1、理工大學微機原理與單片機接口技術課程設計報告題目：基于單片機的遙控窗簾設計姓 名 學 號： 專業班級：電信10-02班 指導老師： 所在學院：電氣工程與自動化學院2013年3月 8日摘要本設計是基于單片機的遙控窗簾設計。它是采用AT89S52單片機做為主控制器，利用直流電機正、反轉，以控制窗簾的拉開和閉合；同時采用霍爾傳感器44E作為位置檢測設備，以檢測窗簾的運行位置，實現防過卷。其實本次的課程設計還有手動控制，即通過按鍵實現窗簾的開關控制。在本次的課程設計中，直流電機用驅動集成芯片電路L298N驅動，L298N屬于H橋集成電路，輸出電流大，功率強，最大輸出功率200W。無線遙控是由2A758

2、9 142編碼解碼芯片組成的無線發送接收模塊，通過2A7589 142接收輸入端A、B、C、D輸出信號控制單片機，接收器根據接收到的遙控器編碼不同來控制電動機的正轉、反轉或停止，從而實現窗簾的拉開、閉合或停止。此系統的主電路主要由鍵盤掃描電路、單片機（AT89S52）及電動機驅動控制電路等組成；窗簾控制部分主要由導軌、窗簾、拉繩和電動機等組成。軟件設計使用C語言編程，對輸入信號采用軟件防抖，對電機的運行使用三個發光二極管指示。整個程序的設計采用子程序調用的方式，這樣就使程序易于調試。 運用本設計可以實現窗簾的智能控制，使人們感覺到智能化給人們生活帶來的便利。關鍵詞：遙控窗簾 遙控控制 電機目錄

3、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4417 1、概述 PAGEREF _Toc4417 4 HYPERLINK l _Toc6617 選題目的和意義 PAGEREF _Toc6617 4 HYPERLINK l _Toc6553 PAGEREF _Toc6553 4 HYPERLINK l _Toc13364 2、系統總體方案及硬件設計 PAGEREF _Toc13364 5 HYPERLINK l _Toc9088 2.1 遙控窗簾的基本設計原理 PAGEREF _Toc9088 5 HYPERLINK l _Toc12851 PAGEREF _Toc12851 5

4、 HYPERLINK l _Toc25220 PAGEREF _Toc25220 6 HYPERLINK l _Toc9663 無線遙控控制 PAGEREF _Toc9663 6 HYPERLINK l _Toc25400 PAGEREF _Toc25400 6 HYPERLINK l _Toc19010 PAGEREF _Toc19010 7 HYPERLINK l _Toc22512 PAGEREF _Toc22512 7 PAGEREF _Toc28796 11 HYPERLINK l _Toc28796 PAGEREF _Toc28796 11 HYPERLINK l _Toc2358

5、3 PAGEREF _Toc23583 11 HYPERLINK l _Toc15521 3、軟件設計 PAGEREF _Toc15521 16 HYPERLINK l _Toc28750 PAGEREF _Toc28750 16 HYPERLINK l _Toc22361 PAGEREF _Toc22361 16 HYPERLINK l _Toc22258 PAGEREF _Toc22258 17 HYPERLINK l _Toc18728 4、Proteus軟件仿真 PAGEREF _Toc18728 19 HYPERLINK l _Toc12784 4.1 Protues軟件仿真電路圖

6、PAGEREF _Toc12784 19 HYPERLINK l _Toc16905 PAGEREF _Toc16905 19 HYPERLINK l _Toc22621 PAGEREF _Toc22621 20 HYPERLINK l _Toc4024 5、課程設計體會 PAGEREF _Toc4024 21參考文獻附1：源程序代碼附2：系統原理圖1、概述選題目的和意義在這個多元化的社會中，經濟開始迅速發展，人們生活水平也開始不斷的向小康社會改變，放眼望去，我們可以看到很多有大窗戶的辦公樓和高大的建筑。這種建筑結構美觀，采光良好。但是，窗戶的高度或者寬度超過一定高度后手拉窗簾就變得比較困難了

7、。所以我們選擇做這個遙控窗簾的設計，希望可以間接地解決這個問題。除此之外，我們覺得小制作的遙控窗簾也可以在自己家中安裝，讓家人感受到我們在大學里不是什么都沒有學到，而是我們學的很好，能夠讓他們感到自豪和驕傲，同時也能讓家人享受到由我們親手做的東西的優惠。我從網上了解到電動窗簾機是通過窗簾機上的控制按鍵操作窗簾開合的一種最簡單的窗簾機，它僅僅解決了手動窗簾的問題，可還是需要人來近距離操作，電動窗簾使一些超高、超寬窗簾的操作變得比較容易。而遙控窗簾機卻可以遠距離操作窗簾的開合，使用更為方便。所以，我們做的這個遙控窗簾還是有一定的用處的，它讓我們感到自己終于有了用武之地。（1）進一步熟悉和掌握單片機

8、的內部結構和工作原理，了解單片機應用系統設計的基本方法和步驟。（2）掌握單片機仿真軟件Proteus的使用方法。 （3）掌握遙控窗簾的一些基本理論和方法。（4）再次熟悉C語言的編程，會熟練運用C語言。（5）鍛煉自己的動手能力和操作能力。2、系統總體方案及硬件設計2.1 遙控窗簾的基本設計原理基于單片機的遙控窗簾的設計要求如下：1）控制窗簾的開關、利用直流電機正反轉實現。2）防過卷功能。3）具有無線遙控和手動按鍵控制兩種功能。4）能夠指示運行狀態。針對設計要求作如下設計，本裝置設計以單片機為核心，通過單片機發送相應的信號，然后再利用L298N控制直流電機正反轉和停止，從而控制窗簾的打開、停止、閉

9、合動作，最后采用霍爾傳感器來檢測位置實現防過卷的功能。窗簾的操作可通過鍵盤手動和無線遙控兩種方法完成。通過使用不同顏色的發光二極管對窗簾的運動方向進行顯示，這樣窗簾這種常用的家居用品就更具人性化，并且會被更多人選用。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 1系統原理框圖無線遙控控制利用遙控器發出正轉、反轉和停止信號，與窗簾相連接的控制電路接收到控制信號后，根據遙控命令來控制電機的運行狀態，從而達到遠距離對控制窗簾的打開、閉合和停止。對于遙控窗簾來說，遙控器的按鍵需要一個打開按鍵和一個閉合按鍵來控制窗簾的打開和閉合同時還有一個停止按鍵，這樣我們就不會為使電機運行而一直按著按鍵不放。這樣有兩個好處：一

10、是方便用戶在打開或關閉窗簾時不用一直按著按鍵；二是最大可能地降低遙控器和接收器功耗，這是因為遙控器在按下一次后發送一串數據后就可以立即進入睡眠，對于主機也不用時時檢測信號這樣就可以更好的降低功耗。無線遙控主要用到315M無線遙控器，下面介紹315M遙控器：數據發射模塊的工作頻率為315M，特別適合多發一收無線遙控及數據傳輸系統。發射模塊未設編碼集成電路，而增加了一只數據調制三極管Q1,這種結構使得它可以方便地和其它固定編碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。數據模塊具有較寬的工作電壓范圍312V，當電壓變化時發射頻率基本不變,和發射模塊配套的接收模塊無需任何調

11、整就能穩定地接收。當發射電壓為3V時，空曠地傳輸距離約2050米，發射功率較小，當電壓5V時約100200米，當電壓9V時約300500米，當發射電壓為12V時，為最佳工作電壓，具有較好的發射效果，發射電流約60毫安，空曠地傳輸距離700800米，發射功率約500毫瓦。當電壓大于l2V時功耗增大，有效發射功率不再明顯提高。數據模塊采用ASK方式調制，以降低功耗，當數據信號停止時發射電流降為零，數據信號與發射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發射模塊將不能正常工作。數據電平應接近數據模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調制效果。 手動控制是系統的硬件補充，當無線遙控器失靈或者運用

12、者在窗簾附近或者接收控制部分的程序紊亂時，可通過手動控制面板上的按鍵控制窗簾的拉開和閉合以及停止動作。所以需要設計一個打開按鍵、一個閉合按鍵和一個停止按鍵。通過與單片機管腳連接的獨立鍵盤，每次每當按下一個獨立鍵盤，都會向單片機的管腳輸送一個低電平，單片機接收到這樣一個信號后，通過已有程序的邏輯判斷，向下面的執行部分發出相應的控制信號進而控制窗簾。對于輸出部分，本系統采用L298N電機控制芯片、電機以及模擬窗簾部分組成。對于電機模塊，本裝置采用的是用L298N控制電機的運轉。由于單片機輸出電流太小，不能有效作為電機的直接控制，所以電機的驅動電路，驅動芯片采用L298N，該芯片的輸出引腳OUT1、

13、OUT2與電機相連接,通過給單片機輸出脈沖來間接控制電機各線圈的接通與切斷。（1）L298N模塊原理圖圖2L298N模塊原理圖（2） L298N 功能邏輯圖 In1，In2 的邏輯圖與表 1 相同。由表 1 可知 EnA 為低電平時，輸入電平對電機控制起作用，當 EnA 為高電平，輸入電平為一高一低，電機正或反轉。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。ENA(B)IN1(IN3）IN2(IN4)電機運行狀況HHL正轉HLH反轉H同IN2(IN4)同IN1(IN3）快速停止LXX停止表1 L298N邏輯功能表 L298N其實可以驅動兩個電機，但是本次設計只需要驅動一個電機的運轉。即用OUT1、

14、OUT2兩個腳來接一個電機。5（IN1）、7（IN2）腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉，ENA接控制使能端，控制電機的停轉。L298N和單片機的電源端連接在一塊。（3）硬件接線圖圖3硬件接線圖 邏輯信號輸入部分接單片機的P0.0-P0.1,L298N芯片供電VCC接AT89S52單片機的電源。（4）L298N控制電機圖圖4L298N控制電機圖 這個窗簾是通過電機帶動從左往右打開，所以這里需要設計兩個霍爾傳感器，一個設計在窗簾導軌的左方，用于檢測窗簾是否已完全關閉；另一個設計在窗簾導軌的右方，用于檢測窗簾是否已完全打開，從而防止由于電機長時間通電而損壞。 本裝置對霍爾傳感器的介紹： 霍爾傳感器

15、是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾傳感器是基于霍爾效應，由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。 由于霍爾元件產生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如圖5所示。圖 5霍爾傳感器 霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。霍爾傳感器的特性 線性型霍爾傳感器的特性輸出電壓

16、與外加磁場強度呈線性關系，如圖6所示，可見，在B1B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。圖6線性特性 （1）開關型霍爾傳感器的特性如圖7所示，其中Bop為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關”的磁感應強度。當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變為高電平。Bop與BRP之間的滯后使開關動作更為可靠。圖7開關特性（2）“鎖鍵型”（或稱“鎖存型”）開關型霍爾傳感器，其特性如圖8所示。當磁感應強度超過動作點Bop時，傳感器輸出由高電平躍變

17、為低電平，而在外磁場撤消后，其輸出狀態保持不變（即鎖存狀態），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。圖8閉鎖性特性 而本次采用的就是閉鎖性的霍爾傳感器44E，所以，通過將霍爾傳感器至于窗簾的左端和右端，是當窗簾打開到最大點，閉合到最低點時，能夠自動發送信號關閉電機。 窗簾是由電機來控制的，電機的正、反方向轉動和停止，實現了窗簾的拉開、關閉和停止。窗簾是從左往右打開的，所以這里設計了兩個霍爾傳感器用于檢測窗簾是否已完全打開或關閉。當窗簾位置超過邊緣，則控制窗簾停止。除此之外，窗簾的打開、關閉或停止都會有相應的不同顏色的指示燈（LED燈）來顯示。 本裝置最重要的元件是AT89S5

18、2單片機，它是 ATMEL 所生產的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統可編程Flsah存儲器。（一）、AT89S52主要功能列舉如下：1、擁有靈巧的8位CPU2、晶片內部具時鐘振蕩器（傳統最高工作頻率可至 12MHz）3、內部程序存儲器（ROM）為 8KB4、內部數據存儲器（RAM）為 256字節5、32 個可編程I/O 口線6、8 個中斷向量源7、三個 16 位定時器/計數器8、全雙工UART串行通道（二）、AT89S52各引腳功能介紹：圖 SEQ 圖表 * ARABIC 9AT89S52 VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。 VSS：電源地端。 XTAL1：

19、單芯片系統時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2：系統時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一個 20PF 的小電容，可以使系統更穩定，避免噪聲干擾而死機。 RESET：AT89S52的置位引腳，高電平動作。 EA/Vpp：EA表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執行程序。 ALE/PROG：ALE表示地址鎖存器啟用信號。 PSEN：程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號

20、以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。 PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路基極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態，而是內部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數據存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數據總線（D0D7）。設計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K

21、的外部存儲器空間。 PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數據。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發腳位。 PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有內部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數據存儲器時，也提

22、供地址總線的高字節A8A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。 PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。 其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計時計數器0輸入。P3.5：T1，計時計數器1輸入。P3.6：WR：外部數據存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數據存儲器的讀取信

23、號。 單片機的最小系統設計圖：圖 SEQ 圖表 * ARABIC 10單片機最小系統手動操作鍵盤：圖 SEQ 圖表 * ARABIC 11手動操作鍵盤顯示電路：圖 SEQ 圖表 * ARABIC 12顯示電路電機驅動電路：圖 SEQ 圖表 * ARABIC 13電機驅動電路3、軟件設計 主程序完成系統初始化，并對所得到的數據進行處理，并發送控制指令。圖14主程序流程圖 電路由單片機最小系統，手動控制，顯示，驅動電機電路，無線接收電路，以及過卷模塊組成。電源部分可以由下載線提供，也可由USB數據線提供，外加電壓5V。 電機的控制由手動鍵盤或者遙控器控制，當有按鍵按下的時候，單片機對接收到的數據進

24、行處理判斷，看需要對電動機發送什么樣的指令信號。同樣的當用遙控器控制時，無線發射模塊發送數據，無線接收模塊接收到數據后，便對收到的數據進行解碼，并對相應位置位，無線接收模塊占用P12P14三個I/O端口，當相應的端口接收到數據后進行邏輯判斷，并做出反應，發送信號。 為了電動機能夠正常起動，我們用L298N驅動電機，所以我們將單片機接收到的信號發送給電機驅動芯片L298N，L298N收到單片機發送來的信號后，根據信號，對電動機發送相應的信號，使其進行正轉、反轉和停止，并帶動窗簾打開，關閉或者停止。為了防止窗簾再打開和關閉的時候過卷，我們用兩個霍爾傳感器作為位置檢測，當窗簾運動到指定位置后，霍爾傳

25、感器便發送信號給單片機，單片機收到信號后便發送信號，控制電機停止。正轉流程圖：圖15正轉程序流程圖反轉流程圖:圖16反轉程序流程圖4、 Proteus軟件仿真4.1 Protues軟件仿真電路圖由于部分元件用Protues軟件無法仿真，所以我們就用一些相應的元件來代替，而Protues軟件對單片機來說，可以不仿真其最小系統電路。所以在此仿真電路中有手動操作鍵盤，無線接收、燈光顯示，電機驅動以及霍爾傳感器的相應電路等模塊。如下圖所示：圖17總系統仿真圖將所編寫的程序，生成可執行的文件并加載到Protues仿真軟件的單片機中，執行軟件程序，在執行過程中能順利的完成所需執行的任務，正常正轉，反轉，停

26、止，并且對應不同的運行方式，有不同顏色的的LED燈顯示，綠色對應正轉，紅色停止，黃色對應反轉。軟件仿真時遇到了電機轉速過快的問題，窗簾作為家用，一般情況下是低轉速閉合和打開的，為了解決這個問題，我對程序進行了小部分修改，對于L298N芯片，要是驅動的電機慢速啟動，只需要對其進行PWM波送信號，送信號的時候，改變電機停轉的占空比即可，在程序上做一定的修改后，仿真軟件電機便可慢速啟動，達到所需要的要求。在仿真軟件上的仿真結果達到要求。按照設計的電路將硬件電路焊接完畢后，對硬件電路進行了一系列的測試，各種功能都能實現，可通過遙控器或者手動鍵盤來使電機達到正反轉的效果。為了防止窗簾過卷所添加的霍爾傳感

27、器在硬件測試中，能很好的工作。總體來說，硬件電路和程序都沒有問題，能實現設計要求。課程設計體會這次單片機課程設計不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上沒有學到過的知識，掌握了一種系統的研究方法，可以進行一些簡單的編程。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，我們只有將所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，這樣才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，例如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固等等。經過我們小組的努力，終于順利的完成了單片機課設。這是一個磨練意志的過程，更是一個能增

28、加自己自信的過程，或者說它是一個能讓自己從無知到領悟的過程。從課題的選擇開始，硬件和軟件系統的設計，到最后的 Proteus 軟件仿真完成，這其中經歷了很多困難，但是最重要的是在這個過程中我們小組得到了很大的鍛煉。一方面通過C51單片機等一些器件的設計讓我們學習和掌握了單片機技術的基礎知識，同時讓我們知道了一些我們原先沒見過的元件和芯片，并且掌握了它們的結構和功能，也使以前學的很多知識都得到了運用；另一方面在用Proteus軟件畫電路圖時，有好多元件都不知道怎么找，最后通過同學的幫助和講解，我對Proteus也有了更深的了解和掌握。其實換句話說，這是一個需要不斷嘗試，不斷調試，不斷修改，最后完

29、成一個合理設計的過程。而在這個過程當中不僅需要的是細心和耐心，更重要的是它培養了我們拼搏的工作精神和小組合作的團結精神，它讓我們更加團結和友好，更加知道友誼的重要性，使我們受益匪淺，并且也更加明確了自己專業的方向。 通過本次課設，我不僅學到了關于單片機技術方面的許多專業知識，同時也讓我感覺到團隊合作的重要性。其實如何有效和快速的找到資料也是課設給我的啟發，利用好圖書館和網絡資源以及與他人交流思想是取得成功的關鍵。在交流中，不僅強化了自己原有的知識體系，也擴展了自己的思維。可以說課設是一個通過思考、發問、自己解惑并動手、提高的過程。我會在以后的學習中不斷領悟，積累經驗，完善自己。 通過這次的課程設計，使我們更深入的對我對硬件電路圖、流程圖設計、程序設計、軟件設計有了深入的了解。 在整個設計過程中，我們或多或少都遇到了在意料之外的困難，其主要因素是我們對各個部分的考慮不夠全面，有好多微弱的地方我們都不太注意，不過，后來經過不懈的努力，在老師的幫助下，我順利的完成了課程設計的要求。集體的力量很重要，遇到問題大家相互討論與交流。在這過程中大家之間是不斷地討論，學習。自己少走了許多彎路，總的來說，在這次設計中我是受益匪淺的，豐富了自己，使自己不再覺得單片機像參考文獻：1 賈宗璞，許合利.C語言程序設計（第一版）.北京：人民