基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计说明书1 - 图文(4)

2019-03-28 22:59

间,此引脚接入21V编程电源VPP。

2P0.0~P0.7: P0数据/低八位地址复用总线端口。具有双重功能:①可以作为输入/输出口,外接输入/输出设备。②在有外接存储器和I/O接口时常作为低8位地址/数据总线,即低8位地址与数据线分时使用P0口。此低8位地址由ALE信号的下跳沿使它锁存到外部地址锁存器中,尔后,P0口出现数据信息。

2P1.0~P1.7:P1静态通用端口。具有单一接口功能,P1口每一位都能作为可编程的输入或输出口线。

2P2.0~P2.7:P2高八位地址总线动态端口。具有双重功能:①作为输入/输出口使用,外接输入/输出设备。②在有外接存储器和I/O接口时,作为系统的地址总线,输出高8位地址,与P0口低8位地址一起组成16位地址总线。对于内部无程序存储器的单片机来说,P2口只作为地址总线使用,而不作为I/O接口。

2P3.0~P3.7:P3双功能静态端口,①可以作为输入/输出口,外接输入/输出设备。②作为第二功能使用

时,每一位功能定义如表3所示

端口引脚 端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD(串行输入线) TXD(串行输出线) INT0(外部中断0输入线) INT1(外部中断1输入线) T0(定时器0外部计数脉冲输入) T1(定时器1外部计数脉冲输入) WR(外部数据存储器写选通信号输出) RD(外部数据存储器读选通信号输出) 表3 P3口第二功能说明 (3)单片机本身的微小电路

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图9 单片机的微小系统连线图

上图为单片机的小系统,包含片内振荡电路和复位电路。

片内振荡电路:通常外接一个晶振,两个电容, 电容值取值范围15~45pf,取值范围晶振值0~24MHZ。时钟电路为单片机产生时序脉冲,单片机所有运动与控制过程都是在统一的时序脉冲驱动下进行的,时钟电路好比人的心脏,如果人的心脏停止工作,则人就没有生命了,同样,如果单片机的时钟电路停止工作,那么单片机也就停止运行了。

复位电路:当振荡器运行时,在此引脚上出现2个机器周期以上的高电平使单片机复位,一般在此引脚与VSS之间接一个下拉电阻,与VCC引脚之间接一个电容,单片机复位后,从程序存储器的0000H单元执行程序,并初始化一些专用寄存器为复位状态值。本文中单片机复位电路的连接如上图:外接一个10μf电容和10KΩ电阻,分为上电复位电路和手动&上电复位电路,本文用的是手动&上电复位电路。

3.3 执行单元模块设计

3.3.1 驱动电机部分&&行程开关 (1)L298芯片介绍

L298 为意大利SGS半导体公司生产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ,内部包含4信道逻辑驱动电路,是一种二相和四相步进电机的专用驱动器,可同

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时驱动2个二相或1个四相步进电机,内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器,接收标准 TTL逻辑准位信号,可驱动46V、2A以下的步进电机,且可以直接透过电源来调节输出电压;此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号, L298 之接脚如图9 所示, OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之间接步进电机;input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转;Enable 则控制电机停转。本文主要采用L298驱动芯片,通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作。

图10 L298内部逻辑图

输入引脚与输出引脚的逻辑关系表(ENB引脚与ENA引脚同):

L298功能引脚模块 ENA 0 1 1 1 1 IN1 3 1 0 1 0 IN2 3 0 1 1 0 运转状态 停止 正转 反转 刹停 停止 表 4 L298功能引脚模块

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图11 L298引脚图

(2)芯片(采用powerso20封装)引脚说明:

+5V:芯片电压5V。功率电源电压,此引脚与地必须连接100nF电容器

VCC:电机电压,最大可接50V。逻辑电源电压。 此引脚与地必须连接100nF电容器 GND:共地接法。

EnA,EnB:接控制使能端高电平有效,ENA、ENB分别为 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。 IN1~ IN4:输入控制电平,控制电机的正反转,输入端电平和输出端电平是对应的。 OUT1~ OUT4:输出端,接电机。

L298需要从外部接两个电压,一个是给电机的,另一个给L298芯片的。

图12 双四拍模式波形图

(3)位置开关(行程开关)

步进电机正转或反转的位置的末端分别安装行程开关,当窗帘运动到末端位置时会碰到行程开关,使开关的常开触头闭合,一旦常开触头闭合,电机就停止正转或反转。当天亮或天暗时,步进电机会反方向运动,开关的障碍物去除,常开触头恢复,由此实现步进电机的末端停止控制,没有碰到常开触头,电机会一直运转,这样也可使窗帘拉到极限位置,很好的保证了室内私密性的性能。

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位置开关(又称限位开关)的一种,是一种常用的小电流主令电器。利用机械运动部件的碰撞使其出头动作来实现接通或断开控制电路,达到一定的控制目的,用以控制其行程、进行终端限位保护。通常,这类开关被用来限制机械运动的位置或行程,使运动部件暗特定的位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。

在电气控制系统中,位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。一般限位开关由操作头、触点系统和外壳组成。

在实际生产中,行程开关被安装在预先定好的位置,当安装在机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换,所以说,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切开电路开关,其作用原理与按钮相似。

行程开关可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等,简称静物)上或者运动的物体(如行车、门等,简称动物)上。当动物接近静物时,开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作

本文选用的是直动式行程开关。

直动式行程开关动作原理同按钮类似,所不同的是:一个是手动,另一个则由运动部件的撞块碰撞。当外界运动部件上的撞块碰压按钮使其触头动作,当运动部件离开后,在弹簧作用下,其触头自动复位。

1:推杆 2&4:弹簧 3:动断触点 5:动合触点

图13 直动式位置开关示意图 3.3.2 步进电机选用

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。本文选用的是混合式步进电机,混合式步进电机是混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度,五相步进角一般为0.72度,这种步进电机的应用最为广泛。 (1)表5步进电机动态指标:

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