单片机课程设计报告

电，大大延长了电池的使用寿命，当交流电停电的时候，电池为单片机及DS1302供电，单片机及DS1302在掉电状态下维持时钟的正常。在控制器设置成手动控制时，单片机除执行任务外，均处于睡眠状态，遥控器信号的到来，单片机从睡眠中唤醒，恢复正常工作，所以手动状态下当交流停电时，电池的耗电电流更小。

电源电路见图4所示

图4 直流电源电路

2.3.2 复位电路与时钟电路

单片机需要外加时钟电路为内部程序提供时序。单片机内部具有一个构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入与输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路。本系统的时钟电路如图5所示。

C130pFX1CRYSTALC230pF 图5 单片机的外部时钟电路

在图5中电容的大小均为30pF，晶振的大小为12MHZ。 为了保证单片机的可控运行，需要给单片机加复位电路，一般情况下，单片机的复位电路有以下几项功能：

1) 上电复位可以对内部寄存器进行复位，否则寄存器状态未知； 2) 同步内、外部时钟信号。防止频率不稳及晶振停振； 3) 有些高级芯片，不先复位根本部工作；

4) 有复位引脚的芯片必须加复位，这是电子设计的基本要求； 5) 在电路上电时候或电压波动不稳定的时候，当给单片机上电那一瞬间，电压有在几微秒

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内（有的是几毫秒内）不是直接跳变到5V的而是一个直线上升的阶段，这时候，单片机不能正常工作，需要复位电路给它延时以等到电压稳定；

6) 由于单片机在工作过程中可能会受到各种干扰因素，所以不排除单片机出错的可

能，当单片机的程序“跑飞”时可以通过复位电路是单片机恢复正常的运行状态； 单片机的复位电路主要有以下几种方式：上电复位方式、外部脉冲复位方式、上电+按钮复位方式以及软件复位等。本系统为了实现方便，使用硬件复位方式，即采用按钮电平复位的方式，见图6所示。

R410kRESETC31nF

图6 单片机按钮电平复位电路

图6的复位电路直接接单片机得RST管脚，为单片机提供复位电平。

2.3.3 直流电机控制电路

直流电机控制芯片采用芯片L298N控制，如2.2.2中所述L298N是直流电机的专用驱动芯片，它不仅可以让直流电机进行恒速运行，同时也可以通过其给ENA与ENB输送PWM波以实现对电机转速的调节。 本系统L298N芯片与光耦TLP521-4芯片配合使用，构成直流电机的驱动电路。直流电机的驱动电路如图7所示。

图7 直流电机驱动电路

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在图7中单片机的控制信号从驱动电路的控制信号输入端1、2、3、4输入，通过光耦有效传输给L298N的控制信号输入端IN1、IN2、IN3、IN4，进而通过芯片的内部逻辑控制电机的正反转。电机的输入取自L298N的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4管脚，在电机与芯片之间有一个二极管续流桥，目的是为了防止当电机突然反转或停止是电机内部线圈所残余的能量反送给芯片，而造成烧坏芯片的事故。 2.3.4 霍尔检测电路

霍尔检测电路用于对电机转数进行检测。本电路是运用霍尔元件可以产生霍尔效应的基本原理而构建的。霍尔元件可以产生霍尔效应，霍尔效应是指当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。霍尔元件在外部电磁场发生持续变化时就可以产生高低电平脉冲，此脉冲信号可以作为电机的反馈信号传送给单片机，单片机可以根据内部的设定监控电机的转速与转数，进而实现窗帘的自动定位功能。 外部连续变化的磁场是由安装在电机转轴上的磁钢随电机轴转动引起的。 单片机对接收到的脉冲信号进行统计进而可以测算出电机的转速，再根据电机轴所连转盘的直径就可以测知随轴链条所移动的距离。 霍尔检测电路如图8所示。

图8 霍尔测速电路 图8所示的霍尔电路基本介绍：在电源输入端并联电容C2用来滤去电源尖峰波，使霍尔元件稳定工作；HG是霍尔元件，电路中使用CS3020，这里改用U18，早霍尔元件的输出端（引脚3）与地并联电容C3滤去波形尖峰，再连接一个上拉电阻R2,然后将其接入运算放大器LM324的引脚3，用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件的输出电压与电位器RP1上的电压进行比较得出稳定的高低电平信号给单片机读取；C4用于波形整形，以保证获得良好的数字信号。LED便于观察，当比较器输出高电平时不亮，低电平时亮。然后将比较的信号通过信号输出端传送给单片机。

3 软件设计

程序的编写是该系统重要的部分，如果软件编写的科学就能体现出该系统功能的完整性、实用性、经济性。高质量的软件设计是单片机高效工作的前提与根本，但是只有软件和硬件都正确，并且软件与硬件能够相互兼容、协调工作才能使系统工作达到我们想要的效果。本系统的软件编程部分主要通过电机正转程序设计、电机反转程序设计以及单片机待机程序设计三部分进行介绍。由于无线电磁波得发射与接收都是通过无线收发模块实现的，所以程序设计这部分对此功能也不再进行赘述。

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3.1 直流电机正转程序设计

本系统直流电机正转程序属于外部中断INT0的中断程序。单片机在待机状态中等待中断的产生，一旦条件满足（用户发出电机正转运行信号），首先外部管脚向单片机申请中断，一旦单片机相应中断，就立即进入中断服务子程序中进行运行，以实现单片机的正转运行。 单片机正转运行程序的程序流图如图9所示。

用户发出正转命令，产生中断响应中断，执行正传程序无有无停止信号或运行结束信号有中断返回正转结束RETI

图9 系统正转程序流程图

3.2 直流电机反转程序设计

本系统直流电机反转程序属于外部中断INT1的中断程序。单片机在待机状态中等待中断的产生，一旦条件满足（用户发出电机正转运行信号），首先外部管脚向单片机申请中断，一旦单片机相应中断，就立即进入中断服务子程序中进行运行，以实现单片机的反转运行。 单片机反转运行程序的程序流图如图10所示。

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