1、.單片機課程設計智能電動百葉窗姓 名：班 級：機101-3班專 業：機械設計制造及其自動化學 號：2010*1310指導教師：*完成時間：20XX6月5日目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358816719 一、課程設計任務書 PAGEREF _Toc358816719 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816720 課程設計題目：智能電動百葉窗 PAGEREF _Toc358816720 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816721 任務詳情： PAGEREF _Toc358816721 h - 3 - HYPER

2、LINK l _Toc358816722 二、設計項目簡介 PAGEREF _Toc358816722 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816723 基本要求： PAGEREF _Toc358816723 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816724 基本工作原理： PAGEREF _Toc358816724 h - 4 - HYPERLINK l _Toc358816725 各元器件資料： PAGEREF _Toc358816725 h - 4 - HYPERLINK l _Toc358816726 1.AT89C51單片機 PAGEREF _To

3、c358816726 h - 4 - HYPERLINK l _Toc358816727 2.ADC0808 PAGEREF _Toc358816727 h - 7 - HYPERLINK l _Toc358816728 3.光敏傳感器 PAGEREF _Toc358816728 h - 8 - HYPERLINK l _Toc358816729 4.74SEG-MPX4-CA數碼管 PAGEREF _Toc358816729 h - 9 - HYPERLINK l _Toc358816730 5.74LS245 驅動 PAGEREF _Toc358816730 h - 10 - HYPERL

4、INK l _Toc358816731 三、電路原理圖 PAGEREF _Toc358816731 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816732 復位電路 PAGEREF _Toc358816732 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816733 時鐘電路 PAGEREF _Toc358816733 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816734 數碼管顯示電路 PAGEREF _Toc358816734 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816735 電機控制電路 PAGEREF _Toc3588167

5、35 h - 12 - HYPERLINK l _Toc358816736 A/D轉換電路 PAGEREF _Toc358816736 h - 14 - HYPERLINK l _Toc358816737 總體電路圖 PAGEREF _Toc358816737 h - 14 - HYPERLINK l _Toc358816738 四、程序框圖 PAGEREF _Toc358816738 h - 15 - HYPERLINK l _Toc358816739 五、程序清單 PAGEREF _Toc358816739 h - 16 - HYPERLINK l _Toc358816740 六、總結 P

6、AGEREF _Toc358816740 h - 18 - HYPERLINK l _Toc358816741 七、參考資料 PAGEREF _Toc358816741 h - 19 -課程設計任務書課程設計題目：智能電動百葉窗任務詳情：本設計以MCS-51系列單片機為核心,采用常用電子器件設計,一個電源開關,用一臺直流電機控制百葉窗葉片的旋轉正轉/反轉,用一個光敏電阻傳感器測量室內光強度,并用兩位數碼管顯示測量結果,設置三個按鍵：手動/自動切換、手動正轉和手動反轉,用一個發光二極管顯示手動/自動狀態,自動狀態時二極管亮。設置兩個極限位置保護行程開關,用于保護百葉窗葉片：當正轉到極限位置壓下行

7、程開關時,電機停止正轉,但還可以反轉；當反轉到極限位置壓下行程開關時,電機停止反轉,但還可以正轉。按鍵輸入采用中斷方式,按鍵中斷請求信號接INT0。單片機根據設定光強S1和S2S2S1和實測光強P控制電機M的動作：當PS2時,控制M反轉以減少進光量；當S1P=S2時,M停轉。設計項目簡介基本要求：用MCS-51單片機,12MHz時鐘,常規的上電手動復位電路3個以上的按鍵LED或/和數碼管/和LED顯示及其接口至少2路輸入信號,可以使模擬量或數字量基本工作原理：本設計就是應用傳感器技術、單片機技術以及直流電機來控制百葉窗調節桿的旋轉角度從而達到控制百葉窗的目地.設計主要包括光傳感器、單片機控制系

8、統、直流電機、百葉窗自動機構,電源用直流電源；電機驅動的電路與電機連接。本設計用新型光敏電阻感應室內的光照強度將室內光照強度或手動開關作為輸入的模擬信號,通過AD轉換將模擬信號轉換成數字信號,再經過51單片機處理之后, 將輸出信號用來控制直流電機的轉向,從而實現百葉窗的開關以及透光角度大小。各元器件資料：AT89C51單片機AT89C51單片機屬于MCS-51系列單片機,由Intel公司開發,其結構是8048的延伸,改進了8048的缺點,增加了如乘MUL、除DIV、減SUBB、比較CMP、16位數據指針、布爾代數運算等指令,以及串行通信能力和5個中斷源。采用40引腳雙列直插式DIPDual I

9、n Line Package,內有128個RAM單元及4K的ROM。AT89C51有兩個16位定時計數器,兩個外中斷,兩個定時計數中斷,及一個串行中斷,并有4個8位并行輸入口。AT89C51內部有時鐘電路,但需要石英晶體和微調電容外接,本系統中采用12MHz的晶振頻率。由于AT89C51的系統性能滿足系統數據采集及時間精度的要求,而且產品產量豐富來源廣,應用也很成熟,故采用來作為控制核心。引腳的功能：圖2-311 Proteus中的AT89C51圖2-312 AT89C51引腳圖主電源引腳 Vcc40腳：一般接+5V電源正端。 Vss20腳：一般接+5V電源地端。 外接晶體振蕩器引腳 XTAL

10、119腳：外接晶體振蕩器的一端。 XLAT218腳：外接晶體振蕩器的另一端。RST/VPD9腳：復位/備用電源線。ALE:30腳：地址鎖存允許/編程線PSEN29腳：片外程序存儲器讀選通信號輸出端, 低電平有效。PSEN31腳：片外程序存儲器選用端,低電平有效。EA31腳：片外程序存儲器選用端,低電平有效。P0口3932腳 ：輸入/輸出線P0.0P0.7統稱為P0口。 P1口 18腳 ：輸入/輸出線P1.0P1.7統稱 為P1口。 P2口 2128腳 ：輸入/輸出線P2.0P2.7統稱為P2口。 P3口 1017腳 ：輸入/輸出線P3.0P3.7統稱為P3口。 以下是P3口第二功能：引腳第二功

11、能 說 明P3.0RXD 串行口輸入端P3.1TXD 串行口輸出端P3.2INT0 外部中斷0請求輸入P3.3INT1 外部中斷1請求輸入P3.4T0 定時器/計數器0計數脈沖輸入P3.5T1 定時器/計數器1計數脈沖輸入P3.6WR 外部數據存儲器寫選通信號輸出P3.7RD 外部數據存儲器讀選通信號輸出INT0/INT1：外部中斷選擇接口,當外部有低電平或脈沖下降沿輸入時,出發單片機的終端服務子程序。中斷控制響迅速、準確,電平和脈沖觸發已與采集信號、易于控制。ADC0808圖2-321ADC0808內部結構圖圖2-322ADC0808引腳圖IN7IN0模擬量輸入通道ALE地址鎖存允許信號。對

12、應ALE上跳沿,A、B、C地址狀態送入地址鎖存器中。START轉換啟動信號。START下降沿時啟動芯片,開始進行A/D轉換；在A/D轉換期間,START應保持 低電平。A、B、C地址線。 通道端口選擇線,A為低地址,C為高地址,CLK時鐘信號。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號EOC轉換結束信號。EOC=0,正在進行轉換；EOC=1,轉換結束。D7D0數據輸出線。D0為最低位,D7為最高 OE輸出允許信號。OE=0,輸出數據線呈高阻；OE=1,輸出轉換得到的數據。Vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較,作為逐次逼近的基準。光敏傳感器主要運用的是光敏電阻,它是一種將電阻值隨入射光

13、的強弱而改變的電阻器, 它的工作原理是基于內光電效應,當入射光強時,內載流子數目的減少,電阻減小;當入射光弱時,內載流子數目的增加,電阻增大.光敏二極管價格低廉,實用性強,靈敏度高,如圖2-331所示。 光敏傳感器模塊采用的電壓比較器是LM393如圖3所示:電壓比較器是對兩個電壓VA和VB進行電壓高低的一個比較,它有兩個輸入端：同相輸入端 及反相輸入端,有一個輸出端Vout。同相端輸入電壓VA,反相端輸入VB。當VAVB時,Vout輸出高電平；當VBVA時,Vout輸出低電平。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。74SEG-MPX4-CA數碼管圖2-341 數碼管引

14、腳選用7段4位一體共陽極數碼管顯示器,單片機的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3為位選,分別控制4位數碼管的亮滅,P0P7為數據線。圖2-342 7段數碼管共陽極接法原理圖及管腳令P0-P7分別對應a、b、c、d、e、f、g、dp管段,選取共陽極數碼管,則單片機P0口輸出為0時,控制段點亮。則數碼管顯示數字時對應的P0口輸出如表所示：12345678900F9H0A4H0B0H99H92H82H0F8H80H90H0C0H74LS245驅動74LS245是我們常用的芯片,用來驅動led或者其他的設備,它是8路同相三態雙向總線收發器,可雙向傳輸數據。74LS245還具有雙向三態功能,既可以輸

15、出,也可以輸入數據。當8051單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時,必須接入74LS245等總線驅動器。當片選端/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；發送當CE為高電平時,A、B均為高阻態。由于P2口始終輸出地址的高8位,接口時74LS245的三態控制端1G和2G接地,P2口與驅動器輸入線對應相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地,保證數據線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR,使得RD且PSEN有效時,74LS245輸入P0.1D1,其它時間處于輸出P0.1D1。電路原理圖復位電路圖3-1 復位

16、電路時鐘電路圖3-2 時鐘電路數碼管顯示電路如圖3-3,單片機的P2.0-P2.3由+5V的上拉電壓驅動控制數碼管顯示位,P0口經74LS245輸出數碼管顯示數據：圖3-31 數碼管顯示電路圖3-32 顯示實例電機控制電路如圖3-4,按鈕實現手動控制,上面按鈕控制正轉,下面按鈕實現反轉,開關SW1控制手動、自動的切換,按下SW1后,二極管點亮,INT0出現低電平,進入中斷控制電動機的正反轉或停止,SW3、SW4作為行程開關,當一個方向到達極限是觸動行程開關,是繼電器斷出系統,不再控制。圖3-41電機控制電路圖3-42手動控制圖3-43自動控制A/D轉換電路如圖3-5,使用A/D轉換器的IN0通

17、道,故ADD A-ADD C均接地,CLOCK口接500KHZ的方波脈沖,單片機P3.0與START、ALE口連接控制A/D轉換器的啟動,EOC口接P2.7傳遞轉換結束信號,單片機P2.6與A/D轉換器OE口連接,控制數據輸出。圖3-5 A/D轉換電路總體電路圖圖3-6 總電路圖程序框圖主程序框圖NY進入中斷在取A/D轉換器的數據數據處理是否有中斷控制LED顯示YNY進入中斷在取A/D轉換器的數據數據處理是否有中斷控制LED顯示YN主程序開始初始化數碼管顯示初始化中斷0啟動A/D轉換器,等待取數據A/D轉換結束程序結束程序清單LED_0 EQU31H ;存放三個數碼管LED_1 EQU 32H

18、LED_2EQU 33HAD EQU 30H ;存放AD轉換后的數據的段碼ORG 0000HLJMPMAINORG0003H ;中斷0起始地址LJMPZD0ORG0030HMAIN:MOVLED_0,#00H ;給顯示賦初值0 MOV LED_1,#00HMOV LED_2,#00HSETB EASETB EX0SETB IT0;低電平觸發;在A/D轉換器內取數值：WAIT: SETB p3.0CLR p3.0;啟動AD轉換JNB p2.7,$;等待轉換結束SETB p2.6;允許輸出MOV AD ,P1;暫存轉換結果CLR p2.6;關閉輸出LCALL BCD;調用數據處理子程序LCALL

19、LED;調用顯示程序,顯示轉換的值SJMP WAIT;將AD轉換輸出的數據轉換成相應的電壓值：BCD: MOV A,AD;將AD轉換結果轉換成BCD碼MOV B,#51;255/51=5.00VDIV AB MOV LED_2,A;個位數字存入LED_2中 MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A, #10MUL ABMOV B,#51DIV AB JB F0,LOOP1ADD A,#5LOOP1: MOV LED_1,A;十分位存入LED_1中 MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A, #10MUL ABM

20、OV B,#51DIV ABJB F0,LOOP2ADD A,#5LOOP2: MOV LED_0,A;百分位存入LED_0中 RET;控制數碼管顯示程序：LED: CLR P2.0MOVA,LED_0MOV DPTR,#TABLE1 ;送段碼表首地址 MOVC A,A+DPTRSETB P2.3;允許百分位輸出MOV P0,A;將位段碼送給P0口LCALL DELAY;調用延時程序CLR P2.3;關閉百分位顯示MOV A,LED_1MOV DPTR,#TABLE1 ;送段碼表首地址MOVC A,A+DPTRSETB P2.2;允許十分位輸出MOV P0,A;將位段碼送給P0口LCALL DELAY;調用延時程序CLR P2.2;關閉十分位顯示MOV A,LED_2MOV DPTR,#TABLE2 ;送段碼表首地址MOVC A,A+DPTRSETB P2.1;允許個位輸出MOV P0,A;將位段碼送給P0口LCALL DELAY;調用延時程序CLR P2.1;關閉個位顯示RET;中斷服務子程序0：ZD0: CLRP2.4 ;清除電機控制端數據CLRP2.5MOVA,AD CLRC ;清除CY位CJNEA,#150,CONTROL ;將A/D轉換后的數與150比較SJMPRETURNCONTROL:JNC ZHENG ;若大于,則跳至正轉CJNE A,#110,F