高低電平就送到單片機(jī)的口，電源端接+12V的直流電壓，VSS端接地。</p><p>　　當(dāng)外界逐漸變亮，光電傳感器件頂部受到大于50 Lx的光照時(shí)，就輸出高電平，經(jīng)單片機(jī)后由驅(qū)動(dòng)電路L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾打開，當(dāng)光電傳感器件頂部光照不足45 Lx時(shí)，光電傳

54、感器件就輸出低電平。經(jīng)單片機(jī)后由驅(qū)動(dòng)電路L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合。</p><p><b>　　右圖：</b></p><p>　　用開關(guān)模擬光電傳感器，開關(guān)一端接單片機(jī)的P3.0口，另一端為接地端，單片機(jī)上電后其端口為高電平，因而當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，P3.0口即為高電平，窗簾打開。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，開關(guān)接地，P3.0口為低電平，窗簾閉合。</p>&l

55、t;p>　　下圖即為光電傳感器ULN3330的電路連接圖：</p><p>　　圖5 ULN3330與單片機(jī)的連線圖 </p><p>　　圖6 PROTUES中連線圖</p><p>　　說明：要用PROTUES軟件仿真，因其中器件庫(kù)中沒有光敏這塊，用開關(guān)替代，左圖為光電傳感器在單片機(jī)上的連接圖，右圖為用開關(guān)代替光電傳感器在與單片機(jī)的連接圖。</p

56、><p>　　3.2 單片機(jī)信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) </p><p>　　單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)，顧名思義，它指的是一種單硅片上集成的微型計(jì)算機(jī)主要功能部件的集成芯片。單片機(jī)的出現(xiàn)要?dú)w功與大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，就組織和功能而言，它如一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)部集成了中央處理器，隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器

57、/計(jì)數(shù)器、輸入輸出（I/O）接口電路和串行通信接口等主要功能部件。這里的51單片機(jī)指的是Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)，屬于這一系列的單片機(jī)芯片有許多種，如8051/8052、8031/8032、8752/8751等，他們的基本組成、基本性能、指令系統(tǒng)都是相同的。</p><p>　?。?）MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　單片機(jī)是在一塊芯片中繼承了CPU、RAM、

58、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O接口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。51系列單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件：</p><p><b>　　·1個(gè)8為CPU。</b></p><p>　　·1個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。</p><p>　　·4KB ROM程序存儲(chǔ)器。</p><

59、;p>　　·128B RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p>　　·可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器的控制電路。</p><p>　　·32條可編程的I/O線（4個(gè)8位并行I/O接口）。</p><p>　　·2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　·1個(gè)可編程全

60、雙工串行接口。</p><p>　　·5個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。</p><p>　　51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，各個(gè)功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。程序存儲(chǔ)器部分用ROM代替即為8051/8052；用EPROM代替即為8751/8752；若去掉ROM即為8031/8032；用FLASH EPROM代替即為89C51/89S52。</p><p

61、>　　基準(zhǔn)頻率源 脈沖技術(shù)輸入</p><p>　　外部中斷 控制 并行I/O接口 串行輸入 串行輸出</p><p>　　圖7 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p

62、><b>　　（2）引腳功能</b></p><p>　　有總線擴(kuò)展的51單片機(jī)有44個(gè)引腳的方形封裝形式和40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，本文用40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式， 40個(gè)引腳封裝的引腳圖如圖8，各引腳的功能說明如下。</p><p>　　AT89C52的引腳:</p><p>　　A T89C52單片機(jī)40腳</p&

63、gt;<p>　　哥 G ND 2 </p><p>　　XTAL1, XTAL2 2</p><p>　　RESET 1</p><p>　　EA/Vpp 1</p><p>　　ALE/PROG 1</p><p&g

64、t;　　PSEN 1</p><p>　　P0.0—P0.7 8</p><p>　　P1.0—P1.7 8 </p><p>　　P2.0—P2.7 8</p><p>　　P3.0—P3.7 8</p><p>　　圖8 AT89C52

65、單片機(jī)引腳圖</p><p><b>　　·GND：接地端。</b></p><p>　　·VCC：電源端，接+5V。</p><p>　　·XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。CHMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。</p><p>　　·XTAL2：接外部晶

66、體的一個(gè)引腳。HMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。</p><p>　　·RST：①?gòu)?fù)位信號(hào)輸入。②VCC掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　·ALE/RPOG：①地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào)ALE用于鎖存P0端口的低8位地址。ALE輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。②

67、對(duì)8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由該引腳接入。</p><p>　　·PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，PSEN的頻率為振蕩頻率的1/6；但若此期間有訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA/VPP： ①EA=0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)8031單片機(jī)此

68、引腳必須接地。EA=1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8XX51單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過4KB范圍，單片機(jī)將自動(dòng)訪問外部程序存儲(chǔ)器。②在8751單片機(jī)內(nèi)EPROM編程期間，此引腳接入21V編程電源VPP。</p><p>　　·P0.0～P0.7: P0數(shù)據(jù)/低八位地址復(fù)用總線端口。具有雙重功能：①可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲(chǔ)器和I/O接口時(shí)

69、常作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用P0口。此低8位地址由ALE信號(hào)的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中，爾后，P0口出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　·P1.0～P1.7：P1靜態(tài)通用端口。具有單一接口功能，P1口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線。</p><p>　　·P2.0～P2.7：P2高八位地址總線動(dòng)態(tài)端口。具有雙重功能：①作為輸入/

70、輸出口使用，外接輸入/輸出設(shè)備。②在有外接存儲(chǔ)器和I/O接口時(shí)，作為系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口低8位地址一起組成16位地址總線。對(duì)于內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)來說，P2口只作為地址總線使用，而不作為I/O接口。</p><p>　　·P3.0～P3.7：P3雙功能靜態(tài)端口，①可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備。②作為第二功能使用</p><p>　　時(shí)，每一位功

71、能定義如表3所示</p><p><b>　　端口引腳</b></p><p>　　表3 P3口第二功能說明</p><p>　　(3)單片機(jī)本身的微小電路</p><p>　　圖9 單片機(jī)的微小系統(tǒng)連線圖</p><p>　　上圖為單片機(jī)的小系統(tǒng)，包含片內(nèi)振蕩電路和復(fù)位電路。</p&

72、gt;<p>　　片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個(gè)晶振，兩個(gè)電容， 電容值取值范圍15~45pf,取值范圍晶振值0~24MHZ。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖，單片機(jī)所有運(yùn)動(dòng)與控制過程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，時(shí)鐘電路好比人的心臟，如果人的心臟停止工作，則人就沒有生命了，同樣，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作，那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。</p><p>　　復(fù)位電路：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)

73、器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位，一般在此引腳與VSS之間接一個(gè)下拉電阻，與VCC引腳之間接一個(gè)電容，單片機(jī)復(fù)位后，從程序存儲(chǔ)器的0000H單元執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復(fù)位狀態(tài)值。本文中單片機(jī)復(fù)位電路的連接如上圖：外接一個(gè)10μf電容和10KΩ電阻，分為上電復(fù)位電路和手動(dòng)&上電復(fù)位電路，本文用的是手動(dòng)&上電復(fù)位電路。</p><p>　　3.3 執(zhí)行單元模塊設(shè)計(jì)</p>&l

74、t;p>　　3.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分&&行程開關(guān)</p><p>　?。?）L298芯片介紹</p><p>　　L298 為意大利SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)二相或1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)H-Bridge

75、的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的IO端口來提供模擬時(shí)序信號(hào)， L298 之接腳如圖9 所示， OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之間接步進(jìn)電機(jī)；input1~input4 輸入控制電位來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。本文主要采用L298驅(qū)動(dòng)芯片，通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯

76、片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作。 </p><p>　　圖10 L298內(nèi)部邏輯圖</p><p>　　輸入引腳與輸出引腳的邏輯關(guān)系表（ENB引腳與ENA引腳同）：</p><p>　　表 4 L298功能引腳模塊</p><p>　　圖11 L298引腳圖</p><p>　?。?）芯片（采

77、用powerso20封裝）引腳說明：</p><p>　　+5V：芯片電壓5V。功率電源電壓,此引腳與地必須連接100nF電容器</p><p>　　VCC：電機(jī)電壓，最大可接50V。邏輯電源電壓。 此引腳與地必須連接100nF電容器</p><p><b>　　GND：共地接法。</b></p><p>　　EnA，E

78、nB:接控制使能端高電平有效，ENA、ENB分別為 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。</p><p>　　IN1~ IN4：輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。</p><p>　　OUT1~ OUT4：輸出端，接電機(jī)。</p><p>　　L298需要從外部接兩個(gè)電壓，一個(gè)是給電機(jī)的，另一個(gè)給L298芯片的。</p>

79、<p>　　圖12 雙四拍模式波形圖</p><p>　?。?）位置開關(guān)（行程開關(guān)）</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的位置的末端分別安裝行程開關(guān)，當(dāng)窗簾運(yùn)動(dòng)到末端位置時(shí)會(huì)碰到行程開關(guān)，使開關(guān)的常開觸頭閉合，一旦常開觸頭閉合，電機(jī)就停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當(dāng)天亮或天暗時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)反方向運(yùn)動(dòng)，開關(guān)的障礙物去除，常開觸頭恢復(fù)，由此實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的末端停止控制，沒有碰到常開觸頭，

80、電機(jī)會(huì)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣也可使窗簾拉到極限位置，很好的保證了室內(nèi)私密性的性能。</p><p>　　位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其出頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或斷開控制電路，達(dá)到一定的控制目的，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)部件暗特定的位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。</p>&

81、lt;p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。一般限位開關(guān)由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，行程開關(guān)被安裝在預(yù)先定好的位置，當(dāng)安裝在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換，所以說，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切開電路開關(guān)，其作用原理與按鈕相似。</p&g

82、t;<p>　　行程開關(guān)可以安裝在相對(duì)靜止的物體（如固定架、門框等，簡(jiǎn)稱靜物）上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作</p><p>　　本文選用的是直動(dòng)式行程開關(guān)。</p><p>　　直動(dòng)式行程開關(guān)動(dòng)作原理同按鈕類似，所不同的是：一個(gè)是手

83、動(dòng)，另一個(gè)則由運(yùn)動(dòng)部件的撞塊碰撞。當(dāng)外界運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。</p><p><b>　　1：推桿　</b></p><p><b>　　2&4：彈簧</b></p><p><b>　　3：動(dòng)斷觸點(diǎn)</b></p>

84、<p><b>　　5：動(dòng)合觸點(diǎn)</b></p><p>　　圖13 直動(dòng)式位置開關(guān)示意圖</p><p>　　3.3.2 步進(jìn)電機(jī)選用</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)

85、，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。本文選用的是混合式步進(jìn)電機(jī)，混合式步進(jìn)電機(jī)是混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，五相步進(jìn)角一般為0.72度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　?。?）表5步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)：</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)控制波形（PWM信號(hào)）</p><p>　　單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)

86、序與波形分別如圖11.a、b、c所示：</p><p>　　a. 單四拍 b. 雙四拍 c.八拍</p><p>　　圖11.步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖</p><p>　?。?）本文中的步進(jìn)電機(jī)用42BYG（250）系列混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī). </p><p>　　表6 步進(jìn)電機(jī)規(guī)格</p><p>　　表7 步進(jìn)電

87、機(jī)參數(shù)</p><p>　　3.3.3 執(zhí)行單元模塊電路連接</p><p>　?。?）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接</p><p>　　本文主要采用L298，通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖信號(hào)的順序即可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　L298的輸入引腳與單片機(jī)的P1.0~P1.3口分別相連，IN1~IN4引腳從單片機(jī)輸

88、入控制電平，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，OUT1~OUT4分別接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)相線，ENA、 ENB接控制使能端控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)、停。當(dāng)ENA、 ENB同時(shí)接高電平時(shí)L298芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1~IN4引腳電平的頻率即可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接2個(gè)續(xù)流二極管，起到保護(hù)電路作用。芯片的VCC和VSS引腳與地必須連接100nF電容器，圖中0.1μF和100μF電容并聯(lián)即為100nf。</p><

89、;p>　　對(duì)本自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須滿足用戶想要窗簾停的某一位置停下來的需求，為此設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)停止開關(guān)，為簡(jiǎn)化程序，更加利用L298芯片本身的功能，本文采用了一個(gè)單刀雙擲開關(guān)SW1，開關(guān)一端接使能端ENA、 ENB，另兩端一段接+5V的電源，為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當(dāng)開關(guān)接到地時(shí)，兩個(gè)使能端接地，L298芯片不再起作用，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)到停止的目的。</p><p>　　

90、電機(jī)控制窗簾的兩個(gè)極限位置------窗簾的兩端，要能使電機(jī)停下來，這一問題的解決有兩種方案，一種是計(jì)算步進(jìn)電機(jī)在窗簾開合長(zhǎng)度中所要轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)本身的步長(zhǎng)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，寫入程序里進(jìn)行控制，還有一種是利用行程開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)窗簾走到極限位置時(shí)會(huì)碰到行程開關(guān)，使行程開關(guān)閉合，這里的行程開關(guān)是接地和使能端的，開關(guān)閉合就是關(guān)閉使能端，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，分析比較這兩種方案，認(rèn)為后一種較為簡(jiǎn)便且使居室的嚴(yán)密性得到保證，因?yàn)槭芟抻诓竭M(jìn)電機(jī)本身的

91、精確度和丟步失步現(xiàn)象，電機(jī)難免不會(huì)在某一時(shí)刻出現(xiàn)丟步，是窗簾在還沒完全拉合的狀態(tài)下停止。</p><p>　　行程開關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)極限位置停止：天亮?xí)r，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾以某一速度被慢慢拉開，走到極限位置時(shí)，窗簾碰到右端的行程開關(guān)SW3，開關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)天暗時(shí)，光敏傳感器輸出低電平，電機(jī)要逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了，窗簾打開，障礙物去除，開關(guān)斷開，使能端打開，電

92、機(jī)反轉(zhuǎn)，同樣電機(jī)反轉(zhuǎn)碰到左邊的行程開關(guān)SW4時(shí)，開關(guān)閉合，使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　鑒于上述考慮，我的設(shè)計(jì)電路圖如下所示：</p><p>　　圖12 L298控制電機(jī)電路 </p><p>　　圖13 行程開關(guān)電路部分</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)</b></p>&

93、lt;p><b>　　4.1程序流程</b></p><p>　　51單片機(jī)的開發(fā)除了需要硬件的支持外，同樣離不開軟件。CPU真正可執(zhí)行的是機(jī)器碼，用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)為機(jī)器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)化方法有手動(dòng)匯編和機(jī)器匯編兩種，前者已很少使用，機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼的編譯方法。這種匯編軟件稱為編譯器，keil是目前最流行的51單片機(jī)開發(fā)軟件，ke

94、il提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision,它包括編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理、和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。這樣，在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各個(gè)階段都集中在一個(gè)環(huán)境中。先用編譯器編寫程序、接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，連接之后即可直接運(yùn)行。這樣免去了過去先用編譯器進(jìn)行編譯，再退出編輯狀態(tài)進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的反復(fù)過程。因此可以縮短開發(fā)周期。</p><p>　　因此我所選用的軟件開

95、發(fā)平臺(tái)為Keil軟件，用C語(yǔ)言編寫具體的程序代碼。主控程序流程圖如圖14所示。</p><p>　　圖14：主控程序流程圖</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char&

96、lt;/p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar code ffw[]={0xfc,0xf6,0xf3,0xf9 }; //2相勵(lì)磁正轉(zhuǎn)表</p><p>　　uchar code rev[]={0xf9,0xf3,0xf6,0xfc }; //2相勵(lì)磁反轉(zhuǎn)表</p><p>　　sbit

97、 k1=P3^0; //定義K1開關(guān)</p><p><b>　　uint m=1;</b></p><p>　　void delay(uint x) //延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></

98、p><p>　　while(x--) //i=x即延時(shí)約x毫秒</p><p>　　for(i=0;i<60;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********以下是步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)********/</p><p>　　void

99、 setp_motor_ffw(uchar n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=0;i<5*n;i++) //轉(zhuǎn)n圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fo

100、r(j=0;j<4;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=ffw[j]; //取正轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)</p><p>　　delay(250); //轉(zhuǎn)一個(gè)角度停留的時(shí)間,可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　}</b></p>&

101、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********以下是步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)********/</p><p>　　void setp_motor_rev(uchar n)</p><p><b>　　{</b>

102、</p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　for(i=0;i<5*n;i++) //轉(zhuǎn)n圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<4;j++)</p><p><b>　　{</b&

103、gt;</p><p>　　//if(k2==0) break;</p><p>　　P1=rev[j]; //取反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)</p><p>　　delay(250);//轉(zhuǎn)一個(gè)角度停留的時(shí)間,可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}

104、</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/* 主程序 */</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(m--)//電機(jī)轉(zhuǎn)

105、m圈</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(k1==1)//K1送入高電平</p><p>　　{ delay(10);</p><p><b>　　if(k1==1)</b></p><p><b>　　{</b><

106、/p><p>　　setp_motor_ffw(3);//調(diào)用電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else//K1送入低電平</p><p><b>　　{</b><

107、/p><p>　　delay(10);</p><p>　　setp_motor_rev(3); //調(diào)用電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&

108、lt;/p><p><b>　　5. 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活追求，各式各樣的窗簾出現(xiàn)。窗簾不僅具有遮擋作用 ,還具有美觀性，給大家?guī)砻赖囊曈X享受。人們對(duì)居室的舒適度和自動(dòng)化程度要求越開越高，為了滿足生活的需要，通過以往的人為的通過拉動(dòng)使窗簾開與閉則就比較費(fèi)事，也易損壞。因此，設(shè)計(jì)一種能夠控制居室窗簾的檢測(cè)自動(dòng)控制裝置，能夠在夜間

109、關(guān)閉，白天打開，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 </p><p>　　本文設(shè)計(jì)通過光電傳感器采集數(shù)據(jù) (光強(qiáng)度)，反映出光信號(hào)變化，然后將光電元件光數(shù)字信號(hào)輸送到單片機(jī)中。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等特點(diǎn)，且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣。該設(shè)計(jì)通過檢測(cè)光線的強(qiáng)弱，并根據(jù)光線的強(qiáng)弱自動(dòng)將窗簾打開和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的功能，極大地方便了人們的日常生活，并在生活中得到了廣泛的應(yīng)用。</p>

110、<p>　　PROTEL總電路圖&&PROTUES仿真圖</p><p>　　圖15 基于單片機(jī)的室內(nèi)光線自動(dòng)控制系統(tǒng)總體原理圖</p><p>　　上圖是我的設(shè)計(jì)完整原理圖，本文主要光敏傳感器ULN3330，它是一個(gè)開關(guān)型的光電傳感器，直接輸出數(shù)字信號(hào)，OUTPUT端根據(jù)外部光照度的變化輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)------高電平或低電平，ULN3330的其他相應(yīng)

111、引腳分別接地或電源，然后把OUTPUT端接單片機(jī)的P3.0端口。</p><p>　　單片機(jī)本身包括復(fù)位電路和振蕩電路，片內(nèi)振蕩電路：通常外接一個(gè)晶振，兩個(gè)電容， 電容值取值范圍15~45pf,取值范圍晶振值0~24MHZ；復(fù)位電路：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位，一般在此引腳與VSS之間接一個(gè)下拉電阻，與VCC引腳之間接一個(gè)電容；</p><p>　　

112、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)芯片采用L298，通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電平，改變繞組脈沖信號(hào)的順序即可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。L298的輸入引腳與單片機(jī)的P1.0~P1.3口分別相連，IN1~IN4引腳從單片機(jī)輸入控制電平，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，OUT1~OUT4分別接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)相線，ENA、 ENB接控制使能端控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)、停。當(dāng)ENA、 ENB同時(shí)接高電平時(shí)L298芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1~IN4引腳電平的頻率即可控制

113、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。芯片的輸出引腳分別接2個(gè)續(xù)流二極管，起到保護(hù)電路作用。芯片的VCC和VSS引腳與地必須連接100nF電容器，圖中0.1μF和100μF電容并聯(lián)即為100nf。</p><p>　　對(duì)本自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須滿足用戶想要窗簾停的某一位置停下來的需求，為此設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)停止開關(guān)，為簡(jiǎn)化程序，更加利用L298芯片本身的功能，本文采用了一個(gè)單刀雙擲開關(guān)SW1，開關(guān)一端接使能端ENA、 ENB，另兩端一段接+

114、5V的電源，為芯片使能端提供高電平，另外一端接地，限制使能端的使用，當(dāng)開關(guān)接到地時(shí)，兩個(gè)使能端接地，L298芯片不再起作用，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)到停止的目的。</p><p>　　行程開關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)極限位置停止：天亮?xí)r，光敏傳感器接受到高電平，依程序所設(shè)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾以某一速度被慢慢拉開，走到極限位置時(shí)，窗簾碰到右端的行程開關(guān)SW3，開關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)天暗時(shí)，光敏傳感器輸出低電