智能窗户开关电路毕业设计(论文)(编辑修改稿)

智能窗户开关电路毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

图 32 DHT11 与单片机的连接 LCD 显示模块 本次设计采用的是 LCD1602 字符型液晶显示器，它是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD 显示器，是一种 16*2 行的字符型液晶显示器。 一般 1602字符型液晶显示器实物如图 33所示。 南京工业大学毕业设计（论文） 12 图 33LCD 硬件图 1602LCD的引脚功能及基本参数： LCD1602的技术指标：模块最佳工作压是 ，显示容量为 16 2 个字符，芯片工作电压是 — ，工作电流为 ()。 引脚功能说明， 1602LCD 采用标准的 16 脚（带背光）或者 14 脚（无背光）接口，各引脚接口说明如下表 34： 第三章 系统硬件设计 13 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显 示 偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令 选择 12 D5 数据 5 R/W 读写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 D8 背光源正极 8 D1 数据 16 D9 背光源正极 表 34 1602 引脚接口说明表 1602 液晶指令表如表 35所示。 南京工业大学毕业设计（论文） 14 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM或 DDRAM读数 1 1 读出的数据内容 图 35 液晶指令表 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1为高电平 、 0为低电平） 1602 与单片机系统连接图如图 36所示。 第三章 系统硬件设计 15 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C4089 C 5180 C 51123456789P1H e a de r 9C3C a p10 0 pFC2C a p10 0 pFC1C a p P ol 210 0 pFR1R e s 21KS1S W P BV C C12Y1X T A LV C CL1L2L3L4L5L6L7L8L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8V C CRSRSRWRWEEV C C V C Ck1k2k3k4E N AI N 1I N 2P 3. 5VSS1VCC2VEE3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K1616 0 216 0 2 图 36 LCD1602与单片机系统连接图 从图 36可以看出， LCD1602 跟单片机连接需要 11根线， 8 条数据线， 3 条时钟线，分别连到单片机的 P2 、 P0口。 1602 液晶 RS 引脚接单片机的 口，通过该口可以选择送给液晶的是数据还是指令。 当 高电平时，送给液晶的为数据，低电平时，送给液晶的是指令。 1602 液晶 RW 引脚接单片机的 口，通过该口可以选择送给读液晶还是写液晶。 当 高电平时，为读液晶数据，低电平时，给1602 送数据。 E 引脚为电机的使能引脚，通过该位可以控制液晶的使能。 电机驱动模块 本次设计所采用步进电机模拟窗户转动，通过 ULN2020 来驱动步进电机工作，uln2020 有 16个引脚其中有七个输入七个输出， 8号引脚接地， 9号引脚接 12V 或5V，步进电机公共端接 5V，其余四根线接驱动芯片的四个输出端，然后单片机或外围电路接上 ULN 2020 的四个输入引脚，这样挨个给脉冲就能转一定角度。 南京工业大学毕业设计（论文） 16 图 37 ULN 内部结构和功能图 ULN2020 管脚排列如上图 37 所示： ULN2020 的内部结构和功能， ULN 是集成达林顿管 IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。 通常单片机驱动 ULN2020 时，上拉 2K 的电阻较为合适，同时， COM 引脚应该悬空或接电源。 ULN2020 是大电流驱动阵列 ,一般用于智能仪表、单片机、 PLC、等控制电路中，继电器等负载可以直接被它所驱动。 当输入 5VTTL电平时，输出可以达到 500mA/50V。 该电路具有如下的特点 : ULN2020 的每一对达林顿都串联一个 的基极电阻 ,在5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连 ,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。 图 38 步进电机工作原理 第三章 系统硬件设计 17 此次设计所用步进电机有四相绕组 A、 B、 C、 D，当一绕组通电时在电动机内部形成 N－ S 极，产生磁场，当通电的相发生变化时，磁场发生旋转，在磁场的作用下，转子将转动，若步进电机按双四拍的方式来工作，则在 A、 B、 C、 D 四相绕组上输入脉冲的顺序为 AB→ BC→ CD→ DA→ AB，步进电机沿顺时针方向转动，即正转；若在 A、 B、 C、 D 四相绕组上依次输入脉冲 AB→ DA→ CD→ BC→ AB；步进电机将沿逆时针方向旋转，即反转。 因此只要控制在四相绕组上输入脉冲的顺序，就可以控制电机的正转 /反转。 电路原理图如 38 所示。 窗户控制系统主要包括开关窗户的控制。 夏天当温度传感器检测到室外温度高于 30℃时， = 低电平，电机正转窗户关闭到限位点时，电机停止。 温度传感器检测到室外温度低于 30℃时， =0、 高电平，电机反转窗户开启到限位点时，电机停止 .下图 39是步进电机与系统连接图。 39 步进电机与系统连接图 南 京工业大学毕业设计（论文） 18 第四章 系统软件设计 KEIL 软件介绍 本次设计所采用的软件： KEIL uⅥ sioIl2 软件是 KEIL 公司的产品， KEIL C51标准 C 编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了 C 语言环境，同时保留了汇编代码高效，快速的特点。 C5l 编译器的功能不断增强，使用户可以更加贴近 CPU 本身，及其它的衍生产品。 C51 已被完全集成到 uⅥ sion2 的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。 uVisioll2 DE可为它们提供单一而灵活的开发环境。 本系统的 MCU 使用的是功耗比较低的单片机 STC89C52。 主程序中仅完成了系统的初始化和开始的显示部分，然后就进入待机模式。 其他功能模块都在中断服务子程序中完成。 当产生中断时，微控单元被唤醒并执行相应的中服务子程序，从中断子程序返回后，系统又进入到待机模式。 整个程序都是使用 C 语言来编写，并且用模块化的设计方法，把各个模块相关联的 程序放到一起，有助于分块调试和管理，缩短了调试的时间，增加了程序的可移植性和可剪裁性。 系统主要流程如图 41所示。 第四章 系统软件设计 19 图 41 流程图 系统上电后，系统将温湿度传感器做初始化，包括 1602 显示等，然后系统开始测量温度跟湿度，如果发现超过限制，则启动自动关窗，反之，则关窗。 各部分子程序 1602LCD 显示子程序 液晶显示模块是一个慢显示器件，在执行每条指令之前要确认模块的忙标 志为低电平，表示不忙，则此指令失效，要显示字符时要先输入显示字符地址，告诉模块在哪里现实了字符。 1602 液晶显示模块可与单片机直接接口的。 软件流程图如图 开 始 系统初始化 测量温度 测量湿度 是 否 超限 关窗 是 否 开窗 南京工业大学毕业设计（论文） 20 42所示： 开始 LCD 初始化 延时 设第一行显示位置 显示第一行内容 设第二行显示位置 显示第二行内 容 图 42 LCD1602 软件流程图 第四章 系统软件设计 21 温湿度检测程序 DHT11 子程序是结合它的用户使用资料编写，主要完成的是初始化 DHT11，从DHT11 中读出一个字节的数据，向 DHT11 中写入一个字节的数据，配置 DHT11 包括警报温度的上限和下限、温度转换的精度，读出 Scrachpad 存储器中的九个字节的数据，读出 Rom 中的 64位 Code 值，对读出的 Scrachpad 数据进行 CRC 校验，然后根据读出的数据得到测量出的十进制温度值。 DHT11 温湿度检测的流程图如下图43。 开始 从机 80us 低电平 N 输出低电平 是否结束 Y 延时 18ms 从机 80us高电平 N 是否结束 Y 输出高电平 单片机进行数据接收 将数据按十进制数位 延时 40us 存入数组 读 引脚是 N。