智能电动百叶窗单片机课程设计说明书.docx

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1、智能电动百叶窗单片机课程设 计说明书赠台大学YANTAI UNIVERSITY单片机课程设计智能电动百叶窗姓班专学名：级：业：机械设计制造及其自动化号：机101-3班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4 - 课程设计题目：智能电动百叶窗 -4 -（二）任务详情： -4 -二、设计项目简介4-（一）基本要求： -4 -（二）基本工作原理： -5-（三）各元器件资料：-5-1. AT89C51 单片机5-2. ADC0808 8-3. 光敏传感器 -9-4. 74SEG-MPX4-CA 数码管10-5. 74LS245 驱动11-三、电路原理图12-（

2、一）复位电路 -12-（二）时钟电路-12-（三）数码管显示电路-12-（四）电机控制电路-13-（五）A/D转换电路 -15-（六）总体电路图-15-四、程序框图 16-五、程序清单 17-六、总结 19-七、参考资料 20-一、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:一个用一设本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计， 电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转）， 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 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

3、两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：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斗和S2（S2 S1）和实测光强P控制电机M当PS时，控制M反转以减少进光量;2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

4、术以及直流电机来控 制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

5、（DIV）、 减（SUBB）、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DIP （Dual 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-

6、311 Proteus 中的RXD、P3.0TXD、P3.1AT89C5180518031INTO、p3.2INT1、p3.3T0、P3.4F、P3.5WR、P3.6RD、p3.7 XTAL2XTAL1 8751AtETPROGPSENP1.7P2.7P1.6P2.6P1.5P2.5P1.4P2.4P1.3P2.3P1.2P2.2P1.1P2.1P1.0 8051P2.08751P0.78031P0.6P3.0P0.5P3.1P0.4P3.2P0.3P3.3P0.2P3.4P0.1P3.5P0.0P3.6ALEP3.7PSENEAALERST亳V.图2-312 AT89C51引脚图主电源引脚V

7、cc （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（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）

8、: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 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，电平和脉冲触发已与 采集信号、易于控制。

9、2. ADC0808OESTART CLK图2-321 ADC0808内部结构图U4IN0CLOCKIN1STARTIN2IN3EOGIN4IN5OUT1IN6OUT2IN7OUT3OUT4ADDAOUT5ADDBOUT6ADDCOUT7ALEOUTSVREF(+)VREF(-)OE45ADC08081216262728f102120 W WZ1U有图2-322 ADC0808引脚图IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址 锁存器中。START一一转换启动信号。START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换； 在A/D转换期间，START应

10、保持低电平。A、B、C地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，CLK时钟信号。通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC一一转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。D7D0 一一数据输出线。D0为最低位，D7为最高OE输出允许信号。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的 数据。Vref一一参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼 近的基准。3. 光敏传感器主要运用的是光敏电阻 (RL)，它是一种将电阻值随入 射光的强弱而改变的电阻器， 它的工作原理是基于内光电 效应，当入射光强时，内载流 子数目的减少，电阻减小;当 入射光弱时，内载流

11、子数目的 增加，电阻增大.光敏二极管 价格低廉，实用性强，灵敏度高图2-归1光敏传感器模块如图2-331所示。光敏传感器模块采用的 电压比较器是LM393如图3 所示:电压比较器是对两个电压VA和VB进行电压高低的一个比较，它有两个输入端：同相输入端（“+” 端）及反相输入端（“-”端），有一个输出端Vout（输出电平信号）。同相端输入电压VA，反相端输入VB。当VAVB时，Vout输出高电平；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I 选用7段4位一体共阳极数码管显示器，单

12、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。（a）共阳极接法原理图|VREF(-OERSTPOLADSP0.7/AD7P?g；P2. l.AyP2.2rA.1OPSENALE1=2412EaP1.DP3.0/RXDFl.lF3.1/TXDPI .2P.3 孙:，P-1 2parTTTPI.4P3i.TOP1.5P3.5JT1P1.6FO.&i1甬堂P1.7PS.TiRD图3-5 A/D转换电路（六）总体电路图PDCUMK.IIItjutt XF3EQIR-t心OITHlrc-iira rC-BTaKTriJI F: B l J-AlliJ

13、IrMXPJ.E Am.P.GCjOK；图3-6总电路图四、程序框图五、程序清单LED_0 EQU 31H;存放三个数码管LED_1EQU32HLED_2EQU33HADEQU30H;存放AD转换后的数据的段码ORG0000HLJMPMAINORG 0003H;中断0起始地址LJMPZD0ORG 0030HMAIN:MOV LED_0,#00H;给显示赋初值0MOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HSETBEASETBEX0SETBIT0;低电平触发;在A/D转换器内取数值:WAIT:SETB p3.0CLRp3.0;启动AD转换JNBp2.7,$;等待转换结束SETBp2.6;允

14、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MOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOVA, #10MULABMOVB,#51DIVABJBF0,LOOP1ADDA,#5LOOP1: MOVLED_1,A;十分位存入LED_1中MOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOV

15、F0,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: CLRP2.0MOV A,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LCALLD

16、ELAY;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CLRP2.5MOV A,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SJMPRETU

17、RNFAN: 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: MOV R6,#2D1:MOV R7,#250;延时 1MS 子程序DJNZR7,$DJNZR6,D1RET;数码管显示表格TABLE1:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB 92H, 82H,0F8H, 80H,90H;共阳极 09 十个段码TABLE2:DB40H,79H,2

18、4H,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