智能化电动百叶窗单片机课程设计报告说明书模板

1、.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：20XX6月5日目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358816719 一、课程设计任务书 PAGEREF _Toc358816719 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816720 课程设计题目：智能电动百叶窗 PAGEREF _Toc358816720 h - 3 - HYPERLINK l _Toc358816721 任务详情： PAGEREF _Toc358816721 h - 3 - HYPER

2、LINK l _Toc358816722 二、设计项目简介 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 各元器件资料： PAGEREF _Toc358816725 h - 4 - HYPERLINK l _Toc358816726 1.AT89C51单片机 PAGEREF _To

3、c358816726 h - 4 - HYPERLINK l _Toc358816727 2.ADC0808 PAGEREF _Toc358816727 h - 7 - HYPERLINK l _Toc358816728 3.光敏传感器 PAGEREF _Toc358816728 h - 8 - HYPERLINK l _Toc358816729 4.74SEG-MPX4-CA数码管 PAGEREF _Toc358816729 h - 9 - HYPERLINK l _Toc358816730 5.74LS245 驱动 PAGEREF _Toc358816730 h - 10 - HYPERL

4、INK l _Toc358816731 三、电路原理图 PAGEREF _Toc358816731 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816732 复位电路 PAGEREF _Toc358816732 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816733 时钟电路 PAGEREF _Toc358816733 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816734 数码管显示电路 PAGEREF _Toc358816734 h - 11 - HYPERLINK l _Toc358816735 电机控制电路 PAGEREF _Toc3588167

5、35 h - 12 - HYPERLINK l _Toc358816736 A/D转换电路 PAGEREF _Toc358816736 h - 14 - HYPERLINK l _Toc358816737 总体电路图 PAGEREF _Toc358816737 h - 14 - HYPERLINK l _Toc358816738 四、程序框图 PAGEREF _Toc358816738 h - 15 - HYPERLINK l _Toc358816739 五、程序清单 PAGEREF _Toc358816739 h - 16 - HYPERLINK l _Toc358816740 六、总结 P

6、AGEREF _Toc358816740 h - 18 - HYPERLINK l _Toc358816741 七、参考资料 PAGEREF _Toc358816741 h - 19 -课程设计任务书课程设计题目：智能电动百叶窗任务详情：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转/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,用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行

7、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S2S2S1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。设计项目简介基本要求：用MCS-51单片机,12MHz时钟,常规的上电手动复位电路3个以上的按键LED或/和数码管/和LED显示及其接口至少2路输入信号,可以使模拟量或数字量基本工作原理：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

8、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。各元器件资料：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DIPDual I

9、n 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AT89C51图2-312 AT89C51引脚图主电源引脚 Vcc40脚：一般接+5V电源正端。 Vss20脚：一般接+5V电源地端。 外接晶体振荡器引脚 XTAL

10、119脚：外接晶体振荡器的一端。 XLAT218脚：外接晶体振荡器的另一端。RST/VPD9脚：复位/备用电源线。ALE:30脚：地址锁存允许/编程线PSEN29脚：片外程序存储器读选通信号输出端, 低电平有效。PSEN31脚：片外程序存储器选用端,低电平有效。EA31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口。 以下是P3口第二功能：引脚第二功

11、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。ADC0808图2-321ADC0808内部结构图图2-322ADC0808引脚图IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对

12、应ALE上跳沿,A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START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转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。D7D0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。光敏传感器主要运用的是光敏电阻,它是一种将电阻值随入射光

13、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,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 及反相输入端,有一个输出端Vout。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。74SEG-MPX4-CA数码管图2-341 数码管引

14、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：12345678900F9H0A4H0B0H99H92H82H0F8H80H90H0C0H74LS245驱动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

15、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DIR,使得RD且PSEN有效时,74LS245输入P0.1D1,其它时间处于输出P0.1D1。电路原理图复位电路图3-1 复位

16、电路时钟电路图3-2 时钟电路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 数码管显示电路图3-32 显示实例电机控制电路如图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3-41电机控制电路图3-42手动控制图3-43自动控制A/D转换电路如图3-5,使用A/D转换器的IN0通

17、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。图3-5 A/D转换电路总体电路图图3-6 总电路图程序框图主程序框图NY进入中断在取A/D转换器的数据数据处理是否有中断控制LED显示YNY进入中断在取A/D转换器的数据数据处理是否有中断控制LED显示YN主程序开始初始化数码管显示初始化中断0启动A/D转换器,等待取数据A/D转换结束程序结束程序清单LED_0 EQU31H ;存放三个数码管LED_1 EQU 32H

18、LED_2EQU 33HAD EQU 30H ;存放AD转换后的数据的段码ORG 0000HLJMPMAINORG0003H ;中断0起始地址LJMPZD0ORG0030HMAIN:MOVLED_0,#00H ;给显示赋初值0 MOV LED_1,#00HMOV LED_2,#00HSETB EASETB EX0SETB IT0;低电平触发;在A/D转换器内取数值：WAIT: SETB p3.0CLR p3.0;启动AD转换JNB p2.7,$;等待转换结束SETB p2.6;允许输出MOV AD ,P1;暂存转换结果CLR p2.6;关闭输出LCALL BCD;调用数据处理子程序LCALL

19、LED;调用显示程序,显示转换的值SJMP WAIT;将AD转换输出的数据转换成相应的电压值：BCD: MOV A,AD;将AD转换结果转换成BCD码MOV B,#51;255/51=5.00VDIV AB MOV LED_2,A;个位数字存入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;控制数码管显示程序：LED: CLR P2.0MOVA,LED_0MOV DPTR,#TABLE1 ;送段码表首地址 MOVC A,A+DPTRSETB P2.3;允许百分位输出MOV P0,A;将位段码送给P0口LCALL DELAY;调用延时程序CLR P2.3;关闭百分位显示MOV A,LED_1MOV DPTR,#TABLE1 ;送段码表首地址MOVC A,A+DPTRSETB P2.2;允许十分位输出MOV P0,A;将位段码送给P0口LCALL DELAY;调用延时程序CLR P2.2;关闭十分位显示MOV A,LED_2MOV DPTR,#TABLE2 ;送段码表首地址MOVC A,A+DPTRSETB P2.1;允许个位输出MOV P0,A;将位段码送给P0口LCALL DELAY;调用延时程序CLR P2.1;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CLRP2.5MOVA,AD CLRC ;清除CY位CJNEA,#150,CONTROL ;将A/D转换后的数与150比较SJMPRETURNCONTROL:JNC ZHENG ;若大于,则跳至正转CJNE A,#110,F