基于單片機(jī)的智能多功能窗戶的設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)課 題 名 稱 基于單片機(jī)的智能多功能窗戶的設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系、年級專業(yè) 信息工程系07級電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 2011年5月28日摘 要隨著高新技術(shù)及電子器件的發(fā)展，光控窗簾應(yīng)運(yùn)而生，給人們的生活帶來了很多方便。同時，也為人們的生活環(huán)境以及智能家居的實現(xiàn)提供了依據(jù)，為此，研究與設(shè)計光控智能窗簾控制系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。本電路根據(jù)生活環(huán)境需要，采用AT89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用P3口的特殊功能與P1口的空閑模式和掉電模式，根據(jù)其不同控制模式，實現(xiàn)半自動控制、自動控制、定時控制的相互轉(zhuǎn)換控制窗簾機(jī)。該設(shè)計包括光電開關(guān)電路、系統(tǒng)主控模塊、

2、電源轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路等組成，可實現(xiàn)窗簾自動升降。關(guān)鍵詞：AT89C51；單片機(jī)；定時控制；光電開關(guān)；步進(jìn)電機(jī) AbstractWith the development of high-tech and electronic devices, light control, temperature control and remote control curtains came into being, to bring a lot of people's lives easy. At the same time, but also for people's living envi

3、ronment and the realization of smart home provides the basis for this, research and design intelligent control system curtain profound practical significanceAccording to the requirements of office and living environment, this design made use of the SCM (Single Chip Micyoco ) controlling system of AT

4、89C51, the special function at P3, the idleness mode and lose-electric mode at P1. Based on the different controlling mode, we realize to control the curtain machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlling and infrared remoter. This design is made up of infrared remote ci

5、rcuit, systematic controlling mode, electrical source transformation, protective circuit, etc. It can reach the achievement of automatically rising and falling of the curtain.Key words: AT89C51；SCM；timing control；photoelectric switch；stepping motor目錄摘 要IABSTRACTII1.1 課題背景11.2 國內(nèi)外概況21.3 課題的研究工作3第2章 方

6、案設(shè)計與論證42.1 設(shè)計思路42.2 系統(tǒng)方案一42.3 系統(tǒng)方案二52.4 方案論證5第3章 硬件電路設(shè)計63.1 AT89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)73.2 晶振電路113.3 時鐘電路113.4 步進(jìn)電機(jī)電路123.5 傳感器電路133.6 A/D轉(zhuǎn)換電路14第4章 軟件設(shè)計174.1 程序設(shè)計174.2 主程序設(shè)計174.3 DS1302的控制程序184.4 顯示程序214.5 數(shù)據(jù)存儲程序21第5章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試245.1 PROTUES仿真平臺245.2 部分模塊電路仿真245.3 仿真結(jié)果分析及問題解決方案28結(jié)束語29致謝31附錄32第1章 緒論1.1 課題背景生活在提高,時代在

7、進(jìn)步,人類在向文明邁進(jìn),不同的時代對居住空間、環(huán)境有不同的要求,這是社會的必然潮流。單片機(jī)控制的自動窗簾遙控系統(tǒng)1,既能解決每天手拉開和關(guān)上窗簾的不便,又顯示出了生活的檔次,同時還可以根據(jù)光線的明暗來自動控制窗簾的開關(guān),以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線,更進(jìn)一步地滿足了人們的享受要求。所以該產(chǎn)品能形成大規(guī)模生產(chǎn),很快會普及全國市場,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；另外，除了廣大市民住宅使用外,該遙控窗簾器還可以廣泛應(yīng)用于別墅、公寓、賓館、飯店、寫字樓、歌舞廳、影劇院、會議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場所,因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。遙控自動窗簾系統(tǒng)在我國還剛剛興起,但其發(fā)展前景廣闊,推廣和應(yīng)用自動窗簾系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)

8、實意義。其一,改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的遙控自動窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能,為家庭用戶營造一個高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。單片機(jī)控制的遙控自動窗簾只用一個多功能遙控器就能控制和監(jiān)測住房的窗簾開關(guān)問題，給人們?nèi)丈仙顜順O大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式,并提高了人們的生活質(zhì)量。其二,牽動一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的遙控自動窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶,其應(yīng)用市場是龐大的,發(fā)展前景也是廣闊的,必將吸引大批有遠(yuǎn)見的各類企業(yè)介入,從而牽動一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這里最先受益的應(yīng)該是房地產(chǎn)業(yè)，單片機(jī)控制的遙控自動窗簾不僅是一個很好的概念與“賣點”，同時也是直接提升住宅檔次的一個條件,這將會給房地產(chǎn)

9、商帶來新的利潤空間。在家居集成化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢下,家居集成也成為一種潮流,許多更專業(yè)的、美觀的、智能化的家居集成產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。其三,開拓一個嶄新的市場。遙控自動窗簾系統(tǒng)牽動了許多的行業(yè),它將不僅僅是目前的IT系統(tǒng)集成商或建筑弱電工程總包商的市場,而且是專業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場。1.2 國內(nèi)外概況在歐美等發(fā)達(dá)國家,電動窗簾已廣泛應(yīng)用。在10年前,電動窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我國,可一直沒有大的推廣,這兩年,隨著電控技術(shù)的不斷提高及價格的不斷下降,電動窗簾熱才又卷土重來。據(jù)了解,全國共有170多種電動窗簾器獲得了國家專利,但就其技術(shù)本身而言,還是大同小異,但售價卻有很大差別,貴的要數(shù)千元,便宜的只要5

10、00塊。盡管遙控自動窗簾系統(tǒng)在國內(nèi)是一個新興的行業(yè),但是,它也正以不可抵擋之勢迅速崛起。遙控自動窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國以來,在短短四年的時間里,遙控自動窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè),其行業(yè)發(fā)展之迅速是目前國內(nèi)任何其它行業(yè)所無法比擬的。目前,我國遙控自動窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)廠商、分銷商、集成商與裝飾公司都形成了相當(dāng)規(guī)模,不少國內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足遙控自動窗簾系統(tǒng)行業(yè),如青島海爾、清華同方、TCL等,并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專業(yè)廠商,如上海索博智能電子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居電子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自動窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國的家庭。

11、具報道,我國2004年售出商品房1.9億,如果每20平方需要一套窗簾架產(chǎn)品,僅此一項就可以年新增窗簾架產(chǎn)品近千萬套加上。年新增窗簾架產(chǎn)品市場需求將不低于2000萬套。如果單片機(jī)控制的遙控自動窗簾,銷售占市場的5%左右,就可實現(xiàn)年產(chǎn)值上億元。隨著自動窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸興起，隨著中國電子技術(shù)的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高以及智能電子技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用,自動窗簾已經(jīng)成為未來家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向,在不久的將來,沒有自動窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢來看,在未來的20年時間里,自動窗簾行業(yè)將成為中國的主流行業(yè)之一,其市場的發(fā)展前景是非常廣闊的。1.3 課題的研究工作智

12、能家居系統(tǒng)是一個大的社會系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。自動窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個很重要的部分,需要在我國智能家居這一領(lǐng)域,建立起一個具有中國特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓自動窗簾系統(tǒng)在我國并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前?，F(xiàn)有的電動窗簾機(jī)的控制方式有固定式開關(guān)控制、遙控、光控、聲控等,其中以前兩種形式居多。就實用程度和經(jīng)濟(jì)角度來說，用固定式開關(guān)控制方式較好，這是因為窗簾的開閉不像電視機(jī)等家電產(chǎn)品開閉得那樣頻繁,每天開閉的次數(shù)不多,因此安裝在固定的地方使用也相當(dāng)方便，如把開關(guān)裝在床頭柜等電器綜合控制系統(tǒng)中,睡在床上就能控制窗簾的開閉。利用觸摸開關(guān),實現(xiàn)全自動斷電,既安全又節(jié)能,但最

13、重要的一點就是沒有實現(xiàn)完全的自動化,沒的擺脫對人的依賴作用。而采用遙控控制時,需要候機(jī)電源,不可能完全斷電而且增加遙控功能,也增加了成本,售價也相應(yīng)提高。窗簾機(jī)的控制方式大體上有三種:聲控、光控、時控,聲控和遙控屬于半自動類;而光控雖屬全自動式,但因光敏器件的靈敏度,冬夏等不同季節(jié)的光照度的不同,以及人們對起閉窗簾在時間上的要求不同,而難以實施和普及。因此，時控式的全自動窗簾機(jī)便成了專業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計人員的熱門課題2。根據(jù)以上自動窗簾有些不能實現(xiàn)完全的自動化;有些雖然實現(xiàn)了完全的自動化,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,性能不夠穩(wěn)定；有些雖然實現(xiàn)了完全的自動化,且性能還可以,但價格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用。所以我

14、想利用價格相對便宜的紅外線遙控發(fā)射芯片、單片機(jī)作為主要控制器件,來完成該系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)主要有如下幾方面的特點:（1）通過光照的強(qiáng)度對窗簾的控制。（2）時間控制開關(guān)窗簾。通過對DS1302芯片的設(shè)定,讓用戶可以隨自己的生活習(xí)慣方便的自動開關(guān)窗簾,無需手動。（3）另一種控制方式為手動控制方式,防止停電后采用手動控制。（4）美觀，以往的遙控電動窗簾都是向一邊拉或向上拉,而本設(shè)計為向兩邊打開,隨個人的愛好可以控制其大小。（5）體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實用、工作可靠。 第2章 方案設(shè)計與論證2.1 設(shè)計思路根據(jù)本設(shè)計的要求，構(gòu)思如下：（1）按鍵選擇工作狀態(tài)，自動、手動、定時功能。

15、（2）LCD液晶顯示輸狀態(tài)，但是只是輸出顯示符號012。（3）用光敏電阻模擬光的強(qiáng)度，窗簾關(guān)時光敏電阻阻值小，打開時光敏電阻阻值大。（4）窗簾上有真實時鐘。軟件的設(shè)計主要包括按鍵鍵盤的讀取、單片機(jī)掃描分析程序、判斷程序和處理程序。2.2 系統(tǒng)方案一由光電傳感器來探測外界的光強(qiáng)，從傳感器出來的信號經(jīng)過信號調(diào)理電路的放大，濾波調(diào)理后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個轉(zhuǎn)換過程需要一定時間，如果在這段時間內(nèi)信號的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會受到影響，所以期間要用到采樣保持電路。轉(zhuǎn)換后的信號由單片機(jī)控制器，來實現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示部件用來顯示電動窗簾控制器的各種狀態(tài)信息。按鍵是主要的輸入設(shè)備，

16、控制單片機(jī)的各種參量，如圖2.1方案一原理框圖所示。光電傳感器信號調(diào)整電路AD轉(zhuǎn)換器單片機(jī)顯示部分按 鍵步進(jìn)電路圖2.1 方案一的原理框圖2.3 系統(tǒng)方案二該窗簾控制器采用STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計，控制一個220v的可逆、變速電動機(jī)控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程手動開、手動關(guān)和手動?？刂?；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實現(xiàn)環(huán)境亮度光控。以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進(jìn)行設(shè)置。該紅外遙控窗簾可謂是一款多功能的窗簾控制器窗簾控制器原理圖。如圖2.2方案二原理框圖所示。遙控器STC89C52單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)紅外接收模塊圖2.2 方案二的原理框

17、圖2.4 方案論證考慮到紅外線不易仿真，而光照強(qiáng)度可以用光敏電阻來代替，這樣與單片機(jī)聯(lián)用有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能，而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能及方便地對系統(tǒng)進(jìn)行升級，實現(xiàn)基本的按鍵控制功能，感光強(qiáng)度以及定時開關(guān)窗簾的功能。所以我們采用方案一。第3章 硬件電路設(shè)計 單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)3，又稱為嵌入式微控制器(Embedded microcontroller)。常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求

18、嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣以大規(guī)模集成電路為主組成的微型計算機(jī)，它的誕生是計算機(jī)發(fā)展史上一個新的里程碑。單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過P

19、C機(jī)和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)

20、在用的全自動滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CM微處理器，俗稱單片機(jī)。它是美國ATMEL公司的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。3.1 AT89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)AT89C

21、51是一種低功耗/低電壓、高性能的八位CMOS單片機(jī)，片內(nèi)有一個4KB的FLASH可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programma-ble and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC51兼容。片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元，片內(nèi)的存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程。因此，AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。3.1.1 主要特性（1）與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容； （2

22、）4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；（3）壽命：1000寫/擦循環(huán)；（4）數(shù)據(jù)保留時間：10年；（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；（6）三級程序存儲器鎖定；（7）128*8位內(nèi)部RAM；（8）32可編程I/O線；（9）兩個16位定時器/計數(shù)器；（10）6個中斷源； （11）可編程串行通道；（12）低功耗的閑置和掉電模式；（13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 另外，AT89C51是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到零并提供兩種軟件的省電方式-空閑方式和掉電方式。在空閑方式中，CPU停止工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下次硬件復(fù)位

23、為止。3.1.2 管腳說明AT89C2051的接口線包括：P0、P1、P2、P3共四個八位口。（1）P0口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。P0口也用以輸出外部存儲器的低8位地圖1址。由于是分時輸出,故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存,地址鎖存,信號用ALE。（2）P1口是專門供用戶使用的I/O口,是準(zhǔn)雙向口。（3）P2口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時作高8位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲器時,P2口也可以作為用戶I/O口線使用,P2口也是準(zhǔn)雙向口。（4）P3口是雙功能口,該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。VCC（40）：供電電壓，其工作電壓為5

24、V。GND（20）：接地。P0端口（P0.0-P0.7）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1端口（）：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址

25、接收。 P2端口（P2.0-P2.7）：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管腳是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位的雙向

26、I/O端口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3.1所示。復(fù)位RST(9)：復(fù)位輸入。在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后口均置1，引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響4。表3.1 功能接口表ALE/PROG

27、 (30)：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN (29)：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但

28、在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP(31)：當(dāng)EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1(19)：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2(18)：來自反向振蕩器的輸出。 硬件電路總圖 硬件總電路如圖3.1所示：圖3.1 硬件電路總圖3.2 晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾

29、的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時鐘信號。圖3.2是單片機(jī)的晶振電路5。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30PF左右，該電容的大小會影響振蕩電路頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體振蕩頻率的范圍通常在1.212MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過來，運(yùn)行速度對于存儲器的速度要求就越高，對印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C51

30、常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。圖3.2 晶振電路3.3 時鐘電路本設(shè)計需要窗簾在給定的時間自動開和關(guān)，所以需要用到定時器，而為了保證單片機(jī)與外界時鐘一致，要用到一個實時時鐘電路。這里使用DS1302實時時鐘芯片來完成這項功能。DS1302是DALLAS公司生產(chǎn)的實時日歷時鐘芯片，其主要功能包括非易失性時日歷時鐘、報警器、百年歷、可編程中斷、方波發(fā)生器和114字節(jié)的非易失靜態(tài)RAM。使用DS1302時應(yīng)注意以下幾點：Vcc正常情況下為5V，當(dāng)Vcc降至4.25V時，所有的輸入被忽略，輸出為高阻狀態(tài)，Vcc降至3V時，外部電源被關(guān)斷，內(nèi)部鋰電池為實時時鐘和RAM供電，在斷電情況下，時鐘繼續(xù)運(yùn)

31、行，其中的數(shù)據(jù)可保存十年以上不會丟失。DS1302有兩種工作時序，即MOTOROLA和INTEL時序，由MOT引腳的電平指定，當(dāng)MOT引腳為高電平時選擇MOTOROLA時序，當(dāng)MOT引腳為低電平時選擇INTEL時序，圖中選為INTEL時序，這時芯片的DS引腳接系統(tǒng)的讀信號R/D，R/W引腳接系統(tǒng)的寫信號W/R。AS引腳用于分離數(shù)據(jù)地址總線AD7-AD0上的地址和數(shù)據(jù)信息，連接到MCU的ALE引腳。RESET引腳的信號對日歷時鐘和RAM沒有影響，但它影響DS1302的命令和狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在圖中直接將RESET連至Vcc，這樣可以保證DS1302在進(jìn)入或退出電源失效狀態(tài)時，其工作狀態(tài)不受RES

32、ET引腳的影響。DS1302有一個可編程輸出方波引腳SQW，從該引腳可以輸出頻率為2Hz-256Hz的方波，在系統(tǒng)中正是利用此引腳輸出周期為125MS的方波，作為MCU外部中斷INT0的中斷源實現(xiàn)周期性中斷，每當(dāng)中斷發(fā)生時，MCU讀一二次輸入口，檢查電表是否轉(zhuǎn)過一圈，在整點時還要采一次三相電流和電壓。除此之外，DS12887內(nèi)部還有128字節(jié)的RAM的單元,如圖3.3時鐘電路所示。圖3.3 時鐘電路3.4 步進(jìn)電機(jī)電路步進(jìn)電機(jī)為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化儀表等領(lǐng)域。為了實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的簡易運(yùn)動控制，一般以單片機(jī)作為

33、控制系統(tǒng)的微處理器，通過步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度和位置定位控制6。單片機(jī)在本次試驗中對步進(jìn)電機(jī)的控制從而達(dá)到對轉(zhuǎn)角和位移的控制的方法。本次設(shè)計采用兩個型號為130HZ308-450的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)對旋轉(zhuǎn)角度和位移進(jìn)行控制，該步進(jìn)電機(jī)力矩大、耐負(fù)載沖擊、精度高。其步距角為1.2°，即=1.2°，即本次設(shè)計的測控系統(tǒng)對回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角的控制精度可以達(dá)到1.2°。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路是根據(jù)控制信號工作的。而本次測控系統(tǒng)是以單片機(jī)位控制中心的，下面將介紹步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由脈沖分配器，功率驅(qū)動電路，步進(jìn)電機(jī)幾部分構(gòu)成的。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的方框

34、圖如圖3.4所示： 脈沖控制器 功率驅(qū)動電路 步進(jìn)電機(jī)負(fù)載脈沖信號圖3.4 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖3.5 傳感器電路電動窗簾要根據(jù)光照的情況而自動開關(guān)窗簾，因而需要使用到光電傳感器。這里使用光敏電阻。光敏電阻是用光電導(dǎo)體制成的光電器件，又稱光導(dǎo)管7，他是基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)工作的。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時可以加直流偏壓，也可以加交流電壓。當(dāng)無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值急劇減少，因此電路中電流迅速增加。光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。因此在自

35、動化技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中8?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ⒘蚧k、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅

36、、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。這里選用3系列的GL3526，如圖3.5傳感器電路所示。圖3.5 傳感器電路應(yīng)用光控原理工作，天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關(guān)閉。由運(yùn)放組成比較電路，同向輸入端有兩個電阻分壓得到一個電壓值，作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而反相輸入端用一個光敏電阻對外部環(huán)境的光線進(jìn)行采集，利用光敏電阻暗時電阻大，亮?xí)r電阻小的特點，來確定反向輸入端的電壓值。再兩者進(jìn)行

37、比較，比較后的信號再送入單片機(jī)89C2051的P0口，從而通過單片機(jī)來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。來實現(xiàn)天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關(guān)閉這一自動控制功能。3.6 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時，先要確定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計運(yùn)用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808，A/D轉(zhuǎn)換誤的位數(shù)確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號預(yù)處理電路精度A/D轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。本次設(shè)計使用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808。關(guān)于ADC0808的介紹：ADC0808是CMOS 單片型逐次逼

38、近式A/D 轉(zhuǎn)換器，它由8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0808可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容。ADC0808與MCS-51單片機(jī)的連接如圖3.6所示。圖3.6 ADC0808轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定A/D 轉(zhuǎn)換完成。因為只有確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才進(jìn)行傳送。為此可采用以下三種方式： （1）定時傳送方式對于一種A時子程序。A/D轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)動這個子程序，

39、延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,對于A/D轉(zhuǎn)換來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0808轉(zhuǎn)換時間為128us，相當(dāng)于6MHZ的MCS-51單片機(jī)共60 個機(jī)器周期?？筛鶕?jù)此設(shè)計一個延了。（2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片表明有轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0808 的E端，因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，則進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式中斷方式ADC0808與8031的中斷方式接口電路只需將0808的EOC端經(jīng)過一非門連接到8031的INTl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省CPU的時間，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC

40、發(fā)出一個脈沖向單片機(jī)提出中斷請求，單片機(jī)響應(yīng)中斷請求，由外部中斷1 的中斷服務(wù)程序讀A/D 結(jié)果，并啟動0808的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。設(shè)計中用單片機(jī)啟動ADC0808后，延時130us，就可以讀取正確的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。下面簡要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型。積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。 逐次比較

41、型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率（<12位）時價格便宜，但高精度（>12位）時價格很高。 串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做 （Multistep / Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度又可稱為流水線（Pipelined）型AD，

42、現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小9。 第4章 軟件設(shè)計4.1 程序設(shè)計程序設(shè)計(Programming)是指設(shè)計、編制、調(diào)試程序的方法和過程10。它是目標(biāo)明確的智力活動。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件也占有重要的地位。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計算，然后

43、再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。把一個程序分成具有多個明確任務(wù)的程序模塊，分別編制、調(diào)試后再把它們連接在一起形成一個完整的程序，這樣的程序設(shè)計方法稱為模塊化程序設(shè)計。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是能完成一定功能，并相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計方法稱為模塊程序設(shè)計法。模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：（1）程序的易讀性好；（2）程序的修改可局部化；（3）模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；（4）模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。4.2 主程序設(shè)計程序的編寫是該系統(tǒng)重要的部分，如圖4.1

44、所示。如果軟件編寫的科學(xué)就能體現(xiàn)出該系統(tǒng)功能的完整性、實用性、經(jīng)濟(jì)性。只有軟件和硬件都正確才能使電路正常工作達(dá)到我們想要的效果。本系統(tǒng)的軟件編程部分的編寫主要分為LCDLM016L顯示程序、時鐘芯片DS1302控制程序、數(shù)據(jù)存儲程序這三大類來闡述11。對DS1302芯片進(jìn)行初始化,I2C總線進(jìn)行單字節(jié)數(shù)據(jù)讀寫傳送、多字節(jié)數(shù)據(jù)讀寫傳送；控制程序,根據(jù)解碼得到的結(jié)果去執(zhí)行需要的操作。開窗簾、關(guān)窗簾、停止移動、調(diào)節(jié)實時時間、調(diào)節(jié)開窗簾時間、調(diào)節(jié)關(guān)窗簾時間、時間增加、時間減小、開關(guān)自動開關(guān)簾、開關(guān)自動關(guān)窗簾；顯示電路、實時時鐘顯示、開窗簾調(diào)時顯示、關(guān)窗簾調(diào)時顯示。關(guān)中斷設(shè)置堆棧復(fù)位，初始化按鍵處理簡碼

45、分析顯示設(shè)定時間開始計時有鍵操作？到點了？命令鍵設(shè)定鍵電機(jī)工作電機(jī)停止工作完成？電機(jī)控制鍵圖4.1程序總圖4.3 DS1302的控制程序DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)， D0=1，指定讀操作(輸出)。在DS1302的時鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個

46、SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類:一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個字節(jié)。  數(shù)據(jù)輸入時，時鐘的上升沿數(shù)據(jù)必須有效，數(shù)據(jù)的輸出在時鐘的下降沿。如果為低電平,那么所有的數(shù)據(jù)傳送將被中止且I0引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。上電時，在Vcc>2.5伏之前， 必須為邏輯0。當(dāng)把驅(qū)動至邏輯1狀態(tài)時，SCLK必須為邏輯0。單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入跟隨在寫命令字節(jié)

47、的8個SCLK周期之后，在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。DS1302的讀寫時序如圖4.2所示。圖4.2 DS1302讀、寫時序讀取實時時間過程流程如框圖4.3所示：開始變量初始化使DS1302不具備寫保護(hù)復(fù)位后產(chǎn)生一個高電平寫DS1302地址地址增加向該地址寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是否寫完復(fù)位后產(chǎn)生一個高電平寫DS1302地址地址增加將該地址數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)是否讀完傳輸數(shù)據(jù)NYNY圖4.3 DS1302流程圖4.4 顯示程序顯示程序開

48、始后，起始地址60H發(fā)送到R0，01H發(fā)送至顯示位代碼R2，再將位代碼發(fā)送到單片機(jī)A口，單片機(jī)取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換成顯示代碼發(fā)送至單片機(jī)B口，延時2ms，指針R0加1，然后判斷6顯示是否完成。如果完成則返回，沒完成則位代碼R2左移一位，繼續(xù)顯示查表，一直到6位顯示完成后返回。顯示流程如圖4.4所示：02H為1否顯示開窗簾時間定時計數(shù)器1中斷03H為1否顯示關(guān)窗簾時間顯示正常時間中斷返回NYNY圖4.4 顯示流程圖4.5 數(shù)據(jù)存儲程序AT24C02支持IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停

49、止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現(xiàn)將最多8個AT24C02器件連接到總線上，如圖4.5總線時序采樣圖。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。它通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件：不管是單片機(jī)、存儲器、LCD驅(qū)動器還是鍵盤接口。AT24C02的1、2、3腳是三條地址線12，用于確定芯片的硬件地址（實驗板中直接接地只有一塊器件）；第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過

50、這條雙向I2C總線串行傳送，SDA和SCL都需要和正電源間各接一個5.1K的電阻上拉。第7腳為WP寫保護(hù)端，接地時允許芯片執(zhí)行一般的讀寫操作，如圖4.6寫周期時序圖。接電源端時不允許對器件寫。 24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)，如圖4.7開始、停止時序圖。圖4.5 總線時序 圖4.6 寫周期時序 圖4.7 起始/停止時序 AT24C02讀寫操作流程圖如圖4.8所示：產(chǎn)生啟動條件給出從地址等待接收確認(rèn)給出數(shù)據(jù)地址等待接收確認(rèn)寫入接收數(shù)據(jù)

51、等待接收確認(rèn)產(chǎn)生啟動條件給出從地址等待接收確認(rèn)不做應(yīng)答產(chǎn)生停止條件產(chǎn)生應(yīng)答是否最后字節(jié)接收1字節(jié)數(shù)據(jù)產(chǎn)生停止條件NY寫操作流程讀操作流程 圖4.8 AT24C02讀寫操作流程圖第5章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試5.1 proteus仿真平臺在該設(shè)計中，利用Proteus軟件進(jìn)行仿真。Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐?，是目前唯一能實現(xiàn)對51、PIC、AVR、HC11、ARM等處理器的仿真軟件13。該軟件的特點是：（1）具有全速、單步、設(shè)置斷點等多種形式的調(diào)試功能。（2）集原理圖設(shè)計

52、、仿真和PCB設(shè)計于一體，真正實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整開發(fā)工具。（3）具有各種信號源和電路分析所需的虛擬儀表、是電類教學(xué)實驗與創(chuàng)新的最侍平臺。（4）支持Keil C51 uVision2、MTLAB等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。（5）具有強(qiáng)大的原理圖到PCB板設(shè)計功能，可輸出多種格式的電路設(shè)計報表。（6）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真，是獨(dú)一無二的支持處理器與外圍電路的協(xié)同仿真電路設(shè)計軟件。5.2 部分模塊電路仿真 PROTEUS軟件自帶編輯器，可以實現(xiàn)對匯編程序的編譯，其操作步驟是：（1）新建源文件：點菜單SourceAdd/Remove source Fi

53、les在出現(xiàn)的對話框中，選擇ASEM51編輯器，新建JIE.asm 源文件。（2）程序設(shè)計：點菜單SourceJIE.asm打開源文件編輯器，將將附錄程序輸入到文本中。 （3）源程序編譯：點菜單SourceBuild ALL編譯匯編源程序，生成目標(biāo)代碼文件PMD.HEX，若編譯失敗，可對程序進(jìn)行修改調(diào)試直至編譯成功。（4）目標(biāo)代碼加載：在PROTEUS編輯環(huán)境雙擊AT89C51，彈出如圖5.1所示的對話框，在PROGRAM FILE一欄中單擊打開按鈕，選中JIE.HEX文件。在CLOCK FREQUENCY欄中設(shè)置系統(tǒng)工作頻率為12MHz，單擊OK完成目標(biāo)代碼加載。5.2.1 仿真結(jié)果圖啟動按

54、鈕，進(jìn)入環(huán)境監(jiān)測自動模式，調(diào)節(jié)光敏電阻電機(jī)正反旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)光敏電阻的大小相當(dāng)于模擬環(huán)境中光照強(qiáng)度，當(dāng)光敏電阻調(diào)小時，表示環(huán)境光照弱，此時電機(jī)正轉(zhuǎn)，表示窗簾打開；當(dāng)光敏電阻調(diào)大時，表示環(huán)境光照強(qiáng)，此時電機(jī)反轉(zhuǎn)，表示窗簾關(guān)閉。如圖5.1仿真結(jié)果所示。圖5.1 仿真結(jié)果1當(dāng)按鈕選擇進(jìn)入手動狀態(tài)2時，分別按正反按鈕，此時，電機(jī)相應(yīng)的正反旋轉(zhuǎn)，表示打開和關(guān)閉窗簾，如圖5.2仿真結(jié)構(gòu)所示。圖5.2 仿真結(jié)果通過選擇按鈕選擇使顯示屏顯示0，如圖5.3仿真所示。表示窗簾工作在環(huán)境監(jiān)測模式，此時通過光敏電阻模擬環(huán)境光照強(qiáng)度來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動。圖5.3 工作狀態(tài)仿真通過選擇按鈕選擇使顯示屏顯示1，如圖5.4仿真所

55、示。顯示屏顯示1表示程序工作在定時模式，通過程序設(shè)置定時開關(guān)時間，但到達(dá)設(shè)置開關(guān)時間時，電機(jī)就自動正反旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)窗簾的定時自動開關(guān)功能。圖5.4 工作狀態(tài)仿真通過選擇按鈕選擇使顯示屏顯示2，如圖5.5仿真所示。顯示屏顯示2表示工作在手動模式，手動控制電機(jī)的正反旋轉(zhuǎn)。圖5.5 工作狀態(tài)仿真5.3 仿真結(jié)果分析及問題解決方案現(xiàn)象觀察:在MCS-51仿真器上通過編譯、加載、運(yùn)行后可以觀察到,在沒有調(diào)時鍵被按下時,顯示屏顯示“0”表示電路工作在環(huán)境模擬狀態(tài)，此時，調(diào)節(jié)光敏電阻的大小來模擬環(huán)境光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱從而使電機(jī)正反轉(zhuǎn)動，當(dāng)按下選擇按鈕時，顯示屏上顯示“1”表示電路工作在定時狀態(tài)中，程序代碼中設(shè)置有固定的定時轉(zhuǎn)動電機(jī)時間，當(dāng)?shù)竭_(dá)開關(guān)時間時，電機(jī)就自動正反轉(zhuǎn)動。當(dāng)再次按下按鈕時，顯示屏顯示“2”表示電路工作在手動狀態(tài)，分別按下正反按鈕，電機(jī)就分別正反轉(zhuǎn)動，以上過程都能完全實現(xiàn)仿真，這說明程序能夠正常的運(yùn)行,能夠使繼電器導(dǎo)通,帶動電機(jī)向正確的方向轉(zhuǎn)動。經(jīng)過在MCS-51仿真器上調(diào)試運(yùn)行,此電路及程序基本上達(dá)到了預(yù)期目的,當(dāng)然在程序中也還有很多可以改進(jìn)的