基于51單片機(jī)的電動百葉窗設(shè)計（匯編語言）

內(nèi)容：本項目利用AD加光敏電阻傳感器，按鍵及DA對直流電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)智能百葉窗的控制。具體功能：數(shù)碼管顯示測量結(jié)果光強(qiáng)，設(shè)置三個按鍵：手動/自動切換、手動正轉(zhuǎn)和手動反轉(zhuǎn)，用一個發(fā)光二極管顯示手動/自動狀態(tài)，自動狀態(tài)時二極管亮。設(shè)置兩個極限位置保護(hù)行程開關(guān)，用于保護(hù)百葉窗葉片：當(dāng)正轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，但還可以反轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)到極限位置壓下行程開關(guān)時，電機(jī)停止反轉(zhuǎn)，但還可以正轉(zhuǎn)。

意義：利用單片機(jī)進(jìn)行光照監(jiān)控及窗戶自動化控制，能夠很好的理解和學(xué)習(xí)單片機(jī)的控制及設(shè)計。

本次實(shí)驗(yàn)使用器件為Generic-8051系列單片機(jī)，ADC0809芯片，DAC0832芯片，8279鍵盤、顯示控制器芯片，兩個電位開關(guān)，三個發(fā)光二極管，LED燈以及自行焊接的光強(qiáng)信號采集電路板一塊。

光強(qiáng)信號采集電路每一次采集光強(qiáng)信號之后，將光強(qiáng)信號傳輸至ADC0809芯片，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，由單片機(jī)采集轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，實(shí)行判斷光強(qiáng)是否超過閾值，通過8279鍵盤、顯示控制器芯片顯示光強(qiáng)信號的數(shù)值，并結(jié)合鍵盤上按鍵的控制（自動/手動切換，手動正轉(zhuǎn)，手動反轉(zhuǎn)），實(shí)現(xiàn)預(yù)定的輸出。輸出的數(shù)字信號經(jīng)由DAC0832芯片轉(zhuǎn)換成模擬信號，并將模擬信號輸送到電機(jī)控制端實(shí)現(xiàn)執(zhí)行功能。

因本實(shí)驗(yàn)電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，故用快轉(zhuǎn)代替正轉(zhuǎn)，慢轉(zhuǎn)代替反轉(zhuǎn)。

              該部分有3個按鍵及1個紅色LED燈組成。其中一個按鍵為功能切換按鍵，連接著8051的外部中斷接口。另外兩個按鍵為手動正轉(zhuǎn)和手動反轉(zhuǎn)。接外部中斷的按鍵按下可以切換工作模式:自動模式，手動模式。LED燈1為模式指示燈，當(dāng)為自動模式的時候亮，手動模式的時候滅。當(dāng)自動模式時，根據(jù)自設(shè)定的閾值，當(dāng)超過最強(qiáng)光照強(qiáng)度時控制電機(jī)慢轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)陀谧钊豕鈴?qiáng)時控制電機(jī)快轉(zhuǎn)。當(dāng)處于手動模式時與光強(qiáng)度無關(guān)，按下手動正轉(zhuǎn)鍵則電機(jī)正轉(zhuǎn)，按下手動反轉(zhuǎn)鍵則電機(jī)反轉(zhuǎn)。

首先由光敏電阻組成的傳感器模塊提供隨光照強(qiáng)度變化的電壓值，在由A/D0809轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。還有一個由8279控制的6位數(shù)碼管，我們將光照信息實(shí)時顯示在數(shù)碼管的前2位。

極限開關(guān)通過P0.1和P0.2分別控制手動正轉(zhuǎn)和手動反轉(zhuǎn)停止。當(dāng)極限開關(guān)為低電平時使電機(jī)停轉(zhuǎn)，高電平時不影響電機(jī)轉(zhuǎn)動。同時當(dāng)開關(guān)低電平時點(diǎn)亮一個發(fā)光二極管代表極限開關(guān)打開，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

該設(shè)計中除了熱敏電阻電路其余電路均由實(shí)驗(yàn)臺提供，實(shí)驗(yàn)臺上提供了51單片機(jī)的最小系統(tǒng)并做了相關(guān)設(shè)定。

1）、微處理器：i80c31，它的P1口、P3口皆對用戶開放，供用戶使用。

2）、時鐘頻率：6.0MHz

3）、存儲器：程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，最多可達(dá)64k，板載ROM12k；RAM1(程序存儲器6264)8k供用戶下載實(shí)驗(yàn)程序，可擴(kuò)展達(dá)32k；RAM2(數(shù)據(jù)存儲器6264)8k供用戶程序使用，可擴(kuò)展達(dá)32k。在程序存儲器中，0000H----2FFFH為監(jiān)控程序存儲器區(qū)，用戶不可用，4000H----5FFFH為用戶實(shí)驗(yàn)程序存儲區(qū)，供用戶下載實(shí)驗(yàn)程序。數(shù)據(jù)存儲器的范圍為：6000H----7FFFH，供用戶實(shí)驗(yàn)程序使用。

注意：因用戶實(shí)驗(yàn)程序區(qū)位于4000H-----5FFFH，用戶在編寫實(shí)驗(yàn)程序時要注意，程序的起始地址應(yīng)為4000H，所用的中斷入口地址均應(yīng)在原地址的基礎(chǔ)上，加上4000H。例如：外部中斷0的原中斷入口為0003H，用戶實(shí)驗(yàn)程序的外部中斷0的中斷程序入口為4003H。

中斷名稱    8051原中斷程序入口      用戶實(shí)驗(yàn)程序響應(yīng)程序入口

外部中斷0          0003H                 4003H

定時器0中斷        000BH                 400BH

外部中斷1          0013H                 4013H

定時器1中斷        001BH                 401BH

串行口中斷          0023H                 4023H

表1-1：用戶中斷程序入口表

利用這些提供的基本硬件電路就可以進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計。

八路八位A/D實(shí)驗(yàn)電路由一片ADC0809，一片74LS04，一片74LS32組成，該電路中，ADIN0—ADIN7是ADC0809的模擬量輸入插孔，CS0809是0809的AD啟動和片選的輸入插孔，EOC是0809轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，高電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。齊納二極管LM336-5提供5V的參考電源，ADC0809的參考電壓，數(shù)據(jù)總線輸出，通道控制線均已接好。   

電路原理八路八位A/D實(shí)驗(yàn)電路由一片ADC0809，一片74LS04，一片74LS32組成，該電路中，ADIN0—ADIN7是ADC0809的模擬量輸入插孔，CS0809是0809的AD啟動和片選的輸入插孔，EOC是0809轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，高電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。齊納二極管LM336-5提供5V的參考電源，ADC0809的參考電壓，數(shù)據(jù)總線輸出，通道控制線均已接好。

D/A0832電路設(shè)計3.3.1電路原理八位雙緩沖D/A實(shí)驗(yàn)電路由一片DAC0832。一片74LS00，一片74LS04，一片LM324組成，該電路中除DAC0832的片選未接好外，其他信號均已接好，片選插孔標(biāo)號CS0832。輸出插孔標(biāo)號DAOUT。該電路為非偏移二進(jìn)制D/A轉(zhuǎn)換電路，通過調(diào)節(jié)POT3，可調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器的滿偏值，調(diào)節(jié)POT2，可調(diào)節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器的零偏值。

8279顯示電路由6位共陰極數(shù)碼管顯示，74LS244為段驅(qū)動器，75451為位驅(qū)動器，可編程鍵盤電路由１片74LS138組成，8279的數(shù)據(jù)口，地址，讀寫線，復(fù)位，時鐘，片選都已經(jīng)接好，鍵盤行列掃描線均有插孔輸出。鍵盤行掃描線插孔號為KA0~KA3；列掃描線插孔號為RL0~RL7；8279還引出CTRL、SHIFT插孔。六位數(shù)碼管的位選、段選信號可以從8279引入，也可以有外部的其他電路引入，原理圖如下：

六位數(shù)碼管電路的測試：除去電路板上數(shù)碼管右側(cè)的跳線，系統(tǒng)加點(diǎn)，用導(dǎo)線將插孔LED1接低電平（GND），再將插孔LED-A，LED-B，LED-C，LED-D，LED-E，LED-F，LED-G，LED-DP依次接高電平（VCC），則數(shù)碼管SLED1的相應(yīng)段應(yīng)點(diǎn)亮，如果所有的段都不亮，則檢查相應(yīng)的芯片75451，如果個別段不亮，則檢查該段的連線、及數(shù)碼管是否損壞。用同樣的方法依次檢查其它數(shù)碼管。

8279顯示、鍵盤控制芯片電路的測試：加上數(shù)碼管右邊的所有短路線，復(fù)位系統(tǒng)，應(yīng)能正常顯示。否則檢查8279芯片、244芯片、138芯片是否正常。

              該信號采集電路由電壓跟隨器（輸入級），差動比例放大器（中間級）以及反向比例放大器（輸出級）構(gòu)成。中間級為調(diào)零電路，輸出級將高于零點(diǎn)的電位放大，并將測量上限放大為ADC輸入上限。

直流調(diào)壓調(diào)速電機(jī)模塊由測速電路和調(diào)速電路兩部分組成。模塊的電源由接口總線引入。本模塊中使用的電機(jī)為12V的直流電機(jī)。

（1）直流電機(jī)測速原理介紹

電機(jī)測速部分由一個霍爾開關(guān)和信號放大電路組成。與電機(jī)同軸的轉(zhuǎn)盤上裝有兩塊的強(qiáng)力磁鋼，它們的磁極性相反，以保持轉(zhuǎn)盤的平衡并保證轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周霍爾開關(guān)只導(dǎo)通一次�；魻栭_關(guān)平時輸出為正電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼與霍爾開關(guān)正對時，霍爾開關(guān)輸出負(fù)電壓，經(jīng)整形、放大輸出。單片機(jī)通過對負(fù)脈沖計數(shù)，可計算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。  

（2）電機(jī)測速部分電路原理及說明

3144為霍爾開關(guān)，整形、放大由LM358完成。LM358作為比較器使用。SIGNAL為負(fù)脈沖輸出接口，對應(yīng)于模塊上的SIGNAL插孔。可直接用SIGNAL信號進(jìn)行測速。

此外，模塊還提供了另一種測速方法。如下圖所示：

平時使START保持低電平，OUT2輸出為低電平，OUT1為高電平。拉高START表示允許測速，此時OUT1的下降沿啟動計數(shù)，上升沿停止計數(shù)，表示測速結(jié)束。

（3）電機(jī)測速部分電路測試方法

   將模塊插在接口掛箱或?qū)ο髵煜渖喜⒔油�電源，調(diào)節(jié)電位器R9，使電機(jī)轉(zhuǎn)動。用示波器在SIGNAL插孔處可以看到連續(xù)的負(fù)脈沖。

電機(jī)調(diào)速的原理是通過改變電機(jī)兩端的電壓來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其原理如下：

該部分電路測試方法：

DRV接GND，調(diào)節(jié)電位器R9，可以觀察到電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。

開機(jī)默認(rèn)情況下是電機(jī)停轉(zhuǎn)。

開關(guān)第一個鍵切換至自動模式，模式指示燈點(diǎn)亮，8279控制的數(shù)碼管能夠?qū)崟r的顯示A/D0809讀取的值，并且跟隨光照強(qiáng)度變化。而D/A輸出值跟隨A/D值同步變化。

當(dāng)光強(qiáng)位于兩個閾值中間值時，電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)用手遮住一部分燈光，A/D值馬上下降，達(dá)到最弱光強(qiáng)（60H）之下時，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)（快轉(zhuǎn)），當(dāng)用強(qiáng)光照射后，A/D值上升，超過設(shè)定最強(qiáng)光強(qiáng)（E0H）后，電機(jī)轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)（慢轉(zhuǎn)）。

開關(guān)第二個鍵為切換到手動正轉(zhuǎn)鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)（快轉(zhuǎn)），當(dāng)極限開關(guān)1為低電平時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，高電平時不影響。開關(guān)第三個鍵為切換到手動反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍵，電機(jī)反轉(zhuǎn)（慢轉(zhuǎn)）當(dāng)極限開關(guān)2為低電平時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，高電平時不影響。

當(dāng)工作在手動模式情況下，光強(qiáng)變化對電機(jī)工作狀態(tài)均不起影響。

在本次設(shè)計中遇到的最大問題是在最后一周的時候才發(fā)現(xiàn)焊的電路板有問題，經(jīng)過反復(fù)檢查后決定重新焊電路板花費(fèi)很長時間。之后程序設(shè)計經(jīng)過反復(fù)修改得以順利完成本次課程設(shè)計。

這次我學(xué)會了8279鍵盤的使用，以及AD轉(zhuǎn)換和DA轉(zhuǎn)換的原理，對單片機(jī)編程更加熟練，焊電路板也更加熟練。

試驗(yàn)圖：

1.遮光時

單片機(jī)51hei設(shè)計.doc (6.25 MB, 下載次數(shù): 24)

2020-4-9 13:15 上傳

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