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一、硬件构成和介绍
(一)单片机的选择
本系统所选取的单片机是经典的STC89S52,该单片机带8K字节闪烁可编程可擦除,具有价格低廉、速度快的特点,支持ISP下载的功能,在各个领域应用比较广泛。本单片机芯片工作电压为+5V,体积小,运行稳定。图1是该芯片的引脚图。
其中VCC接5V电源正极,GND接地,这是单片机工作的基本条件。XTAL1和XTATL2外接12M的晶振,同时在晶振两端与地之间并联两个大小相同的谐振电容C1和C2,该电路能为单片机提供基本的工作频率。
(二)液晶显示模块简介
本系统选取的温度显示模块为1602字符型液晶.可以用来显示中文、数字、标点符号,它是由若干个点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每行之间都有间隔,使显示的字符样式更加美观。如图2所示,和单片机类似,VCC是液晶屏的+5供电脚、GND是接地脚、VCC和GND可以并联一个滤波电容,保证供电的稳定。BG VCC和BGGND是背光供电的供电脚,4脚RS是命令/数据选择引脚,连接到单片机的P15脚:5脚RW为读/写模式选择引脚,连接到单片机的P16脚:6脚执行命令的使能信号,连接到单片机的P17脚。DBO~DB7是数据引脚。分别连接到单片的P00~P07脚。
(三)温度传感器介绍
DS18820是常用的数字温度传感器,具有体积小,硬件功耗低,抗干扰能力强,准确性高的特点。如图3所示,这是DS18820的引脚图,GND是接地端,VDD是电源端,I/O直接连接到单片机的P20脚,同时外接一个4.7K欧的上拉电阻。当测温元件感知到外界温度以后,会向总线传递数据。通过单片机采集数据,再进行转换,就可以反映出外界的温度。
(四)雨滴传感器介绍
这里选用一款常用的雨滴传感器,型号是YL-83。图4是该元器件的引脚图。总共有四个引脚,其中A0脚是模拟信号输出引脚,能输出感应板沾了雨后的模拟电压值:D0脚是数字信号输出引脚,该传感器有一个可调电阻,这个可调电阻可以限定一个固定的值,当模拟电压超出該值时输出1,低于该值时输出0:GND脚接电源负极;VCC脚接电源正极。本系统不采用A0脚而采用DO脚。当外界有雨滴时,D0脚会输出信号,传递到单片机的P21脚。
(五)窗户、窗帘电机和限位开关
该系统窗户的开启是由窗户电机的正转来控制,窗户的关闭是由窗户电机的反转来控制,如果开窗到位或者关窗到位以后,电机继续转的话可能会烧坏电机。为了防止损坏电机,所以要加限位开关:开到位的限位开关和关到位的限位开关。同理,窗帘的开关也要加限位开关加以控制。窗户系统的开到位开关接P22脚,关到位开关接P23脚,窗帘的开到位开关接P24脚,关到位开关接P25脚。
二、本系统控制逻辑框图
本系统采用模块化编程的方法,初始化后,通过DS18820感知外界温度,按照不同的时序,从测温模块的引脚读取信号,并转换为数字在液晶显示出来。当温度超过临界温度值时,单片机会发出信号,去驱动窗户、窗帘的继电器开关控制窗户、窗帘的关闭。雨滴传感器能监测是否有雨水,当检测到有雨水时,会输出数字信号。单片机接收到雨滴传感器的数字信号后会控制继电器启动窗户。系统的控制逻辑图如图5所示。
三、系统实现
系统的实现包括硬件设计和软件编写两部分。本系统选取C语言作为开发语言。首先,在Keil uVision5软件中选择新建工程,选择好对应的芯片型号,然后新建一个后缀为.C的文件,并把这个c语言文件导人到工程中。然后在编辑区写好代码,经过编译后,会生成一个后缀名称为.hex的二进制文件,这就为单片机的烧录做好了准备。
单片机的下载方式主要有三种:ISP下载(也就是所说的串口下载)、JTAG下载、SW下载。本系统采用ISP下载方式。单片机程序烧写接口为RXD脚和TXD脚,这两个脚是通信口,可以和不同的下载芯片进行通信。本系统选取了CH340G芯片。如图6所示,该芯片的RXD脚连接单片机的TXD脚,芯片的TXD脚连接单片机的RXD脚,也就是下载芯片的TXD/RXD和单片机芯片的TXD/RXD脚要交叉使用才能实现下载功能。下载所选取的软件为STC-ISP,打开该软件,选取上一步编译好的.hex文件,选取好单片机型号,选择好串口号,连接USB数据线,点击“下载/编程”即可完成程序的烧录。
四、结语
本文设计了基于单片机的窗户控制系统.在实践运用中,实现了温度测量,下雨时自动关窗、自动关闭窗帘的功能。迎合了家居智能化的要求,有效解决了传统窗户控制的一些控制缺陷。
(一)单片机的选择
本系统所选取的单片机是经典的STC89S52,该单片机带8K字节闪烁可编程可擦除,具有价格低廉、速度快的特点,支持ISP下载的功能,在各个领域应用比较广泛。本单片机芯片工作电压为+5V,体积小,运行稳定。图1是该芯片的引脚图。
其中VCC接5V电源正极,GND接地,这是单片机工作的基本条件。XTAL1和XTATL2外接12M的晶振,同时在晶振两端与地之间并联两个大小相同的谐振电容C1和C2,该电路能为单片机提供基本的工作频率。
(二)液晶显示模块简介
本系统选取的温度显示模块为1602字符型液晶.可以用来显示中文、数字、标点符号,它是由若干个点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每行之间都有间隔,使显示的字符样式更加美观。如图2所示,和单片机类似,VCC是液晶屏的+5供电脚、GND是接地脚、VCC和GND可以并联一个滤波电容,保证供电的稳定。BG VCC和BGGND是背光供电的供电脚,4脚RS是命令/数据选择引脚,连接到单片机的P15脚:5脚RW为读/写模式选择引脚,连接到单片机的P16脚:6脚执行命令的使能信号,连接到单片机的P17脚。DBO~DB7是数据引脚。分别连接到单片的P00~P07脚。
(三)温度传感器介绍
DS18820是常用的数字温度传感器,具有体积小,硬件功耗低,抗干扰能力强,准确性高的特点。如图3所示,这是DS18820的引脚图,GND是接地端,VDD是电源端,I/O直接连接到单片机的P20脚,同时外接一个4.7K欧的上拉电阻。当测温元件感知到外界温度以后,会向总线传递数据。通过单片机采集数据,再进行转换,就可以反映出外界的温度。
(四)雨滴传感器介绍
这里选用一款常用的雨滴传感器,型号是YL-83。图4是该元器件的引脚图。总共有四个引脚,其中A0脚是模拟信号输出引脚,能输出感应板沾了雨后的模拟电压值:D0脚是数字信号输出引脚,该传感器有一个可调电阻,这个可调电阻可以限定一个固定的值,当模拟电压超出該值时输出1,低于该值时输出0:GND脚接电源负极;VCC脚接电源正极。本系统不采用A0脚而采用DO脚。当外界有雨滴时,D0脚会输出信号,传递到单片机的P21脚。
(五)窗户、窗帘电机和限位开关
该系统窗户的开启是由窗户电机的正转来控制,窗户的关闭是由窗户电机的反转来控制,如果开窗到位或者关窗到位以后,电机继续转的话可能会烧坏电机。为了防止损坏电机,所以要加限位开关:开到位的限位开关和关到位的限位开关。同理,窗帘的开关也要加限位开关加以控制。窗户系统的开到位开关接P22脚,关到位开关接P23脚,窗帘的开到位开关接P24脚,关到位开关接P25脚。
二、本系统控制逻辑框图
本系统采用模块化编程的方法,初始化后,通过DS18820感知外界温度,按照不同的时序,从测温模块的引脚读取信号,并转换为数字在液晶显示出来。当温度超过临界温度值时,单片机会发出信号,去驱动窗户、窗帘的继电器开关控制窗户、窗帘的关闭。雨滴传感器能监测是否有雨水,当检测到有雨水时,会输出数字信号。单片机接收到雨滴传感器的数字信号后会控制继电器启动窗户。系统的控制逻辑图如图5所示。
三、系统实现
系统的实现包括硬件设计和软件编写两部分。本系统选取C语言作为开发语言。首先,在Keil uVision5软件中选择新建工程,选择好对应的芯片型号,然后新建一个后缀为.C的文件,并把这个c语言文件导人到工程中。然后在编辑区写好代码,经过编译后,会生成一个后缀名称为.hex的二进制文件,这就为单片机的烧录做好了准备。
单片机的下载方式主要有三种:ISP下载(也就是所说的串口下载)、JTAG下载、SW下载。本系统采用ISP下载方式。单片机程序烧写接口为RXD脚和TXD脚,这两个脚是通信口,可以和不同的下载芯片进行通信。本系统选取了CH340G芯片。如图6所示,该芯片的RXD脚连接单片机的TXD脚,芯片的TXD脚连接单片机的RXD脚,也就是下载芯片的TXD/RXD和单片机芯片的TXD/RXD脚要交叉使用才能实现下载功能。下载所选取的软件为STC-ISP,打开该软件,选取上一步编译好的.hex文件,选取好单片机型号,选择好串口号,连接USB数据线,点击“下载/编程”即可完成程序的烧录。
四、结语
本文设计了基于单片机的窗户控制系统.在实践运用中,实现了温度测量,下雨时自动关窗、自动关闭窗帘的功能。迎合了家居智能化的要求,有效解决了传统窗户控制的一些控制缺陷。