自動(dòng)啟閉光控窗簾.doc

南京工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者：張超印 學(xué) 號(hào)：1434181557 輔 導(dǎo) 站： 徐州函授站 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 題 目： 自動(dòng)啟閉光控窗簾設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 王書滿 2017 年 3 月摘 要為了讓室內(nèi)居住、工作或者學(xué)習(xí)的人擁有一個(gè)更舒適的環(huán)境，設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)光控窗簾的系統(tǒng)，它能夠感應(yīng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度，當(dāng)光照低于某一數(shù)值時(shí)窗簾會(huì)自動(dòng)放下，等到光照又回到某一數(shù)值時(shí)窗簾又會(huì)自動(dòng)收起。本課題分別設(shè)計(jì)了光照采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊。光照采集模塊我們采用光敏電阻串聯(lián)另一個(gè)電阻分壓，以此改變輸入信號(hào)來改變控制信號(hào)：A/D轉(zhuǎn)換模塊我們用ADC0809來轉(zhuǎn)換信號(hào)，之后將信號(hào)送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行控制；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊我們用89C51輸出的信號(hào)接芯片L298N的兩個(gè)控制端，從而控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)光控窗簾；AT89C51；ADC0809；L298N 目 錄第一章 緒論11.1 課題背景11.2 國(guó)內(nèi)外概況21.3 項(xiàng)目目標(biāo)及論文內(nèi)容3第二章 核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹52.1 中央控制芯片AT89C5151.AT89C51介紹62.AT89C51的特點(diǎn)73.AT89C51的管腳說明82.2 光敏檢測(cè)模塊模塊光敏電阻91.光敏二極管的構(gòu)成92.光敏二極管的原理102.3 A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊ADC0809芯片111.ADC0809芯片外形管腳圖及主要特性112.ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)123.外部形狀和引腳功能122.4 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊L298N芯片131.L298N芯片構(gòu)成原理及特點(diǎn)142.L298N外形管腳圖143.L298N基本參數(shù)15第三章 硬件電路設(shè)計(jì)173.1 設(shè)計(jì)思路173.2 整體框圖173.3 各模塊功能173.4 電源部分硬件設(shè)計(jì)183.5 光照采集模塊硬件電路203.6 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路203.7 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路21第四章 控制軟件設(shè)計(jì)234.1 光照采集模塊軟件設(shè)計(jì)234.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)234.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊軟件設(shè)計(jì)24第五章 系統(tǒng)調(diào)試265.1 光照采集模塊調(diào)試及問題265.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試及問題265.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊調(diào)試及問題26結(jié)論28致 謝29參考文獻(xiàn)30附 錄31附件一 系統(tǒng)操作說明書31附件二 程序清單31第一章 緒論本章闡述了單片機(jī)控制的光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的市場(chǎng)價(jià)值、研究背景、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀、以及發(fā)展方向,明確指出了單片機(jī)控制的光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)所面臨的問題及一些解決方案。1.1 課題背景生活在提高,時(shí)代在進(jìn)步,人類在向文明邁進(jìn),不同的時(shí)代對(duì)居住空間、環(huán)境有不同的要求,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,又顯示出了生活的檔次,同時(shí)還可以根據(jù)光線的明暗來自動(dòng)控制窗簾的開關(guān),以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線,更進(jìn)一步地滿足了人們的享受要求。所以該產(chǎn)品能形成大規(guī)模生產(chǎn),很快會(huì)普及全國(guó)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,該光控窗簾系統(tǒng)還可以廣泛應(yīng)用于別墅、公寓、賓館、飯店、寫字樓、歌舞廳、影劇院、會(huì)議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場(chǎng)所,因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。光控自動(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)控制的光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能,為家庭用戶營(yíng)造一個(gè)高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。單片機(jī)控制的光控自動(dòng)窗簾只用一個(gè)光控制器就能控制窗簾開關(guān)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,牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的光控自動(dòng)窗簾產(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)控制的光控自動(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)。其三,開拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。光控自動(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)。1.2 國(guó)內(nèi)外概況在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,電動(dòng)窗簾已廣泛應(yīng)用。在多年前,電動(dòng)窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我國(guó),可一直沒有大的推廣,這幾年,隨著光控技術(shù)的不斷提高及價(jià)格的不斷下降,電動(dòng)窗簾熱才又卷土重來。據(jù)了解,全國(guó)共有170多種電動(dòng)窗簾器獲得了國(guó)家專利,但就其技術(shù)本身而言,還是大同小異,但售價(jià)卻有很大差別,貴的要數(shù)千元,便宜的只要幾百元。盡管光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)是一個(gè)新興的行業(yè),但是,它也正以不可抵擋之勢(shì)迅速崛起。光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國(guó)以來,在短短四五年的時(shí)間里,生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè),其行業(yè)發(fā)展之迅速是目前國(guó)內(nèi)任何其它行業(yè)所無法比擬的。目前,我國(guó)光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)廠商、分銷商、集成商與裝飾公司都形成了相當(dāng)規(guī)模,不少國(guó)內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足光控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)行業(yè),如青島海爾、清華同方、TCL等,并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專業(yè)廠商,如上海索博智能電子有限公司、北京九州易居科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自動(dòng)窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國(guó)的家庭。具報(bào)道,我國(guó)2004年售出商品房1.9億m,如果每20 m需要一套窗簾架產(chǎn)品,僅此一項(xiàng)就可以年新增窗簾架產(chǎn)品近千萬套加上。年新增窗簾架產(chǎn)品市場(chǎng)需求將不低于2000萬套。如果單片機(jī)控制的光控自動(dòng)窗簾,銷售占市場(chǎng)的5%左右,就可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值上億元。隨著自動(dòng)窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸興起，隨著中國(guó)電子技術(shù)的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高以及智能電子技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用,自動(dòng)窗簾已經(jīng)成為未來家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向,在不久的將來,沒有自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看,在未來的20年時(shí)間里,自動(dòng)窗簾行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一,其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。1.3 項(xiàng)目目標(biāo)及論文內(nèi)容智能家居系統(tǒng)是一個(gè)大的社會(huì)系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國(guó)智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。自動(dòng)窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個(gè)很重要的部分,需要在我國(guó)智能家居這一領(lǐng)域,建立起一個(gè)具有中國(guó)特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在我國(guó)并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前。現(xiàn)有的電動(dòng)窗簾機(jī)的控制方式有固定式開關(guān)控制、光控、光控、聲控等,其中以前兩種形式居多。就實(shí)用程度和經(jīng)濟(jì)角度來說，用固定式開關(guān)控制方式較好，這是因?yàn)榇昂煹拈_閉不像電視機(jī)等家電產(chǎn)品開閉得那樣頻繁,每天開閉的次數(shù)不多,因此安裝在固定的地方使用也相當(dāng)方便，如把開關(guān)裝在床頭柜等電器綜合控制系統(tǒng)中,睡在床上就能控制窗簾的開閉。利用觸摸開關(guān),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)斷電,既安全又節(jié)能,但最重要的一點(diǎn)就是沒有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化,沒的擺脫對(duì)人的依賴作用。而采用光控控制時(shí),需要候機(jī)電源,不可能完全斷電而且增加光控功能,也增加了成本,售價(jià)也相應(yīng)提高。窗簾機(jī)的控制方式大體上有三種:聲控、遙控、時(shí)控和聲控屬于半自動(dòng)類;光控式的自動(dòng)窗簾機(jī)便成了專業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計(jì)人員的熱門課題。根據(jù)以上自動(dòng)窗簾有些不能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化;有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,性能不夠穩(wěn)定，價(jià)格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用。所以我想利用價(jià)格相對(duì)便宜的光敏電阻、單片機(jī)作為主要控制器件,來完成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要有如下幾方面的特點(diǎn):1.光敏電阻方便又實(shí)惠。2.光控制開關(guān)窗簾。通過光敏電阻,讓用戶可以隨自己的生活習(xí)慣方便的自動(dòng)開關(guān)窗簾,無需手動(dòng)。3.采用光控方式,不會(huì)干擾其它電器的正常工作,也不會(huì)影響鄰近的無線設(shè)備。5.美觀。以往的光控電動(dòng)窗簾都是向一邊拉或向上拉,而本設(shè)計(jì)為向兩邊打開,隨個(gè)人的愛好可以控制其大小。6.體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作可靠。3第二章 核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹為使基于單片機(jī)控制的光控系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中方便快捷,并且具有較高的性能/價(jià)格比,所以對(duì)該系統(tǒng)的原器件作了精心挑選。按在實(shí)際工作中的作用,可分為以下幾個(gè)部分:AT89C51單片機(jī)是整個(gè)電路的核心,它控制其它模塊來完成各種復(fù)雜的操作;光照采集模塊我們采用光敏電阻串聯(lián)另一個(gè)電阻分壓，以此改變輸入信號(hào)來改變控制信號(hào)：ADC0809用來轉(zhuǎn)換A/D信號(hào)，之后將信號(hào)送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行控制；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊我們用89C51輸出的信號(hào)接芯片L298N的兩個(gè)控制端，從而控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。2.1 中央控制芯片AT89C51 AT89C51介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖1所示 圖1 AT89C51的外形（左）和管腳分布（右）AT89C51的特點(diǎn)與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C51的管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 光敏檢測(cè)模塊模塊光敏電阻光敏二極管的構(gòu)成 光敏二極管又稱光電二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是相似的。圖2是光敏二極管的結(jié)構(gòu)圖。在光敏二極管管殼上有一個(gè)能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好照射在管芯上。發(fā)光二極管管芯是一個(gè)具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過擴(kuò)散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體二極管一樣，在硅片上生長(zhǎng)了一層SiO2保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來，從而提高了管子的穩(wěn)定性。圖2 光敏二極管的構(gòu)成及原理 光敏二極管的原理 光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，因此，光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓。當(dāng)無光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1X10-8 - 1X10 -9A(稱為暗電流)，此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止;當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)O這些載流子的數(shù)目，對(duì)于多數(shù)載流子影響不大，但對(duì)P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來說，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過負(fù)載RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號(hào)。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。2.3 A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊ADC0809芯片ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0809芯片外形管腳圖及主要特性主要特性：1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）4）單個(gè)+5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度7）低功耗，約15mW。ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。ADC0809外部形狀和引腳功能ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3。 （圖a） （圖b）圖3 ADC0809實(shí)物圖（圖a）引腳圖（圖b）各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5VGND：地2.4 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊L298N芯片 L298N芯片構(gòu)成原理及特點(diǎn)L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。 L298N外形管腳圖 （圖a） （圖b）圖4 L298N管腳圖（圖a）實(shí)物圖（圖b） L298N基本參數(shù)類型：半橋輸入類型：非反相器件型號(hào)：L298N輸出數(shù)：4電流-輸出/通道：2A電流-峰值輸出：3A電源電壓：4.5 V 46 V工作溫度：-25C 130C安裝類型：通孔封裝/外殼：Multiwatt-15（垂直，彎曲和錯(cuò)列引線）供應(yīng)商設(shè)備封裝：15-Multiwatt包裝：管件產(chǎn)品型號(hào)： Motion Motor Control 15第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思路本課題的設(shè)計(jì)思路是由光敏電阻與一個(gè)電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)光照強(qiáng)度改變時(shí)，光敏電阻電阻阻值改變，電壓也會(huì)改變，由此構(gòu)成了變化的輸入電壓信號(hào)。信號(hào)經(jīng)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將信號(hào)送入單片機(jī)89C51中，用來控制2個(gè)輸出端的電平高低，這2個(gè)輸出端與芯片L298N的輸入相連，用于控制點(diǎn)擊的正反轉(zhuǎn)，這就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)光控窗簾的效果了。單片機(jī)89C513.2 整體框圖光照信號(hào)采集光敏電阻A/D轉(zhuǎn)換ADC0809正反轉(zhuǎn)控制L298N直流電機(jī)3.3 各模塊功能光照采集模塊硬件電路：由光敏電阻阻止的改變來實(shí)現(xiàn)輸入電壓的變化A/D轉(zhuǎn)換模塊硬件電路：將光敏電阻與普通電阻分壓進(jìn)來的電壓轉(zhuǎn)換成89C51所需的信號(hào)。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路：由輸入信號(hào)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)單片機(jī)89C51：信號(hào)控制3.4 電源部分硬件設(shè)計(jì)由于我們?cè)谡麄€(gè)電路系統(tǒng)中用到+5V的電壓，所以我們用三端穩(wěn)壓塊LM7805芯片來制作+5V的電源模塊。電路原理圖如下：圖5 LM7805芯片LM7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡(jiǎn)單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓恰好為+5v，剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，我們所用的是lm7805,下面我們簡(jiǎn)單的介紹一下它的3個(gè)引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。 圖6 7805引腳圖其中引腳1接整流器輸出的正電壓，引腳2為公共地(也就是負(fù)極)，引腳3就是我們需要的+5V輸出電壓了。我們考慮到實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境及用戶的接受認(rèn)可程度，我們用下圖的固定式三端穩(wěn)壓器輸出電壓可調(diào)電路來實(shí)現(xiàn)+5V的輸出。圖7 固定式三端穩(wěn)壓器輸出上圖中R1用220，R2用680的這個(gè)是用來調(diào)節(jié)輸出電壓的。輸出電壓公式UoUxx(1+R2/R1)，此穩(wěn)壓電路可在512V穩(wěn)壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可調(diào)節(jié)。此三端集成穩(wěn)壓集成電路lm7805最大輸入電壓為35V，輸入輸出差需保持2V以上，這樣該電路中因?yàn)榉€(wěn)壓器的直流輸入電壓是正14V，故該穩(wěn)壓電路的最大輸出電壓為正12V。此電路的精度一般可達(dá)到0.04以上，用lm7805就能滿足一般需求了。3.5 光照采集模塊硬件電路a、電路圖：圖8 光控電路圖b、設(shè)計(jì)原理：由光敏電阻和一個(gè)普通電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度改變時(shí)光敏電阻阻值改變，電壓改變，從而改變了輸入電壓。3.6 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路a、 電路圖：圖9 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件電路b、設(shè)計(jì)原理：將采集的電壓信號(hào)送入芯片ADC0809中，由芯片內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存、譯碼、轉(zhuǎn)碼、比較等步驟，從而得到單片機(jī)89C51所需的信號(hào)。3.7 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路a、 電路圖：圖10 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊硬件電路b、設(shè)計(jì)原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)2個(gè)輸出端口連接L298N的2個(gè)控制端，IN1和IN2。單片機(jī)收到ADC0809的輸入信號(hào)后判斷此時(shí)的電壓值，如果小于某一數(shù)值，輸出端P2.1和P2.2此時(shí)為1和0，信號(hào)送到正反轉(zhuǎn)控制芯片L298N后控制端IN1和IN2控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，數(shù)秒后停止；如果大于某一數(shù)值，輸出端變?yōu)?和1，經(jīng)L298N控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。21第四章 控制軟件設(shè)計(jì)4.1 光照采集模塊軟件設(shè)計(jì)a、功能：由光敏電阻和一個(gè)普通電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，當(dāng)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度改變時(shí)光敏電阻阻值改變，電壓改變，從而改變了輸入電壓。光照強(qiáng)度改變b、流程圖：光敏電阻阻止改變輸入電壓改變4.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)a、功能：電壓輸入信號(hào)送入芯片ADC0809后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將采集信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)89C51所需的信號(hào)b、光照采集電壓信號(hào)流程圖：A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成89C51所需信號(hào)送入單片機(jī)89C51中4.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊軟件設(shè)計(jì)a、功能：由單片機(jī)2個(gè)輸出端口控制L298N的2個(gè)輸入控制端，IN1和IN2。當(dāng)IN1=1且IN2=0時(shí)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)IN1=0且IN2=1時(shí)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。單片機(jī)判斷輸入信號(hào)b、 流程圖： NVV2?YIN1=1,IN2=0IN1=0,IN2=1電機(jī)停止點(diǎn)擊停止23第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 光照采集模塊調(diào)試及問題a、 調(diào)試方法：改變光照強(qiáng)度，測(cè)分壓電阻上的電壓是否變化，并記錄光照最強(qiáng)時(shí)的電壓值和光照最弱時(shí)的電壓值，用于單片機(jī)程序中的判斷。b、 出現(xiàn)的問題：5.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試及問題a、調(diào)試方法：在面包板上連接A/D電路，用8個(gè)發(fā)光二極管連接芯片ADC0809的8個(gè)輸出端，用于觀察A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸出情況。b、出現(xiàn)的問題：5.3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊調(diào)試及問題a、調(diào)試方法：將芯片L298N與電機(jī)正確連接，然后用接5V電源電壓的線和接地的線與L298N的兩個(gè)控制端IN1和IN2相連，如果IN和IN2為1和0時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，0和1時(shí)反轉(zhuǎn)，則模塊正確。b、出現(xiàn)的問題：5.3 軟件調(diào)試a、調(diào)試方法：將寫好的程序在K51軟件中進(jìn)行仿真，經(jīng)軟件檢索無誤后下載到單片機(jī)AT89C51中，然后通電實(shí)驗(yàn)。b、出現(xiàn)的問題：在K51軟件仿真中出現(xiàn)了2個(gè)錯(cuò)誤，“in1=0;in2=1; /直流電機(jī)反轉(zhuǎn)?！眂、解決方法：經(jīng)檢查“in1=0;in2=1; /直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。”中符號(hào)“;”和“=”為中文符號(hào)，K51軟件無法識(shí)別，改正完畢后，在次檢索為0個(gè)錯(cuò)誤。注：因條件限制本次設(shè)計(jì)沒有制做實(shí)物，所以本章只有調(diào)試方法，也沒有發(fā)現(xiàn)問題所在。結(jié) 論 經(jīng)過將近一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于完成了我的光控制的窗簾設(shè)計(jì)，雖然有部分功能尚未實(shí)現(xiàn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但總體上完成了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)流程。本次設(shè)計(jì)中有一些不足，首先是沒有做PCB板，由于只做過短期的培訓(xùn)，技術(shù)上較為生疏，需要邊做邊學(xué)，周期較長(zhǎng)。以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，一個(gè)真正的設(shè)計(jì)工程師，不僅要技術(shù)好而且要有很好的想象力與前瞻性，能夠適應(yīng)日夜變化的生活需要，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)更是如此，技術(shù)只有在經(jīng)常的實(shí)際運(yùn)用過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。由于時(shí)間比自由，讓我們有更充分的時(shí)間準(zhǔn)備，但這同時(shí)也暴露了我們的很大的一個(gè)缺點(diǎn)，就是自主性不夠。總是覺得時(shí)間充裕，想把事情留到明天，最后還是急急忙忙手工。我認(rèn)為這是一個(gè)非常不好的習(xí)慣，在今后的學(xué)習(xí)或工作過程中，我會(huì)努力克制?？傊@次獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)在對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用中鍛煉了我們動(dòng)手、解決問題的能力，讓我受益頗深。致 謝在論文完成之際,我首先要對(duì)我的指導(dǎo)老師王書滿和幫助過我的所有同學(xué)及提供給我實(shí)驗(yàn)條件的王老師表示最真摯的謝意。在整個(gè)論文的選題、理論研究、需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中,他們給了我不少啟發(fā)，并對(duì)論文的設(shè)計(jì)方案提出了許多至關(guān)重要的建議,在實(shí)驗(yàn)過程中幫我解決了不少的難題。在論文寫作期間曾經(jīng)遇到過很多的阻力,但是在大家的幫助下總算是順利地度過了,現(xiàn)在一切都好了。在論文的完成過程中,我還要特別感謝王老師給予了我無私的幫助,正是在他的鼓勵(lì)和幫助之下,才使得我的實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌耐瓿?同時(shí),得到了其他許