《单片机应用与仿真训练》设计报告基于单片机的遥控窗

2013.8.25河河南南理理工工大大学学《单片机应用与仿真训练》设计报告基于单片机的遥控窗帘设计姓名：王艳青潘江勇学号：09263010530926301052专业班级：11电气升2班指导老师：刘巍所在学院：电气工程与自动化系2012年6月25日摘要河南理工大学本科课程设计报告--2本设计是基于单片机的遥控窗帘，采用8位的AT89S52单片机做控制器，程序采用C语言编程。利用直流电机正反转，实现控制窗帘的开关。直流电机用专用驱动集成电路L298N驱动，L298N属于H桥集成电路，输出电流大，功率强，最大输出功率达200W。用单片机控制芯片L298N的使能端ENABLEA和输入端IN1、IN2，达到控制电机正转、反转、停止的目的。无线遥控模块是由PT2262/PT2272编码解码芯片组成的无线发送接收模块，通过PT2272接收输出端D0、D1、D2、D3输出信号控制单片机，再利用单片机控制L298N来控制直流电机。利用霍尔传感器和定时器/计数器T0来实现窗帘的防过卷，将磁钢吸附在直流电机拖动的转盘上做为磁场源，当霍尔器件所在位置的磁场尚未达到工作点之前，器件以高电平输出，当磁场增强到工作点(Bop)时，霍尔片输出的电压UH经差分放大器放大后，送至施密特触发器，使之翻转导通，从而使门电路输出端由高电平变为低电平，高低电平的变化给计数器T0一个外部脉冲信号，计数器计数一次。关键词：单片机、直流电机、L298N、光耦、无线遥控、霍尔传感器目录河南理工大学本科课程设计报告--31概述..........................................................................................31．1单片机发展应用背景...................................................................................................31．2基于单片机的遥控窗帘设计的基本要求...................................................................41．3智能遥控窗帘的构架框图...........................................................................................52系统总体方案及硬件设计.....................................................62．1自动窗帘总体设计方案...............................................................................................62．2按键控制模块...............................................................................................................62．3无线遥控模块...............................................................................................................72．4驱动模块.....................................................................................................................82．5霍尔传感器测量模块.................................................................................................103Proteus软件仿真...............................................................113．1驱动模块的仿真.........................................................................................................123．2仿真结果.....................................................................................................................144课程设计体会.....................................................................15参考文献....................................................................................16附1源程序代码....................................................................17附2系统原理图..................................................................201概述1．1单片机发展应用背景当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用河南理工大学本科课程设计报告--4已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片机问世不久，然而体积小、廉价、功能强，其销售额每年近80%的速度增长。它的性能不断提高，适用范围越来越宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位。近几年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高，城市建设步伐的加快，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆拔地而起。进入寻常百姓的家用电器品种与数量愈来愈多，这些家用电器有的能减轻人们的家务、有的能丰富人们的文娱生活，有的则能提高人们的生活质量……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；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。但价格相当昂贵，不能普及。所以设计的目标就是实现功能全、造价省。能够进入大众生活。一款使用微电脑管理的、红外遥控器控制的多功能窗帘，控制器符合当今的发展趋势。该窗帘控制器采用AT89S52单片机的最小系统设计，控制一个直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。1．2基于单片机的遥控窗帘设计的基本要求采用两人一组进行设计，共同协作完成设计：（1）首先按设计题目要求制订方案。（2）设计出硬件原理图。（3）焊接电路。（4）对设计的硬件、软件调试，直至正确地实现系统功能。设计系统的功能目标：1）控制窗帘的开关、利用直流电机正反转实现。2）防过卷功能。3）具有无线遥控和手动按键控制两种功能。4）能够指示运行状态。我们的设计目标是以以上设计为基础，尽量设计出实用美观的硬件电路，以及智能化、人性化的程序。使我们的设计总体上更贴近于实际应用，综合性能和工艺造价符合实际应用的要求。河南理工大学本科课程设计报告--51．3智能遥控窗帘的构架框图以AT89S51为控制器，程序采用C语言编程。利用直流电机正反转，实现控制窗帘的开关。直流电机用专用驱动集成电路L298N驱动，L298N属于H桥集成电路，输出电流大，功率强，最大输出功率达200W。用单片机通过光耦TLP521-4控制芯片L298N的使能端ENABLEA和输入端IN1、IN2，达到控制电机正转、反转、停止的目的。而且，光耦采用砷化镓红外发光二极管耦合到光三极管，输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。无线遥控是由PT2262/PT2272编码解码芯片组成的无线发送接收模块，通过PT2272接收输出端D0、D1、D2、D3输出信号控制单片机，再利用单片机控制L298N来控制直流电机。利用霍尔传感器和定时器/计数器T0来实现窗帘的防过卷，将磁钢吸附在直流电机拖动的转盘上做为磁场源，当霍尔器件所在位置的磁场尚未达到工作点之前，器件以高电平输出，当磁场增强到工作点(Bop)时，霍尔片输出的电压UH经差分放大器放大后，送至施密特触发器，使之翻转导通，从而使门电路输出端由高电平变为低电平，高低电平的变化给计数器T0一个外部脉冲信号，计数器计数一次。系统分为遥控模块、驱动模块、霍尔传感器测量模块、按键控制四个大的模块，他们的关系如下图所示：河南理工大学本科课程设计报告--62．系统总体方案及硬件设计2．1自动窗帘总体设计方案本设计是基于单片机的遥控窗帘，采用8位的AT89S52单片机做控制器，程序采用C语言编程。利用直流电机正反转，实现控制窗帘的开关。直流电机用专用驱动集成电路L298N驱动，L298N属于H桥集成电路，输出电流大，功率强，最大输出功率达200W。用单片机通过光耦TLP521-4控制芯片L298N的使能端ENABLEA和输入端IN1、IN2，达到控制电机正转、反转、停止的目的。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。无线遥控是由PT2262/PT2272编码解码芯片组成的无线发送接收模块，通过PT2272接收输出端D0、D1、D2、D3输出信号控制单片机，再利用单片机控制L298N来控制直流电机。利用霍尔传感器和定时器/计数器T0来实现窗帘的防过卷，将磁钢吸附在直流电机拖动的转盘上做为磁场源，当霍尔器件所在位置的磁场尚未达到工作点之前，器件以高电平输出，当磁场增强到工作点(Bop)时，霍尔片输出的电压UH经差分放大器放大后，送至施密特触发器，使之翻转导通，从而使门电路输出端由高电平变为低电平，高低电平的变化给计数器T0一个外部脉冲信号，计数器计数一次。2．2按键控制模块对应于硬件电路，从上到下。按键分别为K1表示按键作为外部中断0的河南理工大学本科课程设计报告--7触发脉冲、K2表示外部中断1的触发脉冲和K3表示P10按键停止。作为一个独立的模块，按键能实现执行电机正转、反转、停止的功能。其中，按键K1（外部中断0的触发脉冲）按下后，程序执行外部中断0的中断服务程序。按键K2（外部中断1的触发脉冲）按下后，程序执行外部中断1的中断服务程序。按键K3（对应于P10口）按下后，电机即停止正转或者反转，也即停止窗帘的移动。2、3无线遥控模块无线遥控模块采用PT2262/PT2272编码解码芯片做成的无线发送接受模块。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/PT2272特点：(a)、CMOS工艺制造，低功耗(b)、外部元器件少(c)、RC