-3- 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)——智能電動(dòng)百葉窗姓名：班級(jí)：機(jī)101-3班專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：2021*****1310指導(dǎo)教師：******完成時(shí)間：2021年6月5日

目錄一、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -3-(一) 課程設(shè)計(jì)題目：智能電動(dòng)百葉窗 -3-(二) 任務(wù)詳情： -3-二、 設(shè)計(jì)項(xiàng)目簡(jiǎn)介 -3-(一) 基本要求： -3-(二) 基本工作原理： -4-(三) 各元器件資料： -4-1. AT89C51單片機(jī) -4-2. ADC0808 -7-3. 光敏傳感器 -8-4. 74SEG-MPX4-CA數(shù)碼管 -9-5. 74LS245驅(qū)動(dòng) -10-三、 電路原理圖 -11-(一) 復(fù)位電路 -11-(二) 時(shí)鐘電路 -11-(三) 數(shù)碼管顯示電路 -11-(四) 電機(jī)控制電路 -12-(五) A/D轉(zhuǎn)換電路 -14-(六) 總體電路圖 -14-四、 程序框圖 -15-五、 程序清單 -16-六、 總結(jié) -18-七、 參考資料 -19-課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：智能電動(dòng)百葉窗任務(wù)詳情：本設(shè)計(jì)以MCS-51系列單片機(jī)為核心，采用常用電子器件設(shè)計(jì)，一個(gè)電源開關(guān)，用一臺(tái)直流電機(jī)控制百葉窗葉片的旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)），用一個(gè)光敏電阻傳感器測(cè)量室內(nèi)光強(qiáng)度，并用兩位數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果，設(shè)置三個(gè)按鍵：

手動(dòng)/自動(dòng)切換、手動(dòng)正轉(zhuǎn)和手動(dòng)反轉(zhuǎn)，用一個(gè)發(fā)光二極管顯示手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)二極管亮。

設(shè)置兩個(gè)極限位置保護(hù)行程開關(guān)，用于保護(hù)百葉窗葉片：當(dāng)正轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，但還可以反轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止反轉(zhuǎn)，但還可以正轉(zhuǎn)。

按鍵輸入采用中斷方式，按鍵中斷請(qǐng)求信號(hào)接INT0。單片機(jī)根據(jù)設(shè)定光強(qiáng)S1和S2（S2

>

S1）和實(shí)測(cè)光強(qiáng)P控制電機(jī)M的動(dòng)作：

當(dāng)P<=S1時(shí)，控制M正轉(zhuǎn)以增加進(jìn)光量；

當(dāng)P>S2時(shí)，控制M反轉(zhuǎn)以減少進(jìn)光量；

當(dāng)S1<P<=S2時(shí)，M停轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)項(xiàng)目簡(jiǎn)介基本要求：用MCS-51單片機(jī)，12MHz時(shí)鐘，常規(guī)的上電手動(dòng)復(fù)位電路3個(gè)以上的按鍵LED或/和數(shù)碼管/和LED顯示及其接口至少2路輸入信號(hào)，可以使模擬量或數(shù)字量基本工作原理：本設(shè)計(jì)就是應(yīng)用傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及直流電機(jī)來(lái)控制百葉窗調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度從而達(dá)到控制百葉窗的目地.設(shè)計(jì)主要包括光傳感器、單片機(jī)控制系統(tǒng)、直流電機(jī)、百葉窗自動(dòng)機(jī)構(gòu),電源用直流電源；電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電路與電機(jī)連接。本設(shè)計(jì)用新型光敏電阻感應(yīng)室內(nèi)的光照強(qiáng)度將室內(nèi)光照強(qiáng)度或手動(dòng)開關(guān)作為輸入的模擬信號(hào)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),再經(jīng)過(guò)51單片機(jī)處理之后,將輸出信號(hào)用來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)百葉窗的開關(guān)以及透光角度大小。各元器件資料：AT89C51單片機(jī)AT89C51單片機(jī)屬于MCS-51系列單片機(jī)，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的延伸，改進(jìn)了8048的缺點(diǎn)，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、減（SUBB）、比較（CMP）、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和5個(gè)中斷源。采用40引腳雙列直插式DIP（DualInLinePackage），內(nèi)有128個(gè)RAM單元及4K的ROM。AT89C51有兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有4個(gè)8位并行輸入口。AT89C51內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用12MHz的晶振頻率。由于AT89C51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來(lái)源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來(lái)作為控制核心。引腳的功能：圖2-311Proteus中的AT89C51圖2-312AT89C51引腳圖主電源引腳Vcc（40腳）：一般接+5V電源正端。Vss（20腳）：一般接+5V電源地端。 外接晶體振蕩器引腳XTAL1（19腳）：外接晶體振蕩器的一端。XLAT2（18腳）：外接晶體振蕩器的另一端。RST/VPD（9腳）：復(fù)位/備用電源線。ALE:（30腳）：地址鎖存允許/編程線PSEN（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。PSEN（31腳）：片外程序存儲(chǔ)器選用端，低電平有效。EA(31腳）：片外程序存儲(chǔ)器選用端，低電平有效。P0口（39~32腳）：輸入/輸出線P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。P1口（1~8腳）：輸入/輸出線P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口。P2口（21~28腳）：輸入/輸出線P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口。P3口（10~17腳）：輸入/輸出線P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。以下是P3口第二功能：引腳 第二功能 說(shuō)明P3.0 RXD 串行口輸入端P3.1 TXD 串行口輸出端P3.2 INT0 外部中斷0請(qǐng)求輸入P3.3 INT1 外部中斷1請(qǐng)求輸入P3.4 T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入P3.5 T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入P3.6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出P3.7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出INT0/INT1：外部中斷選擇接口，當(dāng)外部有低電平或脈沖下降沿輸入時(shí)，出發(fā)單片機(jī)的終端服務(wù)子程序。中斷控制響迅速、準(zhǔn)確，電平和脈沖觸發(fā)已與采集信號(hào)、易于控制。ADC0808圖2-321ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-322ADC0808引腳圖IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道ALE——地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START——轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)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(shí)鐘信號(hào)。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。D0為最低位，D7為最高OE——輸出允許信號(hào)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vref——參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。光敏傳感器主要運(yùn)用的是光敏電阻(RL)，它是一種將電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器,它的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng),當(dāng)入射光強(qiáng)時(shí)，內(nèi)載流子數(shù)目的減少,電阻減小;當(dāng)入射光弱時(shí)，內(nèi)載流子數(shù)目的增加,電阻增大.光敏二極管價(jià)格低廉，實(shí)用性強(qiáng)，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(duì)兩個(gè)電壓VA和VB進(jìn)行電壓高低的一個(gè)比較，它有兩個(gè)輸入端：同相輸入端(“+”端)及反相輸入端(“-”端)，有一個(gè)輸出端Vout(輸出電平信號(hào))。同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。當(dāng)VA>VB時(shí)，Vout輸出高電平；當(dāng)VB>VA時(shí)，Vout輸出低電平。在仿真中，用1K的滑動(dòng)變阻器控制5V電壓變化模擬光敏電阻的變化。74SEG-MPX4-CA數(shù)碼管圖2-341數(shù)碼管引腳選用7段4位一體共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示器，單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3為位選，分別控制4位數(shù)碼管的亮滅，P0～P7為數(shù)據(jù)線。圖2-3427段數(shù)碼管共陽(yáng)極接法原理圖及管腳令P0-P7分別對(duì)應(yīng)a、b、c、d、e、f、g、dp管段，選取共陽(yáng)極數(shù)碼管，則單片機(jī)P0口輸出為0時(shí)，控制段點(diǎn)亮。則數(shù)碼管顯示數(shù)字時(shí)對(duì)應(yīng)的P0口輸出如表所示：12345678900F9H0A4H0B0H99H92H82H0F8H80H90H0C0H74LS245驅(qū)動(dòng)74LS245是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)8051單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò)P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由B向A傳輸；（接收）DIR=“1”，信號(hào)由A向B傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時(shí)74LS245的三態(tài)控制端1G和2G接地，P2口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得RD且PSEN有效時(shí)，74LS245輸入（P0.1←D1），其它時(shí)間處于輸出（P0.1→D1）。電路原理圖復(fù)位電路圖3-1復(fù)位電路時(shí)鐘電路圖3-2時(shí)鐘電路數(shù)碼管顯示電路如圖3-3，單片機(jī)的P2.0-P2.3由+5V的上拉電壓驅(qū)動(dòng)控制數(shù)碼管顯示位，P0口經(jīng)74LS245輸出數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)：圖3-31數(shù)碼管顯示電路圖3-32顯示實(shí)例電機(jī)控制電路如圖3-4，按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，上面按鈕控制正轉(zhuǎn)，下面按鈕實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，開關(guān)SW1控制手動(dòng)、自動(dòng)的切換，按下SW1后，二極管點(diǎn)亮，INT0出現(xiàn)低電平，進(jìn)入中斷控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)或停止，SW3、SW4作為行程開關(guān)，當(dāng)一個(gè)方向到達(dá)極限是觸動(dòng)行程開關(guān)，是繼電器斷出系統(tǒng)，不再控制。圖3-41電機(jī)控制電路圖3-42手動(dòng)控制圖3-43自動(dòng)控制A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-5，使用A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道，故ADDA-ADDC均接地，CLOCK口接500KHZ的方波脈沖，單片機(jī)P3.0與START、ALE口連接控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)，EOC口接P2.7傳遞轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，單片機(jī)P2.6與A/D轉(zhuǎn)換器OE口連接，控制數(shù)據(jù)輸出。圖3-5A/D轉(zhuǎn)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(jìn)入中斷在取A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理是否有中斷控制NY進(jìn)入中斷在取A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理是否有中斷控制LED顯示YN主程序開始初始化數(shù)碼管顯示初始化中斷0啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，等待取數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束程序結(jié)束程序清單LED_0 EQU 31H ;存放三個(gè)數(shù)碼管LED_1 EQU 32HLED_2 EQU 33H AD EQU 30H ;存放AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的段碼ORG 0000HLJMP MAINORG 0003H;中斷0起始地址LJMP ZD0ORG 0030H MAIN: MOV LED_0,#00H ;給顯示賦初值0 MOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HSETBEASETBEX0SETBIT0 ;低電平觸發(fā);在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)取數(shù)值：WAIT: SETB p3.0CLR p3.0 ;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換JNB p2.7,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束SETB p2.6 ;允許輸出MOV AD,P1 ;暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果CLR p2.6 ;關(guān)閉輸出LCALL BCD ;調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序LCALL LED ;調(diào)用顯示程序，顯示轉(zhuǎn)換的值SJMP WAIT;將AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值：BCD:MOV A,AD ;將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼 MOV B,#51 ;255/51=5.00V DIV AB MOV LED_2,A ;個(gè)位數(shù)字存入LED_2中MOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOV A,#10 MUL AB MOV B,#51 DIV ABJBF0,LOOP1ADDA,#5LOOP1:MOV LED_1,A ;十分位存入LED_1中MOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOV A,#10 MUL AB MOV B,#51 DIV ABJBF0,LOOP2ADDA,#5LOOP2:MOV LED_0,A ;百分位存入LED_0中 RET;;控制數(shù)碼管顯示程序：LED: CLRP2.0MOV A,LED_0 MOVDPTR,#TABLE1 ;送段碼表首地址 MOVC A,@A+DPTRSETB P2.3 ;允許百分位輸出MOVP0,A ;將位段碼送給P0口LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)程序CLR P2.3 ;關(guān)閉百分位顯示 MOVA,LED_1MOVDPTR,#TABLE1 ;送段碼表首地址MOVC A,@A+DPTRSETB P2.2 ;允許十分位輸出MOVP0,A ;將位段碼送給P0口LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)程序CLR P2.2 ;關(guān)閉十分位顯示 MOVA,LED_2MOVDPTR,#TABLE2 ;送段碼表首地址MOVC A,@A+DPTRSETB P2.1 ;允許個(gè)位輸出MOVP0,A ;將位段碼送給P0口LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)程序 CLR P2.1 ;關(guān)閉個(gè)位顯示RET;中斷服務(wù)子程序0：ZD0: CLR P2.4;清除電機(jī)控制端數(shù)據(jù)CLR P2.5MOV A,ADCLR C;清除CY位CJNE A,#150,CONTROL;將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)與150比較SJMP RETURNCONTROL:JNCZHENG;若大于，則跳至正轉(zhuǎn)CJNEA,#110,FAN;若小于，則與110比較SJMP RETURNFAN: JC ZHUAN;若大于110，則返回SJMP RETURNZHUAN:CLR P2.5;若小于，則反轉(zhuǎn)SETB P2.4LCALL DELAYSJMP RETURNZHENG:CLR P2.4;輸出正轉(zhuǎn)指令SETB P2.5LCALL DELAYRETURN:RETI;延時(shí)服務(wù)子程序DELAY: MOV R6,#2 ;延時(shí)1MS子程序D1: MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RET;數(shù)碼管顯示表格TABLE1: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H ;共陽(yáng)極0~9十個(gè)段碼TABLE2: DB 40H,79H,24H,30H,19H,14H ;帶小數(shù)點(diǎn)的0~5六個(gè)段碼END總結(jié)本文介紹了智能電動(dòng)百葉窗的設(shè)計(jì)，較為詳細(xì)的介紹了只能電動(dòng)百葉窗從硬件電路設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)的一系列步驟。設(shè)計(jì)主要采用直流電動(dòng)機(jī)執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件，89C51單片機(jī)作為控制芯片，從而實(shí)現(xiàn)了智能電動(dòng)百葉窗的設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的時(shí)間和能力有限，沒有對(duì)智能電動(dòng)百葉窗的許多其他功能和技術(shù)沒有進(jìn)行進(jìn)一步的研究，如電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和光桿強(qiáng)度的優(yōu)化等，沒有完成實(shí)物的設(shè)計(jì)。但是，通過(guò)智能電動(dòng)百葉窗課題設(shè)計(jì)，不僅讓我掌握了關(guān)于單片機(jī)系統(tǒng)和電子操作軟件等各方面的知識(shí)，更是將所學(xué)電工電子有效的與單片機(jī)結(jié)合在了一起。在實(shí)踐和動(dòng)手能力方面更是有了很大的提升。參考資料1、

2

、

3、查電子元器件資料:

/