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1、X3台大学YANTAI UNIVERSITY单片机课程设计智能电动百叶窗姓名：班级： 机101-3班专 业：机械设计制造及其自动化学号：2010*1310指导教师： *完成时间：2013年6月5日目录一、课程设计任务书3 -（一）课程设计题目：智能电动百叶窗-3 -（二）任务详情：-3 -二、设计项目简介3 -（一）基本要求：-3 -（二）基本工作原理： -4 -（三）各元器件资料：-4 -1. AT89C51 单片机4-2. ADC08087-3. 光敏传感器8-4. 74SEG-MPX4-CA 数码管9-5. 74LS245 驱动10-三、电路原理图11-（一）复位电路-11 -（二）时钟
2、电路-11 -（三）数码管显示电路-11 -（四）电机控制电路-12 -（五）A/D转换电路-14 -（六）总体电路图-14 -四、程序框图15-五、程序清单16-六、总结18-七、参考资料19-一、课程设计任务书（一）课程设计题目：智能电动百叶窗（二）任务详情：本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个 电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正物反转），用一个 光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三 个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示 手动/自动状态，自动状态时二极管亮。设置两个极限位置保护行程开关，用于保
3、护百叶窗叶片：当正转到极 限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位 置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0。单片机根据设定光强S1和S2（S2 Sp和实测光强P控制电机M的 动作：当PS2时，控制M反转以减少进光量；当S1P=S2时，M停转。二、设计项目简介（一）基本要求：1、用MCS-51单片机，12MHz时钟，常规的上电手动复位电路2、3个以上的按键3、LED或/和数码管/和LED显示及其接口4、至少2路输入信号，可以使模拟量或数字量（二）基本工作原理:本设计就是应用传感器技术、 单片机技术以及直流电机来控制
4、百叶窗调节杆的旋转角度从而达 到控制百叶窗的目地.设计主要包 括光传感器、单片机控制系统、直 流电机、百叶窗自动机构，电源用 直流电源；电机驱动的电路与电机 连接。本设计用新型光敏电阻感应室内的光照强度将室内光照强度或手动开关作 为输入的模拟信号，通过AD转换将模拟信号转换成数字信号,再经过51单片机 处理之后，将输出信号用来控制直流电机的转向，从而实现百叶窗的开关以及透 光角度大小。（三）各元器件资料:1. AT89C51单片机AT89C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结 构是8048的延伸，改进了 8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、 减（SU
5、BB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及 串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIPCDual In Line Package），内有128个RAM单元及4K的ROM。AT89C51有两个16位定 时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4 个8位并行输入口。AT89C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调 电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于AT89C51的系统性能 满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用 也很成熟，故采用来作为控制核心。引脚的功能:图 2-311 Proteus 中的 AT89C5
6、1P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RXD、P3.0TXD、P3.1123456789104039383736353480513332V CCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7T0、P3.2INT1、P3.3 T0、P3.4F、P3.5WR、P3.6RD、P3.7111213141516178751 313029803128272625 EA/AfcEROGXTAL2XTAL1BP1819242322PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1用户I/O控 制 总 线(CB)20P2.0P1.7P1.6P1.5P2
7、.7P2.6P2.5P1.4P2.4P1.3P2.3P1.2P2.2P1.1P2.1P1.0 8051P2.08751P0.78031P0.6P3.0P0.5P3.1P0.4P3.2P0.3P3.3P0.2P3.4P0.1P3.5P0.0P3.6ALEP3.7PSENEAALERSTV_VA15A14A13A12A11A10 A9a)图2-312 AT89C51引脚图b)A8A7A6A5A4(AB)A3A2A1JA0D7D6D5D4D3D2D1JD0VccVSS(DB)主电源引脚Vcc （40脚）：一般接+5V电源正端。Vss （20脚）：一般接+5V电源地端。外接晶体振荡器引脚XTAL1 （
8、19脚）：外接晶体振荡器的一端。XLAT2（18脚）：外接晶体振荡器的另一端。RST/VPD（9脚）：复位/备用电源线。ALE:（30脚）：地址锁存允许/编程线PSEN（29脚）：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。PSEN（31脚）：片外程序存储器选用端，低电平有效。EA（31脚）：片外程序存储器选用端，低电平有效。P0 口（3932 脚）:输入/输出线P0.0P0.7统称为P0 口。P1 口（18 脚） ：输入/输出线P1.0P1.7统称为P1 口。P2 口（2128 脚）:输入/输出线P2.0P2.7统称为P2 口。P3 口（1017 脚）：输入/输出线P3.0P3.7统称为P3
9、 口。以下是P3 口第二功能:引脚第二功能说明P3.0RXD串行口输入端P3.1TXD串行口输出端P3.2INT0外部中断0请求输入P3.3INT1外部中断1请求输入P3.4T0定时器/计数器0计数脉冲输入P3.5T1定时器/计数器1计数脉冲输入P3.6WR外部数据存储器写选通信号输出P3.7RD外部数据存储器读选通信号输出INT0/INT1：外部中断选择接口，当外部有低电平或脉冲下降沿输入时，出 发单片机的终端服务子程序。中断控制响迅速、准确，电平和脉冲触发己与 采集信号、易于控制。2. ADC0808图2-321 ADC0808内部结构图ADC0808INOCLOCKVB时，Vout输出高
10、电平；当VBVA时， Vout输出低电平。在仿真中，用1K的滑动变阻器控制5V电压变化模拟光敏电阻的变化。4. 74SEG-MPX4-CA 数码管图2-341数码管引脚选用7段4位一体共阳极数码管显示器，单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3 为位选，分别控制4位数码管的亮灭，P0P7为数据线。图2-342 7段数码管共阳极接法原理图及管脚令P0-P7分别对应a、b、c、d、e、f、g、dp管段，选取共阳极数码管，则 单片机P0 口输出为0时，控制段点亮。则数码管显示数字时对应的P0 口输出如 表所示：12345678900F9H0A4H0B0H99H92H82H0F8H80H90H0
11、C0H5. 74LS245 驱动iJ3J_J5HJFH 鸟1一74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相 三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可 以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0 口总线负载达到或超过P0最 大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时， DIR=“0”，信号由B向A传输；（接收）DIR=“1”，信号由A向B传输；（发 送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2 口始终输出地址的高8位， 接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2 口与驱动器输入线对
12、应相连。 P0 口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD 和/PSEN 相与后接D旧，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1-D1），其它 时间处于输出（P0.1一D1）。ADB0ALBA2B2心B3AAB4A5B5Aj(5前q京74LS网5D1R图2-35 74LS245引脚结构图三、电路原理图（一）复位电路图3-1复位电路（二）时钟电路图3-2时钟电路（三）数码管显示电路如图3-3，单片机的P2.0-P2.3由+5V的上拉电压驱动控制数码管显示位，P0口经74LS245输出数码管显示数据：图3-31数码管显示电路0.OMDO0.2X4D2 0
13、.33 0.4/AD4Q.衲漏 0.77P2,口娅 P2.1JA9 您油口 咬.9如1 2碱1W 2.513 庭供14 咬.冲5图3-32 显示实例（四）电机控制电路如图3-4,按钮实现手动控制，上面按钮控制正转，下面按钮实现反转，开 关SW1控制手动、自动的切换，按下SW1后，二极管点亮，INT0出现低电平， 进入中断控制电动机的正反转或停止，SW3、SW4作为行程开关，当一个方向到 达极限是触动行程开关，是继电器断出系统，不再控制。图3-42手动控制Rl CIIRKDFJ.irTXDPSiiRjoFmwETPS.-TDF.O/T1P3.D.rjRP3.7/WF2 3/AHF2 4/A-I3
14、PE MT图3-41电机控制电路图3-43自动控制（五）A/D转换电路如图3-5,使用A/D转换器的IN0通道，故ADD A-ADD C均接地，CLOCK口接500KHZ的方波脉冲，单片机P3.0与START、ALE 口连接控制A/D转换器的启动，EOC 口接P2.7传递转换结束信号，单片机P2.6与A/D转换器OE口连接，控制数据输出。I NOCLOCKSIN2IN3EOCIMIM5OUT1INS0UT2IN7ocrraOUT4ADO AADDS0U16ACOCan?ALECLTT8VREP：4；iVREFi；-；iOERTPO5TAD5PO.6TAD6PO.7/AD7PM腴P2.2A10户
15、汩JP2JM11ALEP2A12EAP2.&A13PW.泌1耳F2A15P1JQP3.QJRXDPL1P3.1JTMJPI3P3.NT0PI 3P3 3AMT1Pl.dP3.4ITCIPI .5P3.5JT1pi.eFl J尸3.而口图3-5 A/D转换电路（六）总体电路图一 IITT图3-6总电路图程序框图主程序框图NN五、程序清单LED_0EQU31H;存放三个数码管LED_1EQU32HLED_2EQU33HADEQU30H;存放AD转换后的数据的段码ORG0000HLJMPMAINORG0003H;中断0起始地址LJMPZD0ORG0030HMAIN:MOVLED_0,#00H;给显示
16、赋初值0MOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HSETBEASETBEX0SETBIT0;低电平触发；在A/D转换器内取数值：WAIT:SETBp3.0CLRp3.0;启动AD转换JNBp2.7,$;等待转换结束SETBp2.6;允许输出MOVAD ,P1;暂存转换结果CLRp2.6;关闭输出LCALLBCD;调用数据处理子程序LCALLLED;调用显示程序，显示转换的值SJMPWAIT；将AD转换输出的数据转换成相应的电压值：BCD:MOVA,AD;将AD转换结果转换成BCD码MOVB,#51;255/51=5.00VDIVABMOVLED_2,A;个位数字存入LED_2中MOV
17、A,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOVA, #10MULABMOVB,#51DIVABJBF0,LOOP1ADDA,#5LOOP1: MOVLED_1,A;十分位存入LED_1中MOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOVA, #10MULABMOVB,#51DIVABJBF0,LOOP2ADDA,#5LOOP2: MOVLED_0,A;百分位存入LED_0中RET;；控制数码管显示程序：LED:CLRP2.0MOVA,LED_0MOVDPTR,#TABLE1;送段码表首地址MOVCA,A+DPTRSETBP2.3;允许百分位输出MOVP0,A;将位段码送给
18、P0 口LCALLDELAY;调用延时程序CLRP2.3;关闭百分位显示MOVA,LED_1MOVDPTR,#TABLE1;送段码表首地址MOVCA,A+DPTRSETBP2.2;允许十分位输出MOVP0,A;将位段码送给P0 口LCALLDELAY;调用延时程序CLRP2.2;关闭十分位显示MOVA,LED_2MOVDPTR,#TABLE2;送段码表首地址MOVCA,A+DPTRSETBP2.1;允许个位输出MOVP0,A;将位段码送给P0 口LCALLDELAY;调用延时程序CLRP2.1;关闭个位显示RET；中断服务子程序0：ZD0:CLRP2.4;清除电机控制端数据-17 -CLRP2
19、.5MOVA,ADCLRC;清除CY位CJNEA,#150,CONTROL;将A/D转换后的数与150比较SJMPRETURNCONTROL: JNCZHENG;若大于，则跳至正转CJNEA,#110,FAN;若小于，则与110比较SJMPRETURNFAN: JCZHUAN;若大于110，则返回SJMPRETURNZHUAN: CLRP2.5;若小于，则反转SETBP2.4LCALLDELAYSJMPRETURNZHENG: CLRP2.4;输出正转指令SETBP2.5LCALLDELAYRETURN: RETI;延时服务子程序DELAY: MOVR6,#2;延时1MS子程序D1:MOVR7
20、,#250DJNZR7,$DJNZR6,D1RET;数码管显示表格TABLE1: DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB92H, 82H,0F8H, 80H,90H;共阳极09十个段码TABLE2: DB40H,79H,24H,30H,19H,14H;带小数点的05六个段码END六、总结本文介绍了智能电动百叶窗的设计，较为详细的介绍了只能电动 百叶窗从硬件电路设计到软件设计的一系列步骤。设计主要采用直流 电动机执行元件，以光敏电阻作为传感元件，89C51单片机作为控制 芯片，从而实现了智能电动百叶窗的设计。同时，由于设计的时间和能力有限，没有对智能电动百叶窗的许 多其他功能和技术没有进行进一步的研究，如电机旋转速度和光杆强 度的优化等，没有完成实物的设计。但是，通过智能电动百叶窗课题设计，不仅让我掌握了关于单片 机系统和电子操作软件等各方面的知识，更是将所学电工电子有效的 与单片机结合在了一起。在实践和动手能力方面更是有了很大的提升。七、参考资料1、2、3、查电子元器件资料：4、胡汉才编著，单片机原理及系统设计，清华大学出版社5、张建民编著，机电一体化系统设计，高等教育出版社
