自動(dòng)化,電氣自動(dòng)化專業(yè),課程設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)的窗簾設(shè)計(jì)

1、河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告河南理工大學(xué)微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目: 基于單片機(jī)的遙控窗簾設(shè)計(jì)姓 名： 任 學(xué) 丹 學(xué) 號(hào)： 1216350004 專業(yè)班級(jí)： 電氣12升-1班 指導(dǎo)老師： 所在學(xué)院： 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 2013年6月19日摘要 本實(shí)驗(yàn)裝置是以單片機(jī)STC89C52為控制核心的遙控窗簾，通過鍵盤控制和無線遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)遙控窗簾不同的工作模式以及對(duì)窗簾的位置，通過霍爾傳感器反饋信號(hào)控制。遙控窗簾的不同模式通過三種不同顏色的發(fā)光二極管進(jìn)行顯示。每次進(jìn)行模式切換時(shí)能實(shí)現(xiàn)窗簾的拉開與拉住，窗簾的開合是用一個(gè)由L298N驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)的5V的直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。此電

2、子設(shè)計(jì)，總體來說，從功能上來說較為簡(jiǎn)單，從成本上來說造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，利于推廣，能夠滿足智能家居要求。關(guān)鍵字：STC89C52 單片機(jī) 霍爾傳感器 L298N 直流電機(jī) 無線控制模塊目錄 第一章 概述31.1 引言31.2基本要求3第二章 基本硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)42.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介42.2 L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片42.3無線電遙控接收模塊62.4防過卷模塊6第三章 軟件設(shè)計(jì)83.1 流程圖93.2 總程序9第四章 proteus仿真94.1仿真圖94.2仿真圖說明9第五章 課程設(shè)計(jì)體會(huì)10參考文獻(xiàn)：11附1：源程序代碼12附2：系統(tǒng)原理圖16第一章 概述1.1 引言隨著國(guó)民

3、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，生活現(xiàn)代化得以實(shí)現(xiàn)，居住環(huán)境向舒適化，安全化發(fā)展，家居智能化在這種形式下應(yīng)運(yùn)而生。因此，我們組經(jīng)過共同的討論和深入考慮決定做遙控窗簾。我們的作品采用了STC89C52單片機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，并通過驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中間還設(shè)有控制不同模式遙控窗簾開關(guān)控制電路。1.2基本要求1.利用直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)控制窗簾的開關(guān)。2. 防過卷功能。3. 具有無線遙控和手動(dòng)按鍵控制兩種功能。4. 能夠指示運(yùn)行狀態(tài)。第二章 基本硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為主控制核心部件，主要通過按鍵和遠(yuǎn)程控

4、制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)。以下是基于單片機(jī)的遙控窗簾設(shè)計(jì)的各部分介紹：2.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52單片機(jī)在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2.2 L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298可直接的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，無需隔離電路。通過單片機(jī)的I/O輸入改變芯

5、片的控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流減速及輸出大電流要求。表 1 是 L298N 功能邏輯圖:ENA(B)IN1(IN3）IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)行狀況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2(IN4)同IN1(IN3）快速停止LXX停止表1 L298N邏輯功能表下圖是其引腳圖：圖1L298N圖2L298N控制電機(jī)1和15和8引腳直接接地。4管腳VS接2.5到46的電壓，它是用來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的。9引腳是用來接4.5到7V的電壓的，它是用來驅(qū)動(dòng)L298芯片的。6和11引腳是使能端，一個(gè)使能端控制一個(gè)電機(jī)工作。5,7,10,12是298的信號(hào)輸入端和單片機(jī)的IO口相連。2,

6、3,13,14是輸出端。輸入5和7控制輸出2和3, 輸入的10,12控制輸出的13,14。在我們的課程設(shè)計(jì)中，只用到了一個(gè)電機(jī)，用5、7管腳控制2、3管腳的輸出來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速功能。2.3無線電遙控接收模塊2722是一個(gè)解碼芯片，其地址是通過2722的管腳進(jìn)行的硬件編碼的，每個(gè)遙控器與接收模塊對(duì)應(yīng)，遙控上的按鍵A、B、C、D對(duì)應(yīng)接收模塊上的A、B、C、D管腳，當(dāng)按下遙控器上的按鍵時(shí)，接收模塊對(duì)應(yīng)管腳便成為了高電平鎖存輸出，同時(shí)I管腳輸出正脈沖，我們的課設(shè)中A、B、C、I分別與單片機(jī)的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3連接檢測(cè)無線信號(hào)，通過相應(yīng)的無線電遙控信號(hào)來控制系統(tǒng)的狀

7、態(tài)。2.4防過卷模塊這個(gè)窗簾是通過電機(jī)帶動(dòng)從左往右打開，所以這里設(shè)計(jì)兩個(gè)霍爾傳感器，一個(gè)設(shè)計(jì)在窗簾導(dǎo)軌的最左邊，用于檢測(cè)窗簾是否已完全關(guān)閉；另一個(gè)設(shè)計(jì)在窗簾的最右邊，用于檢測(cè)窗簾是否已完全打開，從而防止由于電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間通電而損壞。本裝置用到的霍爾傳感器的介紹：霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢(shì)差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器。如圖2所示圖 3霍爾傳感器霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。我們用到的是開關(guān)型霍爾傳感器，由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分

8、放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。本次所采用的是閉鎖性的霍爾傳感器，其特性如圖5所示。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn)Bop時(shí)，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，而在外磁?chǎng)撤消后，其輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到BRP時(shí)，才能使電平產(chǎn)生變化。圖4閉鎖性特性所以，通過將霍爾傳感器至于窗簾的最左端和最右端，使得當(dāng)窗簾打開到最右，閉合到最左時(shí)，能夠自動(dòng)發(fā)送信號(hào)關(guān)閉電機(jī)。防過卷電路如下 圖5防卷電路圖如圖所示，對(duì)應(yīng)的端口分別接對(duì)應(yīng)的地與+5V。當(dāng)有磁鐵靠近時(shí)，輸出為高電平。當(dāng)窗簾拉開時(shí)，達(dá)到指定的位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出為高電平，電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)窗簾關(guān)閉時(shí)，到達(dá)指定的位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的

9、輸出為高電平，電機(jī)停轉(zhuǎn)。第三章 軟件設(shè)計(jì)延遲 是否有按鍵按下鍵盤掃描開始NYNC按下檢測(cè)哪個(gè)鍵按下YA按下反轉(zhuǎn)B按下正轉(zhuǎn)停止3.1 流程圖3.2 總程序總程序見附1第四章 proteus仿真4.1仿真圖4.2仿真圖說明該系統(tǒng)主要有按鍵控制模塊，發(fā)光二極管指示模塊，CPU控制模塊，L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊。三個(gè)按鍵分別接單片機(jī)P0.5、P0.6 、P0.7，分別控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)三種工作狀態(tài)。綠黃紅三個(gè)發(fā)光二極管分別指示窗簾的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)以及停止。L298是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的部分，由單片機(jī)引出P2.0、P2.1、 P2.2控制驅(qū)動(dòng)的輸入端和使能端IN1、IN2、ENA，驅(qū)動(dòng)的輸出端OUT1、OUT2則連

10、到電機(jī)兩端。工作時(shí)，當(dāng)按下按鍵1，經(jīng)過P2.0，P1.1分別輸出高低電平，然后由驅(qū)動(dòng)輸出OUT1,OUT2管腳的高低電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)，綠燈亮；當(dāng)按下按鍵2，電機(jī)反轉(zhuǎn)，黃燈亮。當(dāng)按下按鍵3時(shí)，讓電機(jī)停轉(zhuǎn)。第五章 課程設(shè)計(jì)體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)上學(xué)期微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)課程的鞏固，雖然為期比較長(zhǎng)，但是還是有許多設(shè)計(jì)不夠完美，在硬件設(shè)計(jì)上考慮不周全，雖然基本功能可以實(shí)現(xiàn)，但設(shè)計(jì)不太實(shí)用，需要改進(jìn)。在拿到課程設(shè)計(jì)題目之后，選定這個(gè)題目主要是主觀認(rèn)為該題目比較有趣，有挑戰(zhàn)性，與其他幾個(gè)相比，有發(fā)散思維，提高動(dòng)手能力的效果。懷著比較期待以及興奮的心情，在寒假里，我們組內(nèi)兩人都開始著手準(zhǔn)備，搜集相關(guān)資料，主

11、要是根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能確立怎么實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的方案，在此基礎(chǔ)上，通過看前輩們的設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)芯片的功能原理，引腳以及接線，搞清每一塊的具體如何接線，如何實(shí)現(xiàn)。而其中主要就是無線控制模塊的接入，L289驅(qū)動(dòng)控制模塊的連接以及工作原理，較難的就是霍爾傳感器防過卷控制模塊的設(shè)計(jì)。由于我們利用的是上學(xué)期做好的單片機(jī)控制板，按鍵，指示燈等都已經(jīng)設(shè)計(jì)好，所以只需要通過軟件控制寫程序?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)按鍵控制和顯示功能，這為我們的設(shè)計(jì)省去了很多麻煩。而電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及無線控制相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，只要了解了相應(yīng)硬件功能，很容易實(shí)現(xiàn)。另外，寫程序相對(duì)于上學(xué)期我們做過的四個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度，這個(gè)算是相當(dāng)簡(jiǎn)單。最復(fù)雜以及耗費(fèi)時(shí)間的就是硬

12、件構(gòu)架設(shè)計(jì)，本以為很簡(jiǎn)單，結(jié)果在實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)上遇到了很大麻煩，最后的設(shè)計(jì)算是差強(qiáng)人意。防過卷模塊的安裝也比較麻煩。雖然做這個(gè)設(shè)計(jì)花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間和精力，但是同時(shí)我們也有很多收獲，任何看似簡(jiǎn)單的事情，如果認(rèn)真去做，都會(huì)有很多可探尋的技巧，做實(shí)驗(yàn)需要耐心細(xì)心用心，切不可眼高手低，心浮氣躁。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓我認(rèn)識(shí)到單片機(jī)功能的強(qiáng)大，基于單片機(jī)，我們可以通過接各種各樣的外設(shè)，實(shí)現(xiàn)各種不同功能，有待我們?nèi)ヌ剿鳌?17參考文獻(xiàn)：1 楊凌霄，王麗·微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)·中國(guó)電力出版社，2012，231-3762 郭天祥·51單片機(jī)C語言教程·中國(guó)電子工業(yè)出版社，

13、2009-01-013 邱關(guān)源，羅先覺·電路·高等教育出版社，2006-03-01，115-1204 百度文庫·L298中文資料， 5 百度文庫·2262/2272編解碼集成電路介紹，6 百度文庫·霍爾傳感器的原理與應(yīng)用，附1：源程序代碼#include<reg52.h># define uchar unsigned char;# define uint unsigned int;sbit IN1=P20; /IN端口定義sbit IN2=P21;sbit ENA=P22; /使能端定義sbit G=P23; /指示燈端口定義sbi

14、t Y=P24;sbit R=P25;sbit K1=P05; /按鈕端口定義sbit K2=P06;sbit K3=P07;sbit W1=P10; /遙控器端口定義sbit W2=P11;sbit W3=P12;sbit I=P13;sbit H=P26; /霍爾傳感器端口定義sbit M=P36;void delay (int i)/延時(shí)子程序char x,y;for(x=i;x>0;x-)for(y=100;y>0;y-);void main() M=0;ENA=0;G=Y=R=1;while(1) if(I=0) /按鍵控制程序 if(K1=0)/正轉(zhuǎn) delay(5);

15、 while(1) G=0;Y=1;R=1; ENA=1;IN1=1;IN2=0; delay(10); ENA=1;IN1=0;IN2=0; delay(20); if(K2=0|K3=0|H=1|I=1) break; if(K2=0)/反轉(zhuǎn) delay(5); while(1) G=1;Y=0;R=1; ENA=1;IN1=0;IN2=1; delay(10); ENA=1;IN1=0;IN2=0; delay(20); if(K1=0|K3=0|H=1|I=1) break; if(K3=0|H=1)/停止 G=1;Y=1;R=0; ENA=0;IN1=0;IN2=0; if(I=1) /無線遙控控制程序 while(W1=1) /正轉(zhuǎn) G=0;Y=1;R=1; ENA=1;IN1=1;IN2=0; del