單片機(jī)控制的智能窗簾課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文首先介紹了智能家居的基本知識(shí)及其應(yīng)用前景，進(jìn)而闡明了開發(fā)作為智能家居中一個(gè)很重要部分——紅外線遙控自動(dòng)窗簾的意義。隨后著重介紹了開發(fā)單片機(jī)控制的紅外線遙控窗簾系統(tǒng)所用到的集成芯片STC89C52、DS1302芯片、紅外線發(fā)射接收器等硬件的結(jié)構(gòu)原理。本文采用分塊的模式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，分別給出了系統(tǒng)總體

2、框圖、電源電路、時(shí)鐘DS1302電路、鳴響電路、紅外線接收電路、電機(jī)控制電路、顯示電路，并對(duì)相應(yīng)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)的闡述。隨后講述了軟件的編寫思路，也是采用分塊的模式，分別寫出了紅外線解碼程序、時(shí)鐘芯片DS1302控制程序、LCD液晶顯示程序、遙控控制程序的編寫思路，每一模塊都畫出了其方框圖，看起來一目了然。</p><p>　　最后通過仿真調(diào)試，時(shí)鐘，手動(dòng)開關(guān)窗簾，自動(dòng)開關(guān)窗簾等控制方面的設(shè)計(jì)上基本達(dá)到了預(yù)期目

3、的。當(dāng)然，該系統(tǒng)在一些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)上還需要不斷的完善和改進(jìn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 時(shí)鐘芯片，單片機(jī)，紅外線，窗簾。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章.緒言1</b></p><p><b>　　1.1課題背景1</b>

4、;</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外概況1</p><p>　　1.3課題的研究工作2</p><p>　　第2章.單片機(jī)簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1單片機(jī)的發(fā)展4</p><p>　　2.2單片機(jī)的特點(diǎn)5</p><p>　　2.3單片機(jī)的應(yīng)用5</p><

5、;p>　　第3 章.系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1系統(tǒng)方案確定6</p><p>　　3.2核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹7</p><p>　　3.2.1 中央控制器——STC89C52RC7</p><p>　　3.2.2時(shí)鐘芯片DS130210</p><p>　　3.2.3 儲(chǔ)存器件AT24C02

6、12</p><p>　　3.2.3紅外接收HS003814</p><p>　　3.2.4液晶顯示器LCD160214</p><p>　　3.3硬件電路原理設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.1電源部分18</p><p>　　3.3.2顯示電路18</p><p>　　3.3

7、.3紅外接收電路19</p><p>　　3.3.4時(shí)鐘電路20</p><p>　　3.3.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路20</p><p>　　3.3.6光控測(cè)光電路21</p><p>　　3.3.7電機(jī)執(zhí)行電路21</p><p>　　3.3.8窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)22</p><p>　　3

8、.4軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4.1紅外解碼23</p><p>　　3.4.2 LCD1602顯示程序24</p><p>　　3.4.3 DS1302的控制程序25</p><p>　　3.4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序28</p><p><b>　　第4章.調(diào)試30</b>&l

9、t;/p><p>　　第5章.總 結(jié)32</p><p>　　第6章.致 謝33</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄：35</b></p><p><b>　　原理圖：35</b></p>

10、;<p><b>　　源程序：36</b></p><p><b>　　第1章.緒言</b></p><p>　　本章闡述了單片機(jī)控制的紅外線遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的市場(chǎng)價(jià)值、研究背景、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀、以及發(fā)展方向，明確指出了單片機(jī)控制的紅外線遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)所面臨的問題及一些解決方案。</p><p><b

11、>　　1.1課題背景</b></p><p>　　生活在提高，時(shí)代在進(jìn)步，人類在向文明邁進(jìn)，不同的時(shí)代對(duì)居住空間、環(huán)境有不同的要求，這是社會(huì)的必然潮流[1]。單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾遙控系統(tǒng)，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(shí)還可以根據(jù)光線的明暗來自動(dòng)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(huì)普及全國(guó)市場(chǎng)，產(chǎn)生巨大

12、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(huì)議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場(chǎng)所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　　遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在我國(guó)還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶營(yíng)造一個(gè)高效、舒適、便利、

13、環(huán)保的居住環(huán)境。單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾只用一個(gè)多功能遙控器就能控制和監(jiān)測(cè)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(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)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(dòng)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(dòng)窗簾不僅是一個(gè)很好的概念與“賣點(diǎn)”，同時(shí)也是直

14、接提升住宅檔次的一個(gè)條件，這將會(huì)給房地產(chǎn)商帶來新的利潤(rùn)空間。在家居集成化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)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(gè)嶄新的市場(chǎng)。遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)牽動(dòng)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(chǎng)，而且是專業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場(chǎng)。</p><p><b>　　1.2國(guó)內(nèi)外概況</b></p&g

15、t;<p>　　在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)窗簾已廣泛應(yīng)用。在10年前，電動(dòng)窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我國(guó)，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(jià)格的不斷下降，電動(dòng)窗簾熱才又卷土重來。據(jù)了解，全國(guó)共有170多種電動(dòng)窗簾器獲得了國(guó)家專利，但就其技術(shù)本身而言，還是大同小異，但售價(jià)卻有很大差別，貴的要數(shù)千元，便宜的只要500塊。</p><p>　　盡管遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)是一個(gè)新興的行業(yè)，但是，它也正以

16、不可抵擋之勢(shì)迅速崛起。遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國(guó)以來，在短短四年的時(shí)間里，遙控自動(dòng)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(guó)內(nèi)任何其它行業(yè)所無法比擬的。目前，我國(guó)遙控自動(dòng)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(guó)內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足遙控自動(dòng)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

17、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(dòng)窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國(guó)的家庭。具報(bào)道，我國(guó)2004年售出商品房1.9億m²,如果每20 m²需要一套窗簾架產(chǎn)品，僅此一項(xiàng)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(chǎng)需求將不低于2000萬套。如果單片機(jī)控制的遙控自動(dòng)窗簾，銷售占市場(chǎng)的5%左右，就可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值上億元。</p><p>　　隨著自動(dòng)窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸

18、興起，隨著中國(guó)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(dòng)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(dòng)窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，在未來的20年時(shí)間里，自動(dòng)窗簾行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一，其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。</p><p>　　1.3課題的研究工作</p><p>　　智能家居系統(tǒng)是一個(gè)大的社會(huì)

19、系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國(guó)智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。自動(dòng)窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個(gè)很重要的部分，需要在我國(guó)智能家居這一領(lǐng)域，建立起一個(gè)具有中國(guó)特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在我國(guó)并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前。現(xiàn)有的電動(dòng)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(shí)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?yàn)榇昂煹拈_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

20、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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)斷電，既安全又節(jié)能，但最重要的一點(diǎn)就是沒有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，沒的擺脫對(duì)人的依賴作用。而采用遙控控制時(shí)，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(jià)也相應(yīng)提高。</p><p>　　窗簾機(jī)的控制方式大體上有三種：聲控、光控、時(shí)控，聲控和遙控屬于半自動(dòng)類；而光控雖屬全自動(dòng)式，但因光敏器件

21、的靈敏度，冬夏等不同季節(jié)的光照度的不同，以及人們對(duì)起閉窗簾在時(shí)間上的要求不同，而難以實(shí)施和普及。因此，時(shí)控式的全自動(dòng)窗簾機(jī)便成了專業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計(jì)人員的熱門課題。根據(jù)以上自動(dòng)窗簾有些不能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化；有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能不夠穩(wěn)定；有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，且性能還可以，但價(jià)格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用。所以我想利用價(jià)格相對(duì)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(jì)。該系統(tǒng)主要有如下

22、幾方面的特點(diǎn)：</p><p>　?。?）發(fā)射紅外線的發(fā)射裝置采用一般彩色電視機(jī)的遙控器，這樣既方便又實(shí)惠，可謂一物兩用。</p><p>　?。?）時(shí)間控制開關(guān)窗簾。通過對(duì)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(dòng)開關(guān)窗簾，無需手動(dòng)。</p><p>　　（3）采用紅外遙控方式，不會(huì)干擾其它電器的正常工作，也不會(huì)影響鄰近的無線設(shè)備。超距離遙控，可

23、達(dá)8～9m。</p><p>　?。?）另一種控制方式為手動(dòng)控制方式，防止停電后采用手動(dòng)控制。</p><p>　?。?）美觀。以往的遙控電動(dòng)窗簾都是向一邊拉或向上拉，而本設(shè)計(jì)為向兩邊打開，隨個(gè)人的愛好可以控制其大小。</p><p>　　（6）體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作可靠。</p><p><b>　

24、　第2章.單片機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，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(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z8

25、0是最早按照這種思想設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)，它的誕生是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上一個(gè)新的里程碑。</p><p>　　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(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)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(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)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

26、配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)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(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 </p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)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

27、就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 </p><p>　　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(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)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)在用的

28、全自動(dòng)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。</p><p><b>　　2.1單片機(jī)的發(fā)展</b></p><p>　　單片機(jī)從誕生至今已經(jīng)經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段，分別是：</p><p>　　第一階段（1974－1976年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制，此階段的單片機(jī)采用雙片的形

29、式而且功能比較簡(jiǎn)單。例如仙童公司生產(chǎn)的F8單片機(jī)，只包括了 8位CPU,64個(gè)字節(jié)的RAM，和兩個(gè)并行口，需要加一塊具有1KB ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和兩個(gè)并行口的3851芯片才能組成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)。</p><p>　　第二階段（1976－1978年）：低性能單片機(jī)階段。此階段的單片機(jī)已成為一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，但內(nèi)部資源不夠豐富，以Intel公司生產(chǎn)的MCS-48系列為代表，片內(nèi)集成了8位CPU、8位定時(shí)器/計(jì)

30、數(shù)器、RAM和ROM等，但無串行口，中斷系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小且尋址范圍不大于4KB。</p><p>　　第三階段（1978－1982）：高性能單片機(jī)階段。此階段的單片機(jī)內(nèi)部資源豐富，以Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列為代表，片內(nèi)集成了8位CPU、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、RAM和ROM等，片內(nèi)RAM和ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64KB。有的型號(hào)內(nèi)部還帶有A/D

31、轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　第四階段（1982－）：8位單片機(jī)得鞏固發(fā)展及16位、32位單片機(jī)推出階段。16位單片機(jī)以Intel公司生產(chǎn)得MCS-96系列為代表，在片內(nèi)帶有多通道A/D轉(zhuǎn)換器和高速輸入/輸出（HSI/HSO）部件，中斷處理和實(shí)時(shí)處理能力很強(qiáng)。</p><p>　　目前單片機(jī)的品種眾多，其中性能優(yōu)良的8位單片機(jī)在今后若干年內(nèi)仍然將是工業(yè)檢測(cè)、控制應(yīng)用領(lǐng)域中的主角。</

32、p><p><b>　　2.2單片機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>　　（1）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能利用它方便地組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備及各種智能儀器儀表，很容易滿足儀器設(shè)備既智能又微型化的要求。</p><p>　?。?）可靠性高、適用的溫度范圍寬。單片機(jī)芯片一般是按工業(yè)測(cè)控要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。這一點(diǎn)是其他機(jī)種無法比擬的。

33、</p><p>　?。?） 易擴(kuò)展、控制能力強(qiáng)。通過單片機(jī)本身或擴(kuò)展可以方便地構(gòu)成各種規(guī)模地應(yīng)用系統(tǒng)及多機(jī)和分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?） 指令系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，較易掌握，且指令中又較豐富地邏輯控制功能指令，能較方便地直接操作外部輸入輸出設(shè)備。</p><p>　　由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格便宜等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和

34、新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣泛的發(fā)展前景。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度大大提高，可以說，當(dāng)今世界正面臨著一場(chǎng)以單片機(jī)（微電腦）技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命。</p><p><b>　　2.3單片機(jī)的應(yīng)用</b></p><p>　　可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算

35、機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“

36、智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，

37、民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 </p><p>　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，</p><p><b&

38、gt;　　第3 章.系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)方案確定</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)題目為單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著窗簾紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的窗簾控制器應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)這種控制目的的方案有

39、3個(gè)。</p><p>　　方案（一）自動(dòng)控制系統(tǒng)。（采用A/D轉(zhuǎn)換器）</p><p>　　方案（二）模擬集成控制器自動(dòng)控制系統(tǒng)。（采用V/F轉(zhuǎn)換電路）</p><p>　　這二個(gè)方案都是采用單片機(jī)控制，液晶顯示模塊LCD顯示。</p><p>　　方案（一）的系統(tǒng)框圖如圖3-1：</p><p>　　圖3-1 方

40、案一的原理框圖</p><p>　　STC89C52是一款采用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的單片機(jī)，其主要性能特點(diǎn)有：</p><p>　?。?）高性能、低功耗的8Byte微控制器，RISC精簡(jiǎn)指令集機(jī)構(gòu)，指令功能強(qiáng)大，且多數(shù)為單周期指令，具有低功耗的閑置和掉電控制模式、5個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。</p&g

41、t;<p>　?。?）片內(nèi)集成4KB可編程閃爍存儲(chǔ)器，可進(jìn)行1000次以上寫/擦循環(huán)操作，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá)10年，支持三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。</p><p>　　（3）豐富強(qiáng)大的外部接口性能：32可編程I/O線，可編程串行通道，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 </p><p>　　采用LG28顯示模塊41BH數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)掃描，8550三極管位選驅(qū)動(dòng) ， AT89C51微處理器P0口直接

42、段選實(shí)現(xiàn)小時(shí)、分鐘顯示，具有顯示亮度強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、顯示誤差少等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　方案（二）的框圖如圖3-2：</p><p>　　圖3-2 方案二的原理框圖</p><p>　　該窗簾控制器采用STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)220v的可逆、變速電動(dòng)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(dòng)開、手動(dòng)關(guān)和手動(dòng)?？刂疲贿€

43、可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)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。</p><p>　　經(jīng)過論證選擇方案二。</p><p>　　3.2核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹</p><p>　　為使基于單片機(jī)控制的紅外線遙控系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中方便快捷，并且具有較高的性能/價(jià)格比，

44、所以對(duì)該系統(tǒng)的原器件作了精心挑選。按在實(shí)際工作中的作用，可分為以下幾個(gè)部分：STC89C52RC單片機(jī)是整個(gè)電路的核心，它控制其它模塊來完成各種復(fù)雜的操作；紅外線一體化接受頭負(fù)責(zé)接受命令；芯片DS1302負(fù)責(zé)時(shí)鐘的運(yùn)行及設(shè)置參數(shù)。AT24C02用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.2.1 中央控制器——STC89C52RC</p><p>　　STC89C52RC是由宏晶公司推出的一種小

45、型單片機(jī)，其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受。其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易，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。</p><p>　　3.2.1.1 STC89C52RC的特點(diǎn)</p><p&g

46、t;　　STC89C52RC有很寬的工作電源電壓，可為2.7～6V,當(dāng)工作在3V時(shí)，電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的1/4。STC89C52RC工作于12Hz時(shí)，動(dòng)態(tài)電流為5.5mA，空閑態(tài)為1mA,掉電狀態(tài)僅為20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。</p><p>　　STC89C52RC具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　·STC89C52RC與MCS-51系列的單

47、片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；</p><p>　　·片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　·全靜態(tài)工作,工作范圍:0Hz～24MHz；</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM；</p><p

48、>　　·32位雙向輸入輸出線；</p><p>　　·兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　·五個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；</p><p>　　·一個(gè)全雙工的異步串行口；</p><p>　　·間歇和掉電兩種工作方式</p><p>　　·超強(qiáng)抗

49、干擾: 高抗靜電(ESD保護(hù)) ,輕松過 2KV/4KV快速脈沖干擾；</p><p>　　·寬電壓,不怕電源抖動(dòng) ；·寬溫度范圍,-40℃~85℃ ；·禁止ALE輸出;；·超低功耗:  1 、掉電模式:典型功耗<0.1 μ A   ；

50、 2 、空閑模式:典型功耗2mA ； 3 、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA ； 4 、掉電模式可由外部中斷喚醒,適用于電池供電系統(tǒng),如水表、氣表、便攜設(shè)備等.； </p><p>　　3.2.1.2 STC89C52RC引腳功能</p><p><b>　　1電源:</b></p>

51、<p>　?、賄CC - 芯片電源，接+5V； </p><p>　?、赩SS - 接地端； </p><p><b>　　2.時(shí)鐘:</b></p><p>　　XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 </p><p><b>　　3.控制線:</b></p

52、><p><b>　　控制線共有4根： </b></p><p>　　ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖</p><p>　?、?ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址</p><p>　　② PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 </p>&

53、lt;p>　　PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。 </p><p>　　RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 </p><p>　?、?RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 </p><p>　?、?VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 </p><p>　　EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 </p&g

54、t;<p>　?、?EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 </p><p>　　② Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 </p><p>　　4.I/O口線：P0、P1、P2、P3共四個(gè)八位口。</p><p>　　P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。P0口也用以輸出外

55、部存儲(chǔ)器的低8位地圖1址。由于是分時(shí)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(hào)用ALE。</p><p>　　P1口是專門供用戶使用的I/O口,是準(zhǔn)雙向口。</p><p>　　P2口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高8位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí),P2口也可以作為用戶I/O口線使用,P2口也是準(zhǔn)雙向口。</p><p>　　P3口是雙功能口,該口的每一位均可獨(dú)立地

56、定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時(shí)操作同P1口。P3口的第二功能如表2.1所示。</p><p>　　表1 P3口第二功能</p><p>　　3.2.1.3時(shí)鐘電路和復(fù)位電路</p><p><b>　　1）時(shí)鐘產(chǎn)生電路</b></p><p>　　片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CP

57、U的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz～24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20pF～100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。</p><p><b>　　振蕩周期＝；</b></p><p><b>　　機(jī)器周期</b></

58、p><p><b>　　指令周期＝。</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅

59、驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。即用來連接8051片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路，如圖3.5所示。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時(shí)鐘頻率fosc為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)

60、fosc的目的。如圖3-3.</p><p><b>　　圖3-3 時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　2）單片機(jī)復(fù)位電路</b></p><p>　　圖3-4為單片機(jī)復(fù)位電路。單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位后是靠外部電路實(shí)

61、現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（2個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。MCS-51單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。例如：若MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)該為2μs。</p><p><b>　　圖3-4 復(fù)位電路</b></p><p>　　3.2.2時(shí)鐘芯片DS1302

62、</p><p>　　DSl302是美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的一種串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，以串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，它能夠向單片機(jī)提供：秒、分、時(shí)、日、月、年、及星期等實(shí)時(shí)時(shí)間信息，并能夠?qū)﹂c年天數(shù)自動(dòng)調(diào)整，日歷有效至2100年。DSl302由雙電源中較大者供電，使系統(tǒng)在沒有主電源的情況下也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。片內(nèi)具有31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM，可用來保存重要數(shù)據(jù)。DSl302具有引腳少、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，

63、得到了廣泛應(yīng)用。但由于其時(shí)序要求比較嚴(yán)格，應(yīng)用程序不易編寫，給開發(fā)者帶來不便。為此，本文對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述并在分析其時(shí)序的基礎(chǔ)上給出了DSl302與單片機(jī)連接的接口電路和通訊子程序。 </p><p>　　3.2.2.1 DS1302的引腳排列及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS1302的引腳排列如圖3-5所示，其引腳描述如表2.2所示。 </p><p>

64、　　圖3-5 DS1302的引腳排</p><p>　　表2 DS1302引腳描述</p><p>　　DS1302串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及31個(gè)字節(jié)RAM組成,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。數(shù)據(jù)傳送前，必須把置為高電平且把提供地址和命令信息的8位字節(jié)裝入到移位寄存器。在進(jìn)行單字節(jié)傳送或多字節(jié)傳送時(shí)，開始的8位命令字節(jié)用于指定40個(gè)字節(jié)(31個(gè)字節(jié)RAM和

65、9個(gè)字節(jié)時(shí)鐘寄存器)中哪個(gè)將被訪問。</p><p>　　表3 DS1302寄存器 </p><p>　　3.2.2.2 DS1302數(shù)據(jù)傳輸方式</p><p>　　對(duì)DS1302 進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳送時(shí), 第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)必須是命令字節(jié), 格式如圖3-6所示, 其最高有效位MSB (位7) 必須為邏輯1。如果它是零, 禁止寫DS1302。位6為邏輯0 時(shí)指定傳送時(shí)鐘

66、/日歷數(shù)據(jù); 邏輯1指定傳送RAM數(shù)據(jù)。位1至5 指定進(jìn)行輸入或輸出的特定寄存器的地址。最低有效位LSB (位0)為邏輯0 時(shí)指定時(shí)進(jìn)行寫操作(輸入) ; 邏輯1指定進(jìn)行讀操作(輸出)。命令字節(jié)總是從最低有效LSB (位0) 開始輸入[12]。</p><p>　　圖3-6 地址/命令字節(jié)</p><p>　　時(shí)鐘芯片DS1302是采用I2C總線來傳輸數(shù)據(jù)的。I2C(Inter－Integ

67、rated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。</p><p>　　I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長(zhǎng)度可高達(dá)25英尺

68、，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個(gè)組件。I2C總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。</p><p>　　3.2.3 儲(chǔ)存器件AT24C02</p><p><b>　　1 概述</b></p&g

69、t;<p>　　AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫緩沖器。該器件通過IC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。</p><p>　　圖3-7 AT24C02管腳配置</p><p><b>　　2功能描述</b&g

70、t;</p><p>　　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(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)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(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)AT24C02器件連接到總線上。</p><p

71、><b>　　表4管腳描述</b></p><p><b>　　SCL 串行時(shí)鐘：</b></p><p>　　AT24C02串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。</p><p>　　SDA 串行數(shù)據(jù)/地址：</p><p>　　AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù)

72、/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wire-OR）。</p><p>　　A0、A1、A2 器件地址輸入端：</p><p>　　這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。當(dāng)使用AT24C02 時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件。如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址，這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2

73、）可懸空或連接到Vss，如果只有一個(gè)AT24C02 被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2 ）必須連接到Vss。</p><p><b>　　WP 寫保護(hù)：</b></p><p>　　如果WP管腳連接到Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss 或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。</p><p>　　3.I2C總線的基

74、本結(jié)構(gòu)：　</p><p>　　采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IC器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。 </p><p&g

75、t;　　在I2C總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號(hào)（也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)）的定義如圖2所示。當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號(hào)，起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其他命令之前；當(dāng)SCL線處于高電平時(shí)，SDA線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號(hào)。器件將處于備用方式（Standby MODE).開始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號(hào)以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號(hào)以后的一段時(shí)間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。I2

76、C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在I2C總線開始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(R/W)讀寫控制。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(R/W)確定。&l

77、t;/p><p>　　3.2.3紅外接收HS0038</p><p>　　紅外接收探頭，接收紅外信號(hào)頻率為38kHz，周期約26μs。如圖3-8。.</p><p>　　圖3-8 HS0038紅外接收器件</p><p>　　紅外接收頭電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號(hào)的接受、放大、檢波、整形集一體，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的TTL信號(hào)，這樣大大

78、簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038，外觀圖如圖3 所示。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為38 kHz,周期約26 μs，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信

79、號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、＋5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。</p><p>　　紅外接收部分主要是對(duì)紅外載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)放大整形等由于市場(chǎng)上已經(jīng)有集成解調(diào)放大整形輸出的紅外接收頭所以我們只用考慮怎樣能準(zhǔn)確計(jì)算出紅外編碼脈沖時(shí)間就可以了通常我們?cè)谟?jì)算紅外編碼脈沖時(shí)間時(shí)一般把接收程序放在中斷程序中一旦有紅外信號(hào)則馬上進(jìn)入中斷程序中并啟動(dòng)定時(shí)器對(duì)紅外信號(hào)延時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)一旦計(jì)算判斷出是起始位則準(zhǔn)備進(jìn)行指令碼的定時(shí)計(jì)算如果沒

80、有檢測(cè)到起始位就不能檢測(cè)指令碼而是繼續(xù)檢測(cè)起始位的出現(xiàn)當(dāng)指令碼全部接收完畢后可根據(jù)指令碼的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作 </p><p>　　在紅外接收時(shí)要注意抗干擾因?yàn)檫b控窗簾接收陽光照射的時(shí)間和強(qiáng)度都很大因此主機(jī)接收到的紅外線干擾信號(hào)也很強(qiáng)所以一方面要加強(qiáng)主機(jī)接收頭的避光措施另一方面要在紅外接收軟件中設(shè)置接收紅外編碼信號(hào)延時(shí)時(shí)間的上限和下限依次來達(dá)到最佳的抗干擾效果</p><p>　　3.3硬

81、件電路原理設(shè)計(jì)</p><p>　　電源部分、顯示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存部分、光控電路測(cè)光部分、電機(jī)控制執(zhí)行部分</p><p>　　3.3.3紅外接收電路</p><p>　　紅外線接收電路使用一個(gè)集成紅外接收器，型號(hào)是HS0038，靜態(tài)時(shí)輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號(hào)后，按紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)。紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的P3.3 ，該口對(duì)

82、應(yīng)的第二功能是外部中斷1(INT1)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號(hào)到來，P3.3被拉低，單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。開啟中斷功能的目的，既減輕了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，又保證接收到的紅外信號(hào)的完整性，同時(shí)在手動(dòng)工作狀態(tài)下，單片機(jī)進(jìn)入睡眠后，利用外部中斷功能完成對(duì)單片機(jī)的喚醒。</p><p>　　紅外接收部分主要是對(duì)紅外載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)放大整形等由于市場(chǎng)上已經(jīng)有集成解調(diào)放大整形輸出的紅外接收頭所

83、以我們只用考慮怎樣能準(zhǔn)確計(jì)算出紅外編碼脈沖時(shí)間就可以了通常我們?cè)谟?jì)算紅外編碼脈沖時(shí)間時(shí)一般把接收程序放在中斷程序中一旦有紅外信號(hào)則馬上進(jìn)入中斷程序中并啟動(dòng)定時(shí)器對(duì)紅外信號(hào)延時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)一旦計(jì)算判斷出是起始位則準(zhǔn)備進(jìn)行指令碼的定時(shí)計(jì)算如果沒有檢測(cè)到起始位就不能檢測(cè)指令碼而是繼續(xù)檢測(cè)起始位的出現(xiàn)當(dāng)指令碼全部接收完畢后可根據(jù)指令碼的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作 。</p><p>　　在紅外接收時(shí)要注意抗干擾因?yàn)檫b控窗簾接收陽

84、光照射的時(shí)間和強(qiáng)度都很大因此主機(jī)接收到的紅外線干擾信號(hào)也很強(qiáng)所以一方面要加強(qiáng)主機(jī)接收頭的避光措施另一方面要在紅外接收軟件中設(shè)置接收紅外編碼信號(hào)延時(shí)時(shí)間的上限和下限依次來達(dá)到最佳的抗干擾效果。</p><p>　　圖3-12 紅外接收電路</p><p><b>　　3.3.4時(shí)鐘電路</b></p><p>　　本電路采用DS1302時(shí)鐘芯片，

85、DS1302主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通的32768Hz晶振，兩個(gè)電源Vcc1及Vcc2接電源VDD，這樣如果沒有交流電的供電也可以由可充電電池供電，起了掉電保護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失。2腳X1（晶振引腳）及3腳X2（晶振引腳）接32786Hz的晶振，DS1302的7腳CLK（串行時(shí)鐘輸入引腳）與單片機(jī)的P1.5相連，6腳I/O(數(shù)據(jù)輸入輸出引腳)與單片機(jī)的P1.6相連，5腳R

86、ET（復(fù)位引腳）與單片機(jī)的P1.7相連。</p><p>　　圖3-13 時(shí)鐘電路</p><p>　　3.3.6光控測(cè)光電路</p><p>　　光控電路由D6(光敏二極管)、C10、Q5組成，利用單片機(jī)的P2.2及P2.3完成對(duì)環(huán)境亮度的測(cè)試工作。</p><p>　　D6和C10組成充放電回路，P2.2輸出為低電平，有光照時(shí)光敏二極管

87、反向?qū)?，C10通過光敏二極管充電，此時(shí)環(huán)境亮度決定了光敏二極管的光阻值，光阻值大，C10放電速度慢，反之放電速度快。P2.3用來檢測(cè)C10電壓下降到1/2VCC以下后，P2.3測(cè)得數(shù)為“0”，反之測(cè)得數(shù)據(jù)位“1”，為了減少P2.3對(duì)C10的充放電影響，C10充放電電壓通過三極管Q5組成的射極輸出器連接到P2.3上，射極輸出器的高輸入阻抗減少了P2.3對(duì)電路的影響。單片機(jī)對(duì)P2.3的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)P2.3為“0”時(shí)表示白天，當(dāng)P2.3

88、為“1“時(shí)表示黑夜。</p><p>　　圖3-15 光控檢測(cè)電路</p><p>　　3.3.7電機(jī)執(zhí)行電路</p><p>　　電機(jī)執(zhí)行部分完全受單片機(jī)的控制，通過單片機(jī)的P2.0和P2.1完成。單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)下P2.0和P2.1輸出高電平，三極管Q1、Q2，Q3、Q4截止，兩個(gè)繼電器K1、K2釋放狀態(tài)，方向可逆的電動(dòng)機(jī)M因無電源供電而停止。當(dāng)P2.0或者P2

89、.1其中有一個(gè)被拉低后，兩個(gè)繼電器便會(huì)有一個(gè)導(dǎo)通，例如P2.0拉低后Q1導(dǎo)通、Q2導(dǎo)通，K1吸合，電機(jī)M得電轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)只有P2.1拉低后，電機(jī)M則反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。兩個(gè)繼電器的工作狀態(tài)受單片機(jī)控制，在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)兩個(gè)繼電器僅能有一個(gè)吸合。即便是在電機(jī)M工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵，單片機(jī)也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器，并延時(shí)一段時(shí)間后再吸合另外一個(gè)繼電器，防止了電機(jī)M正反工作線圈同時(shí)通電的冒險(xiǎn)。</p><

90、;p>　　圖3-16 電機(jī)執(zhí)行電路</p><p>　　3.3.8窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)</p><p>　　窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)包括窗簾微動(dòng)開關(guān)連接電路設(shè)計(jì)和窗簾架的制作與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中的微動(dòng)開關(guān)通過電容、電阻組成的復(fù)位電路與單片機(jī)的復(fù)位引腳相連，微動(dòng)開關(guān)安裝在窗簾滑桿上，當(dāng)窗簾移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使單片機(jī)復(fù)位，此時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，窗簾停到指定位置。</p><p

91、>　　圖3-17 窗簾框架構(gòu)造</p><p><b>　　3.4軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序的編寫是該系統(tǒng)重要的部分，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(shí)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紅外解碼程序、LCD1602顯示程序、時(shí)鐘芯片DS1302控制程序、數(shù)據(jù)存

92、儲(chǔ)程序這四大類來闡述。</p><p><b>　　3.4.1紅外解碼</b></p><p>　　這里采用的是6122型遙控器，載波波形使用455KHz晶體，經(jīng)內(nèi)部分頻電路，信號(hào)被調(diào)制在37.91KHz，占空比為三分之一。數(shù)據(jù)格式包括了引導(dǎo)碼、用戶碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼，編碼總共占32位。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼相反的編碼，編碼時(shí)可用對(duì)于數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)。</p>&

93、lt;p>　　圖3-19 紅外波形</p><p>　　引導(dǎo)碼由一個(gè)9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測(cè)及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM）。每次8位的碼被傳送之后，它們的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤碼率。</p><p>　　用戶碼或者數(shù)據(jù)碼中的每一位可

94、以是“1”，也可以是“0”。區(qū)分“0”和“1”是利用脈沖的時(shí)間間隔來區(qū)分，這種編碼方式稱為脈沖位置調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱PPM。</p><p>　　圖3-20 “0”，“1”碼波形</p><p>　　解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”， 代碼格式（以接收代碼為準(zhǔn)，接收代碼與發(fā)射代碼反向）。從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.

95、56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比0.56ms長(zhǎng)些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可；根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5m

96、s的結(jié)果碼完成后才能讀碼。</p><p>　　紅外解碼流程圖如下：</p><p>　　圖3-21紅外解碼流程圖</p><p>　　3.4.3 DS1302的控制程序</p><p>　　DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，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，

97、即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1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(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，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(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)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

98、是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，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(gè)字節(jié)。  </p><p>　　數(shù)據(jù)輸入時(shí)，時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)必須有效，數(shù)據(jù)的輸出在時(shí)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I／0引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。上電時(shí)，在Vcc>2.5伏之前， 必須為

99、邏輯0。當(dāng)把驅(qū)動(dòng)至邏輯1狀態(tài)時(shí)，SCLK必須為邏輯0。</p><p>　　單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入跟隨在寫命令字節(jié)的8個(gè)SCLK周期之后，在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，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(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。DS1302的讀寫時(shí)序如圖3-24所示。</p><p

100、>　　圖3-24 DS1302讀、寫時(shí)序</p><p>　　讀取實(shí)時(shí)時(shí)間過程流程見框圖如下：</p><p>　　圖3-25 DS1302流程圖</p><p>　　3.4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序</p><p>　　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

101、收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)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(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)AT24C02器件連接到總線上。</p><p>　　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(shí)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(shí)別每個(gè)器件：不

102、管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。</p><p>　　AT24C02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址（實(shí)驗(yàn)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(gè)5.1K的電阻上拉。第7腳為WP寫保護(hù)端，接地時(shí)允許芯片執(zhí)行一般的讀寫操作。接電源端時(shí)不允許對(duì)器件寫。

103、60;24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)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(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-26 總線時(shí)序</p><p>　　圖3-27 寫周期時(shí)序</p><p>　　圖3-28 起始/停止時(shí)序</p><

104、p>　　AT24C02讀寫操作流程圖如下：</p><p>　　圖3-29 AT24C02讀寫操作流程圖</p><p><b>　　第4章.調(diào)試</b></p><p>　　該系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要是軟件部分的仿真與調(diào)試。軟件部分的重難點(diǎn)又主要體現(xiàn)在三個(gè)中斷程序中。</p><p>　　第一個(gè)中斷，定

105、時(shí)器/計(jì)數(shù)器0定時(shí)中斷，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室的仿真器上沒有DS1302時(shí)鐘芯片，所以在調(diào)試的時(shí)候把定時(shí)計(jì)數(shù)器0設(shè)置為工作方式1即16位定時(shí)器，設(shè)定每0.5ms將產(chǎn)生一次中斷，經(jīng)過0.5*20*60既得到一分鐘的定時(shí)時(shí)間，每經(jīng)過一分鐘如果自動(dòng)開關(guān)窗簾功能開啟它就會(huì)與自動(dòng)開關(guān)窗簾的定時(shí)時(shí)間想比較，如果相等就轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序中去執(zhí)行控制命令。</p><p>　　第二個(gè)中斷，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1定時(shí)中斷，此中斷主要是用來控制數(shù)碼管

106、的顯示，這與本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式基本相同，不同的是MCS-51仿真器上的數(shù)碼管都有相應(yīng)的位碼地址和位形碼地址，只要把字形碼和字位碼送入相應(yīng)的地址既能顯示出需要的數(shù)字。</p><p>　　第三個(gè)中斷，外部中斷0，在原程序中，當(dāng)紅外線一體化接受器接受到信號(hào)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生中斷，并根據(jù)解碼得到的值去執(zhí)行相應(yīng)的子程序，但是在仿真過程當(dāng)中沒有紅外線發(fā)射器，也沒有紅外線一體化接收頭，所以改用了中斷鍵盤代替。在調(diào)試中把P1口和P2.7

107、，P2.6作為10個(gè)按鍵分別置高低電平，當(dāng)其中一個(gè)口被置為低電平時(shí)，此低電平就將引發(fā)外部中斷0，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷子程序，判斷P1口和P2.7、P2.6那個(gè)為低電平，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能的子程序中去完成需要的動(dòng)作。</p><p>　　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(shí)鍵被按下時(shí)，數(shù)碼管顯示正常的實(shí)時(shí)時(shí)間，因?yàn)樵诜昼姾托r(shí)中間沒有設(shè)置準(zhǔn)確的秒鐘閃爍信號(hào)，所以只能看到在小時(shí)和分鐘

108、間有個(gè)點(diǎn)在閃爍。在P3.0、P3.1口上分別接一發(fā)光二極管，在送入低電平的時(shí)候亮，高電平的時(shí)候不亮。在有鍵被按下時(shí)，程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷子程序，如：P2.1口手動(dòng)開簾鍵被按下時(shí)，P3.0口上接的發(fā)光二極管亮；P2.1口上的鍵被按下時(shí)，P3.1口上接的發(fā)光二極管亮，這說明程序能夠正常的運(yùn)行，能夠使繼電器導(dǎo)通，帶動(dòng)電機(jī)向正確的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　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

109、了預(yù)期目的，當(dāng)然在程序中也還有很多可以改進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也還可以添加一些輔助功能這些都還有待更好的改進(jìn)[27]。</p><p>　　本文主要完成了如下工作：</p><p><b>　　硬件部分：</b></p><p>　　（1）采用自制5V穩(wěn)壓電源。先用一變壓器把市電（220V交流電）變成12V，經(jīng)整流、濾波后，再用一集成穩(wěn)壓管（74L05