基于单片机的遥控窗帘设计本科论文Word文档格式.docx
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2012年7月1日
摘要
本设计是基于AT89S52单片机的遥控电动窗帘的设计,根据设计要求和现有器件,设计采用单片机AT89S52作为主控制器,使用PT2262与PT2272通用编码解码电路作为遥控发射和接受装置,单片机通过检测PT2272解码的信号,做出开关窗帘等动作,采用两个霍尔传感器44E938作为位置检测设备,以检测窗帘的运行位置,实现防过卷的功能,同时本控制器还有手动控制,通过三个按键开关实现窗帘的正反停控制。
本电路的直流电机由L298N驱动控制,通过控制L298N实现电机的正反转及停转,达到控制窗帘的目的。
遥控发射电路由PT2262集成电路组成,本系统直接采用做好的发射模块遥控器,共ABCD四路输出,当按下相应的按钮时,对应的以PT2272为核心的遥控解码电路有输出,经测试ABCD分别对应D0、D1、D2、D3,所以将D0、D1、D2、D3分别接到单片机的I/O口,通过检测对应端口的电平输出高低,系统受程序控制做出相应的动作,将控制信号送至电机驱动L298N从而实现对电机的控制,电机转轴通过传动机构与窗帘相连,从而实现对窗帘的控制。
同时本系统也设置了手动控制方式,通过三个按键开关实现正反和停转。
具体电路是按键的一端接地,另一端接到单片机对应的I/O口,当单片机检测到低电平时,输出相应的信号给电机驱动模块,从而达到与遥控控制一样的效果,在编程时要注意消除按键的抖动,防止误操作!
显示模块由红绿两个LED灯组成,当电机正转打开窗帘时红灯亮;
当电机反转关闭窗帘时绿灯亮,这样就能很容易的观察到窗帘的运行状态。
防过卷电路由两个霍尔传感器组成,将输出端接到单片机的I/O口,通过检测相应端口的电平实现对电机的控制,当窗帘没有达到指定位置时,输出为高电平,电机正常运转;
当霍尔传感器检测到有磁场时(窗帘两端可以固定两个磁钢产生磁场),输出低电平,从而控制电机马上停转,达到防过卷的作用。
软件设计使用C语言编程,对输入信号采用软件防抖,采用C语言编程,程序易读易移植,整个程序十分简洁易懂,经下载测试能很好的实现系统的各个功能。
关键字:
单片机、无线遥控、C语言编程直流电机
目录
1概述
1.1项目背景及应用
1.2遥控电路的设计
1.3手动控制电路
1.4直流电机驱动电路
1.5防过卷限位电路
1.6程序设计
2系统整体方案及硬件设计
2.1系统总体方案
2.2PT2262/2272遥控模块
2.3按键电路
2.444E938防过卷电路
2.5主控制器
2.6直流电机驱动电路
3软件设计
3.1变量的定义与I/O口分配
3.2系统子功能程序设计
3.3系统主程序
4Proteus软件仿真…………………………………………………………………
5课程设计体会
参考文献
附录1:
源程序代码
附录2:
系统原理图
1概述
1.1项目背景及应用
随着科学的发展,社会的进步,人民生活水平的提高,工作压力也越来越大,人人都希望回到家或是在办公室都有一个舒适的环境。
能得到很好的休息,这就使得自动化技术快速发展。
当今,技术发展飞速,为了进一步满足人们高水准生活的需要,家用电器产品性能也在不断的更新挽代,从始初的晶体管、到电子管;
由模拟到数字;
由分立元件到集成电路;
从普通向高性能、多功能型;
由手动控制向无线遥控、向智能化发展。
遥控窗帘设计使用51单片机作为主控制器,使用PT2262遥控编码模块作为发射模块,使用PT2272解码模块作为接收模块,将遥控信号解码后转换为TTL电平,供单片机读取;
手动控制采用微动开关,低电平输入;
输出控制直流电机使用直流电机专用芯片L298N,;
窗帘的防过卷使用两个霍尔传感器44E938,通过放在窗帘上的强磁钢感应窗帘的位置,实现窗帘的防过卷。
系统的程序设计使用C编程,对按键采用软件防抖处理。
1.2遥控电路的设计
遥控部分电路使用PT2262和PT2272遥控模块,PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。
这里使用做好的遥控发射接收模块,直接将遥控解码,转化为相应的TTL电平信号,供单片机读取。
1.3手动控制电路
采用三个按键分别控制电机正转、反转、停转,软件设计时加入延时消抖,保证按键的正确响应。
1.4直流电机驱动电路
对直流电机的驱动这里使用直流电机专用驱动芯片L298N,L298N是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。
本设计中使用5V直流电机,电流较小,并且只是用一路输出。
1.5防过卷限位电路
为了防止窗帘开或关到位后电机仍没有停止,需要加防过卷限位电路路这里选用霍尔传感器44E938,该器件集成了电压调节器,动态偏差补偿系统的霍尔传感器,施密特触发器和开漏输出驱动于一个封装内。
由于它宽的工作电压范围和扩展的温度范围,使其非常适合于汽车电子,工业和消费电子的应用范畴。
这里使用44E938作为限位传感器,当窗帘运行到上限或下限时,固定在窗帘上的强磁达到传感器位置,发出限位信号,主控制器停止电机,实现防过卷。
1.6程序设计
对单片机的程序设计使用汇编或C语言,汇编编程程序代码编译效率高,但程序的易读性差,不易移植;
C语言的代码效率虽然没有汇编高,但程序易读易写,且程序的可移植性好,可以借鉴其他例程或一边写好的程序模块。
本设计采用C语言编程。
2系统整体方案及硬件设计
2.1系统总体方案
遥控窗帘的硬件设计共分为三大部分:
信号采集转换电路、单片机主控电路和直流电机驱动电路,其中信号采集电路由遥控解码电路和手动按钮两部分组成。
系统框图如图1,
图1系统框图
如图1,主控制器检测来自PT2272解码模块、按键和霍尔传感器44E938的信号,根据输入端的信号控制驱动电路,驱动电路控制直流电动机带动窗帘运动。
遥控器或按键发出开、关窗帘的信号后,经单片机处理后,控制L298N输出控制电机正、反转,电机通过机械装置带动窗帘运动,当窗帘运动到上限或下限时,固定在窗帘上的强磁促发相应的霍尔传感器,霍尔传感器发出信号给单片机,单片机将电机停止。
窗帘在开关过程中按下遥控或者按键的停止按钮,则电机停止运行,实现窗帘的开关程度的控制。
2.2PT2272遥控解码模块
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,编码芯片PT2262发出的编码信号由:
地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时,PT2262不接通电源,其17脚为低电平,所以315MHz的高频发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号,当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡,所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅。
PT2262每次发射时至少发射4组字码,PT2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。
因为无线发射的特点,第一组字码非常容易受零电平干扰,往往会产生误码,所以程序可以丢弃处理。
PT2272解码芯片有不同的后缀,表示不同的功能,有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应,可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道,当采用4路并行数据时(PT2272-M4),对应的地址编码应该是8位,如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6),对应的地址编码应该是6位PT2262和PT2272芯片如下图2,
图2
图3PT2262/2272引脚图
表1PT2262引脚功能
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉
VCC
18
电源正端(+)
VSS
9
电源负端(-)
TE
14
编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效;
OSC1
16
振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端;
Dout
17
编码输出端(正常时为低电平)
表2PT2272引脚功能
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换
DIN
数据信号输入端,来自接收模块输出端
VT
解码有效确认输出端(常低)解码有效变成高电平(瞬态)
遥控模块是已做好的,使用315MHz的频率,遥控模块接收解码模块共有四个输出,当没有信号时,对应的引脚为低电平,当收到对应的通道Y有遥控信号时,如通道D2与输入信号C,则PT2272的D2引脚输出高电平。
并根据芯片类型的不同D2口的电平自锁或点动,单片机读取接收解码模块的信号做出动作。
2.3按键电路
按键是单片机的常用输入设备,电路简单且成本低,这里对按键的防抖采用软件延时处理。
按键使用常用的按钮式微动开关,按键电路如下图4,
图4按键电路
2.4霍尔传感器防过卷限位电路
限位开关用于检测窗帘运行到上、下限位置时动作发出信号给控制器,以防止窗帘过卷损坏机械设备或电机。
常用的限位装置使用行程开关、光电开关或接近开关,这里选用霍尔传感器44E938作为限位传感器。
44E938是低功耗CMOS工艺的霍尔传感器,TO-92封装的如下图5,其内部结构如图6:
图5接线原理图
图6内部结构
TO-90封装的引脚定义同TO-92封装,引脚1为电源正极VDD,引脚2为GND,44E938的工作电压为3.5-28V,引脚