基于單片機的自動幕布控制器的設計畢業(yè)設計

1、<p>　　西安航空職業(yè)技術學院</p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　論文題目： 基于單片機的自動幕布控制器的設計</p><p>　　所屬系部： 電子工程系 </p><p>　　指導老

2、師： 楊思俊 職稱： 助教</p><p>　　學生姓名： 劉 劍 學號: 10202202</p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術</p><p>　　西安航空職業(yè)技術學院制</p><p>　　2012年 12 月 15 日</p><p>　　西安航

3、空職業(yè)技術學院</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　題目：基于單片機的自動幕布控制器的設計</p><p><b>　　任務與要求：</b></p><p>　　步進電機模擬控制幕布左右移動；</p><p>　　自動幕布在向左和向右過程中可以隨時開始，隨時暫停；<

4、;/p><p>　　當其移動到最右端時再按“向左按鈕”失效；</p><p>　　當其移動到最左端時再按“向右按鈕”失效”。</p><p>　　時間： 2012 年 10 月15 日 至 2012年 12月 15 日 共8 周</p><p>　　所屬系部：電子工程系 </p><p>　　學生姓名

5、：劉 劍 學 號：10202202</p><p>　　專業(yè)： 電子信息工程技術</p><p>　　指導單位或教研室： 應用電子技術教研室</p><p>　　指導教師：楊思俊 職 稱： 助教</p><p>　　西安航空職業(yè)技術學院制</p><p>　

6、　2012年 12 月15 日</p><p>　　畢業(yè)設計(論文)進度計劃表</p><p>　　本表作評定學生平時成績的依據之一</p><p>　　基于單片機的自動幕布控制器的設計</p><p><b>　　【摘 要】</b></p><p>　　隨著科學技術的快速發(fā)展，自動控制在現(xiàn)代生活

7、中有著較好的發(fā)展前景。目前，生活環(huán)境中的采光及避光問題主要采用的是手動開閉幕布，手動開閉不僅費力而且很多方面不夠人性化，可能對用戶造成一定的困擾，幕布控制系統(tǒng)可以解決這些問題。本文綜述了幕布控制系統(tǒng)的設計與制作過程，介紹了設計制作一個完整的幕布控制系統(tǒng)需要做的理論分析以及其制作過程。自動幕布控制系統(tǒng)核心采用的是單片機AT89C51，其次利用了鍵盤顯示接口電路以及信號調理電路等外圍電路，整個系統(tǒng)在各模塊的配合下可實現(xiàn)半自動控制、自動控制等

8、功能。該設計在理論層面上，用C語言程序驅動各模塊工作，實現(xiàn)系統(tǒng)的內在聯(lián)系，在應用層面上則采用Protel軟件進行原理圖設計。</p><p>　　自動幕布控制系統(tǒng)的構成主要由系統(tǒng)主控模塊電路、電源轉換電路、電機控制電路、按鍵電路等組成，重點討論了幕布自動控制系統(tǒng)的設計過程、硬件選用和軟件調試等問題。</p><p>　　關鍵字：單片機；自動控制；AT89C51 ；Protel</p&

9、gt;<p>　　ABSTRACT:electronics and automatic control is an important branch of information science, and they now have a better prospect. Now, According to the requirements of living environments, this design made f

10、ull use of the SCM controlling system of AT89C51,followed by the sensor, keyboard and display interface circuit and the signal conditioning circuit.Based on the different controlling mode, we realize to control the curta

11、in machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlli</p><p>　　Focusing on the curtain during automatic control system design, hardware and software debugging process and other issues,

12、 the system can be realized through the illumination intensity in accordancecontrol the curtains down.</p><p>　　KEY WORDS:SCM;automatic control; AT89C51; Protel</p><p><b>　　目錄</b><

13、;/p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義2</p><p>　　1.2 基本內容安排2</p><p>　　1.3 設計的思想3</p><p>

14、;　　2 總體電路設計及其原理說明4</p><p>　　2.1 方案選取4</p><p>　　2.2 總體方案設計4</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)基本功能4</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)總體結構設計5</p><p>　　3 硬件分析與設計6</p><p>　　

15、3.1 電源電路設計6</p><p>　　3.2 89C51單片機及相關電路7</p><p>　　3.2.1 89C51單片機概述7</p><p>　　3.2.2 晶振電路7</p><p>　　3.2.3 復位電路8</p><p>　　3.2.4 按鍵電路9</p><p>

16、;　　3.2.5 步進電機驅動電路9</p><p>　　4 程序分析與設計12</p><p>　　4.1 主程序設計12</p><p>　　4.2 主要子程序設計13</p><p>　　4.2.1 鍵盤程序設計13</p><p>　　4.2.2 定時器中斷程序13</p><p

17、>　　4.2.3 步進電機程序設計14</p><p>　　4.2.4 電路仿真圖15</p><p>　　4.2.5 元器件清單16</p><p><b>　　結束語17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p>　　附錄一

18、:系統(tǒng)原理圖19</p><p>　　附錄二：程序清單20</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　伴隨著信息化時代的到來，人們的生活速度以及對生活質量的追求也在大幅度提高。電子產品智能化速度的加快，也使人們的工作、生活和通訊的關系日益緊密。智能化的產品設計在改變人們工作方式與生活習慣的同時，讓人們對生活工作環(huán)境質

19、量的提升提出了更高的要求，方便、舒適成了人們所追求的主要生活方式之一，工作居住環(huán)境早已不僅僅局限在物理空間上，人們更為關注的是一個安全、方便、舒適的環(huán)境。智能化的電子產品以及設計將以前的被動靜止物體轉變?yōu)槿藗兡軌蚍奖悴倏氐墓ぞ?，這些產品具有提供全方位的信息交換的功能，不僅能夠優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們合理的安排時間，增強工作生活環(huán)境的安全性，甚至還可以為各種能源費用節(jié)約資金。</p><p>　　在智能化產品中

20、，單片機的應用已經越來越廣泛，單片機以它體積小、質量輕、耗電省、可靠性高、價格低等優(yōu)點，開始不斷發(fā)展，并廣泛應用于各個領域，在很多的大中型的電氣設備以及小型的電子產品中也用單片機進行控制。</p><p>　　針對人們對智能化的需求以及對舒適生活的追求，自動幕布控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)幕布的劣勢，它可以根據開關自動控制幕布的移動，也可以根據人們的需要隨時暫停。該系統(tǒng)利用單片機電機驅動模塊控制步進電機的正反轉實現(xiàn)幕布的左

21、右移動。本設計正是把利用AT89C51 單片機的優(yōu)點以及簡單實用性，順利的完成了對智能控制的要求，并且為智能化的設備提供了良好的基礎。此外，該系統(tǒng)以后可以進行擴展，比如可以加上語音系統(tǒng)、光控系統(tǒng)、防火，防盜，甚至室內氣體濃度監(jiān)測等功能，會使該系統(tǒng)更具有實用性，而且也完善了系統(tǒng)。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意

22、義</p><p>　　知識與科技成為時代的潮流，在它們的推動下，智能化也因此得到了很大的發(fā)展，其作用在社會生活中日益得到彰顯。智能控制系統(tǒng)主要利用計算機技術、網絡通信技術、網絡技術、智能控制技術的迅猛發(fā)展潮流下，工作生活環(huán)境實現(xiàn)了現(xiàn)代化與智能化，從而使工作生活環(huán)境變得更加方便與快捷。當前世界正在經歷一場革命性的變化。正在全球展開的信息和信息技術革命，正以前所未有的方式對社會變革的方向起著決定作用，其結果必定導致

23、信息社會在全球的實現(xiàn)。具體表現(xiàn)為，首先，在生產活動的范圍廣泛的工作過程中，引入了信息處理技術，從而使這些部門的自動化達到一個新的水平；其次，電訊與計算機系統(tǒng)合而為一，可以在幾秒鐘內將信息傳遞到全世界的任何地方，從而使人類活動各方面表現(xiàn)出信息活動的特征；最后，信息和信息機器成了一切活動的積極參與者，甚至參與了人類的知覺活動、概念活動和原動性活動。在此進展中，信息和知識正在以系統(tǒng)的方式被應用于變革物質資源，正在替代勞動成為國民生產中“附加值

24、”的源泉。這種革命性不僅會改變生產過程，更重要的是它將通過改變社會的通訊和傳播結構而催生出一個新時代、新社會。在這個社會中，信息/知識成了社會的主要財富，信息/知識流成</p><p>　　1.2 基本內容安排</p><p>　　該設計通過人們對自動幕布控制系統(tǒng)的功能的需求，從而對自動幕布控制器進行總體的設計。系統(tǒng)的總體設計采用了以步進電機作為單片機控制元件，完成幕布開閉的主要任務；以8

25、9C51單片機作為主控制芯片，控制著整個系統(tǒng)的運行，此外，在按鍵模塊的配合下最終實現(xiàn)了自動幕布控制系統(tǒng)的智能化要求。</p><p>　　自動幕布控制系統(tǒng)設計過程主要分為一下幾個章節(jié)：</p><p>　?。?）緒論：介紹目前國內外自動幕布的發(fā)展現(xiàn)狀以及研究的目的和意義。</p><p>　?。?）總體設計方案：概括自動幕布控制系統(tǒng)的的總體設計方案的選取以及硬件設計

26、的總況。</p><p>　?。?）硬件設計：選用89C51單片機為核心的各種電路設計，包括復位電路，電源電路，時鐘電路，步進電機控制電路，鍵盤電路，顯示電路等一系列相關電路。</p><p>　?。?）軟件設計：介紹各個功能模塊的的設計流程以及設計思路。</p><p>　　（5）總結：針對設計中的不足進行再思考以及提出自動幕布控制系統(tǒng)功能的擴展。</p&g

27、t;<p><b>　　1.3 設計的思想</b></p><p>　　在信息化的時代，人們對生活工作環(huán)境質量提出了更高的要求，方便、舒適成了人們的首要追求。為了給人們生活學習帶來更大舒適和方便，本設計設計了基于單片機的自動幕布。其控制系統(tǒng)整體主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由單片機擴展的外圍電路以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制功能的接口電路組成；軟件部分主要由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)其特

28、定控制功能的各種程序組成。</p><p>　　系統(tǒng)中主控器件為AT89C51單片機。由該單片機控制著步進電動機的真反轉，從而達到自由控制幕布的效果。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的機電執(zhí)行元件，每外加一個控制脈沖，電機就運行一步。當步進電機接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電

29、機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機具有轉子慣量底，定位精度高，無累積誤差，控制簡單等特點。實際操作時不受電源電壓，負載，環(huán)境，溫度的影響能夠實現(xiàn)快速啟動、制動和反轉。步進電機可以對旋轉角度和轉動速度進行高精度控制，步進電動機作為控制執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)和精密機械等領域。隨著數字技術和計算機的發(fā)展，研究步進電機驅動電路，使步進電機的控制更加簡便，靈活和智能化，使其應用更加廣泛。

30、在選取設計方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單實用經濟的思想，盡量簡化電路設計，用最簡單的電路布線和選用最經濟實用的器件來達到設計要求。</p><p>　　2 總體電路設計及其原理說明</p><p><b>　　2.1 方案選取</b></p><p>　　單片機在各種電子產品中的應用已經越來越廣泛，很多的電子產品利用單片機所取得的便利性得

31、到了人們的好評，針對單片機控制的自動幕布控制系統(tǒng)的智能化要求，實現(xiàn)其自動控制的總體方案：</p><p>　　通過89C51單片機控制步進電機的正轉、反轉從而實現(xiàn)自動幕布控制系統(tǒng)的左右移動。該方案通過兩個獨立的自鎖開關來控制幕布的左移或右移，以及暫停功能。</p><p><b>　　總體方案流程圖：</b></p><p>　　圖2.1

32、方案原理框圖</p><p>　　該方案通過兩個按鍵就可控制幕布的三種狀態(tài)，極大的簡化了該系統(tǒng)的操作難度。增強了該系統(tǒng)的可操作性與實用性。</p><p>　　2.2 總體方案設計</p><p>　　自動幕布控制系統(tǒng)總體方案設計是基于滿足設計要求的前提再根據理論上的可實現(xiàn)性和硬件上的經濟實用性，而進行設計的重要環(huán)節(jié)。本章從人們對系統(tǒng)功能需求出發(fā)，在綜合考慮各種因素

33、的情況下，設計出自動控制系統(tǒng)的總體構架，并且在基本功能需求的基礎上盡可能考慮系統(tǒng)的可擴展性。</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)基本功能</p><p>　　隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關系日益緊密。信息化社會在改變人們生活方式與工作習慣的同時，也對傳統(tǒng)的幕布提出了挑戰(zhàn)，社會、技術以及經濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。人們對生活舒適性的追求越來越強烈，傳統(tǒng)的幕布絕

34、大部分是用手去開關，每天開關不僅不省力，而且還可能錯過最佳光照時間，尤其是比較重而且長得幕布，在開閉時需要費很大力氣才能開關，特別不方便；針對這種現(xiàn)象，電動幕布便由此產生。現(xiàn)有的電動幕布基本上都可以利用按鍵控制，自動開關閉幕布，雖然省了力氣，但是有些方面的設計還是不夠人性化。對此，本控制系統(tǒng)提出可以根據光照以及定時等開關幕布，具體有以下幾大功能：（1）手動控制狀態(tài)：此功能使自動幕布控制系統(tǒng)具有手動拉開、關閉和停止功能。（2）半自動控制狀

35、態(tài)：此功能是在要打開或者關閉幕布的時候，通過“開”或“關”按鍵，幕布在電機的帶動下可以自動開閉。（3）亮度自動控制：此功能是利用設定的光照強度自動完成幕布的打開或者關閉，真正實現(xiàn)黑天關閉，白天打開的功能。（4）時間自動控制：此功能根據用戶需要，設定需要開閉幕布的時間，通過輸入的開啟或關閉時間，控制幕布開關。</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)總體結構設計</p><p>　　基于89C5

36、1的自動幕布控制系統(tǒng)主要結構由89C51作為該系統(tǒng)的控制芯片、由兩個獨立的自鎖開關組成的按鍵模塊，選用型號為130HZ308-450的三相反應式步進電機，運用ULN2803作為步進電機的驅動模塊。</p><p>　　該自動幕布控制系統(tǒng)通過單片機輸出脈沖，來控制電機的轉動，通過按鍵來調節(jié)脈沖，從而控制步進電機的正轉和反轉。</p><p><b>　　3 硬件分析與設計</

37、b></p><p>　　3.1 電源電路設計</p><p>　　單片機正常工作電壓為5V，因此設計的電源電路主要是提供單片機工作電壓。圖3.1是為單片機提供電壓的電源電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機。</p><p>　　圖3.1 電源電路圖</p><p>　　三端集成穩(wěn)壓器

38、LM7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用LM78\LM79系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便。其內部結構圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 LM7805內部示意圖</p><p>　　3.2 89C51單片機及相關電路</p><p>　　3.2.1 89

39、C51單片機概述</p><p>　　單片機是將中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM或EPROM）、定時器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個芯片上的微控制器。AT89C51單片機是低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，片上帶有8K Flash 存儲器，且允許在系統(tǒng)改寫或用編程器編程。其主要參數有：</p><p>　?。?）4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 　　<

40、;/p><p>　?。?）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 　</p><p>　?。?）128*8位內部RAM 　　</p><p>　?。?）32可編程I/O線 　　</p><p>　?。?）兩個16位定時器/計數器 　　</p><p>　　（6）5個中斷源 　　</p><p>　?。?）低

41、功耗的閑置和掉電模式 　　</p><p>　?。?）片內振蕩器和時鐘電路 圖3.3單片機引腳圖</p><p>　　3.2.2 晶振電路</p><p>　　電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確

42、性。同時，它還可以產生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。</p><p>　　圖3.4單片機的晶振電路。片內電路與片外器件就構成一個時鐘產生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內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>&

43、lt;p><b>　　振蕩周期＝；</b></p><p><b>　　機器周期；</b></p><p><b>　　指令周期＝。</b></p><p>　　XTAL1接外部晶體的一個引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機內部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HM

44、OS單片機，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產生一定頻率</p><p>　　的機械變形，而這種機械振動又會產生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產生共振，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。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正

45、弦波，以便使MCS-51片內的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時鐘頻率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，調節(jié)它們可以達到微調fOSC的目的。</p><p>　　圖3.4 單片機晶振電路圖</p><p>　　3.2.3 復位電路</p><p>　　

46、復位電路的主要功能是使單片機進行初始化，在初始化的過程中需要在復位引腳上加大于2個機器周期的高電平。復位后的單片機地址初始化為0000H，然后繼續(xù)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在復位電路中提供復位信號，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復位信號。但是為了在復位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防在按鍵過程中引起的抖動而影響復位。圖3.5示的 RC 復位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。</p><p>

47、;　　圖3.5 復位電路圖</p><p>　　3.2.4 按鍵電路</p><p>　　按鍵電路主要應用兩個獨立的自鎖開關。這樣更加簡便了該系統(tǒng)的操作難度。使操作更加簡單。</p><p><b>　　圖3.6按鍵電路</b></p><p>　　3.2.5 步進電機驅動電路</p><p>　

48、　步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的機電元件。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動。正常運動情況下，它每轉一周具有固定的步數；做連續(xù)步進運動時，其旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。下圖為步進電機運行原理圖。</p><p>　　圖3.7步進電機運行原理圖</p><p>　　在步進電機控制電路中，步進控制器

49、的作用是把輸入脈沖轉換成環(huán)型脈沖，以控制步進電機的轉向。在實際應用中由軟件代替步進控制器，其優(yōu)點是使線路簡化，降低成本，可靠性提高。在幕布控制系統(tǒng)中選用了型號為130HZ308-450的三相反應式步進電機，其優(yōu)點是力矩大，精度高，其步進角度是1.2°。步進電機電路與單片機的連接如圖3.8</p><p>　　圖3.8步進電機電路與單片機的連接</p><p>　　自動幕布控制系統(tǒng)

50、的驅動器可以選用大功率復合管，也可以是專門的驅動器，比如光電隔離器，采用光電隔離器一是可以抗干擾，二是起到電隔離的作用。這樣可以避免單片機與步進電機功率回路的共地干擾，防止強功率的干擾信號影響主控部分。另外，一旦驅動電路出現(xiàn)故障，也可以隔離較大的電壓，不致串入單片機而使其損壞。</p><p>　　步進電機的驅動電路也有很多種，最為常見的是單電壓驅動，雙電壓驅動以及細分驅動等。</p><p&

51、gt;　　ULN2803：采用AP=DIP18,AFW=SOL18封裝方式。 </p><p>　　八路NPN達林頓連接晶體管陣系列特別適用于低邏輯電平數字電路（諸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應用于計算機，工業(yè)用和消費類產品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負載中。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設計與標準TTL系列兼容，

52、而ULN2804 最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。</p><p>　　ULN2803主要特點：</p><p><b>　　達林頓管驅動器</b></p><p>　　包含8個NPN達林頓管</p><p><b>　　高耐壓，大電流</b></p><p>　　

53、器件編號:ULN2803</p><p>　　封裝類型:AP=DIP16,AFW=SOL16</p><p><b>　　無鉛/RoHS認證</b></p><p>　　輸出擊穿電壓: 50(V)</p><p>　　輸出電流: 500(mA)</p><p>　　輸入電阻 :2.7k(Ω)<

54、;/p><p>　　推薦輸入電壓:5(V)</p><p>　　溫度范圍:-40℃～+85℃</p><p>　　包裝規(guī)格:AFW:Tape&Reel 圖3.9 2803引腳圖</p><p>　　卷帶AP:Tube管裝</p><p>　　不要超過每個驅動器的電流的限制</p&

55、gt;<p><b>　　4 程序分析與設計</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件設計主要有幾部分組成，其中包括：按鍵子程序，定時器程序，步進電機控制程序等。本章介紹了自動幕布控制系統(tǒng)的主程序以及各主要部分功能程序的設計過程，程序代碼詳見附錄。</p><p><b>　　4.1 主程序設計</b></p><p

56、>　　主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個子程序之間的聯(lián)系任務，主程序是無限循環(huán)，主要的功能是完成單片機初始化，開關中斷，對按鍵進行掃描，控制步進電機工作，控制定時器等。</p><p>　　主程序流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p><b>　　主程序流程說明：</b></p>

57、<p>　　電路主要分為以下幾個部分，分別是電源部分、按鍵部分、步進電機控制部分、單片機主控器件部分，各部分具有不同的子程序。</p><p>　　4.2 主要子程序設計</p><p>　　4.2.1 鍵盤程序設計</p><p>　　圖4.2鍵盤程序設計圖</p><p>　　通過兩個獨立的自鎖開關控制幕布的移動，以及暫停。應用

58、自鎖開關的常閉常開特性來實現(xiàn)幕布的暫停功能。</p><p>　　4.2.2 定時器中斷程序</p><p>　　圖4.3中斷程序流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)的所有子程序都是在定時器中斷里執(zhí)行的。定時器中斷每隔20毫秒掃描一次按鍵，當按鍵按下是執(zhí)行步進電機子程序。</p><p>　　4.2.3 步進電機程序設計</p>

59、<p>　　步進電機是操控幕布開閉的主要執(zhí)行器件，其設計主要是按照單片機指令以及按鍵指令進行正轉或者反轉。圖4.4是步進電機程序流程圖。</p><p>　　圖4.4 步進電機程序流程圖</p><p>　　步進電機程序設計的主要任務是：</p><p>　?。?）判斷旋轉方向；</p><p>　?。?）按順序傳送控制脈沖；<

60、;/p><p>　?。?）判斷所要求的控制步數是否傳送完畢。</p><p>　　對于三相單三拍的設計，其控制方式模型如下：</p><p>　　圖4.5三相單三拍模型</p><p>　　總之，只要按一定的順序改變 P1.0～P1.2 三位通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。而對于節(jié)拍比較多的控制程序，通常采用循環(huán)程序進行設計。<

61、;/p><p>　　4.2.4 電路仿真圖</p><p><b>　　圖4.6電路仿真圖</b></p><p><b>　　使用說明:</b></p><p>　　1 打開Proteus7.6的仿真電路，雙擊AT89C51，在program file下選中所要執(zhí)行的HEX文件，按ok鍵，點擊開始按鈕

62、，仿真開始運行。</p><p>　　2.按下圖中兩個開關，控制步進電機的正反轉。</p><p>　　4.2.5 元器件清單</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　本次設計系統(tǒng)地介紹了自動幕布控制系統(tǒng)的硬件電路設計以及軟件設計。在總體方案設計中用步進電機作為信號輸出的執(zhí)行元件，89C51單片機

63、作為主要的控制元器件，并且應用了按鍵控制電路。應用89C51單片機的優(yōu)勢減少了硬件的復雜性，單片機經過處理后，控制步進電機做出相應的動作，以控制幕布的移動。在實現(xiàn)一般應用的基礎上，又添加了暫停，使幕布的自動化性能得到進一步提升。步進電機的結構簡單，控制方便的優(yōu)點使幕布的控制更加穩(wěn)定。</p><p>　　本次畢業(yè)設計的整個研究與設計過程包括選題、設計以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關的資料和課題并且

64、制定設計方案，進行設計的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實到設計環(huán)節(jié)中。其次，在制定的方案基礎上運用所學的知識對硬件以及軟件進行設計，并用相關軟件進行仿真設計。最后，對設計內容進一步修繕，以求達到最佳設計結果。雖然設計內容完成了基本的功能，但是其中還是存在一定欠缺，比如在設計中沒有考慮到幕布移動時間的顯示以及沒有添加類似紅外遙控的設計等。</p><p>　　此次設計過程中，在完成設計任務之外也讓我系統(tǒng)性地認識和全面地

65、掌握了單片機相關技術，從本次畢業(yè)設計中我更加深刻地認識到理念來源于實際的含義。和同學以及老師在相關問題的互相討論交流中，我認識到自己的很多不足，但在這些不足中我又學到了很多知識，使我的綜合應用能力有了很大提高。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]: 華成英.模擬電子技術基礎.高等教育出版社,2003.</p>&l

66、t;p>　　[2]: 胡漢才，單片機原理及接口技術.北京:清華大學出版社，2004.</p><p>　　[3]: 江思敏，胡榮.Protel電路設計教程.北京:清華大學出版社，2002.</p><p>　　[4]: 李全利，遲榮強.單片機原理及接口技術.北京:高等教育出版社，2001.</p><p>　　[5]: 程學先，林珊，程傳慧.匯編語言程序設計.

67、北京:機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[6]: 王建校，楊建國.51系列單片機及C51程序設計.北京:科學出版社，2002.</p><p>　　[7]: 王幸之.AT89系列單片機原理.北京：北京航空航天大學出版社 2004</p><p>　　[8]: 閻石.數字電子技術基礎.北京:高等教育出版社,1998.</p><p&g

68、t;　　[9]: AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec</p><p>　　[10]:W.Harold Parady, J.Howard Turnered. Electric Motors. Georgia：the american association For vocational instructional materials, 1978．&l

69、t;/p><p><b>　　附錄一:系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　附錄二：程序清單</b></p><p><b>　　主程序:</b></p><p>　　#include<at89x52.h></p><p>　　sbit

70、 key_left=P1^5; //定義向左開關</p><p>　　sbit key_right=P1^6;//定義向右開關</p><p>　　unsigned char ucVal_a=7,ucVal=0,up=0,down=0;//定義四個變量</p><p>　　unsigned char tabe[]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,

71、0x02,0x03,0x01}; //步進電機脈沖信號排序，8位排序，每次脈沖走7.5度</p><p>　　void bujin(); //子函數聲名</p><p><b>　　//主函數</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b>&l

72、t;/p><p>　　TMOD=0X01; //開定時器中斷</p><p>　　TH0=(65536-15000)/256;//定時器定時</p><p>　　TH0=(65536-15000)%256;</p><p>　　EA=1;//開總中斷</p><p>　　ET0=1;//開中斷

73、ET</p><p>　　TR0=1;//開定時器中斷</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</

74、b></p><p><b>　　//定時器中斷函數</b></p><p>　　void TNI_0() interrupt 1 using 1 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-12000)/256;</p><

75、;p>　　TL0=(65536-12000)%256;</p><p><b>　　bujin();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//步進電機子函數</b></p><p>　　void bujin()</p>

76、<p><b>　　{</b></p><p>　　if(key_left==0)//判斷按鍵LEFT是否左移</p><p>　　{right=1;</p><p>　　if(up<200) //設置幕布高度</p><p><b>　　{</b></p>&l

77、t;p>　　P2=tabe[ucVal_a];//正轉 </p><p>　　ucVal_a--;</p><p>　　if(ucVal_a==0xff)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ucVal_a=7;</p><p><b>　　}</b&

78、gt;</p><p>　　left=left+1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key_right==0) //判斷RIGHT是否右移</p><p><b>　　{ <

79、/b></p><p><b>　　left=0;</b></p><p>　　if(down<200)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=tabe[ucVal];//反轉</p><p><b>　　ucVal++;&l

80、t;/b></p><p>　　if(ucVal==8)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ucVal=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　right=right+1;<