表1 ULN3330电参数
3.1.2 传感器信号采集模块设计
由于光电传感器ULN3330直接输出数字信号,因而与单片机连接电路之间无需模数转换电路。
ULN3330控制电路基本思路:
光照强度 OUTPUT输出端
E>50LX 高电平1
E<45LX 低电平0
表2 光照强度与窗帘状态关系
窗帘开合状态 打开 关上 下面两图即为光电传感器ULN3330模块电路连接图: 1左图: ○
光电传感器的输出端○2OUTPUT接单片机的P3.0口,输出端的高低电平就送到单片机的口,电源端接+12V的直流电压,VSS端接地。
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当外界逐渐变亮,光电传感器件顶部受到大于50 Lx的光照时,就输出高电平,经单片机后由驱动电路L298驱动步进电机正转,窗帘打开,当光电传感器件顶部光照不足45 Lx时,光电传感器件就输出低电平。经单片机后由驱动电路L298驱动步进电机反转,窗帘闭合。
2右图: ○
用开关模拟光电传感器,开关一端接单片机的P3.0口,另一端为接地端,单片机上电后其端口为高电平,因而当开关断开时,P3.0口即为高电平,窗帘打开。当开关闭合时,开关接地,P3.0口为低电平,窗帘闭合。
下图即为光电传感器ULN3330的电路连接图:
图5 ULN3330与单片机的连线图
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图6 PROTUES中连线图
说明:要用PROTUES软件仿真,因其中器件库中没有光敏这块,用开关替代,左图为光电传感器在单片机上的连接图,右图为用开关代替光电传感器在与单片机的连接图。
3.2 单片机信号处理模块设计
3.2.1 MCS-51单片机的结构
单片机全称单片微型计算机,顾名思义,它指的是一种单硅片上集成的微型计算机主要功能部件的集成芯片。单片机的出现要归功与大规模集成电路技术的发展,就组织和功能而言,它如一个微型计算机系统,内部集成了中央处理器,随机数据存储器、只读程序存储器、定时器/计数器、输入输出(I/O)接口电路和串行通信接口等主要功能部件。这里的51单片机指的是Intel公司的MCS-51系列单片机,属于这一系列的单片机芯片有许多种,如8051/8052、8031/8032、8752/8751等,他们的基本组成、基本性能、指令系统都是相同的。 (1)MCS-51单片机的内部结构
单片机是在一块芯片中继承了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O接口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路,又称MCU。51系列单片机内包含下列几个部件: 21个8为CPU。
21个片内振荡器及时钟电路。 24KB ROM程序存储器。 2128B RAM数据存储器。
2可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路。
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232条可编程的I/O线(4个8位并行I/O接口)。 22个16位的定时/计数器。 21个可编程全双工串行接口。
25个中断源、2个优先级嵌套中断结构。
51系列单片机内部结构图如图7所示,各个功能部件由内部总线连接在一起。程序存储器部分用ROM代替即为8051/8052;用EPROM代替即为8751/8752;若去掉ROM即为8031/8032;用FLASH EPROM代替即为89C51/89S52。
基准频率源 脉冲技术输入
振荡器及定时电路4KB/8KB程序存储器128B/256B数据存储器2/3个16位定时器/计数器CPU64KB总线扩展控制可编程I/O接口可编程串行接口
外部中断 控制 并行I/O接口 串行输入 串行输出
图7 MCS-51单片机内部结构框图
(2)引脚功能
有总线扩展的51单片机有44个引脚的方形封装形式和40个引脚的双列直插式封装形式,本文用40个引脚的双列直插式封装形式, 40个引脚封装的引脚图如图8,各引脚的功能说明如下。 AT89C52的引脚:
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A T89C52单片机40脚
G ND 2
XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1 P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8
图8 AT89C52单片机引脚图
2GND:接地端。 2VCC:电源端,接+5V。
2XTAL1:接外部晶体的一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号时,外部时钟信号由此引脚接入。
2XTAL2:接外部晶体的一个引脚。HMOS单片机采用外部时钟信号时,外部时钟信号由此引脚接入。
2RST:①复位信号输入。②VCC掉电后,此引脚可接备用电源,低功耗条件下保持内部RAM中的数据。
2ALE/RPOG:①地址锁存允许。当单片机访问外部存储器时,该引脚的输出信号ALE用于锁存P0端口的低8位地址。ALE输出的频率为时钟振荡频率的1/6。②对8751单片机片内EPROM编程时,编程脉冲由该引脚接入。
2PSEN:程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。取指令操作期间,PSEN的频率为振荡频率的1/6;但若此期间有访问外部数据存储器的操作时,则有一个机器周期中的PSEN信号将不出现。
2EA/VPP: ①EA=0,单片机只访问外部程序存储器。对8031单片机此引脚必须接地。EA=1,单片机访问内部程序存储器。对于内部有程序存储器的8XX51单片机,此引脚应接高电平,但若地址值超过4KB范围,单片机将自动访问外部程序存储器。②在8751单片机内EPROM编程期
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