智能紅外窗簾升降器的設(shè)計(jì)說明

.....摘要隨著電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,家用電器逐漸普及,市場(chǎng)對(duì)于紅外遙控控制系統(tǒng)的需求也越來越大。高精度、多功能、低功耗,是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下,窗簾的數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。萬用遙控器存儲(chǔ)有很多家電遙控器的編碼,最大缺點(diǎn)是靈活性差,即使是采用同一遙控芯片的遙控器可以選取不同的識(shí)別碼〔客戶碼和命令碼〔數(shù)據(jù)碼,從而構(gòu)成幾乎無數(shù)種具體的用法。新的遙控編碼組合隨新的家電機(jī)型層出不窮,導(dǎo)致采用專用集成電路〔ASIC或掩模型單片機(jī)〔MaskROMMPU>制作的萬用遙控芯片總會(huì)對(duì)一些設(shè)備,而且是越來越多的設(shè)備無法起作用。學(xué)習(xí)型遙控器是將原家電遙控器對(duì)準(zhǔn)學(xué)習(xí)型遙控器的接收器逐一按鍵,從而準(zhǔn)確地記錄該遙控器的波形,應(yīng)用時(shí)再將這一波形再現(xiàn)、發(fā)射出去。這樣的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng),缺點(diǎn)是遙控器內(nèi)存儲(chǔ)器的容量極基有限,一般只能記錄數(shù)十人鍵的波形,更換設(shè)備就更重新學(xué)習(xí)。家電控制器不象萬用遙控器那樣具體到芯片的每一種應(yīng)用以及每個(gè)碼的功能,也不需要象學(xué)習(xí)型遙控器那樣機(jī)械地記錄每個(gè)按鍵的波形,而是綜合了遙控編碼方式的諸多因素形成特征字,將需要改變的部分?jǐn)?shù)據(jù)編碼分離出來由PC機(jī)軟件去處理,極大地節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量而又完全不失通用性。這樣一來就具備了二者的優(yōu)點(diǎn)而克服了相應(yīng)的缺點(diǎn)。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛,在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣,各種適用于不同場(chǎng)合的窗簾控制器應(yīng)運(yùn)而生。紅外線窗簾遙控控制器是最新研制的一種高科技產(chǎn)品,它不但取代原有的無線遙控窗簾控制器,而且工作可靠,4種不同的工作方式任意選擇,數(shù)字自動(dòng)測(cè)試環(huán)境亮度,整點(diǎn)報(bào)時(shí),電機(jī)工作鳴響提示,數(shù)碼時(shí)鐘等功能,滿足不同用戶的需要。關(guān)鍵詞：多功能,紅外遙控,定時(shí),事件,編程目錄摘要I第1章緒論11.1窗簾紅外遙控器設(shè)計(jì)目的11.2窗簾紅外遙控器完成的功能1第2章總體方案設(shè)計(jì)2第3章硬件設(shè)計(jì)43.1紅外接收電路43.2單片機(jī)控制電路53.2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介53.2.2時(shí)鐘電路和復(fù)位電路63.3顯示電路73.4報(bào)警與控制電路8第4章軟件設(shè)計(jì)104.1主程序設(shè)計(jì)104.2數(shù)據(jù)處理子程序124.31602C顯示子程序13第5章安裝調(diào)試與結(jié)果16第6章總結(jié)17致謝18參考文獻(xiàn)19附錄20一、電路原理圖20二、PCB圖21三、源程序21四、實(shí)物圖27.PAGE.第1章緒論1.1窗簾紅外遙控器設(shè)計(jì)目的隨著社會(huì)信息化的加快,人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí),也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn),社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間,更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的居家環(huán)境。隨著電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,家用電器逐漸普及,市場(chǎng)對(duì)于紅外遙控控制系統(tǒng)的需求也越來越大。高精度、多功能、低功耗,是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下,窗簾的數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛,在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣,各種適用于不同場(chǎng)合的窗簾控制器應(yīng)運(yùn)而生。紅外線窗簾遙控控制器是我廠最新研制的一種高科技產(chǎn)品,它不但取代原有的無線遙控窗簾控制器,而且工作可靠,4種不同的工作方式任意選擇,數(shù)字自動(dòng)測(cè)試環(huán)境亮度,整點(diǎn)報(bào)時(shí),電機(jī)工作鳴響提示,數(shù)碼時(shí)鐘等功能,滿足不同用戶的需要。1.2窗簾紅外遙控器完成的功能本文介紹一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾控制器。該窗簾控制器采用89c2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì),控制一個(gè)220v的可逆、變速電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)開、手動(dòng)關(guān)和手動(dòng)停控制；可以執(zhí)行事先輸入的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行時(shí)間控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度光控。三種工作方式可以方便地進(jìn)行選擇,當(dāng)選擇時(shí)間控制的方案時(shí),數(shù)碼管還能顯示當(dāng)時(shí)小時(shí)和分鐘時(shí)間,不過時(shí)間數(shù)據(jù)只能順序顯示,顯示一遍后,略等片刻再顯示下一遍時(shí)間。另外、電機(jī)拉動(dòng)窗簾的工作的時(shí)間長(zhǎng)度,電機(jī)工作的時(shí)候是否有鳴響提示,以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進(jìn)行設(shè)置。..第2章總體方案設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)題目為單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛,在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣,各種適用于不同場(chǎng)合的窗簾控制器應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)現(xiàn)這種控制目的的方案有3個(gè)。方案〔一自動(dòng)控制系統(tǒng)?！膊捎肁/D轉(zhuǎn)換器方案〔二模擬集成控制器自動(dòng)控制系統(tǒng)。〔采用V/F轉(zhuǎn)換電路這二個(gè)方案都是采用單片機(jī)控制,液晶顯示模塊LCD顯示。方案〔一的系統(tǒng)框圖如圖2.1：圖2.1方案一的原理框圖AT89C2051是一款采用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的單片機(jī),其主要性能特點(diǎn)有：〔1高性能、低功耗的8Byte微控制器,RISC精簡(jiǎn)指令集機(jī)構(gòu),指令功能強(qiáng)大,且多數(shù)為單周期指令,具有低功耗的閑置和掉電控制模式、5個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能?！?片內(nèi)集成4KB可編程閃爍存儲(chǔ)器,可進(jìn)行1000次以上寫/擦循環(huán)操作,數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá)10年,支持三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。〔3豐富強(qiáng)大的外部接口性能：32可編程I/O線,可編程串行通道,片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。采用LG28顯示模塊41BH數(shù)碼管,動(dòng)態(tài)掃描,8550三極管位選驅(qū)動(dòng),AT89C51微處理器P0口直接段選實(shí)現(xiàn)小時(shí)、分鐘顯示,具有顯示亮度強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、顯示誤差少等優(yōu)點(diǎn)。方案〔二的框圖如圖2.2：圖2.2方案二的原理框圖該窗簾控制器采用89c2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì),控制一個(gè)220v的可逆、變速電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)開、手動(dòng)關(guān)和手動(dòng)停控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度光控。以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進(jìn)行設(shè)置。該紅外遙控窗簾可謂是一款多功能的窗簾控制器窗簾控制器原理圖。..第3章硬件設(shè)計(jì)3.1紅外接收電路筆者設(shè)計(jì)的這款紅外遙控器,不僅能設(shè)置控制對(duì)象的給定值或控制參數(shù),并通過紅外線發(fā)送給對(duì)象,而且能接收并顯示對(duì)象通過紅外線反饋回的實(shí)際值,這是它不同于普通紅外遙控器的地方。因此,實(shí)際應(yīng)用中,紅外遙控器和控制對(duì)象上都裝有紅外發(fā)送電路和紅外接收電路。紅外遙控器的硬件部分主要包括五個(gè)模塊：電源模塊、鍵盤模塊、液晶模塊、紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊?？傮w硬件框圖如圖1所示。由于MSP430、紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊都可采用3V電源,所以電源模塊采用兩節(jié)1.5V電池供電即可。鍵盤模塊采用4×4行列掃描式鍵盤。液晶模塊由MSP430F413直接驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榘l(fā)光二極管的發(fā)光距離與其發(fā)射功率成正比,為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光距離,必須提高它的發(fā)射功率,也就是使紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)?？梢杂脙煞N方法來實(shí)現(xiàn)：一是用硬件方法,即設(shè)計(jì)脈沖電路來產(chǎn)生占空比盡量小的脈沖載波信號(hào)；另一種就是用軟件來控制MSP430F413的輸出端P2.1,讓其輸出即為占空比較小的脈沖信號(hào)。這里利用軟件來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。即在需要輸出高電平的時(shí)候,讓程序定時(shí)把P2.1口輸出狀態(tài)反向,其中定時(shí)時(shí)間是由指令數(shù)和指令周期來決定的,每條指令的指令執(zhí)行周期是固定的,所以如果想讓反向頻率高一些,則讓指令執(zhí)行的少一些,反之就讓指令多一些?？梢娸敵鲂盘?hào)占空比可以由定時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短來決定,這樣就可以在高電平時(shí)輸出占空比盡量小的脈沖信號(hào)。因?yàn)榻邮疹^對(duì)38KHz的光信號(hào)轉(zhuǎn)換能力比較強(qiáng),所以把高電平的頻率設(shè)置為38KHz。在需要輸出低電平的時(shí)候,控制P2.1口一直為低就可以了。紅外發(fā)光二極管發(fā)射波形如圖3所示。先發(fā)一段前導(dǎo)碼,以檢驗(yàn)這組碼是否為想要的碼。前導(dǎo)碼由一個(gè)9ms的高電平和一個(gè)4ms的低電平組成。然后再發(fā)32位數(shù)據(jù)代碼,其中高電平為0.5ms,低電平為0.5ms的一個(gè)周期為代碼"0"；高電平為0.5ms,低電平為1.5ms的一個(gè)周期為代碼"1"。為了提高發(fā)射功率,實(shí)際工作時(shí),發(fā)光二極管的高電平用38kHz的載波信號(hào)載波,低電平則一直為低。紅外發(fā)送程序流程圖如圖4所示。即先發(fā)出前導(dǎo)碼,然后再按發(fā)出的是‘0’或‘1’來發(fā)出不同的數(shù)據(jù)碼,每發(fā)送完一位,就讓碼長(zhǎng)計(jì)數(shù)器num加1,直到num加到32時(shí),發(fā)送停止。3.2單片機(jī)控制電路單片機(jī)簡(jiǎn)介以大規(guī)模集成電路為主組成的微型計(jì)算機(jī),簡(jiǎn)稱為單片機(jī),又稱為嵌入式微控制器<Embeddedmicrocontroller>。它的誕生是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上一個(gè)新的里程碑。1單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)從誕生至今已經(jīng)經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段,分別是：第一階段〔1974－1976年：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制,此階段的單片機(jī)采用雙片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。例如仙童公司生產(chǎn)的F8單片機(jī),只包括了8位CPU,64個(gè)字節(jié)的RAM,和兩個(gè)并行口,需要加一塊具有1KBROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和兩個(gè)并行口的3851芯片才能組成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)。第二階段〔1976－1978年：低性能單片機(jī)階段。此階段的單片機(jī)已成為一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī),但內(nèi)部資源不夠豐富,以Intel公司生產(chǎn)的MCS-48系列為代表,片內(nèi)集成了8位CPU、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等,但無串行口,中斷系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單,片內(nèi)RAM和ROM容量較小且尋址范圍不大于4KB。第三階段〔1978－：高性能單片機(jī)階段。此階段的單片機(jī)內(nèi)部資源豐富,以Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列為代表,片內(nèi)集成了8位CPU、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、RAM和ROM等,片內(nèi)RAM和ROM容量加大,尋址范圍可達(dá)64KB。有的型號(hào)內(nèi)部還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。第四階段〔1982－：8位單片機(jī)得鞏固發(fā)展及16位、32位單片機(jī)推出階段。16位單片機(jī)以Intel公司生產(chǎn)得MCS-96系列為代表,在片內(nèi)帶有多通道A/D轉(zhuǎn)換器和高速輸入/輸出〔HSI/HSO部件,中斷處理和實(shí)時(shí)處理能力很強(qiáng)。目前單片機(jī)的品種眾多,其中性能優(yōu)良的8位單片機(jī)在今后若干年內(nèi)仍然將是工業(yè)檢測(cè)、控制應(yīng)用領(lǐng)域中的主角。2單片機(jī)的特點(diǎn)：〔1小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能利用它方便地組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備及各種智能儀器儀表,很容易滿足儀器設(shè)備既智能又微型化的要求?！?可靠性高、適用的溫度范圍寬。單片機(jī)芯片一般是按工業(yè)測(cè)控要求設(shè)計(jì)的,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。這一點(diǎn)是其他機(jī)種無法比擬的?！?易擴(kuò)展、控制能力強(qiáng)。通過單片機(jī)本身或擴(kuò)展可以方便地構(gòu)成各種規(guī)模地應(yīng)用系統(tǒng)及多機(jī)和分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?！?指令系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,較易掌握,且指令中又較豐富地邏輯控制功能指令,能較方便地直接操作外部輸入輸出設(shè)備。由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格便宜等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種,具有廣泛的發(fā)展前景。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,使得許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度大大提高,可以說,當(dāng)今世界正面臨著一場(chǎng)以單片機(jī)〔微電腦技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命。時(shí)鐘電路和復(fù)位電路1時(shí)鐘產(chǎn)生電路片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路,CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率,一般多在1.2MHz～24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容,其值在20pF～100pF之間選取,典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF,晶振頻率為12MHz。振蕩周期＝；機(jī)器周期指令周期＝。XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線,這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí),它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形,而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下,無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅,還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是,當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí),振幅驟然增大,產(chǎn)生共振,稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率,也稱諧振頻率。即用來連接8051片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路,如圖3.5所示。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個(gè)3V左右的正弦波,以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常,OSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz,典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振,典型值為30pF,調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。2單片機(jī)復(fù)位電路圖3.6為單片機(jī)復(fù)位電路。單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位,以便中央處理CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位后是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的,在時(shí)鐘電路工作后,只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖〔2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平,單片機(jī)便可實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。MCS-51單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。例如：若MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz,則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)該為2μs。圖3.1時(shí)鐘電路圖3.2復(fù)位電路3.3顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn),在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。此次使用的是字符型液晶模塊1602C,該模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器,能夠顯示2行16個(gè)字符。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口,其中：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生"鬼影",使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。圖3.3液晶顯示接口電路第4腳：RS為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端,當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳,也可以15腳接5V正電源16腳接地,控制LCD背景光。3.4報(bào)警與控制電路該部分是單片機(jī)和外部報(bào)警與控制的接口部分,主要起報(bào)警、執(zhí)行和電氣隔離作用,其電路圖如圖3.4所示。繼電器采用SRD-D6VDC-SL-C型,240AC通斷TA的電流。其直流線圈電阻95歐,三極管Q1采用KTC9012,輸出電流IC為150mA,放大系數(shù)β為60至1000范圍內(nèi),若取β為200則Ic在5V下為50mA左右,則基極電流為0.25mA。只有P0口在高點(diǎn)位輸出時(shí)才能達(dá)到這樣大的電流值。因此把這兩個(gè)口分別用P0和P01代替。由于P0口屬于三態(tài)輸出輸入口,因此,必須接上拉電阻,其阻值大小可計(jì)算為：我們?nèi)?0千歐的電阻讓Q1在高電平時(shí)飽和導(dǎo)通,此時(shí),基極電流為0.44mA。二極管D1主要起保護(hù)作用,在Q1關(guān)斷時(shí)續(xù)流,以免電感線圈斷路時(shí)產(chǎn)生過壓損壞三極管。圖3.4繼電器、報(bào)警與執(zhí)行電路由于DS18B20自帶了存儲(chǔ)器,能夠?qū)⒃O(shè)定的溫度報(bào)警值自動(dòng)存入DS18B20的EEROM中,永久保存,因此每次開機(jī)時(shí)系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)從DS18B20的EEROM讀出溫度報(bào)警值.兩個(gè)繼電器中,K1接的是降溫裝置,K2接的是加熱裝置,當(dāng)實(shí)際溫度大于TH的設(shè)定值時(shí),蜂鳴器響,表示超溫,此時(shí)繼電器K1吸合,接通降溫裝置進(jìn)行降溫；當(dāng)實(shí)際溫度處于TL與TH的設(shè)定值之間時(shí),繼電器常閉。總的原理圖和PCB圖見附錄1、附錄2所示。..第4章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)主程序完成系統(tǒng)初始化及各個(gè)程序之間的聯(lián)系任務(wù),如下圖所示。4.1主程序流程圖主程序流程說明：電路分為8個(gè)部分,分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存部分、光控電路測(cè)光部分、電機(jī)控制執(zhí)行部分、單片機(jī)主控器件部分。電源部分通過外接插座輸入交流12v或者直流13-14v電壓,交流電經(jīng)過整流濾波后,輸出電壓為12v的vdd,為控制繼電器提供工作電壓。同時(shí)經(jīng)過3端集成穩(wěn)壓器ic2穩(wěn)壓后輸出5v電壓vbb,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源,5v電源經(jīng)過二極管d4、限流電阻r18后,為單片機(jī)提供vcc電壓,e1是直流供電電源,電壓為3v～3.6v,在本電路中為了節(jié)省成本,使用兩節(jié)5號(hào)普通電池,c6和c7是單片機(jī)電源濾波電容。平時(shí)交流電正常的情況下,5v電源為單片機(jī)供電的同時(shí),也為電池浮充電,大大延長(zhǎng)了電池的使用壽命,當(dāng)交流電停電的時(shí)候,電池僅為單片機(jī)供電,單片機(jī)在掉電狀態(tài)下維持時(shí)鐘的正常走時(shí),vbb供電被d4隔斷。在控制器設(shè)置成手動(dòng)控制時(shí),單片機(jī)除執(zhí)行任務(wù)外,均處于睡眠狀態(tài),遙控器信號(hào)的到來,單片機(jī)從睡眠中喚醒,恢復(fù)正常工作,所以手動(dòng)狀態(tài)下當(dāng)交流停電時(shí),電池的耗電電流更小。顯示電路使用一個(gè)0.56英寸的共陽(yáng)高亮度數(shù)碼管,限流電阻取用1—1.5k.鳴響電路由單片機(jī)的p1.0兼用,除驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的數(shù)點(diǎn)之外,兼用音頻信號(hào)輸出,音頻信號(hào)通過r20、c10輸入到三極管v6的基極上,三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)聲器發(fā)聲。二極管d3用來提供c10的放電回路,保證交流信號(hào)的正常耦合。發(fā)聲器發(fā)出的聲音有單片機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)和控制,不同的情況下發(fā)出不同音調(diào)、不同時(shí)間長(zhǎng)度的鳴響來,也可以編制樂音聲音發(fā)聲。紅外線接收電路使用一個(gè)集成紅外接收器,型號(hào)是hs3008,靜態(tài)時(shí)輸出端輸出高電平,當(dāng)接收到紅外信號(hào)后,按紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)。紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的p3.2,該口對(duì)應(yīng)的第二功能是外部中斷0

<int0>,利用該口的第二功能,一旦紅外線信號(hào)到來,p3.2被拉低,單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。開啟中斷功能的目的,既減輕了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān),又保證接收到的紅外信號(hào)的完整性,同時(shí)在手動(dòng)工作狀態(tài)下,單片機(jī)進(jìn)入睡眠后,利用外部中斷功能完成對(duì)單片機(jī)的喚醒。光控電路有g(shù)m1、c5、v3組成,利用了單片機(jī)的p3.4和p3.5完成對(duì)環(huán)境亮度的測(cè)試工作。gm1可以使用光敏電阻或者光敏二極管,本電路中使用光敏二極管。c3和gm1組成rc充放電回路,p3.4處于高電平的時(shí)候,p3.4的高電壓用過gm1的正向電阻向c3充電,當(dāng)p3.4被單片機(jī)拉低后,c3通過光敏元件放電,光敏二極管工作在反向電壓狀態(tài)下,此時(shí)環(huán)境亮度決定了光敏二極管的光阻值,光阻值大,c3放電速度慢,反之放電速度快。適當(dāng)控制p3.4的拉低脈沖寬度,使得c3放電工作在線性比較好的一個(gè)工作段上。p3.5用來檢測(cè)c3在p3.4拉低期間放電的電壓狀態(tài),當(dāng)c3電壓下降到1/2vcc以下后,p3.5測(cè)得數(shù)據(jù)"0",反之測(cè)得數(shù)據(jù)"1",為了減小p3.5對(duì)c3充放電的影響,c3充放電電壓通過三極管v3組成的射極輸出器連接到p3.5上,射極輸出器的高輸入阻抗減小了p3.5對(duì)rc充放電電路的影響。電機(jī)執(zhí)行部分完全受單片機(jī)的控制,通過單片機(jī)的p3.0和p3.1完成。單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)下p3.0和p3.1輸出高電平,三極管v1、v2,v4、v5截止,兩個(gè)繼電器j1、j2釋放狀態(tài),方向可逆的電動(dòng)機(jī)因無電源供電而停止。當(dāng)p3.0或者p3.1其中有一個(gè)被拉低后,兩個(gè)繼電器便會(huì)有一個(gè)導(dǎo)通,例如p3.0拉低后v1導(dǎo)通、v4導(dǎo)通,j1吸合,電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)只有p3.1拉低后,電機(jī)則反方向轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。兩個(gè)繼電器的工作狀態(tài)受單片機(jī)控制,在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)兩個(gè)繼電器僅能有一個(gè)吸合。即便是在電機(jī)工作期間,操作了反向轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵,單片機(jī)也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器,并延時(shí)一段時(shí)間后再吸合另外一個(gè)繼電器,防止了電機(jī)正反工作線圈同時(shí)通電的冒險(xiǎn)。單片機(jī)是本電路中的核心器件,擔(dān)負(fù)整個(gè)電路的管理。電路中使用p1口的8個(gè)i/o口分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的7個(gè)筆劃和數(shù)點(diǎn)。這樣做的目的是at89c2051用于本電路中,其i/o口比較富裕,這樣的驅(qū)動(dòng)顯示節(jié)省一個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)顯示的數(shù)字和字符完全通過軟件編寫的,可以編寫更多的字符。所以數(shù)碼管除顯示0～9數(shù)字外,還可以顯示軟件編輯的任意字符,數(shù)點(diǎn)用來指示工作狀態(tài)和不同的設(shè)置狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位腳使用c1、r14組成上電復(fù)位電路,k1是手動(dòng)復(fù)位按鍵,實(shí)踐中得知本復(fù)位按鍵用到的時(shí)候很少。數(shù)點(diǎn)控制腳兼用鳴響信號(hào)輸出端,輸出的音頻信號(hào)通過r20、c10輸入到v6的基極,放大后推動(dòng)發(fā)聲器y1發(fā)聲。d3是c10的泄放電阻,保證交變信號(hào)的正常耦合。單片機(jī)的p3.3和p3.7口作為iic儲(chǔ)存器的總線,本電路使用at24c02完成對(duì)設(shè)置狀態(tài)和設(shè)置數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。4.2數(shù)據(jù)處理子程序數(shù)據(jù)處理部分使用的器件是MCS-51系列單片機(jī)AT89C51,它自帶8K的FLASH程序存儲(chǔ)器,它的核心處理單元為8位。數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù),并進(jìn)行邏輯判斷,根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況輸出到LCD顯示和使繼電器動(dòng)作。這部分包括三個(gè)方面的工作,主要由三個(gè)子程序來完成,分別為GETWD、DATA-PRO和ZTBJ。從這個(gè)子程序讀出的數(shù)據(jù)由兩個(gè)字節(jié)組成,高字節(jié)為35H,低字節(jié)為34H,數(shù)據(jù)格式如表4.3所示。處理過程如框圖4.2所示。首先,把高位字節(jié)不帶進(jìn)位位Cy左移四位,再與F0H相與,最后把低四位置零,高四位保持不變,將所得結(jié)果存儲(chǔ)起來。低位字節(jié)的處理是：先將該字節(jié)高低四位相互交換,存儲(chǔ)該字節(jié)在R3中,然后將這個(gè)數(shù)據(jù)與0FH相與去除高四位,最后將這個(gè)低位字節(jié)與處理后的高位字節(jié)相或,將高低位字節(jié)最后處理為一個(gè)字節(jié),除去最高位符號(hào)位,后七位就是要顯示的數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在36H中。最后把R3中數(shù)據(jù)取出,帶進(jìn)位位左移一位,判斷其進(jìn)位標(biāo)志位C是否為"1",若為"1"則把數(shù)字5存儲(chǔ)在37H中,供LCD顯示測(cè)量值小數(shù)部分。否則把37H中置零。到此,整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程到此結(jié)束。處理測(cè)量數(shù)據(jù)高位數(shù)據(jù)保存字節(jié)合并處理測(cè)量數(shù)據(jù)低位返回開始圖4.2數(shù)據(jù)處理子程序4.31602C顯示子程序液晶顯示器采用目前使用的比較廣泛的字符型液晶顯示器1602C。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器〔CGROM>已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母"A"的代碼是01000001B〔41H,顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母"A"。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令,如表4.1所示,它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。〔說明：1為高電平、0為低電平指令1：清顯示,指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向,高電平右移,低電平左移。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān),高電平表示開顯示,低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線,低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示,高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符,高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。表4.1控制指令指令指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開/關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**置功能00001DLNF**置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址〔ACG置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址〔ADD讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址〔AC寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)表4.41602控制指令指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位,高電平表示忙,此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù),如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址,也就是告訴模塊在哪里顯示字符。表4.2是DM-1602的內(nèi)部顯示地址。表4.2DM-1602內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行初始化子程序的框圖如圖4.3所示。在初始化子程序中,操作非常簡(jiǎn)單,主要是對(duì)LCD發(fā)出初始化控制命令,然后開顯示器,寫入數(shù)據(jù),初始化過程就算完成。執(zhí)行顯示命令執(zhí)行顯示命令清屏并光標(biāo)復(fù)位液晶顯示應(yīng)答否單片機(jī)發(fā)寫命令開始準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)否是圖4.3LCD初始化子程序初始化子程序說明：首先開始,然后清屏并光標(biāo)復(fù)位,單片機(jī)發(fā)寫命令,再液晶顯示應(yīng)答。如果回答否,再回到清屏并光標(biāo)復(fù)位,開始以為是繼電器壞了,經(jīng)檢查,原來是沒有給控制加熱和降溫裝置的繼電器供電,后來接上電源后問題就得到了解決。單片機(jī)發(fā)寫命令,再液晶顯示應(yīng)答,如果回答是,再準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù),最后執(zhí)行顯示命令。第5章安裝調(diào)試與結(jié)果紅外遙控按鍵的功能分為三部分,直接操作部分—窗簾電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止操作。設(shè)置部分—輸入定時(shí)打開窗簾的時(shí)間；定時(shí)關(guān)閉窗簾的時(shí)間；輸入當(dāng)時(shí)的時(shí)間；開關(guān)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能；開關(guān)電機(jī)工作的時(shí)候聲音提示功能；設(shè)置電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)度；選擇定時(shí)、光控、手動(dòng)控制的方式；查詢現(xiàn)在預(yù)設(shè)工作狀態(tài)和預(yù)設(shè)定時(shí)時(shí)間以及光控級(jí)別等。第三部分是系統(tǒng)復(fù)位,不論在任何的工作狀態(tài)下,總復(fù)位操作能將窗簾控制器恢復(fù)到開始狀態(tài)下。工作方式的選擇是選擇時(shí)控、光控和僅僅手動(dòng)控制方式之一,在時(shí)控和光控狀態(tài)下,手動(dòng)控制仍然有效,在手動(dòng)狀態(tài)下僅能手動(dòng)遙控操作。手動(dòng)狀態(tài)下的單片機(jī)非工作期間進(jìn)入睡眠狀態(tài)。電機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)置,是根據(jù)用戶窗簾的長(zhǎng)度不同,設(shè)置對(duì)應(yīng)的電機(jī)一次運(yùn)行時(shí)間,保證在時(shí)控和光控狀態(tài)下窗簾拉開或者關(guān)閉到位。測(cè)試環(huán)境亮度是根據(jù)不同用戶窗簾安裝位置處的環(huán)境亮度不同,以及用戶光控拉開和光控關(guān)閉窗簾的環(huán)境亮度的要求不同,讓用戶自行選擇環(huán)境亮度。聲音開關(guān)是開啟或者關(guān)閉電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候,鳴響器是否配合運(yùn)行發(fā)出一種"嘀—嘀—嘀—嘀—"的斷續(xù)提示音,以便用戶聽覺感知窗簾的工作。當(dāng)工作在時(shí)控和光控狀態(tài)下,并進(jìn)行當(dāng)時(shí)時(shí)間校正以后,內(nèi)部的時(shí)鐘開始走時(shí),而且時(shí)間數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)碼管上,按時(shí)分方法順序顯示當(dāng)時(shí)時(shí)間的小時(shí)和分鐘,顯示一遍之后,停止1秒鐘,以便區(qū)分一個(gè)完整的時(shí)間顯示完畢。在此時(shí)如果開啟整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能,一旦時(shí)鐘到達(dá)整點(diǎn),鳴響器發(fā)出聲音報(bào)時(shí),長(zhǎng)聲音表示10個(gè)點(diǎn),短促聲音表示一個(gè)點(diǎn)。第6章總結(jié)學(xué)校給我們布置了個(gè)任務(wù),讓同學(xué)在畢業(yè)前進(jìn)行實(shí)踐調(diào)查,以便培養(yǎng)同學(xué)的能力,這樣會(huì)很好的鍛煉我們社會(huì)交際能力,現(xiàn)在的社會(huì)的要求也是越來越需要我們的能力。通過這項(xiàng)活動(dòng),使我們的視野更加寬闊對(duì)社會(huì)的了解更多.在調(diào)研過程中我參加了實(shí)習(xí),這更加讓我深入的了解企業(yè)。在實(shí)際調(diào)研過程中可以通過網(wǎng)絡(luò),書本,指導(dǎo)老師還有專業(yè)人員得到相關(guān)的信息。從各個(gè)環(huán)節(jié)入手,對(duì)廠品全方面了解。突出應(yīng)用性強(qiáng),注重新技術(shù),新成果的應(yīng)用。對(duì)傳感器進(jìn)行類比,選材,工藝設(shè)計(jì)突出實(shí)用性。立足基礎(chǔ)理論,面向應(yīng)用技術(shù),以必須,夠用為尺度。加理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)一。這些都是在調(diào)研中所要考慮到的。讓我學(xué)到了許多知識(shí),培養(yǎng)了我的調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集資料和理論分析的能力；分析問題和解決問題的能力。提高自身實(shí)踐技能,達(dá)到理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一,讓我受益匪淺。調(diào)研的過程也就是探索如何將設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程,通過這次調(diào)研,讓我深深地感覺到我們?cè)趯W(xué)校所學(xué)知識(shí)的重要性。設(shè)計(jì)知識(shí)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中必不可少,這也讓我感覺到自己所學(xué)知識(shí)的優(yōu)勢(shì)及不足,覺得平時(shí)的知識(shí)積累的還不夠,仍然有好多東西等著我去學(xué)習(xí)！今后要不斷地提高自身的綜合素質(zhì)；同時(shí)認(rèn)識(shí)到實(shí)踐也是一個(gè)不可缺少環(huán)節(jié),只有不斷地通過理論與實(shí)踐相結(jié)合,不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題,才能創(chuàng)作出更好的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品。調(diào)研使我對(duì)課題在理論上有了一個(gè)深層次的研究,開闊了自己的設(shè)計(jì)思路,也是對(duì)我在實(shí)踐環(huán)節(jié)中遇到問題的補(bǔ)充。通過這次實(shí)習(xí)使我對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題充滿信心,感謝學(xué)校和公司給我的這次學(xué)習(xí)與實(shí)踐的機(jī)會(huì)。致謝在此次的設(shè)計(jì)過程中,俞志根老師對(duì)我精心輔導(dǎo)與嚴(yán)格要求,使我的設(shè)計(jì)得以順利完成。他的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、創(chuàng)新的思維、無私奉獻(xiàn)的精神深深影響著我。讓我知道了如何成為一名科學(xué)工作者、如何做學(xué)問、如何合理的設(shè)計(jì)自己的學(xué)習(xí)和工作計(jì)劃。在此表示衷心的感謝！其次要感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識(shí)是我不斷成長(zhǎng)的源泉,也是完成本論文的基礎(chǔ)。我還要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對(duì)我的關(guān)心、關(guān)注和支持！并在此感謝我們實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)的熱心幫助,在他們的協(xié)助下我圓滿完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。感謝機(jī)電工程分院為我提供最新的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使我的設(shè)計(jì)達(dá)到理想效果。參考文獻(xiàn)[1]楊恢先,黃輝先.單片機(jī)原理及應(yīng)用.XX:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2003.[2]陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1999.[3]張友德,等.單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2000.[4]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1996.[5]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,1998.[6]陳玉宏,向鳳紅.自動(dòng)控制原理.XX:XX大學(xué)出版社,2003.[7]楊幫文.新編傳感器實(shí)用寶典.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[8]鄭啊奇.VisualBasic教程.清華大學(xué)出版社,2007.[9]杜文潔.電路基礎(chǔ).科學(xué)出版社,2007.[10]俞志根.傳感器與檢測(cè)技術(shù).科學(xué)出版社,2007.[11]王法輪.單片機(jī)原理及應(yīng)用.科學(xué)出版社,2007.[12]于安紅.簡(jiǎn)明電子元器件手冊(cè).上海交通大學(xué)出版社,2005.[13]楊愛琴.數(shù)字電子技術(shù).科學(xué)出版社,2007.附錄一、電路原理圖二、PCB圖、、三、源程序PUSHACC

PUSHPSW

CLRTR1

MOVRM—TLEN,TH1、

MOVTH1,#00H

MOVTL1,#00H

SETBTR1

MOVA,RMJLEN

JNZLBL—RM—DAT—BIT

MOVRM—ADDR．#00H

MOVRM—RADDR,#00H

MOVRM—DAT,#00H

MOVRM—RDAT,#00H

MOVRM—BIT_CNT,#00H

CLRRM—OK

CLRRM—GUIDE

POPPSW