基于单片机的光感自动控制百叶窗系统.docx

1、基于单片机的光感自动控制百叶窗系统摘要单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于各领域各方面。本次设计是以单片机为核心，加上其他器件，设计电路来实现百叶窗的控制。关键字：单片机 百叶窗一、课题简介31、基本要求 32、基本工作原理 33、各器件资料 3二、硬件总体设计61、AD转换模块 62、LCD显示73、步进电动机驱动74、暂停控制8三、软件总体设计9四、所遇问题及解决方法 17五、实物图展示17六、心得体会19一、课题简介：题目：光感自动控制百叶窗基本要求：以MCS-51系列单片机为核心，采用利用常用电子器件设计，用一台步进电动机

2、控制百叶窗的旋转包括正转、反转和暂停，用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用LCD显示测量结果。基本工作原理：利用光敏电阻与标准电阻串联输入模拟信号，通过ADC0809芯片转换成数字信号传送给单片机，通过单片机处理并控制LCD显示当前的测量光强值，以及输出步进电动机的驱动信号，再利用达林顿管ULN2003提高单片机的输出功率驱动步进电动机。各器件资料：LCD1602表1 各引脚说明表表2 寄存器选择功能表利用内部复位电路进行初始化 清屏(DISPLAY CLEAR); 功能设置(FUNCTION SET);DL = 1: 8Bit 接口数据;N = 0: 1行显示; F = 0:57dot字

3、形; 显示开/关控制(DISPLAY ON/OFF CONTROL)D = 0: 显示关; C = 0: 光标关; B = 0: 消隐关 输入方式设置(ENTRY MODE SET )I/D = 1:(增量): S = 0: 无移位:ADC0809图1ADC0809内部结构图IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持 低电平。A、B、C地址线。 通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，CLK时钟信号。通常使用频率为500KHz的

4、时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。D7D0数据输出线。D0为最低位，D7为最高 OE输出允许信号。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。ULN2003图2ULN2003引脚图步进电动机28BYJ-48 图 3 内部接线图表3八相励磁顺序表二、硬件总体设计：系统组成方案：1、AD转换模块 如图1R10为标准10K电阻，RV1为10K滑动变阻器，以代替光敏电阻仿真。由于仿真软件只支持ADC0808芯片仿真，故在仿真时使用此芯片，实际电路板中选用了ADC0809。处

5、于实际电路板焊接时候引脚选用方便考虑，选用IN7输出口。即将模拟输入选择口ADD A、ADD B、ADD C接入VCC。处于实际电路焊接考虑，将ST接入P3.0口，EOC接入P3.1口，OE接入P3.2口，CLK接入P3.3口，具体电路如右图。 图4 AD转换电路图图5 ADC0808控制端接口图2、LCD显示LCD接口如图所示，由于单片机P0口和P2口在单片机的右边，故将LCD的输入口和控制口分别接入P0和P2口，由于P0口无上拉电阻，故接入LCD时接入一排上拉电阻。如右图 图6 LCD电路图3、步进电动机驱动如果直接用单片机驱动步进电动机，因为单片机的输出电流太低，功率不够，无法驱动步进电

6、动机，故接入达林顿管ULN2003来增加输出功率，处于实际电路焊接考虑，使用P3.4P3.7端口。电路如下图图7 步进电动机驱动电路由于步进电动机电路简单，以及在仿真中方便观察电动机的状态（正转、反转）和持续的时间，故将电动机的驱动输出换成发光二极管。 图8 二极管代替步进机电路4、暂停控制用开关控制，开关闭合时步进电动机暂停，LCD显示暂停状态（*字符），但依旧可以测量出光强值。 图9，暂停开关电路总体电路图如下（仿真，未接晶振及复位电路，使用发光二极管代替步进电动机）图10 总电路仿真图三、软件总体设计：设计程序以及设计的原因和方法如下#include unsigned char get_

7、data;unsigned int temp;unsigned char code tab1=welcome on!;unsigned char code tab2=light:;unsigned char code tab3=mcd;sbit ST = P30;sbit EOC= P31;sbit OE = P32;sbit CLK= P33;sbit A1 = P35;sbit B1 = P36;sbit C1 = P37;sbit D1 = P34;sbit RS = P20;sbit RW = P21;sbit E = P22;sbit key= P24;/*步进步伐，根据所购买的步进

8、电动机28BYJ-48说明书，使用八相驱动*/#define r1 A1=1;B1=1;C1=1;D1=0; #define r2 A1=1;B1=1;C1=0;D1=0;#define r3 A1=1;B1=1;C1=0;D1=1;#define r4 A1=1;B1=0;C1=0;D1=1;#define r5 A1=1;B1=0;C1=1;D1=1;#define r6 A1=0;B1=0;C1=1;D1=1;#define r7 A1=0;B1=1;C1=1;D1=1;#define r8 A1=0;B1=1;C1=1;D1=0;/*产生定时信号，作为ADC芯片的时钟信号*/void

9、timer() TMOD=0x10; TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;/*延迟函数，单位为ms*/void delay(unsigned int t) int i,j; for(i=t;i0;i-) for(j=112;j0;j-);/*写指令*/writecom(unsigned char com) RS=0; RW=0; P0=com; E=0; delay(1); E=1; delay(1); E=0;/*写数据*/writedata(unsigned char date) RS=1; RW=0;

10、P0=date; E=0; delay(1); E=1; delay(1); E=0;/*写数字*/void writecount(unsigned int Data) switch(Data) case 0: writedata(0x30);break; case 1: writedata(0x31);break; case 2: writedata(0x32);break; case 3: writedata(0x33);break; case 4: writedata(0x34);break; case 5: writedata(0x35);break; case 6: writedat

11、a(0x36);break; case 7: writedata(0x37);break; case 8: writedata(0x38);break; case 9: writedata(0x39);break; /*步进电动机正、反转*/void bujin(unsigned int pd) if(pd) r1 delay(5); r2 delay(5); r3 delay(5); r4 delay(5); r5 delay(5); r6 delay(5); r7 delay(5); r8 delay(5); else r8 delay(5); r7 delay(5); r6 delay(

12、5); r5 delay(5); r4 delay(5); r3 delay(5); r2 delay(5); r1 delay(5); ;/*显示函数，这里只是控制显示的光强值,显示为4位10进制数，*/void disp(unsigned int a) unsigned int c; a*=4; /*将转换所得模拟信号（最大为255）转成10进制数，因为10K光敏电阻对应的光强约为1cd，即1000mcd，为方便显示，故将模拟信号乘以4，估算以作参考*/ writecom(0xc0+7); writecount(a/1000); writecom(0xc0+8); writecount(a

13、%1000/100); writecom(0xc0+9); writecount(a%100/10); writecom(0xc0+10); writecount(a%10); writecom(0xc0+11); for(c=0;c3;c+) writedata(tab3c);/*判断函数，为了防止光敏电阻随各种因素导致的光强而不稳定的变动，使得驱动的步进电动机不停的微微转动，将光强分为5个等级，不同等级驱动步进电动机转的时间不同*/pduan(unsigned int a) unsigned int x; if(a51) x=0; else if(a102) x=1; else if(a1

14、53) x=2; else if(a204) x=3; else x=4; return(x);/*主函数，前面包括LCD初始化，写入LCD第一行显示字符“welcome on！”和第二行显示字符“light：”、“mcd”*/main() unsigned int compare=0; unsigned int dji; unsigned int i,j,k; writecom(0x38); writecom(0x0c); writecom(0x06); writecom(0x80+1); for(i=0;i11;i+) writedata(tab1i); writecom(0xc0+1);

15、 for(j=0;jcompare) /*判断步进机为正转还是反转*/ for(k=25*(dji-compare);k0;k-) /*所需转的角度*/ bujin(0); compare=dji; else if(dji0;k-) bujin(1); compare=dji; else compare=dji; ; ;/*中断程序，产生时钟定时信号*/void t0(void) interrupt 1 using 0 TH0=(65536-190)/256; TL0=(65536-190)%256; CLK=CLK;四、所遇问题及解决方法： 仿真时LCD无任何字符显示，检查源程序的LCD初始

16、化是否正确，修改错误，重新载入源程序仿真。 显示的转换数据为错乱数据，网上查阅ADC0809芯片功能书发现改芯片的输出口与IO口的高低位相反，OUT0OUT7为高位到低位，恰与我们平时定义的相反。 步进电动机驱动之后震而不能转，自习对照电动机的管脚说明书，重新正确接入每一个引脚。五、实物图展示：图10 电路板侧面图图11 电路板正面图图12 背面焊接图六、心得体会：通过这一次的电路设计，掌握了LCD液晶显示、AD转换和步进电动机驱动的方法，对单片机运用技术又有了进一步的提高。单片机可以驱动电路和实现的功能多种多样，对单片机的灵活运用显然还欠缺许多知识，但经过这次的课程设计，相信对单片机的各方面可以慢慢学习渗透，将其融会贯通。