基于單片機(jī)的紅外線自動(dòng)門控制

摘要隨著科技的不斷開展，自動(dòng)門在人們?nèi)粘Ｉ钪袛嗟玫搅藦V泛的應(yīng)用，同時(shí)對其平安性及各方面的性能的要求越來越高。自動(dòng)門的控制系統(tǒng)是隨著人們對生活條件的不斷追求，科技的不斷開展應(yīng)運(yùn)而生的高科技產(chǎn)品。由于單片機(jī)系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，所以本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器。本次設(shè)計(jì)是紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號，傳給單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)作為門驅(qū)動(dòng)裝置。通過單片機(jī)控制電機(jī)，使門自動(dòng)翻開，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門自動(dòng)關(guān)閉。在開門時(shí)可以調(diào)節(jié)開門的速度，在關(guān)門時(shí)有防夾功能。另外本設(shè)計(jì)也可監(jiān)測門內(nèi)的溫濕度并顯示。本課題主要實(shí)現(xiàn)紅外線檢測和基于STC89C52的單片機(jī)控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；熱釋紅外線傳感器；主控制器AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,automaticdoorsintheinterrupthasbeenwidelyused,people'sdailylifeandeveryaspectofitssafetyandperformancerequirementsmoreandmorehigh.Automaticdoorcontrolsystemisalongwiththepeopleofthepursuitofbetterlivingconditions,thecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyarisesatthehistoricmomentofhigh-techproducts.Becauseofthesinglechipmicrocomputersystemadaptable,highstability,sothisdesignusestheSTC89C52single-chipmicrocomputerasthemaincontroller.Isthisdesigninfraredautomaticdoorcontrolsystem,theuseofinfraredsensorsassensorthatdetectshumanradiationofinfraredenergychanges,andconvertitintoelectricalsignals,tothestepmotorasdrivedoorthroughthesingle-chipmicrocomputercontrolofthemotor,thedooropensautomatically,whenpeopleaftertakingthedoor,canmakethedoorshutdownautomatically.Canadjustthespeedofthedoorwhenopenthedoor,closethedoorwhenintheclampfunction.Inaddition,ourdesigncanalsobeusedinthemonitoringofthegateoftemperatureandhumidityanddisplay.Thistopicismainlytorealizethatinfrareddetection,andotherbasedonSTC89C52single-chipmicrocomputercontrolsystem.Keywords:singlechip;pyroelectricinfraredsensors;maincontroller目錄TOC\o"1-2"\h\u27778第1章概述 158741.1課題研究的可行性 1118321.2自動(dòng)門的開展126711.3電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和開展261811.4課題研究的目的和意義3213431.5課題研究的要求和思路4210721.6畢業(yè)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能427285第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5116922.1設(shè)計(jì)電路的框圖和原理579762.2單片機(jī)介紹6161592.3熱釋電紅外傳感器介紹10214792.4BISS0001芯片介紹和典型電路114402.5步進(jìn)電機(jī)1554332.6溫度傳感器DS18B201680742.7濕度傳感器DHT112079412.8液晶顯示模塊22160002.9ISD1760多段語音錄放芯片26232312.10本章小結(jié) 2822687第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及硬件調(diào)試29243443.1各局部程序流程設(shè)計(jì)2991073.2單片機(jī)的編程〔程序見附錄〕 3115003.3硬件電路圖 33270113.4硬件電路調(diào)試 3446053.5本章小結(jié) 351389結(jié)論3628398參考文獻(xiàn)371963致謝 387079附錄 39第1章概述1.1課題研究的可行性在不斷開展的當(dāng)今社會(huì)科技化、信息化程度越來越高，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也就越來越廣，成為人們生活不可或缺的一局部。隨著社會(huì)的開展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，利用紅外線感應(yīng)的元器件感應(yīng)到人體的存在之后控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，在紅外線感應(yīng)到人的存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的上下電平，之后傳入單片機(jī)，單片機(jī)對此產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號控制單片機(jī)的運(yùn)行。通過分析，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在理論上是完全可行的。本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、傳感器為核心的系統(tǒng)。1.2自動(dòng)門的開展自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的開展和完善。自動(dòng)門指：可以將人接近門的動(dòng)作〔或?qū)⒛撤N入門授權(quán)〕識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。自動(dòng)門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動(dòng)門開始被使用受此影響，世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)開展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。21世紀(jì)的今天，門更加突出了平安理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。在不斷開展和完善的過程中，門的高級形式自動(dòng)門起源在歐美，迅速開展

至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門。對于我們國家來說，在控制方面我們和歐美興旺國家在技術(shù)上還有很大的差距，但是讓我們欣喜地是我們國家在這方面已經(jīng)做出了很大的進(jìn)步，差距總歸是有的，但是通過我們持之不懈的努力我們和他們的差距會(huì)越來越小的。1.3電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和開展電動(dòng)機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已普及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品〔如電冰箱、空調(diào)、DVD等〕中，都大量使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。據(jù)資料顯示，在所有動(dòng)力資源中，百分之九十以上來自電動(dòng)機(jī)。同樣，我國生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動(dòng)機(jī)的。電動(dòng)機(jī)與人的生活息息相關(guān)，密不可分。電氣時(shí)代，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對電動(dòng)機(jī)的簡單控制應(yīng)用比擬多。簡單控制是指對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過繼電器，可編程控制器和開關(guān)元件來實(shí)現(xiàn)。還有一類控制叫復(fù)雜控制，是指對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進(jìn)行控制。伺服系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求。具體在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶開工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流的開展歷程。目前，伺服技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化的方向迅速開展。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速開展，微型計(jì)算機(jī)的性能越來越高，價(jià)格也越來越廉價(jià)。此外電力電子技術(shù)的開展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。因此就有可能比擬普遍地應(yīng)用微機(jī)來控制各類電機(jī)．完成備種新穎的、高性能的控制策略，是電機(jī)的各種潛在能力得到充分發(fā)揮，是電機(jī)的性能更符合使用要求，還可以制造出便于控制納新型電機(jī)，使電機(jī)出現(xiàn)新的面貌。比擬簡單的電機(jī)微機(jī)控制，例如在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讓電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)或反轉(zhuǎn)之類，只要讓微機(jī)控制繼電器或電子開關(guān)元件使電路開通或關(guān)斷就可以了。在各種機(jī)床設(shè)備及生廣流水線中，現(xiàn)在已普遍采用微機(jī)的可編程控制器。按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。至于復(fù)雜的控制，那么要用微機(jī)控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機(jī)按指定的指令準(zhǔn)確工作。通過微機(jī)控制，電機(jī)的性能有很大的提高。例如傳統(tǒng)的直流電集合變流電機(jī)各有憂缺點(diǎn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好。但帶有機(jī)械按向器，有機(jī)械磨損及換向火化等問題；交流電動(dòng)機(jī)，不管是異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電動(dòng)機(jī)簡單。工作也比直流電動(dòng)機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。交流電動(dòng)機(jī)采用正弦脈寬調(diào)制方式進(jìn)行變額調(diào)速是比擬理想的，但假設(shè)要用普通的模擬電路或數(shù)字電路完成這任務(wù)，電器相當(dāng)復(fù)雜．用微機(jī)控制就簡單多了。假設(shè)要進(jìn)一步調(diào)節(jié)精度及動(dòng)態(tài)性能，可采用矢量控制方案，它的調(diào)速性能將與直流電動(dòng)機(jī)相當(dāng)。但矢量控制比擬復(fù)雜，用傳統(tǒng)的模擬電路或數(shù)字電路根難做到，而應(yīng)用微機(jī)控制。那么能方便的實(shí)現(xiàn)。為了提高性能．在先進(jìn)的數(shù)控交流伺服系統(tǒng)中，已采用高速數(shù)字信號處理芯片，指令執(zhí)行速度到達(dá)每秒數(shù)百兆以上，且具有適合于矩陣運(yùn)算的指令。復(fù)雜的電機(jī)微機(jī)控制主要用于以下兩個(gè)方而：第一，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制。用以保證正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，發(fā)生故障后盡可能保持穩(wěn)定，到達(dá)優(yōu)化控制的目的。第二，電動(dòng)機(jī)調(diào)速及其位置伺服控制。用于鼓風(fēng)機(jī)或水泵的調(diào)速節(jié)能、數(shù)控機(jī)床、微型計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人等控制系統(tǒng)。在電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中，微機(jī)主要完成以下工作：第一，實(shí)時(shí)控制。根據(jù)給定的要求駛控制規(guī)律，對發(fā)電機(jī)的電壓，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等物理量實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。第二，監(jiān)控。完成事故報(bào)警、事故處理、系統(tǒng)診斷及管理等。第三，數(shù)據(jù)處理完成必要的數(shù)據(jù)采集、分析處理、計(jì)算、顯不、記錄等。1.4課題研究的目的和意義自動(dòng)門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中自動(dòng)平移門使用得最廣泛，我們通常所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。

自動(dòng)平移門最常見的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)門機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門翻開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。隨著電子科技的不斷開展,各種智能控制系統(tǒng)進(jìn)入人們的生活。自動(dòng)平移門控制系統(tǒng)成為學(xué)校、公司等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。1.5課題研究的要求和思路對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，結(jié)合了我們大學(xué)四年所學(xué)的很多知識，可以說是對大學(xué)四年我們所學(xué)知識的回憶和總結(jié)，要圓滿的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，必須對以前所學(xué)的知識全面的復(fù)習(xí)，還要對新知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和掌握。為了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)。第一，了解各種元器件的原理及其在電路中的作用，繪制出電路原理圖。第二，查閱相關(guān)資料，了解有關(guān)自動(dòng)門設(shè)計(jì)的一些必要的知識。第三，復(fù)習(xí)在學(xué)校里所學(xué)的知識，并借鑒和閱讀相關(guān)的設(shè)計(jì)從中找出靈感和思路。1.6畢業(yè)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)以下功能。功能一：有人來時(shí)〔進(jìn)門或出門〕開門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號檢測裝置檢測到有人時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)開門。功能二：無人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒有檢測到有人在離門一定的范圍內(nèi)，將延遲啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)關(guān)門。功能三：關(guān)門中途來人，立即開門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測到在離門一定的范圍內(nèi)有人，那么立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開門。功能四：防止夾傷乘客的防夾功能，當(dāng)門在關(guān)閉時(shí)，如果有人被夾，那么會(huì)馬上開門，這時(shí)人可以從門中離開，之后便會(huì)關(guān)門。功能五：控制門開關(guān)速度的電動(dòng)機(jī)具有變速功能，通過調(diào)速按鈕，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)開門時(shí)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制開門的速度。功能六：語音播報(bào)功能，在開門和關(guān)門之前會(huì)有相應(yīng)的關(guān)門語音提示。功能七：當(dāng)前溫度和濕度檢測并在1602液晶上顯示?？傮w結(jié)構(gòu)圖如以下圖1-1：自動(dòng)門防擠調(diào)速，語自動(dòng)門防擠調(diào)速，語音播報(bào)自動(dòng)門控制人體信號熱釋電紅外線傳感器DS18B20溫度傳感器測量溫度門內(nèi)環(huán)境DHT11濕度傳感器測量濕度溫度濕度測量結(jié)果在液晶1602中顯示光學(xué)系統(tǒng)〔菲涅爾透鏡〕圖1-1總體結(jié)構(gòu)圖第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)電路的框圖和原理紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成，本系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測電路，門擠壓檢測電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、語音播報(bào)電路、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路、溫度濕度測量、溫濕度顯示電路局部組成。單片機(jī)循環(huán)檢測紅外檢測電路和門行程檢測電路輸出信號，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過程中遇到人或其他障礙物時(shí)門無條件朝相反方向翻開，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。系統(tǒng)硬件框圖如圖2-1所示。STCSTC89C52單片機(jī)紅外線感應(yīng)擠壓檢測電機(jī)調(diào)速語音播報(bào)溫度測量濕度測量溫濕度顯示控制方式切換圖2-1系統(tǒng)硬件框圖圖2-1紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件圖框圖感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟；門扇開啟后由控制器做出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。圖2-1紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件圖框圖2.2單片機(jī)介紹單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要局部都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，局部存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。單片機(jī)在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，尤其是在工業(yè)控制方面的應(yīng)用最為廣泛，單片機(jī)的應(yīng)用代替了很多用到人的地方，大大提高了工作效率。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中AT89C2051是它的一種精簡版本。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖2-2所示。圖2-2STC89C52外形及引腳圖STC89C52管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)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(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時(shí)，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(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流〔ILL〕這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。P3.0—RXD：串行輸入口P3.1—TXD：串行輸出口P3.2—/INT0：外部中斷0P3.3—/INT1：外部中斷1P3.4—T0：記時(shí)器0外部輸入P3.5—T1：記時(shí)器1外部輸入P3.6—/WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器P3.7—/RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號，單片機(jī)的P3口不同于單片機(jī)的其他I/O口，作為一個(gè)特殊的I/O端口P3口有著與其他的I/O端口所不具備的第二功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，那么單片時(shí)機(jī)復(fù)位，因此RST端口作為單片機(jī)的復(fù)位端口。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，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(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，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：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN信號的出現(xiàn)，選通外部程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器將相應(yīng)的地址單元的內(nèi)容送出至數(shù)據(jù)總線，供CPU讀取。PSEN端和ALE端具有同樣的驅(qū)動(dòng)能力。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。MCS-51單片機(jī)有四組8位并行輸入/輸出口P0～P3，供32個(gè)輸入/輸出引腳。端口引腳為P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7。80C52單片機(jī)有4個(gè)并行的IO口即P0、P1、P2、P3，每一個(gè)端口有8條IO口線80C52單片機(jī)還有1個(gè)全雙功能的串行IO口，可以和主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊。該串口有2條線即發(fā)送數(shù)據(jù)線和接受數(shù)據(jù)線。單片機(jī)內(nèi)部的四個(gè)8位端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，所以對應(yīng)的其中的功能也隨之有所差異，P0口作為特殊的I/O的端口其內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)決定著其余其他的端口的不同，單片機(jī)內(nèi)部的四個(gè)8位端口的功能：P0口：P0口可作為輸入/輸出口，但在實(shí)際應(yīng)用中常作為地址/數(shù)據(jù)總線口，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分別為P0口。P1口：P1口的每一位都能作為可編程輸入或輸出線。P2口：P2口可作為輸入口或輸出口使用，外接I/O設(shè)備時(shí)，又作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口一起組成16位地址總線。P3口：P3口為雙功能口。作為第一功能使用時(shí)，其功能同PI口。當(dāng)作第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表2-1所示。表2-1P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD〔串行輸入口〕P3.1TXD〔串行輸出口〕P3.2INT0〔外部中斷0輸入線〕P3.3INT1〔外部中斷1輸入線〕P3.4T0〔定時(shí)器0外部輸入〕P3.5T1〔定時(shí)器1外部輸入〕P3.6WR〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號輸出〕P3.7RD〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號輸出〕STC89C52主要特性與MCS-51兼容，壽命：1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24H，三級程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。以上討論針對標(biāo)準(zhǔn)51系列單片機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)就片內(nèi)資源來說是不滿足工程的硬件要求的。主要是因?yàn)槌绦蚝蛿?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量太小。其次，對于其他的很多功能，單片機(jī)來完成此工程來說51機(jī)的中斷資源和運(yùn)行速度也不令人滿意。根據(jù)工程的任務(wù)及技術(shù)要求分析，結(jié)合上面列舉的標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)系統(tǒng)的硬件資源，得到的結(jié)論是：標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機(jī)完成很多的工程任務(wù)有一定缺陷。標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)作為主控器的缺點(diǎn)分析：51機(jī)的程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量小是核心問題，片上資源缺乏，需要外擴(kuò)。隨著單片機(jī)向片上系統(tǒng)方向的開展，單片機(jī)應(yīng)用也從系統(tǒng)擴(kuò)展工作方式向單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)方向開展，這是由單片機(jī)豐富的片內(nèi)資源支持的。從設(shè)計(jì)理念上說，硬件設(shè)計(jì)越簡單，使用器件越少，系統(tǒng)可靠性就越高。因此，綜合考慮在做其他的很多工程的時(shí)候，51單片機(jī)并不一定就是首選。因?yàn)?2單片機(jī)只比51單片機(jī)多了一個(gè)定時(shí)器T2，因此，編程時(shí)的頭文件，reg52.h中也比reg51.h多了幾行定義T2存放器的內(nèi)容除此之外兩種單片機(jī)的開發(fā)板、引腳等都相同故將兩種單片機(jī)放在一起進(jìn)行介紹，對于51單片機(jī)和52單片機(jī)的區(qū)別在于其內(nèi)部的存儲(chǔ)器的大小，還有52是51的增強(qiáng)型，S52比C51,定時(shí)器多一個(gè)T2〔這個(gè)東東強(qiáng)悍的很〕，RAM多128B，ROM多4K，中斷多了2個(gè)，多一個(gè)看門狗,在掉電、數(shù)據(jù)指針等方面還有一些改良。S52的最高外接晶振可以到達(dá)33MHz，C51大概只有24MHz。對于不同的單片機(jī)來說在工業(yè)應(yīng)用中有著不同的用處。51/52單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51/52系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場。51/52單片機(jī)是根底入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。51/52單片機(jī)的管腳也很有特點(diǎn)，大多數(shù)51/52單片機(jī)的管腳都大同小異。芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1〞且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，STC89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2.3熱釋電紅外傳感器介紹熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩局部各分成假設(shè)干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10-20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)外表做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有ΔT的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓ΔV。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷ΔQ會(huì)跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)ΔT=0，傳感器無輸出。假設(shè)人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，那么溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見以下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應(yīng)管FET等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干預(yù)濾光片，對太陽光和熒光燈光的短波長〔約5mm以下〕可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長在8mm-12mm之間的紅外信號的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，為了只對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如圖2-3圖2-3熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。2.4BISS0001芯片介紹和典型電路BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于平安區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比擬器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。BISS0001采用16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。1腳〔A〕為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A＝1時(shí)電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A＝0時(shí)電路那么不可。2腳〔V0〕為控制信號輸出端，當(dāng)有傳感信號輸人時(shí)，V0輸出高電平。3腳〔RX〕和4腳〔CX〕為輸出定時(shí)控制器T，定時(shí)時(shí)間為：TX＝50×103RXCX。5腳〔Ri〕和6腳Ci〕為鎖定時(shí)間控制器Υi的外接元件，鎖定時(shí)間Ti＝24RiCi。7腳〔VSS〕為電源正端。8腳〔VRF〕為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，假設(shè)按ⅤSS，使定時(shí)器復(fù)位。9腳〔Vc〕為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC＜VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時(shí)允許觸發(fā)。10腳〔IB〕為偏置電流設(shè)置端，由外接電阻RB接ⅤSS端，RB一般取1MΩ的電阻。11腳〔VDD〕為電源正、負(fù)端。12腳〔OUT2〕為第二級運(yùn)放的輸出端。13腳〔IN2-〕為第二級運(yùn)放的反相輸人端。14腳〔IN1+〕第一運(yùn)放的同相輸入端。15凈〔IN1-〕第一運(yùn)放的反相輸入端。16腳〔OUT1〕為第一運(yùn)放的輸出端。2.4.1BISS0001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)運(yùn)算放大器將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器進(jìn)行第二級放大，再經(jīng)由電壓比擬器構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。探頭的窗口為長方形，當(dāng)人體從左到右或從右到左走過時(shí),紅外光譜到達(dá)雙元的時(shí)間距離有差值差值越大感應(yīng)越靈敏，當(dāng)人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時(shí)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個(gè)方向靈敏度強(qiáng)，安裝時(shí)仍須盡量按以上要求。BISS0001的特點(diǎn)：CMOS工藝，公耗低，數(shù)?；旌希哂歇?dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾，內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，采用16腳DIP封裝，對于此芯片的工作電壓范圍寬〔3V～5V)。BISS001管腳圖及管腳說明BISS0001芯片采用16腳DIP封裝，同時(shí)也有貼片式封裝的形式和其他的芯片一樣我們要正確的區(qū)分各個(gè)管腳的位置和作用。BISS0001管腳圖如圖2-4所示。圖2-4BISS001管腳圖BISS001芯片的每一個(gè)管腳都有著不同的功能和作用，當(dāng)我們知道每一個(gè)管腳的具體位置之后，接下來我們要做的是對，芯片每一個(gè)管教的作用和功能了解和掌握，并會(huì)熟練應(yīng)用在我們要做工程中。BISS001芯片管腳說明如表2-2所示。表2-2BISS0001管腳說明引腳名稱I/O功能說明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇。當(dāng)A為“1〞時(shí)允許重復(fù)觸發(fā)反之不可重復(fù)觸。2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0〞時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)Vc>VR時(shí)允許觸發(fā)10IB-運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD-工作電源正端122OUTO第二級運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級運(yùn)算放大器的輸出端BISS0001工作原理BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比擬器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰．?dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測信號，然后由14腳輸入BISS0001經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測信號〔正向脈沖信號〕。輸出脈沖信號的寬度由外接電阻R9和電容C6來決定。當(dāng)2腳輸出控制脈沖后，電子開關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無線電發(fā)射電路由于得到電源而開始工作。BISS0001應(yīng)用線路圖如2-5所示。圖2-5BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，假設(shè)環(huán)境較明亮，R的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片那么處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間TX由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。在BISS0001的內(nèi)電路中，上圖中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級放大，再經(jīng)由電壓比擬器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。2.5步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移．即結(jié)一個(gè)脈沖信號，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速開展。其領(lǐng)域內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用都推動(dòng)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開展和進(jìn)步，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的在各個(gè)行業(yè)上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的開展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡單和緊湊。測速電機(jī)是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓，并傳遞到輸入端作為反響信號。相較于其他電動(dòng)機(jī)而言，步進(jìn)電機(jī)有著其獨(dú)特的特點(diǎn)和功能。第一，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單廉價(jià)，又非?？煽?。同時(shí)，它也可以與角度反響環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。第二，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停正反轉(zhuǎn)及變速。第三，速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。第四，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和直流電源第五，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象。必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。第六，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大帶慣性負(fù)載的能力較差。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成使用和控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，那么有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)與之對應(yīng)，其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖如圖2-6所示。信號分配信號分配脈沖信號負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大圖2-6驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖圖2-6驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生，其根本控制作用如下所述。對于反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制換相順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這—過程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序?yàn)锳-CA-C-BC-B-AB；共有八個(gè)通電狀態(tài)P1口輸出控制信號，0表示繞子通電，表示繞子斷電，那么可以用六個(gè)字來表示六個(gè)通電狀態(tài)。對于三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的脈沖分配，三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)的這六個(gè)字表示步進(jìn)電機(jī)的通電狀態(tài)表如表2-3所示。表2-3通電狀態(tài)A11006HAB10008HB10109HBC00101HC01103HCA01002H步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。在步進(jìn)電機(jī)以三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式工作時(shí)控制電路模型如圖2-7所示。P1.0P1.0P1.1P1.28951系列單片機(jī)A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)圖2-7控制電路模型圖2-7控制電路模型2.6溫度傳感器DS18B20DS18B20是美國DSLLAS半導(dǎo)體公司推出的第一篇支持“一線總線〞接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串型數(shù)字信號，并將信號傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，此傳感器的一個(gè)很大的特點(diǎn)便是單總線的結(jié)構(gòu)。DS18B20溫度傳感器特性對于DS18B20來說具有很多獨(dú)有的特點(diǎn)。相較于其他的點(diǎn)球按鍵來說適應(yīng)電壓范寬，電壓范圍在3.0～5.5V，在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。具有獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。測溫范圍-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃時(shí)精度為±0.5℃?？删幊谭直媛蕿?～12位，對應(yīng)的可分辨率溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125引腳介紹DS18B20有兩種封裝：三腳直插式〔用的最多、最普遍的封裝〕和八腳貼片式，封裝引腳不同代表DS18B20安裝形式的不同，引腳封裝圖如圖2-8所示。121234VQVDDNCNCGNDNCNCNC8765DS18B20123GNDI/OVDDa〕直插型DS18B20b)貼片型DS18B20圖2-8DS18B20引腳封裝圖DS18B20芯片的每一個(gè)管腳都有著不同的功能和作用，當(dāng)我們知道每一個(gè)管腳的具體位置之后，接下來我們要做的是對，芯片每一個(gè)管腳的作用和功能了解和掌握，此處阿甘器在不同的應(yīng)用場合會(huì)有著不同的作用，此傳感器對溫度的測量是有著其特殊的要求，測量不同的溫度對應(yīng)著不同的型號，并會(huì)熟練地應(yīng)用在我們所要做的工程中。DS18B20的引腳定義如表2-4所示。表2-4DS18B20引腳定義引腳定義GND電源負(fù)極DQ信號輸入輸出VDD電源正極NC空硬件連接DS18B20寄生電源供電方式，在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號線上汲取能量：在信號線DQ處于高電平期間把能量儲(chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源〔電容〕充電。獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處：第一，進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時(shí)，無需本地電源。第二，可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM。第三，電路更加簡潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測溫。要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流到達(dá)1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測溫時(shí)，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量，會(huì)造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。因此，該電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。DS18B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式。為了使DS18B20在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供給，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，用MOSFET把I/O線直接拉到VCC就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多10US內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供給缺乏的問題，因此也適合于多點(diǎn)測溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根I/O口線進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。DS18B20的外部電源供電方式，在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，其VDD端用3～5.5V電源供電，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流缺乏的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否那么不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃工作原理硬件電路連接好以后，單片機(jī)需要怎么樣工作才能將DS18B20中的溫度數(shù)據(jù)讀取出來呢，下面將給出詳細(xì)分析。首先我們來看控制DS18B20的指令。33H—讀ROM，讀DS18B20溫度傳感器ROM的編碼〔即64位地址〕。55H—匹配ROM，發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20并使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀/寫做準(zhǔn)備。F0H—搜索ROM，用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)，識別64位ROM地址，為操作個(gè)器件做好準(zhǔn)備。CCH—跳過ROM，忽略64為ROM地址，直接向18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于一個(gè)從機(jī)工作。ECH—告警搜索命令，執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的芯片才做出響應(yīng)。以上這些指令設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器是64位光刻ROM。64位光刻ROM中的序列號是出廠前被光刻好的，它可以看做該DS18B20的地址序列碼。其各位排列順序是：開始8位為產(chǎn)品類型標(biāo)號，接下來48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼〔CR=X8+X5+X4+1〕。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一條總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。下面介紹以上幾條指令的用法。當(dāng)主機(jī)需要對眾多在線DS18B20中的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)，首先應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS18B20掛接，讀出其序列號；然后再將所有的DS18B20掛接到總線上，單片機(jī)發(fā)出匹配ROM命令〔55H〕，緊接著主機(jī)提供的64位序列〔包括DS18B20的48位序列號〕之后的操作就是針對該DS18B20的。如果主機(jī)只對一個(gè)DS18B20進(jìn)行操作，就不需要讀取ROM編碼以及匹配ROM編碼了，只要用跳過ROM〔CCH〕命令，就可以進(jìn)行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。44H—溫度轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長為750ms〔9位為93.75ms〕。48H—復(fù)制暫存器，將RAM中第2,3字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到E2ROM中。B8H—重調(diào)E2ROM中內(nèi)容回復(fù)到RAM中的第3，4字節(jié)。B4H—讀供電方式，讀DS18B20的供電模式。寄生供電時(shí)，DS18B20發(fā)送0；外接電源供電時(shí)，DS18B20發(fā)送1。對于DS18B20溫度傳感器來說有著其相應(yīng)的編程模式，由于采用單總線通訊方式，那么其在與單片機(jī)通訊時(shí)就會(huì)因此而比肩簡單，以上這些指令涉及的存儲(chǔ)器為高速暫存器RAM如表2-5所示。表2-5高速暫存器RAM存放器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位〔LSB〕0溫度值高位〔MSB〕1高溫限值〔TH〕2低溫限值〔LT〕3配置存放器4保存5保存6保存7CRC校驗(yàn)值8高速暫存器RAM由9個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成。第0～1字節(jié)是溫度的顯示位；第2和第3個(gè)字節(jié)是復(fù)制的TH和TL，同時(shí)第2和第3個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；第4個(gè)字節(jié)是配置存放器，同時(shí)第4個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；第5,6,7三個(gè)字節(jié)的保存的?？呻姴脸鯡2ROM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個(gè)配置存放器。DS18B20在出廠時(shí)默認(rèn)配置為12位，其中最高位為符號位，即溫度值共11位，單片機(jī)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一次會(huì)讀2字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)后再乘以0.0625便為所測的實(shí)際溫度值。2.7濕度傳感器DHT11DHT11產(chǎn)品概述相對濕度和溫度測量全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出，卓越的長期穩(wěn)定性，無需額外部件，超長的信號傳輸距離，超低能耗4引腳安裝，完全互換。 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最正確選那么。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。操作過程在連接實(shí)際電路時(shí)需對電路接口說明，建議連接線長度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用適宜的上拉電阻。典型應(yīng)用電路如圖2-9圖所示。VDDVDDVDDGNDMCUDHT115KDATA123圖2-9典型應(yīng)用電路電源引腳，DHT11的供電電壓為3－5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳〔VDD，GND〕之間可增加一個(gè)100nF的電容，用以去耦濾波。串行接口，DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，一次通訊時(shí)間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)和整數(shù)局部。當(dāng)前小數(shù)局部用于擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零.操作流程如下，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。數(shù)據(jù)格式，8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)〞所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取局部數(shù)據(jù)。從模式下，當(dāng)一次溫濕度采集之后DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號。通訊過程總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機(jī)的開始信號后，等待主機(jī)開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平主機(jī)發(fā)送開始信號延時(shí)等待20-40us后，主機(jī)發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可，總線為高電平時(shí)過程圖如圖2-10圖所示。圖2-10總線為高電平時(shí)通訊過程圖總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位。如果讀取響應(yīng)信號為高電平，那么DHT11沒有響應(yīng)，請檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)，總線為低電平時(shí)通訊過程圖如圖2-11圖所示。圖2-11總線為低電平時(shí)通訊過程圖2.8液晶顯示模塊液晶顯示模塊外觀及引腳本系統(tǒng)使用的是1602液晶顯示模塊。1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、位數(shù)多、程序簡單的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)顯示可以分為字符型液晶。以下是1602液晶顯示器外型圖如圖2-12所示。圖2-12液晶顯示器外形圖1602液晶顯示采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：〔模塊反面有標(biāo)注〕第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地電源時(shí)比照度最高。第4腳：RS為存放器選擇。第5腳：RW為讀寫信號線低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，其相應(yīng)的上下電平信號對應(yīng)液晶的不同的工作狀態(tài)，并以此為依據(jù)進(jìn)行通訊。第6腳：E端為使能端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，此八個(gè)引腳與單片機(jī)的八個(gè)I/O進(jìn)行連接，此八個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)的是1602液晶與單片機(jī)進(jìn)行通訊。第15～16腳：空腳，此兩腳是對1602液晶顯示器的液晶屏顯示的背光面進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳或16腳接口。各引腳接口說明如表2-6所示。表2-6LCD1602各引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極液晶顯示模塊控制命令1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的?！舱f明：1為高電平、0為低電平〕指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。高電平表示有效，低電平那么無效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。控制指令表如2-7所示。表2-7LCD1602控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。在實(shí)際電路板的設(shè)計(jì)中，會(huì)考慮增加上拉電阻，以保護(hù)系統(tǒng)和提高系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力。另外有些設(shè)計(jì)中也會(huì)考慮使用排線作為單片機(jī)與液晶顯示的接口，具體使用哪一種連接方式，可以根據(jù)情況而定，在本系統(tǒng)中使用排針連接。液晶讀寫操作時(shí)序首先來說一下操作時(shí)序時(shí)間表示可能高也可能低，視數(shù)據(jù)而定。交叉線表示狀態(tài)的上下變化點(diǎn)，可以是高變低，也可以是低變高，讀操作時(shí)序如圖2-13所示。圖2-13讀操作時(shí)序如圖讀操作和寫操作在形式上是相同的，在內(nèi)容上那么是相反的，一個(gè)是從1602液晶中讀數(shù)據(jù)，一個(gè)是往液晶中寫數(shù)據(jù)，操作時(shí)序如圖2-14所示。圖2-14寫操作時(shí)序如圖2.9ISD1760多段語音錄放芯片ISD1700系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示,雙運(yùn)作模式〔獨(dú)立和嵌入式〕，以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。ISD1760芯片的特點(diǎn)ISD1760芯片可錄、放音十萬次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電。保存一百年兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式，可處理多達(dá)255段以上信息。有豐富多樣的工作狀態(tài)提示。多種采樣頻率對應(yīng)多種錄放時(shí)間。音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美。芯片的電特性，工作電壓為2.4V-5.5V最高不能超過6V，靜態(tài)電流為0.5-1uA，工作電流為20mA，用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)間和錄放音質(zhì)。ISD1760芯片獨(dú)立按鍵工作模式ISD1700的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強(qiáng)大。不僅有錄、放功能，還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。在按鍵模式工作時(shí)，芯片可以通過/LED管腳給出信號來提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，用戶也可自定4種提示音效。錄音操作：按下REC鍵，/REC管腳電平變低后開始錄音，直到松開按鍵使電平拉高或者芯片錄滿時(shí)結(jié)束。錄音結(jié)束后，錄音指針自動(dòng)移向下一個(gè)有效地址。而放音指針那么指向剛剛錄完的那段語音地址。放音操作：放音操作有兩種模式，分別是邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)，都由/PLAY管腳觸發(fā)。放音模式，第一種模式放音模式邊沿觸發(fā)模式：點(diǎn)按一下PLAY鍵/PLAY管腳電平變低便開始播放當(dāng)前段的語音，并在遇到EOM標(biāo)志后自動(dòng)停止。放音結(jié)束后，播放指針停留在剛播放的語音起始地址處，再次點(diǎn)按放音鍵會(huì)重新播放剛剛的語音。在放音期間，LED燈會(huì)閃爍直到放音結(jié)束時(shí)熄滅。如果在放音期間點(diǎn)按放音鍵會(huì)停止放音。第二種模式放音模式電平放音模式：如果一直按住PLAY鍵使/PLAY管腳電平持續(xù)為低，那么會(huì)將芯片內(nèi)所有語音信息播放出來，并且循環(huán)播放直到松開按鍵將/PLAY管腳電平拉高。在放音期間LED閃爍。當(dāng)放音停止，播放指針會(huì)停留在當(dāng)前停止的語音段起始位置。快進(jìn)操作：點(diǎn)按一下FWD按鈕將/FWD端拉低，會(huì)啟動(dòng)快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來將播放指針移向下一段語音信息。當(dāng)播放指針到達(dá)最后一段語音處時(shí)，再次快進(jìn)，指針會(huì)返回到第一段語音。當(dāng)下降沿來到/FWD端時(shí)，快進(jìn)操作還要決定于芯片當(dāng)時(shí)的狀態(tài)。擦除操作：擦除操作分為單段擦除和全體擦除兩種擦除方式，區(qū)別如下。對于單個(gè)擦除：只有第一段或最后一段語音可以被單個(gè)擦除。點(diǎn)按一下ERASE健將/ERASE管腳拉低，這時(shí)具體的擦除情況要看播放指針的狀態(tài)。如果芯片空閑并且播放指針指向沒有指向第一或最后一段語音，那么不會(huì)刪除任何語音，播放指針也不會(huì)被改變。如果芯片當(dāng)前正在播放第一段或最后一段語音，點(diǎn)按下ERASE鍵會(huì)刪除當(dāng)前語音。對于全體擦除：當(dāng)按下ERASE鍵將ERASE管腳電平拉低超過2.5秒鐘，觸發(fā)全體擦除操作，刪除全部語音信息。復(fù)位操作：如果用RESET控制此管腳，建議/RESET管腳與地之間連接一個(gè)0.1μF電容。當(dāng)RESET被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語音信息的位置。音量操作：點(diǎn)按一下VOL鍵將/VOL管腳拉低會(huì)改變音量大小。每按一下，音量會(huì)減小一檔，再到達(dá)最小檔后再按的話，會(huì)增加音量直到最大檔，如此循環(huán)。總共有8個(gè)音量檔供用戶選擇，每一檔會(huì)改變4dB。復(fù)位操作會(huì)將音量檔放在默認(rèn)位置，即最大音量。FT直通操作：將/FT管腳與GND短接，持續(xù)保持在低電平會(huì)啟動(dòng)直通模式。出廠設(shè)定的是在芯片空閑狀態(tài)，直通操作會(huì)將語音從Analn端通往喇叭端或AUD輸出口。在錄音期間開啟FT功能，會(huì)同時(shí)錄下Analn進(jìn)入的語音信號。提示音(SE)編輯：ISD1700S中設(shè)計(jì)了4種聲音來提示當(dāng)前的工作狀態(tài)，分別為SE1，SE2，SE3，SE4。SE1：錄音，下一曲或全部擦除的開始；SE2：錄音，單首擦除或最后一曲結(jié)束時(shí)；SE3：無效地擦除操作；SE4：全部擦除成功。進(jìn)入SE編輯模式:首先保持FWD為低3秒左右，然后LED會(huì)閃一下〔假設(shè)有SE1，會(huì)同時(shí)播放SE1〕。但是假設(shè)當(dāng)前曲目為最后一曲或沒有錄音那么LED會(huì)閃兩下〔假設(shè)有SE2，會(huì)同時(shí)播放SE2〕。其次保持FWD為低，然后按下REC使之為低直到LED閃一下。最后LED再閃一下說明已經(jīng)進(jìn)入SE編輯模式；進(jìn)入此模式后，當(dāng)前待編輯SE為SE1。編輯:進(jìn)入SE編輯模式后可按原來的方式進(jìn)行錄音，放音和擦除。按FWD可選SE1至SE4，按FWD后可根據(jù)LED的閃動(dòng)次數(shù)來判斷當(dāng)前的SE，閃一下為SE1，閃兩下為SE2，依此類推。退出SE編輯模式:操作方法同進(jìn)入方法一樣。SE編輯的時(shí)間長度如下表2-8表所示。表2-8SE編輯的時(shí)間長度采樣率12KHz8KHz6.4KHz5.3KHz4KHzSE時(shí)長0.33Sec0.5Sec0.625Sec0.75Sec1Sec2.10本章小結(jié)本章對系統(tǒng)實(shí)物的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單的介紹，分別詳細(xì)的介紹了別業(yè)設(shè)計(jì)所用到的每個(gè)元器件的根底知識和器件工作的流程，讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的元器件的內(nèi)容有了相應(yīng)的了解。通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，我對后面后面的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)奠定了硬件根底，并在這一章論證了其它的使用方案，擴(kuò)展了元器件的用途。這一章歷時(shí)最長，從方案的論證開始到實(shí)物的制作完成歷時(shí)近兩個(gè)月，將我畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要過程都記載在上面了。第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及硬件調(diào)試3.1各局部程序流程設(shè)計(jì)對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)，應(yīng)該先明確此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體流程，并畫出相應(yīng)的程序流程圖。便應(yīng)該畫出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主程序流程圖，在主程序中應(yīng)該對相應(yīng)的定時(shí)器和中斷進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，設(shè)置定時(shí)器的初值和工作方式，設(shè)置中斷的工作方式。之后便是其他各局部的程序，主程序流程方框圖如圖3-1圖所示。NN定時(shí)器T0、T1的初始化人體紅外線檢測Y開定時(shí)器開中斷DS18B20檢測溫度開門程序測量結(jié)果在1602上顯示DHT11檢測溫度濕度開始圖3-1主程序流程方框圖在主程序中只是畢業(yè)設(shè)計(jì)程序中整體的程序，其還有眾多的子程序并被主程序調(diào)用從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中所要實(shí)現(xiàn)的功能。在主程序中曾提到過的開門程序，便是眾多子程序中最重要的一個(gè)子程序，再次單列出并單獨(dú)繪制其程序流程圖。在開門子程序中，當(dāng)主程序運(yùn)行并進(jìn)入到該子程序中，首先運(yùn)行的的是實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)開門程序，之后步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開門，此時(shí)判斷是否應(yīng)該加速開門，是那么加速開門，否那么進(jìn)入關(guān)門程序。其相應(yīng)的開門子程序流程方框圖如圖3-2所示。語音播報(bào)開門語音播報(bào)開門返回NYN語音播報(bào)關(guān)門電機(jī)正轉(zhuǎn)開門電機(jī)加速開門電機(jī)正轉(zhuǎn)開門電機(jī)加速開門擠壓Y電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門圖3-2開門子序流程方框圖在上圖開門子程序流程圖中，在步進(jìn)電機(jī)完成加速開門或是沒有選擇加速開門是，程序便會(huì)進(jìn)入關(guān)門子程序。首先是完成語音播報(bào)關(guān)門程序，之后電機(jī)開始反轉(zhuǎn)關(guān)門，在關(guān)門的時(shí)候這里設(shè)置有防擠壓程序，當(dāng)沒有人受到門的擠壓時(shí)，那么步進(jìn)電時(shí)機(jī)一直反轉(zhuǎn)關(guān)門直到完成關(guān)門程序。當(dāng)人如果受到了門的擠壓的時(shí)候，電時(shí)機(jī)馬上停止并正轉(zhuǎn)開門，一段時(shí)間之后，門會(huì)完成關(guān)門程序。對于程序流程圖來說只是輔助自己更好的完成程序的設(shè)計(jì)和編寫，在編寫程序之前首先對整個(gè)程序的流程有個(gè)大概的了解，之后在編寫程序時(shí)便會(huì)以此為依據(jù)和參考，防止出錯(cuò)。在開門過程中首先進(jìn)行門狀態(tài)檢測，根據(jù)所檢測到的信號判斷自動(dòng)門上次停機(jī)所處位置。根據(jù)檢測結(jié)果確定門此刻應(yīng)運(yùn)行方式，如檢測出門是半開狀態(tài)，門直接轉(zhuǎn)入加速開門的過程。如檢測出門是全開狀態(tài)，門轉(zhuǎn)入延時(shí)開門過程。如檢測出門是全關(guān)狀態(tài)，那么在檢測到有人出人時(shí)，門會(huì)緩慢翻開，之后加速運(yùn)行，接著減速運(yùn)行，最后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，門由于慣性緩慢關(guān)閉。自動(dòng)門開門后暫停一段時(shí)間，然后關(guān)門。關(guān)門是開門的一個(gè)反過程，它經(jīng)過慢速運(yùn)行、加速運(yùn)行、減速運(yùn)行、慣性運(yùn)動(dòng)直至停止這幾個(gè)過程。在自動(dòng)門關(guān)閉過程中當(dāng)系統(tǒng)接收到由紅外線傳感器電路發(fā)出的有人出入的信號時(shí)，門會(huì)重新翻開。與開門情況不同的是當(dāng)在關(guān)門過程中檢測到故障信號時(shí)門會(huì)朝反方向運(yùn)動(dòng)，將門翻開，這樣可以排除因自動(dòng)門遇到障礙物或人身體而產(chǎn)生故障信號使整個(gè)系統(tǒng)停止工作的可能。為了運(yùn)行過程可靠，在以不同速度運(yùn)行過程中，對運(yùn)行時(shí)間做了平安設(shè)置，當(dāng)在開門狀態(tài)下檢測到運(yùn)行時(shí)間超過平安時(shí)問或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，程序轉(zhuǎn)人故障處理程序。3.2單片機(jī)的編程〔程序見附錄〕本次設(shè)計(jì)的程序的系統(tǒng)編程是用KeiluVision2軟件來實(shí)現(xiàn)的。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級語言的優(yōu)勢。編程的具體步驟如下：〔1〕翻開KEIL軟件，新建工程。在桌面上建立一個(gè)名為“測試程序〞的文件夾，翻開KEIL編程軟件，選擇project——newproject創(chuàng)立工程，將其命名為“測試程序1〞?！?〕選擇單片機(jī)，在自動(dòng)彈出的單片機(jī)型號目錄中選擇STC89C52。〔3〕使用C語言編程，點(diǎn)擊newfile圖標(biāo)在之后彈出的工具欄里將新建程序命名為“測試程序1.c〞，這樣就可以用C程序來進(jìn)行軟件的編程了。〔4〕添加程序到工程，點(diǎn)擊Target1旁邊的“+〞號，右鍵點(diǎn)擊子菜單中的“SourceGroup1”會(huì)彈出一個(gè)菜單，在里面選擇“AddFilestoGroup‘SourceGroup1’〞。后會(huì)彈出一個(gè)菜單，在菜單中選擇“測試程序1〞點(diǎn)擊“〔5〕編譯，如果出現(xiàn)問題及時(shí)改正。對程序編譯如圖3-3所示。圖3-3對文件進(jìn)行編譯〔6〕改變程序模式，因?yàn)槲覀兙幊虝r(shí)用的是C語言，但單片機(jī)不能識別“.c〞的文件所以我們要將其轉(zhuǎn)換為“.hex〞文件，我們點(diǎn)擊“Project〞在菜單中找到“OptionsforTarget‘Target1’〞，選擇“output〞標(biāo)簽，在其中選中“CreateHEX〞點(diǎn)擊“確定〞，就可將C程序轉(zhuǎn)換為一個(gè)“.hex〞文件，這樣就可以用將其燒入到單片機(jī)中了。程序轉(zhuǎn)換為一個(gè)“.hex〞文件如圖3-4所示。圖3-4將程序轉(zhuǎn)化為“.hex〞文件〔7〕程序的燒錄，程序編輯無誤后就要開始將其燒入到單片機(jī)中，我們用到的燒錄軟件為STC_ISP_V480。我們先將GSM模塊與電腦經(jīng)串口聯(lián)機(jī)，將模塊置為單片機(jī)與上位機(jī)通訊模式，翻開STC_ISP_V480軟件將單片機(jī)的型號選為STC10F8XE，再翻開文件夾里選擇已編譯好的程序，點(diǎn)擊下載，就可將程序燒入到單片機(jī)中。之后將模式改為單片機(jī)控制模塊模式就可以調(diào)試系統(tǒng)了。程序的燒錄如圖3-5所示。圖3-5將程序燒入到單片機(jī)中3.3硬件電路圖在keil開發(fā)環(huán)境下不能進(jìn)行有效的仿真調(diào)試，所以在系統(tǒng)中采用protues單片機(jī)仿真工具進(jìn)行仿真調(diào)試，并繪制其電路圖。對于Protues軟件仿真功能有：提供軟件調(diào)試功能。提供豐富的外圍接口器件及其仿真RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件接近實(shí)際。提供豐富的虛擬儀器。利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量外圍電路的特性，培養(yǎng)實(shí)際硬件的調(diào)試能力。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。對于本次設(shè)計(jì)運(yùn)用到了多種模塊式電器元件，所以在相應(yīng)的protues軟件下進(jìn)行仿真無法實(shí)現(xiàn)，在繪制其整體電路圖時(shí)運(yùn)用了多種模擬，通過開關(guān)元件來模擬那些畢業(yè)設(shè)計(jì)中所用到的電路模塊，如以下圖中開關(guān)模擬紅外線感應(yīng)模塊、語音開門關(guān)門功能、防擠壓按鈕、調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按鈕，對于那些無法仿真的元器件只能進(jìn)行模擬，所以在此通過運(yùn)用protues軟件繪制其整體的電路圖，用protues軟件繪制的硬件整體電路圖如圖3-6圖所示。圖3-6硬件電路整體電路圖3.4硬件電路調(diào)試對于紅外線自動(dòng)感應(yīng)門控制局部由BISS0001芯片模塊，步進(jìn)電機(jī)，ISD1760語音模塊組成。其硬件連接圖如圖3-7圖所示。圖3-7硬件電路的連接圖硬件電路圖局部是兩局部組成的，一局部是紅外線感應(yīng)自動(dòng)門控制局部，一局部是溫濕度檢測局部，對于紅外線自動(dòng)感應(yīng)門控制局部由BISS0001芯片模塊，步進(jìn)電機(jī)，ISD1760語音模塊組成。其硬件連接圖如圖3-8圖所示。圖3-8溫濕度檢測局部連接圖3.5本章總結(jié)本章主要介紹系統(tǒng)硬件局部搭建完成后用軟件調(diào)試其是否可用，不僅有硬件電路的搭建，還有更重要的一局部便是軟件程序的編寫。通過本章的內(nèi)容的學(xué)習(xí)讓哦明白了一個(gè)道理，對于單片機(jī)的學(xué)習(xí)并不單單是對硬件電路的學(xué)習(xí)，其實(shí)軟件編程在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中是很重要的內(nèi)容。光是有了硬件電路，沒有很好很適宜的程序與之相對應(yīng)，對于硬件電路是完全沒有用處的。這讓我知道了在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)兼顧硬件電路和軟件編程的學(xué)習(xí)，兩個(gè)都很重要的內(nèi)容。在檢測其完全可用后，使用KeiluVision2軟件來對單片機(jī)進(jìn)行編程并將程序燒寫到單片機(jī)中在測試之后完成了此次設(shè)計(jì)的實(shí)物局部。結(jié)論在此次有關(guān)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我感覺到了單片機(jī)的復(fù)雜深度性，它很貼切我們的日常生活，無所不在，應(yīng)用無處不有，它并不是想象中的那么簡單，也并非是無法克服的堡壘。設(shè)計(jì)硬件之前，要首先收集好有關(guān)的根底性資料，應(yīng)備有良好的應(yīng)用類參考書和專業(yè)類參考書。在完成了本設(shè)計(jì)的制作，然而只是實(shí)現(xiàn)開門關(guān)門的動(dòng)作，之后我又做了進(jìn)一步的改良，使我做的設(shè)計(jì)更加的貼合于現(xiàn)實(shí)情況。再考慮到開門關(guān)門時(shí)應(yīng)該有語音進(jìn)行提示，我便添加了一個(gè)語音提示裝置，在開門和關(guān)門之前進(jìn)行語音播報(bào)提示。在考慮到開門的速度不應(yīng)該只是固定到一個(gè)速度時(shí)，所以我又設(shè)置了一個(gè)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的按鈕，以實(shí)現(xiàn)在電機(jī)正轉(zhuǎn)開門時(shí)，通過按鈕可以調(diào)節(jié)其關(guān)門的速度。再考慮到關(guān)門時(shí)，有人會(huì)被關(guān)閉的門擠傷，所以我便添加了一個(gè)防擠壓的功能，就是設(shè)置了一個(gè)按鈕，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)擠到了人之后，按鈕便會(huì)被按下，給單片機(jī)一個(gè)開門的信號，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)開門防擠，防止了人員的傷害。再考慮到可以測量門內(nèi)環(huán)境的情況，我又設(shè)計(jì)了一個(gè)門內(nèi)溫濕度的檢測裝置，并將檢測的溫濕度實(shí)時(shí)的顯示到1602液晶顯示器上。在實(shí)際的應(yīng)用中還是會(huì)有很多的不可操作之處。例如此次設(shè)計(jì)中我并沒有真正的門的裝置，只是由步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來代替門的開門和關(guān)門的狀態(tài)，所以此次畢業(yè)設(shè)計(jì)離實(shí)際的應(yīng)用應(yīng)用還有一定的距離。還