窗帘升降器模拟设计

1、摘 要 随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提 高，家用电器逐渐普及，市场对于红外遥控控制系统的需求也越来越大。高精度、 多功能、低功耗，是现代科技发展的趋势。在这种趋势下，窗帘的数字化、智能 化已经成为现代生产研究的主导设计方向。万用遥控器存储有很多家电遥控器的 编码，最大缺点是灵活性差，即使是采用同一遥控芯片的遥控器可以选取不同的 识别码（客户码）和命令码（数据码），从而构成几乎无数种具体的用法。新的 遥控编码组合随新的家电机型层出不穷，导致采用专用集成电路（ASIC）或掩模 型单片机（MaskROM MPU)制作的万用遥控芯片总会对一些设备，而且是越来越 多的

2、设备无法起作用。学习型遥控器是将原家电遥控器对准学习型遥控器的接收 器逐一按键，从而准确地记录该遥控器的波形，应用时再将这一波形再现、发射 出去。这样的优点是通用性强，缺点是遥控器内存储器的容量极基有限，一般只 能记录数十人键的波形，更换设备就更重新学习。 家电控制器不象万用遥控器 那样具体到芯片的每一种应用以及每个码的功能，也不需要象学习型遥控器那样 机械地记录每个按键的波形，而是综合了遥控编码方式的诸多因素形成特征字， 将需要改变的部分数据编码分离出来由 PC 机软件去处理，极大地节省了数据存 储量而又完全不失通用性。这样一来就具备了二者的优点而克服了相应的缺点。 单片机在电子产品中的应用

3、已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了 红外控制。随着窗帘红外控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场 合的窗帘控制器应运而生。红外线窗帘遥控控制器是最新研制的一种高科技产品， 它不但取代原有的无线遥控窗帘控制器，而且工作可靠，4 种不同的工作方式任 意选择，数字自动测试环境亮度，整点报时，电机工作鸣响提示，数码时钟等功 能，满足不同用户的需要。 关键词：多功能，红外遥控，窗帘，控制器，编程 目 录 摘 要. .I 第 1 章 绪 论.1 1.1 论文设计的题目.1 1.2 论文设计的目的.1 1.3 论文设计完成的功能.1 第 2 章 总体方案设计. .2 第 3 章 硬件设计.

4、 .4 3.1 红外接收电路.4 3.2 单片机控制电路.5 3.2.1 单片机简介. 5 3.2.2 时钟电路和复位电路.6 3.3 显示电路.7 3.4 报警与控制电路.8 第 4 章 软件设计. .10 4.1 主程序设计.10 4.2 数据处理子程序.12 4.3 1602C 显示子程序. 13 第 5 章 总 结. 16 致 谢. 17 参考文献. 19 附录. 20 一、电路原理图.20 二、PCB 图. .21 三、源程序.21 第 1 章 绪 论 1.1 论文设计的题目 窗帘升降器模拟设计 1.2 论文设计的目的 随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密

5、。 信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战， 社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不 只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。 然而随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不 断提高，家用电器逐渐普及，市场对于红外遥控控制系统的需求也越来越大。高 精度、多功能、低功耗，是现代科技发展的趋势。在这种趋势下，窗帘的数字化、 智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了 红外控制。随着窗帘红外控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于

6、不同场 合的窗帘控制器应运而生。红外线窗帘遥控控制器是我厂最新研制的一种高科技 产品，它不但取代原有的无线遥控窗帘控制器，而且工作可靠， 4 种不同的工作 方式任意选择，数字自动测试环境亮度，整点报时，电机工作鸣响提示，数码时 钟等功能，满足不同用户的需要。 1.3 论文设计完成的功能 本文介绍一款使用微电脑管理的、红外遥控器控制的多功能窗帘控制器。该 窗帘控制器采用 AT89C2051 单片机的最小系统设计，控制一个 220v 的可逆、变 速电动机控制窗帘的拉开和关闭。窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远程手动 开、手动关和手动停控制；可以执行事先输入的开启时间和关闭时间进行时间控 制；还可以

7、根据室外环境亮度实现环境亮度光控。三种工作方式可以方便地进行 选择，当选择时间控制的方案时，数码管还能显示当时小时和分钟时间，不过时 间数据只能顺序显示，显示一遍后，略等片刻再显示下一遍时间。另外、电机拉 动窗帘的工作的时间长度，电机工作的时候是否有鸣响提示，以及光控状态下环 境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。 第 2 章 总体方案设计 这次设计题目为单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子 产品中也用到了红外控制。随着窗帘红外控制器应用范围的日益广泛和多样，各 种适用于不同场合的窗帘控制器应运而生。 实现这种控制目的的方案有 3 个。 方案（一）自动控制系统。

8、（采用 A/D 转换器） 方案（二）模拟集成控制器自动控制系统。 （采用 V/F 转换电路） 这二个方案都是采用单片机控制，液晶显示模块 LCD 显示。 方案（一）的系统框图如图 2.1： 图图2.12.1 方案一的原理框图方案一的原理框图 A T8 9 C 2 0 5 1 是美国 At me l 公司生产的低电压 、高性能 CMOS 8 位 的单片机， 片内含 2 k B 的可反复擦写的只读存储器( P E R OM) 。他提供以下 的标准特征 ：2 kB FIASH 闪 速存储器， 1 2 8 B 内部 RAM，1 5 个 I/O 口线 ，2 个 1 6 位定时器计数器 ，1 个 5 向量

9、两级中断源 ，1 个全双工串行通信口， 内置精密模拟比较器，片内振荡器和时钟电路。另外， A T8 9 C 2 0 5 1 可降至 0 Hz 的静态逻辑操作，并支持 2 种软件可选的节电工作模式。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复 位。 A T8 9 C 2 0 5 1 的结构图如图 2.2 所示： 图 2.2 A T8 9 C 2 0 5 1 的结构图 引脚功能说明，RST：复位输入；VC C：电源电压 ；A T8 9 C 2 0 5 1 的结 构图 RXD：串行输入口； TXD： 串行输出口；x1 ：振荡器的输入端 ；x2 ： 振荡器的输

10、出端； I NTO*： 外部中断 0 ；I NT1*：外部中断 1 ；TO ： 定时 器计数器 0 外部输入 ；T1 ：定 时器 计数器 1 外部输入；P 1 口是一组 8 位双向 IO 口；P 3.7 双向 I O 口 。 AT89C2051 是一款采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业 标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容的单片机，其主要性能特点有： （1）高性能、低功耗的 8Byte 微控制器，RISC 精简指令集机构，指令功能强大， 且多数为单周期指令，具有低功耗的闲置和掉电控制模式、5 个中断源、两个 16 位定时器/计数器等功能。 （2）片内集成 4KB

11、可编程闪烁存储器，可进行 1000 次以上写/擦循环操作，数 据保留时间可达 10 年，支持三级程序存储器锁定。 （3）丰富强大的外部接口性能：32 可编程 I/O 线，可编程串行通道，片内振荡 器和时钟电路。 采用 LG28 显示模块 41BH 数码管，动态扫描，8550 三极管位选驱动 ， AT89C51 微处理器 P0 口直接段选实现小时、分钟显示，具有显示亮度强、稳定 性能好、显示误差少等优点。 方案（二）的框图如图 2.3： 图图2.2.3 3 方案二的原理框图方案二的原理框图 该窗帘控制器采用 AT89C2051 单片机的最小系统设计，控制一个 220v 的可 逆、变速电动机控制窗

12、帘的拉开和关闭。窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远 程手动开、手动关和手动停控制；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。 以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。 该红外遥控窗帘可谓是一款多功能的窗帘控制器窗帘控制器原理图。 第 3 章 硬件设计 3.1 红外接收电路 实际应用中，红外遥控器和控制对象上都装有红外发送电路和红外接收电路。 红外遥控器的硬件部分主要包括五个模块：电源模块、键盘模块、液晶模块、红 外发送模块和红外接收模块。总体硬件框图如图 2.1 所示。下面对红外遥控接收 器的接收过程进行分析： 3.13.1 红外遥控器的接收电路方框图红外遥控器的接收

13、电路方框图 有上述可见，红外遥控系统中的指令信号及检出电路，在码 2 分制系统中由 编码电路和解码电路构成，而且要有调制和解调的过程，因为码分制系统编码脉 冲的频率极低，为超低频，如果不用调制与解调电路，外界突然的光线变化可能 会对接收电路造成干扰，产生误动作，系统的抗干扰能力及可靠性就难以保证。 码分制红外线控制器就是指指令信号产生电路以不同的脉冲编码(不同的脉冲 数目及组合)代表不同的控制指令。当不同的指令键被按下时，指令信号电路产生 不同脉冲编码的指令信号，然后经调制电路调制，变为编码脉冲调制信号，再由 驱动电路驱动红外发射器发射红外信号。 接收器接收下来的信号经过前置放大后，送入出解调

14、电路，对调制信号进行 解调，再经过指令信号检出指令信号。智力的指令信号检出电路是与发生器中的 编码电路相对应得译码电路，它将指令信号译出。 笔者设计的这款红外遥控器，不仅能设置控制对象的给定值或控制参数，并 通过红外线发送给对象，而且能接收并显示对象通过红外线反馈回的实际值，这 是它不同于普通红外遥控器的地方。 由于 MSP430、红外发送模块和红外接收模块都可采用 3V 电源，所以电源 模块采用两节 1.5V 电池供电即可。 键盘模块采用 44 行列扫描式键盘。液晶模块由 MSP430F413 直接驱动。因 为发光二极管的发光距离与其发射功率成正比，为了提高发光二极管的发光距离， 必须提高它

15、的发射功率，也就是使红外发光二极管工作于脉冲状态。可以用两种 方法来实现：一是用硬件方法，即设计脉冲电路来产生占空比尽量小的脉冲载波 信号；另一种就是用软件来控制 MSP430F413 的输出端 P2.1，让其输出即为占空 比较小的脉冲信号。这里利用软件来实现这个功能。即在需要输出高电平的时候， 让程序定时把 P2.1 口输出状态反向，其中定时时间是由指令数和指令周期来决定 的，每条指令的指令执行周期是固定的，所以如果想让反向频率高一些，则让指 令执行的少一些，反之就让指令多一些。可见输出信号占空比可以由定时时间的 长短来决定，这样就可以在高电平时输出占空比尽量小的脉冲信号。因为接收头 对 3

16、8KHz 的光信号转换能力比较强，所以把高电平的频率设置为 38KHz。在需 要输出低电平的时候，控制 P2.1 口一直为低就可以了。红外发光二极管发射波形 如图 3 所示。先发一段前导码，以检验这组码是否为想要的码。前导码由一个 9ms 的高电平和一个 4ms 的低电平组成。然后再发 32 位数据代码，其中高电平 为 0.5ms，低电平为 0.5ms 的一个周期为代码“0”；高电平为 0.5ms，低电平为 1.5ms 的一个周期为代码“1”。为了提高发射功率，实际工作时，发光二极管的高 电平用 38kHz 的载波信号载波，低电平则一直为低。红外发送程序流程图如图 4 所示。即先发出前导码，然

17、后再按发出的是0或1来发出不同的数据码，每发送 完一位，就让码长计数器 num 加 1，直到 num 加到 32 时，发送停止。 3.2 单片机控制电路 3.2.1 单片机简介 以大规模集成电路为主组成的微型计算机，简称为单片机，又称为嵌入式微 控制器(Embedded microcontroller)。它的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。 1）单片机的发展 单片机从诞生至今已经经历了 4 个发展阶段，分别是： 第一阶段（19741976 年）：单片机初级阶段。因工艺限制，此阶段的单 片机采用双片的形式而且功能比较简单。例如仙童公司生产的 F8 单片机，只包 括了 8 位 CPU,64 个

18、字节的 RAM，和两个并行口，需要加一块具有 1KB ROM、 定时器/计数器和两个并行口的 3851 芯片才能组成一台完整的计算机。 第二阶段（19761978 年）：低性能单片机阶段。此阶段的单片机已成为 一台完整的计算机，但内部资源不够丰富，以 Intel 公司生产的 MCS-48 系列为代 表，片内集成了 8 位 CPU、8 位定时器/计数器、RAM 和 ROM 等，但无串行口， 中断系统也比较简单，片内 RAM 和 ROM 容量较小且寻址范围不大于 4KB。 第三阶段（1978）：高性能单片机阶段。此阶段的单片机内部资源丰富， 以 Intel 公司生产的 MCS-51 系列为代表，片

19、内集成了 8 位 CPU、16 位定时器/计 数器、串行 I/O 口、多级中断系统、RAM 和 ROM 等，片内 RAM 和 ROM 容量 加大，寻址范围可达 64KB。有的型号内部还带有 A/D 转换器。 第四阶段（1982）：8 位单片机得巩固发展及 16 位、32 位单片机推出阶 段。16 位单片机以 Intel 公司生产得 MCS-96 系列为代表，在片内带有多通道 A/D 转换器和高速输入/输出（HSI/HSO）部件，中断处理和实时处理能力很强。 目前单片机的品种众多，其中性能优良的 8 位单片机在今后若干年内仍然将 是工业检测、控制应用领域中的主角。 2）单片机的特点： （1）小巧

20、灵活、成本低、易于产品化。能利用它方便地组装成各种智能式 测控设备及各种智能仪器仪表，很容易满足仪器设备既智能又微型化的要求。 （2）可靠性高、适用的温度范围宽。单片机芯片一般是按工业测控要求设 计的，能适应各种恶劣的环境。这一点是其他机种无法比拟的。 （3） 易扩展、控制能力强。通过单片机本身或扩展可以方便地构成各种规 模地应用系统及多机和分布式计算机控制系统。 （4） 指令系统相对简单，较易掌握，且指令中又较丰富地逻辑控制功能指 令，能较方便地直接操作外部输入输出设备。 由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等独特优点，已成为 传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，具有广泛

21、的发展前景。单片机 技术的应用，使得许多领域的技术水平和自动化程度大大提高，可以说，当今世 界正面临着一场以单片机（微电脑）技术为标志的新技术革命。 3.2.2 时钟电路和复位电路 1）时钟产生电路 片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU 的所有操作均在时钟 脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在 1.2MHz24MHz 之间选取。C1、C2 是反馈电容，其值在 20pF100pF 之间选取， 典型值为 30pF。本电路选用的电容为 30pF，晶振频率为 12MHz。 振荡周期； s121 机器周期 sSm1 指令周期。 s41 XTAL1 和 XTAL2：片

22、内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和 微调电容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变 形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况 下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场 的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定 频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。即用来连接 8051 片内 OSC 的定 时反馈回路，如图 3.2 所示。石英晶振起振后要能在 XTAL2 线上输出一个 3V 左 右的正弦波，以便使 MCS-51 片内的 OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡。通 常，

23、OSC 的输出时钟频率 fOSC 为 0.5MHz-16MHz，典型值为 12MHz 或者 11.0592MHz。电容 C1 和 C2 可以帮助起振，典型值为 30pF，调节它们可以达到 微调 fOSC 的目的。 2）单片机复位电路 图 3.3 为单片机复位电路。单片机在开机时都需要复位，以便中央处理 CPU 以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机 的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 引脚上 出现 24 个时钟振荡脉冲（2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化 状态复位。MCS-51 单片机的 RST 引脚是复位信号的

24、输入端。例如：若 MCS-51 单片机时钟频率为 12MHz，则复位脉冲宽度至少应该为 2s。 图图 3.23.2 时钟电路时钟电路 图图 3.33.3 复位电路复位电路 3.3 显示电路 在单片机应用系统中，使用的显示器主要有 LED(发光二极管)，LCD(液晶 显示器)。这两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机接口方便。但是它们都有 各自的特点：LED 接口非常简单，不需要专用的驱动程序，设计程序时比较简单； LCD 显示的字比较丰富，也比较清楚。 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在 袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。此次使用的是字符型液 晶

25、模块 1602C，该模块是一种用 5x7 点阵图形来显示字符的液晶显示器，能够显 示 2 行 16 个字符。1602 采用标准的 16 脚接口，其中： 第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位 器调整对比度。 图图 3.33.3 液晶显示接口电路液晶显示接口电路 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令 寄存器。 第 5 脚：RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操

26、作。 当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命 令。 第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 1516 脚：空脚，也可以 15 脚接 5V 正电源 16 脚接地，控制 LCD 背景 光。 3.4 报警与控制电路 该部分是单片机和外部报警与控制的接口部分，主要起报警、执行和电气隔 离作用，其电路图如图 3.5 所示。 继电器采用 SRD-D6VDC-SL-C 型，240AC 通断 TA

27、的电流。其直流线圈电 阻 95 欧，三极管 Q1 采用 KTC9012，输出电流 IC 为 150mA，放大系数 为 60 至 1000 范围内，若取 为 200 则 Ic 在 5V 下为 50mA 左右，则基极电流为 0.25mA。只有 P0 口在高点位输出时才能达到这样大的电流值。因此把这两个口 分别用 P0 和 P01 代替。由于 P0 口属于三态输出输入口，因此，必须接上拉电阻， 其阻值大小可计算为： (50.7) 17 0.25 V K mA 我们取 10 千欧的电阻让 Q1 在高电平时饱和导通，此时，基极电流为 0.44mA。 二极管 D1 主要起保护作用，在 Q1 关断时续流，以

28、免电感线圈断路时产生过压 损坏三极管。 图图 3.53.5 继电器、报警与执行电路继电器、报警与执行电路 由于 DS18B20 自带了存储器，能够将设定的温度报警值自动存入 DS18B20 的 EEROM 中，永久保存，因此每次开机时系统都会自动从 DS18B20 的 EEROM 读出温度报警值.两个继电器中，K1 接的是降温装置，K2 接的是加热装 置，当实际温度大于 TH 的设定值时，蜂鸣器响，表示超温，此时继电器 K1 吸 合，接通降温装置进行降温；当实际温度处于 TL 与 TH 的设定值之间时，继电 器常闭。 总的原理图和 PCB 图见附录 1、附录 2 所示。 第 4 章 软件设计

29、4.1 主程序设计 主程序完成系统初始化及各个程序之间的联系任务，如下图所示。 4.14.1 主程序流程图主程序流程图 主程序流程说明： 电路分为 8 个部分，分别是电源部分、显示部分、鸣响提示部分、红外线接 收部分、数据储存部分、光控电路测光部分、电机控制执行部分、单片机主控器 件部分。 电源部分通过外接插座输入交流 12v 或者直流 13-14v 电压，交流电经过整 流滤波后，输出电压为 12v 的 vdd，为控制继电器提供工作电压。同时经过 3 端 集成稳压器 ic2 稳压后输出 5v 电压 vbb,为讯响电路、红外接收电路、显示电路提 供电源，5v 电源经过二极管 d4、限流电阻 r1

30、8 后，为单片机提供 vcc 电压，e1 是 直流供电电源，电压为 3v3.6v,在本电路中为了节省成本，使用两节 5 号普通电 池，c6 和 c7 是单片机电源滤波电容。平时交流电正常的情况下，5v 电源为单片 机供电的同时，也为电池浮充电，大大延长了电池的使用寿命，当交流电停电的 时候，电池仅为单片机供电，单片机在掉电状态下维持时钟的正常走时，vbb 供 电被 d4 隔断。在控制器设置成手动控制时，单片机除执行任务外，均处于睡眠 状态，遥控器信号的到来，单片机从睡眠中唤醒，恢复正常工作，所以手动状态 下当交流停电时，电池的耗电电流更小。 显示电路使用一个 0.56 英寸的共阳高亮度数码管，

31、限流电阻取用 11.5k. 鸣响电路由单片机的 p1.0 兼用，除驱动数码管的数点之外，兼用音频信号 输出，音频信号通过 r20、c10 输入到三极管 v6 的基极上，三极管驱动发声器发 声。二极管 d3 用来提供 c10 的放电回路，保证交流信号的正常耦合。发声器发 出的声音有单片机软件来实现和控制，不同的情况下发出不同音调、不同时间长 度的鸣响来，也可以编制乐音声音发声。 红外线接收电路使用一个集成红外接收器，型号是 hs3008，静态时输出端 输出高电平，当接收到红外信号后，按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号。 红外信号输出到单片机的 p3.2 ，该口对应的第二功能是外部中断 0 (

32、int0)，利用 该口的第二功能，一旦红外线信号到来，p3.2 被拉低，单片机中止当前的工作转 移到接收、处理红外信号。开启中断功能的目的，既减轻了单片机的工作负担， 又保证接收到的红外信号的完整性，同时在手动工作状态下，单片机进入睡眠后， 利用外部中断功能完成对单片机的唤醒。 光控电路有 gm1、c5、v3 组成，利用了单片机的 p3.4 和 p3.5 完成对环境亮 度的测试工作。gm1 可以使用光敏电阻或者光敏二极管，本电路中使用光敏二极 管。c3 和 gm1 组成 rc 充放电回路，p3.4 处于高电平的时候，p3.4 的高电压用过 gm1 的正向电阻向 c3 充电，当 p3.4 被单片

33、机拉低后，c3 通过光敏元件放电，光 敏二极管工作在反向电压状态下，此时环境亮度决定了光敏二极管的光阻值，光 阻值大，c3 放电速度慢，反之放电速度快。适当控制 p3.4 的拉低脉冲宽度，使 得 c3 放电工作在线性比较好的一个工作段上。p3.5 用来检测 c3 在 p3.4 拉低期间 放电的电压状态，当 c3 电压下降到 1/2vcc 以下后，p3.5 测得数据“0”，反之测得 数据“1”，为了减小 p3.5 对 c3 充放电的影响，c3 充放电电压通过三极管 v3 组成 的射极输出器连接到 p3.5 上，射极输出器的高输入阻抗减小了 p3.5 对 rc 充放电 电路的影响。 电机执行部分完

34、全受单片机的控制，通过单片机的 p3.0 和 p3.1 完成。单片 机复位状态下 p3.0 和 p3.1 输出高电平，三极管 v1、v2，v4、v5 截止，两个继电 器 j1、j2 释放状态，方向可逆的电动机因无电源供电而停止。当 p3.0 或者 p3.1 其中有一个被拉低后，两个继电器便会有一个导通，例如 p3.0 拉低后 v1 导通、 v4 导通，j1 吸合，电机得电转动，当只有 p3.1 拉低后，电机则反方向转动，实 现了窗帘的拉开和关闭。 两个继电器的工作状态受单片机控制，在同一个时间内两个继电器仅能有一 个吸合。即便是在电机工作期间，操作了反向转动按键，单片机也是先释放当前 工作的继

35、电器，并延时一段时间后再吸合另外一个继电器，防止了电机正反工作 线圈同时通电的冒险。 单片机是本电路中的核心器件，担负整个电路的管理。电路中使用 p1 口的 8 个 i/o 口分别驱动数码管的 7 个笔划和数点。这样做的目的是 at89c2051 用于本 电路中，其 i/o 口比较富裕，这样的驱动显示节省一个显示驱动电路，同时显示 的数字和字符完全通过软件编写的，可以编写更多的字符。所以数码管除显示 09 数字外，还可以显示软件编辑的任意字符，数点用来指示工作状态和不同的 设置状态。单片机的复位脚使用 c1、r14 组成上电复位电路，k1 是手动复位按键， 实践中得知本复位按键用到的时候很少。

36、 数点控制脚兼用鸣响信号输出端，输出的音频信号通过 r20、c10 输入到 v6 的基极，放大后推动发声器 y1 发声。d3 是 c10 的泄放电阻，保证交变信号的正 常耦合。 单片机的 p3.3 和 p3.7 口作为 iic 储存器的总线，本电路使用 at24c02 完成对 设置状态和设置数据的储存。 4.2 数据处理子程序 数据处理部分使用的器件是 MCS-51 系列单片机 AT89C51，它自带 8K 的 FLASH 程序存储器，它的核心处理单元为 8 位。数据处理主要是对数字温度传感 器采集温度数据，并进行逻辑判断，根据数据的具体情况输出到 LCD 显示和使 继电器动作。这部分包括三个

37、方面的工作，主要由三个子程序来完成，分别为 GETWD、DATA-PRO 和 ZTBJ。从这个子程序读出的数据由两个字节组成，高 字节为 35H，低字节为 34H，数据格式如表 4.3 所示。 处理过程如框图 4.2 所示。 首先，把高位字节不带进位位 Cy 左移四位，再与 F0H 相与，最后把低四位 置零，高四位保持不变，将所得结果存储起来。低位字节的处理是：先将该字节 高低四位相互交换，存储该字节在 R3 中，然后将这个数据与 0FH 相与去除高四 位，最后将这个低位字节与处理后的高位字节相或，将高低位字节最后处理为一 个字节，除去最高位符号位，后七位就是要显示的数据，存储在 36H 中。

38、最后把 R3 中数据取出，带进位位左移一位，判断其进位标志位 C 是否为“1” ，若为 “1”则把数字 5 存储在 37H 中，供 LCD 显示测量值小数部分。否则把 37H 中 置零。到此，整个数据处理过程到此结束。 图图4.24.2 数据处理子程序数据处理子程序 4.3 1602C 显示子程序 液晶显示器采用目前使用的比较广泛的字符型液晶显示器 1602C。1602 液 晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形， 这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每 一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 B（

39、41H） ，显 示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如表 4.1 所示，它的读写操作、屏幕 和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明：1 为高电平、0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左 移。 处理测量数据高位 数据保存 字节合并 处理测量数据低位 返回 开始 指令 4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示， 低电平表

40、示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光 标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符， 高电平时显示 5x10 的点阵字符。 表表 4.14.1 控制指令控制指令 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块 不能接收命令或者数

41、据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之 前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符 时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。 表 4.2 是 DM-1602 的内部显示地址。 表表 4.24.2 DM-1602DM-1602 内部显示地址内部显示地址 12345678910111213141516 000102030405060708090A0B0C0D0E0F 第一行 404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行 指令RSR/WD7D6D5D4

42、D3D2D1D0 清显示0000000001 光标返回000000001* 置输入模式00000001I/DS 显示开/关控制0000001DCB 光标或字符移位000001S/CR/L* 置功能00001DLNF* 置字符发生存储器地址0001字符发生存储器地址（ACG） 置数据存储器地址001显示数据存储器地址（ADD） 读忙标志或地址01BF计数器地址（AC） 写数到写数到 CGRAM 或或 DDRAM 10要写的数据要写的数据 从 CGRAM 或 DDRAM 读数11读出的数据 初始化子程序的框图如图 4.3 所示。在初始化子程序中，操作非常简单，主 要是对 LCD 发出初始化控制命令

43、，然后开显示器，写入数据，初始化过程就算 完成。 图图 4.34.3 LCDLCD 初始化子程序初始化子程序 初始化子程序说明：首先开始，然后清屏并光标复位，单片机发写命令，再 液晶显示应答。如果回答否，再回到清屏并光标复位，开始以为是继电器坏了， 经检查，原来是没有给控制加热和降温装置的继电器供电，后来接上电源后问题 就得到了解决。单片机发写命令，再液晶显示应答，如果回答是，再准备写入数 据，最后执行显示命令。 执行显示命令 清屏并光标复位 液晶显示应答否 单片机发写命令 开始 准备写入数据 否 是 图图 4.44.4 LCDLCD 流程图流程图 第 5 章 总 结 学校给我们布置了个任务,

44、让同学在毕业前进行实践调查，以便培养同学的能 力，这样会很好的锻炼我们社会交际能力，现在的社会的要求也是越来越需要我 们的能力。通过这项活动，使我们的视野更加宽阔对社会的了解更多.在调研过程 中我参加了实习，这更加让我深入的了解企业。在实际调研过程中可以通过网络， 书本，指导老师还有专业人员得到相关的信息。从各个环节入手，对厂品全方面 了解。突出应用性强，注重新技术，新成果的应用。对传感器进行类比，选材， 工艺设计突出实用性。立足基础理论，面向应用技术，以必须，够用为尺度。加 理论知识和实际应用统一。这些都是在调研中所要考虑到的。让我学到了许多知 识，培养了我的调查研究、查阅文献、收集资料和理

45、论分析的能力；分析问题和 解决问题的能力。提高自身实践技能，达到理论知识和实际应用的统一，让我受 益匪浅。调研的过程也就是探索如何将设计变为现实的过程，通过这次调研，让 我深深地感觉到我们在学校所学知识的重要性。设计知识在实际工程设计环节中 必不可少，这也让我感觉到自己所学知识的优势及不足，觉得平时的知识积累的 还不够，仍然有好多东西等着我去学习！今后要不断地提高自身的综合素质；同 时认识到实践也是一个不可缺少环节，只有不断地通过理论与实践相结合，不断 发现问题解决问题，才能创作出更好的毕业设计作品。调研使我对课题在理论上 有了一个深层次的研究，开阔了自己的设计思路，也是对我在实践环节中遇到问

46、 题的补充。通过这次实习使我对我的毕业设计课题充满信心，感谢学校和公司给 我的这次学习与实践的机会。 致 谢 在此次的设计过程中，丁忠老师对我精心辅导与严格要求，使我的设计得以 顺利完成。他的严谨治学的态度、创新的思维、无私奉献的精神深深影响着我。 让我知道了如何成为一名科学工作者、如何做学问、如何合理的设计自己的学习 和工作计划。在此表示衷心的感谢！其次要感谢所有教育过我的老师！你们传授 给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。我还要向关心和 支持我学习的朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！并在 此感谢我们实专业的同学们的热心帮助，在他们的协助下我圆满的完成

47、这次毕业 设计。 考文献 1 张友德,等.单片机原理应用与实验.上海:复旦大学出版社,2000. 2 李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1996. 3 杨恢先,黄辉先.单片机原理及应用.长沙:国防科技大学出版社,2003. 4 阳宪惠.现场总线技术及其应用.北京:清华大学出版社,1999. 5 阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,1998. 6 陈玉宏,向凤红.自动控制原理.重庆:重庆大学出版社,2003. 7 杨帮文.新编传感器实用宝典.北京:机械工业出版社,20005 8 郑啊奇.Visual Basic 教程.清华大学出版社,2007. 9 杜文洁.电

48、路基础.科学出版社,2007. 10 俞志根.传感器与检测技术.科学出版社,2007. 11 王法轮.单片机原理及应用.科学出版社,2007. 12 于安红.简明电子元器件手册.上海交通大学出版社,2005. 13 杨爱琴.数字电子技术.科学出版社,2007. E1 3V C6 0.6u C12 0.001u C4 30p C3 30p 1 2 B112V D4 DIO DE D5 DIO DE D8 DIO DE D6 DIO DE D7 DIO DE C7 10u C9 1000u C8 10u C11 47u C5 1u C10 10u C1 22u Vin 1 GND 2 Vout 3

49、 U8 VOLTREG R18 5k VCCVDD VBB 12 34 56 78 IC324C 01VBB R11 10k R19 1k 1 2 3 H1 HW FS VBB R1 1k R2 1k R3 1k R4 1k R5 1k R6 1k R7 1k R15 1k VCC R16 2k R17 2k R8 10k VCC V3 9015 Y1 CRY STAL R14 1k VCC K1 SW-PB VBB R9 10k V5 PNP1 VCC R13 1k Q5 NPN 1 J1 4098 J2 4098 D2 DIO DED1 DIO DE VDD VDD Q4 NPN 1 R121K Q1 PNP1 VCC D3 DIO DE Q6 NPN 1 Y5 15 VCC P1 PLU G AC M ALE 1 2 IN 220V D10 PHO TO R10 10K 120 219 318 417 516 615 714 813 912 1011 IC1 89C 2051 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp DS1 DPY _7-SEG _DP 附录 一、电路原理图 二、PCB 图 、 、 三、源程序 PUSHACC PUSH PSW CLRTR1 MOV RMTLEN