日光溫室自動(dòng)卷簾機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真.doc

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1、鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目：_日光溫室自動(dòng)卷簾機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真_ 指導(dǎo)教師： 王臨銘 職稱(chēng)： 講師 學(xué)生姓名： 王松松 學(xué)號(hào)： 1102120438 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 答辯日期： 2015年5月20日 2015年4月1日1目錄摘要1Abstract51緒論71.1自動(dòng)卷簾機(jī)的作用71.2自動(dòng)卷簾機(jī)的原理71.3卷簾機(jī)類(lèi)型71.3.1 拉繩式71.3.2爬行移動(dòng)式電動(dòng)機(jī)71.3.3擺臂式電機(jī)81.3.4懸臂自走式卷簾機(jī)81.4卷簾設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)81.5 使用注意事項(xiàng)91.6自動(dòng)卷簾機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案92硬件設(shè)計(jì)122.1電動(dòng)機(jī)的選擇12

2、2.2機(jī)械部分的設(shè)計(jì)132.2.1減速器傳動(dòng)比的計(jì)算與分配132.2.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)142.3帶的選擇152.3.1 帶的計(jì)算152.3.2帶的根數(shù)確定162.4減速器齒輪的設(shè)計(jì)及模數(shù)的選擇162.4.1第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)162.4.2第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)172.5軸徑的設(shè)計(jì)18軸徑的計(jì)算182.6 滾輪支架的設(shè)計(jì)203控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)223.1控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)223.2 P80C51RA+4N的簡(jiǎn)介233.2.1電源引腳243.2.2時(shí)鐘引腳253.2.3控制引腳253.2.4 I/O口引腳253.3 P80C51RA+4N最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)253.3.1 時(shí)鐘電路273.3.2復(fù)位

3、電路273.4 無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)283.4.1 GSM模塊的概述283.4.2 TC35的控制簡(jiǎn)介283.4.3 TC35引腳極其用法簡(jiǎn)介293.4.4 TC35的聯(lián)機(jī)接口RS232303.4.5 矩陣鍵盤(pán)模塊323.4.6 44矩陣鍵盤(pán)的工作原理323.4.7 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)323.5存儲(chǔ)器的擴(kuò)展及其接口電路333.5.1 ROM芯片的選用333.5.2地址鎖存器SN74LS373N343.5.3 單片機(jī)的外擴(kuò)電路353.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC接口的設(shè)計(jì)363.6.1模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC574AJH的簡(jiǎn)介363.6.2 ADC574AJH的工作特性373.6.3 ADC574AJH與P80C51R

4、A+4N的接口電路圖373.7 多路模擬開(kāi)關(guān)39AD7501簡(jiǎn)介393.8顯示器的設(shè)計(jì)403.8.1 HDSM-577G的簡(jiǎn)介403.8.2 HDSM-577G的顯示原理413.8.3 HDSM-577G與P80C51RA+4N的電路圖413.9溫度傳感器、光照傳感器423.9.1 DS18B20的性能特點(diǎn)433.9.2 DS18B20的管腳排列433.9.3 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)443.10.單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)45單片機(jī)控制繼電器453.11 步進(jìn)電機(jī)仿卷簾機(jī)模塊463.11.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理463.11.2 步進(jìn)電機(jī)模擬卷簾機(jī)的設(shè)計(jì)474軟件編程474.1軟件設(shè)計(jì)474.2程序設(shè)計(jì)

5、總流程圖484.3源程序如下505結(jié)論566致謝567參考文獻(xiàn)57摘要隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，大棚蔬菜市場(chǎng)日漸擴(kuò)大，尤其是北方地區(qū)在寒冷的冬季，僅靠南菜北調(diào)長(zhǎng)途運(yùn)輸，不僅成本高，而且延誤了蔬菜的最佳食用期，所以依靠農(nóng)業(yè)科技大力推廣塑料大棚種植蔬菜是蔬菜種植的一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì)。由于農(nóng)民的種植技術(shù)、大棚環(huán)境管理技術(shù)有限，加之很多高效益植物在溫度低于15或高于40的情況下就會(huì)停止生長(zhǎng)，濕度過(guò)低或過(guò)高也會(huì)生長(zhǎng)緩慢，光照的時(shí)間長(zhǎng)短直接影響植物光合作用以及瓜果類(lèi)作物的酸甜度，而且傳統(tǒng)的溫濕度和光照度測(cè)量方法采用測(cè)試器材，人工檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此有必要研制大棚自動(dòng)溫濕度和光照度控制系統(tǒng)

6、，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)溫濕度和光照度，并根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)控制風(fēng)機(jī)、加熱器、卷簾機(jī)和濕簾等設(shè)備的運(yùn)行，確保棚內(nèi)溫濕度和光照度環(huán)境最適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)。 比如溫度傳感器就是用的DS18B20溫度傳感器，它是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；自動(dòng)卷簾機(jī)分為機(jī)械部分和控制部分，機(jī)械部分是電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)卷軸按照預(yù)定在大棚上面的軌道滾動(dòng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)草簾子的卷放?？刂撇糠质菃纹瑱C(jī)通過(guò)溫度傳感器，光照傳感器和其他相關(guān)模塊的信號(hào)來(lái)控

7、制繼電器的開(kāi)關(guān)從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及調(diào)速等。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)又帶著草簾的鋪開(kāi)與卷起。這就是自動(dòng)卷簾機(jī)的控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)元器件較少，可靠性能高。管理人員也可以根據(jù)需要隨時(shí)隨地控制草簾子的收放。由此可見(jiàn)，日光溫室自動(dòng)卷簾機(jī)控制系統(tǒng)可以根據(jù)溫度、濕度、光照強(qiáng)度等傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)確定草簾的收放，大大減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。由于測(cè)得的數(shù)據(jù)都是隨著時(shí)間變化的變量，所以控制系統(tǒng)能夠精確地分析這些數(shù)據(jù)，從而也會(huì)更準(zhǔn)確的決定草簾收放的時(shí)間，讓日光溫室里的果蔬能夠充分利用陽(yáng)光生長(zhǎng)出更加優(yōu)質(zhì)的果實(shí)，提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞 自動(dòng)卷簾機(jī)；P80C51RA+4N

8、單片機(jī)控制 ；DS-18B20 數(shù)字溫度傳感器AbstractWith the development of our national economy and the increase of peoples living standard, the market of greenhouse vegetables growing, especially in the north area in the cold winter, only the Southern cuisine north of long-distance transport, not only the high cost, b

9、ut also delayed the vegetables the best edible period, so rely on agricultural science and technology and vigorously promote the plastic greenhouse cultivation of vegetables is a an inevitable trend of the development of vegetable planting. Because the farmer planting technology, Greenhouse Environm

10、ent Management Technology Co., with many high efficiency plant at temperatures below 15 DEG C or higher than 40 deg.c will stop growing, humidity is too low or too high will slow growth, the length of time of illumination affected photosynthesis directly and fruits of sweet and sour, and the traditi

11、onal temperature humidity and illuminance measurement by using a method of testing equipment, artificial detection is time-consuming, so it is necessary to develop greenhouse automatic temperature and humidity and illumination control system for real-time detection of temperature, humidity and illum

12、ination, and according to the measured data control fan, heater, rolling machine and the wet curtain and other equipment operation, ensure the growth of greenhouse temperature humidity and illumination environment most suitable for crops. DS18B20 temperature sensor for temperature sensor is used, it

13、 is a kind of improved intelligent temperature sensor America DALLAS semiconductor companys new temperature measuring elements, compared with the traditional thermal resistance and so on, it can directly read the measured temperature, and can according to the actual requirements through simple progr

14、amming 9 12 digit readout methods single interface unique requires only one port pin for communication; automatic rolling machine is divided into the mechanical part and control part, the mechanical part is the motor through the speed reducer drives the scroll in the canopy above according to the pr

15、edetermined orbit, which can realize the grass curtain reeling. The control part is the SCM through the temperature sensor, switch light sensors and other related module to control the relay to control the motor start, stop, forward, reverse and speed etc. The movement of the motor and with the spre

16、ad and rolled up mats. This is the automatic control system of rolling machine, the whole system of the circuit structure is simple, switch components less, high reliability. Managers can also according to need whenever and wherever possible control grass curtain and retraction.Thus, solar greenhous

17、e automatic rolling machine control system according to the temperature, humidity, light intensity sensor real-time data according to determine the straw and retraction, greatly reduce the labor intensity of manual, improve labor efficiency. The measured data are changing with the time variable, so

18、the control system can precisely analyze these data, which will be more accurate decisions straw retraction time, let the sunlight greenhouse vegetables to make full use of sunlight grow more quality of fruit, increase farmers economic benefits.1緒論1.1自動(dòng)卷簾機(jī)的作用縮短卷放簾時(shí)間，一般每天可增加日照時(shí)間近2 個(gè)小時(shí)，提高溫室內(nèi)溫度35。由于卷放過(guò)

19、程運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)繩索與保溫簾的摩擦，使保溫簾延長(zhǎng)使用壽命12 年。由于溫室內(nèi)溫度增高，生長(zhǎng)快，使作物早熟，縮短作物生長(zhǎng)期，一般可使作物提前上市510 天。通過(guò)減少用工量，減少保溫簾的損壞，提高作物的產(chǎn)量，增加反季量等，可明顯地提高經(jīng)濟(jì)效益。1.2自動(dòng)卷簾機(jī)的原理卷簾機(jī)按不同的分類(lèi)方法有多種形式， 按動(dòng)力形式分為手動(dòng)式和電動(dòng)式，按結(jié)構(gòu)形式分為牽引式、滑軌式、支臂式、側(cè)懸浮動(dòng)式等，按工作形式分為固定式和走動(dòng)式。固定式是卷簾機(jī)固定在大棚后墻的磚垛上，利用機(jī)械動(dòng)力把草簾子卷上去，利用大棚的坡度和草簾子的重量往下滾放草簾子， 該種型號(hào)的卷簾機(jī)都是早期安裝的，造價(jià)較高，大棚要有一定的坡度，如果棚面坡度太小，

20、草簾子滾不下來(lái)。走動(dòng)式是電機(jī)和減速機(jī)一起在棚面上走動(dòng)， 利用卷簾機(jī)的動(dòng)力上下自由卷放草簾子， 不受大棚坡度大小的限制，安裝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，效率高，卷放整齊，是目前廣泛采用的一種形式。以下就是幾種常見(jiàn)的卷簾機(jī)類(lèi)型。1.3卷簾機(jī)類(lèi)型1.3.1 拉繩式這種形式應(yīng)用的比較早，主要的部件有電動(dòng)機(jī)，減速器、卷繩軸、聯(lián)軸器、卷繩等組成。卷簾時(shí)依靠電動(dòng)機(jī)、減速器驅(qū)動(dòng)卷繩軸轉(zhuǎn)動(dòng)把繩子纏繞在軸上，通過(guò)繩子拉緊使保溫簾卷起。放簾時(shí)靠簾的自重自動(dòng)滾落。此種形式的卷簾機(jī)安裝施工比較復(fù)雜，而且造價(jià)高，卷放速度慢，保溫簾易損壞，現(xiàn)在已很少使用。1.3.2爬行移動(dòng)式電動(dòng)機(jī) 爬行移動(dòng)式電動(dòng)機(jī)和減速器連在一起， 卷簾過(guò)程是電動(dòng)機(jī)減

21、速器在溫室中間沿軌道爬行， 卷放簾靠電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制，在棚外設(shè)一支桿，定位滑桿可在支桿上移動(dòng)，保證電機(jī)減速器能緊貼在大棚上上下移動(dòng)，減速器帶動(dòng)卷簾軸隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷放簾， 它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，卷簾速度較快。缺點(diǎn)是卷簾時(shí)電動(dòng)機(jī)、減速器需在棚膜上爬行， 而且有一片保溫簾需經(jīng)常放在棚上作為保護(hù)棚膜墊料，影響進(jìn)光量。1.3.3擺臂式電機(jī) 擺臂式電機(jī)與減速器縱向相連， 動(dòng)力輸出端與卷簾軸相連，保溫簾末端系在卷簾軸上，擺臂式又分為懸臂型和支臂型兩種。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作性能可靠，卷放速度快，價(jià)格適中，但安裝技術(shù)要求高。1.3.4懸臂自走式卷簾機(jī) 懸臂自走式卷簾機(jī)目前主要使用較多的懸臂自走式卷簾

22、機(jī)主要由底座、支臂、擺臂、三相或單相電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、卷簾軸及電機(jī)座組成， 一般都用單相電動(dòng)機(jī)， 功率1.12.2kW，適合棚長(zhǎng)3080m，擺臂、支臂及卷簾軸均為2寸鋼管，在棚前中間地面位置安裝即可，卷簾機(jī)安好后將草簾的下端固定在卷簾軸上， 上端搭在或固定在后墻上，卷簾機(jī)即可工作。工作時(shí)接通電源，電機(jī)動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)傳給卷簾軸，卷簾軸卷起草簾，電機(jī)反轉(zhuǎn)即為放簾， 工作中電機(jī)和減速機(jī)一起在棚面上走動(dòng)，并且可以在任何位置停止或啟動(dòng)。此種型號(hào)的卷簾機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）效率高，卷放一次僅需58min。2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，接通電源卷簾機(jī)自行卷放，不用人工操作。3）延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高作物的質(zhì)量和產(chǎn)

23、量，促進(jìn)作物早熟。4）安全性好，可靠性高，保護(hù)大棚。5）卷放整齊，棚上材料不受破壞。6）操作方便，可在棚上任意位置停止或啟動(dòng)。7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。1.4卷簾設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)卷簾設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)雖然目前卷簾機(jī)尚沒(méi)有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 但一般應(yīng)參考下列參數(shù)：一、 拉繩式1）一次卷簾長(zhǎng)度應(yīng)小于100m，卷簾重量應(yīng)小于5000kg。2）卷簾時(shí)間應(yīng)小于15min。3）單簾寬度1.52.0m，鋪放時(shí)不能有重迭，也不可有過(guò)大的縫隙。二、 移動(dòng)式1） 一次卷簾長(zhǎng)度不大于80m， 卷簾重應(yīng)小于4000kg。2）卷、放簾時(shí)間應(yīng)小于10min。3）卷軸速度應(yīng)小于1.5r/min。1.5 使用注意事項(xiàng) 使用注意事項(xiàng)卷簾

24、機(jī)在使用和維護(hù)時(shí)要注意以下問(wèn)題：1）接通電源時(shí)防止缺一相電源，如果缺一相電源會(huì)燒壞電機(jī)。2）主機(jī)的傳動(dòng)部分（如減速機(jī)、傳動(dòng)軸承等），要每年添加一次潤(rùn)滑油，變速箱要加防凍機(jī)油。3）在安裝過(guò)程中要把卷簾繩子的長(zhǎng)度（松緊）調(diào)整一樣，使卷起的草簾子處在一條直線上。在使用過(guò)程中要經(jīng)常對(duì)卷簾繩子進(jìn)行調(diào)整， 如果繩子長(zhǎng)短不齊，草簾子松緊不一樣，卷起的草簾子會(huì)出現(xiàn)曲線狀，在使用中會(huì)加大卷簾機(jī)和卷軸的扭矩力，影響使用效果或損壞卷簾機(jī)和卷軸。4）草簾的底部（即和卷簾軸聯(lián)接的地方）不能過(guò)濕，過(guò)濕使草簾子過(guò)重，卷起困難。在使用中最好用塑料布將草簾蓋上， 避免雨雪淋濕草簾， 也便于清雪。5）每年對(duì)部件涂一遍防銹漆。1.

25、6自動(dòng)卷簾機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)卷簾機(jī)的示意圖如下：圖1.1 卷簾機(jī)總體的示意圖1滾輪支架 2導(dǎo)軌 3減速器 4卷軸如圖所示的導(dǎo)軌2是預(yù)先固定在溫室大棚的上方，滾輪支架1（具體如上圖1.2）通過(guò)滾輪5在導(dǎo)軌2上面的滑動(dòng)，電動(dòng)機(jī)與減速器連在一起，通過(guò)減速器前方的主軸7與滾輪支架1通過(guò)轉(zhuǎn)套6相連。減速器外連的長(zhǎng)軸4就可卷繞草簾子通過(guò)卷簾機(jī)上的電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)草簾子的卷放。電動(dòng)機(jī)由繼電器控制，也可由現(xiàn)場(chǎng)按鈕操作。電動(dòng)機(jī)接受啟動(dòng)信號(hào)后，按照預(yù)定的正反轉(zhuǎn)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)可帶動(dòng)減速器的卷軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)草簾子的卷放。單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器、光照傳感器對(duì)實(shí)時(shí)情況的采樣將信息通過(guò)TC35模塊發(fā)送短信給管

26、理員，管理員再根據(jù)季節(jié)與時(shí)令的需要來(lái)決定草簾的收放。2 導(dǎo)軌 5 滾輪 6 轉(zhuǎn)套 7 主軸圖1.2 滾輪支582硬件設(shè)計(jì)主要包括電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇、機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。2.1電動(dòng)機(jī)的選擇溫室大棚總長(zhǎng)為100m，總共需要1個(gè)卷簾機(jī)來(lái)對(duì)100個(gè)1m長(zhǎng)的草簾子進(jìn)行卷放，也就是卷簾機(jī)要卷起100個(gè)草簾子，每個(gè)草簾子重2.5Kg。每個(gè)卷簾機(jī)要卷起的重量：F=G=mg=1002.5 Kg10N/Kg=2500N卷簾機(jī)的卷簾的速度為V=0.5r/s功率P=FV=2500N0.5r/s=1250W=1.25KW所選電動(dòng)機(jī)的功率P1.25KW查閱相關(guān)資料，我選用Y90L-4型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，其相關(guān)的參數(shù)如下表2-1：

27、表 2-1 Y90L-4的基本參數(shù)型號(hào)功率（KW）額定電流In（A）額定轉(zhuǎn)速nn（r/min）效率（%）功率因數(shù)（cos）Y90L-41.53.71400790.79圖2.1 電動(dòng)機(jī)2.2機(jī)械部分的設(shè)計(jì)2.2.1減速器傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 減速器的機(jī)體是用于支持和固定軸系的零件，是保證傳動(dòng)零件的嚙合精度，良好的潤(rùn)滑和密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的50%。因此，機(jī)體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。1 第一根齒輪軸 2第二根軸 3第三根軸 （卷簾機(jī)卷軸） 4電動(dòng)機(jī)5大帶輪 6第一級(jí)大齒輪 7第二級(jí)大齒輪 圖3-1卷簾機(jī)示意圖總傳動(dòng)比 所以選用二級(jí)直齒齒

28、輪減速器（展開(kāi)式） （式中，分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比）選擇=5，則減速器傳動(dòng)比為：分配減速器的傳動(dòng)比為了使兩級(jí)大齒輪直徑相近，根據(jù)書(shū)上公式 （15.1）得.1，則2.2.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為了進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。如將傳動(dòng)裝置各軸由高到低依次定為軸，軸，軸見(jiàn)圖3-1為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比為各軸的輸入功率（KW）為各軸的輸入轉(zhuǎn)距（N.m）為各軸的轉(zhuǎn)速（ r/min）則可按電動(dòng)機(jī)軸至動(dòng)作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 各軸輸入功率 軸 KW 軸 KW 軸 KW軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98。各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電

29、動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩 軸 軸 軸 2.3帶的選擇2.3.1 帶的計(jì)算工作情況系數(shù)，每天工作時(shí)間小于十小時(shí)，工作載荷性質(zhì)為載荷變動(dòng)小，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.5，選工作情況系數(shù) =1.1 計(jì)算功率 KW選出帶的型號(hào) 機(jī)械設(shè)計(jì)圖11.15中由計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速選A型A型查資料得小帶輪直徑由表11.6，取=100mm 大帶輪 大帶輪的轉(zhuǎn)速（設(shè)=1%）帶長(zhǎng) 初取中心距 其中h=8 1190a335 .25 取a=650mm帶長(zhǎng) mm查機(jī)械設(shè)計(jì)圖11.4，A型V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=2500mm中心距 mm 小輪包角 中心距 mm 2.3.2帶的根數(shù)確定 帶的根數(shù) (由表11.10，查得=0.17；由表11.8，查得

30、=1.32)所以Z取2。2.4減速器齒輪的設(shè)計(jì)及模數(shù)的選擇2.4.1第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 因傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，平均用260HB,大齒輪輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，平均取用240HB。計(jì)算步驟如下：圖表參考機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算計(jì)算步驟如下：齒寬系數(shù) =0.6 軟齒面硬度350HB初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力=0.9 =0.9710=639MPa =0.9 =0.9580=522MPa由表12.16取=90初步計(jì)算小齒輪直徑取100mm 即第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪的分度圓直徑為100mm 初步計(jì)算齒寬 =60mm初取齒數(shù)20 =320=60 即第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中的大

31、齒輪的分度圓直徑為300mm中心距 mm齒頂圓的直徑：（為齒頂高系數(shù)取1）小齒輪大齒輪 齒根圓的直徑：（為齒隙系數(shù)取0.25）小齒輪：大齒輪齒頂高齒根高齒距基圓齒距（法向齒距）齒厚齒槽寬頂隙標(biāo)準(zhǔn)中心距校核同上，經(jīng)驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果表明接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整重合度系數(shù)。因?yàn)檫@兩個(gè)的齒輪的齒頂圓直徑，主動(dòng)的為110mm,從動(dòng)的為310mm，均小于500mm，這樣的齒輪通常是鍛造或鑄造的，鍛造的齒輪一般采用圓盤(pán)式即腹板式結(jié)構(gòu)，所以一級(jí)傳動(dòng)的兩個(gè)齒輪我選用腹板式。主動(dòng)輪的齒輪根徑很小，還可選用齒輪軸的形2.4.2第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，

32、硬度240HB-280HB，平均用260HB,大齒輪輪用ZG35SiMn,調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB-280HB。平均取用240HB。計(jì)算步驟如下：圖表參考機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)初步計(jì)算 N.m齒寬系數(shù) =0.6 軟齒面硬度350HB 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力=0.9 =0.9710=639MPa =0.9=0.9580=522MPa由表12.16取 =90初步計(jì)算小齒輪直徑取150mm 即第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中的小齒輪的分度圓直徑為150mm； 初步計(jì)算齒寬 =90mm初取齒數(shù)25 =325=75 即第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中的大齒輪的分度圓直徑為450mm；中心距 mm齒頂圓的直徑：（為齒頂高系數(shù)取1）小齒輪大齒輪 齒根圓

33、的直徑：（為齒隙系數(shù)取0.25）小齒輪：大齒輪齒頂高齒根高齒距基圓齒距（法向齒距）齒厚齒槽寬頂隙標(biāo)準(zhǔn)中心距經(jīng)過(guò)驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果表明接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整重合度系數(shù)。2.5軸徑的設(shè)計(jì)軸徑的計(jì)算 軸的材料選擇45號(hào)鋼設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑 式中P軸的傳動(dòng)功率，KW n軸的轉(zhuǎn)速，r/min 許用切應(yīng)力，MPa C與軸材料有關(guān)的系數(shù)，可由資料得軸 mm 軸的最小直徑為30mm因?yàn)橐患?jí)傳動(dòng)中的主動(dòng)齒輪的根徑很小，所以我采用的是齒輪軸下圖3.2為軸的總體設(shè)計(jì)形狀圖3.2 軸圖中三段軸徑分別為30mm,40mm,50mm軸 mm 取直徑為40mm下圖3.3為軸的總體設(shè)計(jì)形狀圖3.3 軸圖中d1為

34、此軸的最小直徑為40mm,d2=d1+7mm=47mm,d3=d2+3mm=50mm,d4=d2=47mm,d5=d1=40mm.軸 所以軸的最小直徑取40mm下圖3.4為軸的總體設(shè)計(jì)形狀（與軸相同）圖3.4 軸 圖中d1為此軸的最小直徑為40mm,d2=d1+25mm=65mm,d3=d2+5mm=70mm,d4=d2=65mm,d5=d1=40mm.2.6 滾輪支架的設(shè)計(jì)因?yàn)榫砗煓C(jī)的運(yùn)行的路線是完全根據(jù)軌道，卷簾機(jī)的主軸要必須要固定在軌道上，并且可以進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。在這里我選用滾輪支架這一結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹鬏S與導(dǎo)軌直接必然會(huì)產(chǎn)生一些浮動(dòng)，所以我選用類(lèi)似三角形的支架，最底的三角邊可以提供給主軸足夠的

35、浮動(dòng)空間。如下圖3.6由于卷簾機(jī)是放置在溫室大棚的上面的，而溫室大棚是有一定的弧度的，因此卷簾機(jī)與軌道和支架會(huì)產(chǎn)生一個(gè)偏角，并且這個(gè)偏角會(huì)隨著卷簾機(jī)的移動(dòng)而變化著。所以我選擇轉(zhuǎn)套與卷簾機(jī)主軸焊在一起，這樣主軸與支架的偏角可隨意波動(dòng)。其剖面圖如下圖3.7 圖3.6三角形支架圖3.7轉(zhuǎn)套6與主軸7和三角支架底邊的連接3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的功能是由手機(jī)通過(guò)單片機(jī)的控制部分來(lái)對(duì)卷簾機(jī)進(jìn)行控制收放。具體過(guò)程：短信收發(fā)模塊TC35上的RS-232接口通過(guò)MAX232與單片機(jī)連接，單片機(jī)本身需要外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)地址鎖存器與單片機(jī)連接，由于有多個(gè)傳感器，所以還需要一

36、個(gè)多路開(kāi)關(guān)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。自動(dòng)卷簾機(jī)的整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)框圖可由下圖4-1表示TC35MAX232單片機(jī)P80C51RA顯示器鎖存器74LS373RAM27256A/D多路開(kāi)關(guān)溫度傳感器光照傳感器圖4.1 自動(dòng)卷簾機(jī)控制部分的總體結(jié)構(gòu)框圖3.2 P80C51RA+4N的簡(jiǎn)介 P80C51RA+4N是一款80C51微控制器，包含16/32/64kB Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。它的典型特性是它的X2方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)工程師可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘）或X2方式（每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇X2方式可在相同時(shí)鐘頻

37、率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。下圖4.2所示為P80C51RA+4N的引腳及其電路圖，此芯片由ATMEL公司所制造，可重復(fù)燒錄1000次以上，8051單片機(jī)必須有供應(yīng)電壓，電源引腳為VCC、GND。工作電壓在4V6.6V之間，建議使用+5V電源供應(yīng)器，保持芯片的工作壽命。圖4.2 P80C51RA+4N單片機(jī)的外部引腳圖40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為4個(gè)種類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。3.2.1電源引腳（1） VCC - 芯片電源，接+5V；（2） VSS - 接地端；注：用萬(wàn)用表測(cè)試單片機(jī)引腳電壓一般為

38、0v或者5v，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，但有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測(cè)試結(jié)果并不是這個(gè)值而是介于0v-5v之間，其實(shí)這只是萬(wàn)用表反映沒(méi)這么快而已，在某一個(gè)瞬間單片機(jī)引腳電壓還是保持在0v或者5v的。3.2.2時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3.2.3控制引腳控制線共有4根(1)ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2) PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。(3) RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：

39、復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。(4) EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。3.2.4 I/O口引腳8051共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。 (1) P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。（2）P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。（3）P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。（

40、4）P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。3.3 P80C51RA+4N最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)因?yàn)镻80C51RA+4N內(nèi)部有存儲(chǔ)器，芯片本身就是一個(gè)最小系統(tǒng)，在能滿足系統(tǒng)的性能要求的情況下，可優(yōu)先考慮采用這種方案，用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。用P80C51RA+4N單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可。P80C51RA+4N的最小系統(tǒng)圖如下圖4.3。圖4.3P80C51RA+4N系統(tǒng)3.3.1 時(shí)鐘電路P80C51RA+4N的整個(gè)功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)

41、鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P80C51RA+4N內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，下圖4.4為其內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩器電路。圖4.4 時(shí)鐘電路電路中的電容C5和C4典型值通常選擇為30pF左右。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振的震蕩頻率范圍通常是在1.2MHz12 MHz之間。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。3.3.

42、2復(fù)位電路因?yàn)樽詣?dòng)卷簾機(jī)要隨時(shí)檢測(cè)管理員是否發(fā)來(lái)命令短信，所以單片機(jī)要隨時(shí)保持一個(gè)初始化的狀態(tài)，這就必須使用復(fù)位電路。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用的是按鈕復(fù)位方式，如下圖4.5。圖4.5 按鈕復(fù)位電路3.4 無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)3.4.1 GSM模塊的概述由本設(shè)計(jì)的功能要求，單片機(jī)要接受管理員的短信然后繼續(xù)下面的動(dòng)作，所以單片機(jī)的最小系統(tǒng)必須外擴(kuò)一個(gè)無(wú)線短信收發(fā)模塊。隨著全球移動(dòng)通信系統(tǒng)( GSM) 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈,新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用就已經(jīng)提到十分重要的位置。短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為GSM 網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù),已經(jīng)得到越來(lái)越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和

43、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的重視,基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)。本設(shè)計(jì)正是利用單片機(jī)對(duì)GSM 調(diào)制解調(diào)器TC35 模塊進(jìn)行控制并實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與管理員之間的無(wú)線短消息的收發(fā)。3.4.2 TC35的控制簡(jiǎn)介T(mén)C35 GSM 調(diào)制解調(diào)器TC35 是 Siemeils 公司推出的新-代無(wú)線通信GSM 模塊。自帶RS232 通訊接口,可以方便地與單片機(jī)聯(lián)機(jī)通訊?？梢钥焖?、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的與管理員進(jìn)行無(wú)線短信通信。TC35 模塊的工作電壓為3.35.5V,可以工作在900MHz 和1800MHz 兩個(gè)頻段,所在頻段功耗分別為2w(900M)和1w(1800M)。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模

44、式的短消息、第三組的二類(lèi)傳真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話，漫游檢測(cè)功能，常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過(guò)獨(dú)特的40引腳的ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音信號(hào)、及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過(guò) ZIF連接器及50天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線。GSM短信收發(fā)的主要功能是收發(fā)短信，當(dāng)溫度低于設(shè)定的值時(shí)自動(dòng)給管理人員發(fā)送短信，給以報(bào)警提示，同時(shí)接受管理人員回復(fù)的短信，通過(guò)單片機(jī)判斷短信內(nèi)容，控制卷簾機(jī)的升降。3.4.3 TC35引腳極其用法簡(jiǎn)介T(mén)C35有40個(gè)引腳，114引腳為電源部分，其中l(wèi)5引腳為電源

45、電壓輸入端VBATT+610引腳為電源地GND，ll12引腳為充電端，13引腳為對(duì)外輸出電壓(供外部電路使用)，2429引腳為SIM卡連接端；3340引腳為語(yǔ)音接口用來(lái)接電話手柄。15、30、31和32引腳為控制部分，15引腳為啟動(dòng)線IGT(Ignition)。當(dāng)TC35通電后必須給IGT一個(gè)大于100 mV的低電平，模塊才能啟動(dòng)。30引腳為RTC BACK up；31引腳為掉電控制；32引腳為SYNC，1623引腳為數(shù)據(jù)輸入輸出端。啟動(dòng)電路由漏極開(kāi)路三極管控制。在這里，著重介紹下SYNC引腳，因?yàn)樵撘_可以很好的反映TC35的工作狀態(tài)。SYNC引腳可以用來(lái)輸出一個(gè)同步信號(hào)（synchroni

46、zationsignal），也可以在應(yīng)用時(shí)來(lái)控制一個(gè)LED燈的輸出狀態(tài)。SYNC端通過(guò)一個(gè)三極管或門(mén)電路來(lái)控制LED。一個(gè)簡(jiǎn)單的電路接法是：SYNC端通過(guò)一電阻接到NPN三極管（如9013）的基極，射極直接接地，集電極通過(guò)一個(gè)接限流電阻接到LED的負(fù)端，LED的正端接VCC。LED的工作模式完全類(lèi)同于同步信號(hào)，顯示的是TC35的工作狀態(tài)：【1】LED燈滅，表示TC35電源關(guān)閉，處于休眠、報(bào)警或單純的充電模式【2】600ms亮/600ms滅，表示未插入SIM卡，或者個(gè)人身份未登記/已注銷(xiāo)，或者網(wǎng)絡(luò)正在搜尋中，或者正在進(jìn)行管理人員身份鑒定，或者網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)正在進(jìn)行中【3】75ms亮/3s滅，表示網(wǎng)絡(luò)注

47、冊(cè)成功（控制通道和管理人員交換信息完成），無(wú)來(lái)電【4】LED燈亮，依據(jù)不同的呼叫類(lèi)型：聲音呼叫，數(shù)據(jù)呼叫，在建立或者完畢時(shí)的狀態(tài)。3.4.4 TC35的聯(lián)機(jī)接口RS232本設(shè)計(jì)中所選用的GSM模塊TC35自帶RS-232接口。RC-232是異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，它定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，主要包括了有關(guān)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。下圖4.6為T(mén)C35的RS232為“D”型9針插頭的引腳定義1、數(shù)據(jù)載體檢測(cè) 2、接受數(shù)據(jù) 3、發(fā)送數(shù)據(jù) 4、數(shù)據(jù)終端就緒 5、信號(hào)地 6、數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備好 7、請(qǐng)求發(fā)送 8、清除發(fā)送 9、振鈴指

48、示圖4.6（1）電氣特性RS-232C上傳送的數(shù)字量采用負(fù)邏輯，且與地對(duì)稱(chēng)。邏輯1(MARK)=-3V-15V 邏輯0(SPACE)=+3+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上： 信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）+3V+15V 信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V-15V （2）電平轉(zhuǎn)換由于本系統(tǒng)所選用的單片機(jī)P80C51RA+4N是TTL電平，它與和RS-232C電平互不兼容，所以當(dāng)兩者對(duì)接時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。RS-232C與TTL電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是MC1488、MC1489和MAX232等。雖然各廠商的芯片不同，但原理相似。由于本設(shè)計(jì)的功能要求我采用的

49、是MAX232N。它是RS-232C雙工發(fā)送器/接收器接口電路芯片，下圖4.7為它的外部引腳圖。圖4.7 MAX232N的引腳由于芯片內(nèi)部有自升壓的電平倍增電路，將+5V轉(zhuǎn)換成-10+10V,滿足RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯1和邏輯0的電平要求。工作時(shí)僅需單一的+5V電源。其片內(nèi)有2個(gè)發(fā)送器，2個(gè)接收器，有TTL信號(hào)輸入/RS-232C輸出的功能，也有RS-232C輸入/TTL輸出的功能。該芯片與TTL/CMOS電平兼容，使用比較方便。下圖4.8為本設(shè)計(jì)中RS-232C與MAX232N的連接圖。圖4.8 RS-232C與MAX232N的接口電路3.4.5 矩陣鍵盤(pán)模塊矩陣鍵盤(pán)主要用來(lái)對(duì)最低溫度和管

50、理人員手機(jī)號(hào)碼的設(shè)置，可以隨時(shí)改變數(shù)值，更符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。3.4.6 44矩陣鍵盤(pán)的工作原理矩陣鍵盤(pán)又稱(chēng)為行列式鍵盤(pán)，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤(pán)。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤(pán)中按鍵的個(gè)數(shù)是44個(gè)。這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。3.4.7 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)引腳接法及其電路圖3-4-2：下面介紹一下鍵盤(pán)掃描的過(guò)程。先從P2口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P2口的低四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。再?gòu)腜2口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P2口的高四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來(lái)就可以得到當(dāng)前

51、按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個(gè)鍵的特征編碼。舉例說(shuō)明如何得到按鍵的特征編碼：假設(shè)“1”鍵被按下，找其按鍵的特征編碼。從P2口的高四位輸出低電平，即P2.4P2.7為輸出口。低四位輸出高電平，即P2.0P2.3為輸入口。讀P2口的低四位狀態(tài)為“ 1101”，其值為“0DH”。再?gòu)腜2口的高四位輸出高電平，即P2.4P2.7為輸入口。低四位輸出低電平，即P2.0P2.3為輸出口，讀P2口的高四位狀態(tài)為“1110”，其值為“E0H”。將兩次讀出的P2口狀態(tài)值進(jìn)行邏輯或運(yùn)算就得到其按鍵的特征編碼為“EDH”。用同樣的方法可以得到其它15個(gè)按鍵的特征編碼。3.5存儲(chǔ)器的擴(kuò)展及其接口電路3.5

52、.1 ROM芯片的選用根據(jù)自動(dòng)卷簾機(jī)的功能要求，P80C51RA+4N本身的ROM顯然不能滿足要求，所以必須要外擴(kuò)ROM單元。由于要根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體需要將本設(shè)計(jì)的具體程序?qū)懭?，EPROM是一種用電信號(hào)編程，用紫外線擦除的只讀存儲(chǔ)器芯片，所以我選用EPROM。外擴(kuò)的EPROM在正常使用中只能讀出，不能寫(xiě)入，故EPROM芯片沒(méi)有寫(xiě)入控制引腳，只有讀出引腳，記為,該引腳與單片機(jī)的相連。由于2764與27128引腳的差別僅在引腳26上，2764的引腳26是空引腳，27128的26引腳是地址線A13，因此在設(shè)計(jì)外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路時(shí)，應(yīng)選用27128芯片設(shè)計(jì)電路。本設(shè)計(jì)中我選擇的外擴(kuò)存儲(chǔ)器的具體型號(hào)是16KB

53、的M27128A2F1。M27128A2F1芯片的引腳圖如下圖4.9。其引腳說(shuō)明如下：A0A13：地址線引腳。地址線引腳的數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量來(lái)定，14根地址線可尋址16KB的范圍。Q7Q0: 數(shù)據(jù)線引腳。CE: 片選輸入端，低電平有效。PROG: 編程時(shí)，加編程脈沖的輸入端。VPP: 編程時(shí)，編程電壓（+12V或+25V）輸入端。VCC: +5V,芯片的工作電壓輸入端。GND： 接地端。圖4.9 M27128A2F1的引腳圖 圖4.10 地址鎖存器SN74LS373N的引腳3.5.2地址鎖存器SN74LS373N因?yàn)橐獙ぶ返組27128A2F1芯片的16KB的地址空間，所以需要10+4根地址

54、線。51單片機(jī)受引腳數(shù)的限制，數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，由P0口兼用。為了將它們分離出來(lái)，以便同單片機(jī)外的擴(kuò)展芯片正確連接，需要在單片機(jī)外部增加地址鎖存器。SN74LS373N是一種帶有三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，其引腳圖如下圖4.10。引腳說(shuō)明如下：LE：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通引腳，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。OE:數(shù)據(jù)輸出允許引腳，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。D7D0：8位數(shù)據(jù)輸入線。O7O0: 8位數(shù)據(jù)輸出線。3.5.3 單片機(jī)的外擴(kuò)電路下圖4.11為P80C51

55、RA+4N外擴(kuò)16KB的EPROM M27128A2F1 的電路圖。圖中與其無(wú)關(guān)的電路部分均未畫(huà)出。圖4.11 P80C51RA+4N與M27128A2F1的接口電路3.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC接口的設(shè)計(jì)自動(dòng)卷簾機(jī)的控制部分要根據(jù)實(shí)時(shí)實(shí)地的情況將信息傳給管理員的手機(jī)，所以必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況如光照和溫度進(jìn)行采樣，而采樣到的是模擬量信息，單片機(jī)無(wú)法識(shí)別，就必須通過(guò)一個(gè)接口來(lái)進(jìn)行模擬信息到數(shù)據(jù)信息之間的轉(zhuǎn)化即模數(shù)轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。3.6.1模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC574AJH的簡(jiǎn)介模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)的多少表

56、示。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。 A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)采樣、保持、量化及編碼4個(gè)過(guò)程。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。 ADC574AJH為12位的A/D轉(zhuǎn)換器。ADC574AJH是12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，由于芯片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖電路，因而可直接與各種典型的8位或16位的微處理器相連，而無(wú)須附加邏輯接口電路，且能與CMOS及TTL兼容。ADC574AJH為28引腳雙列直插式封裝，其引腳圖如下圖4.12。圖4.12 AD57

57、4AJH的引腳圖ADC574AJH共有6個(gè)控制引腳，功能如下：D0D11：12位數(shù)字量輸出。CE：片選信號(hào)，高電平有效。CS：片選信號(hào)，低電平有效。R/C：數(shù)據(jù)讀/啟動(dòng)信號(hào)。R/C=1時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；R/C=0時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。12/8：輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇信號(hào)。當(dāng)12/8=1,12條數(shù)據(jù)線同時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果；當(dāng)12/8=0時(shí)，12位轉(zhuǎn)換結(jié)果為兩個(gè)單字節(jié)輸出，即只有高8位或者低4位有效。A0：字節(jié)選擇信號(hào)。在轉(zhuǎn)換期間：當(dāng)A0=0時(shí)，啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us ；當(dāng)A0=1時(shí)，啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為16us。 在讀出期間：當(dāng)A0=0時(shí)，讀高8位數(shù)據(jù)；A0=1讀低4位數(shù)據(jù)。中間

58、4位為0，高4位為三態(tài)。STS：輸出狀態(tài)信號(hào)。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，STS為高電平，轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持高電平。轉(zhuǎn)換完成時(shí)為低電平。STS引腳信號(hào)可以作為狀態(tài)信息被CPU查詢(xún)，也可以用它的下跳沿向CPU發(fā)出終端申請(qǐng)，通知CPU A/D轉(zhuǎn)換已完成，可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.6.2 ADC574AJH的工作特性AD574AJH的工作狀態(tài)由CE、CS、R/C、12/8、A0 五個(gè)控制信號(hào)決定，見(jiàn)表4-1.表4-1 AD574控制信號(hào)真值表CECSR/C12/8A0工作狀態(tài)0禁止1禁止1000啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換1001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換101112位數(shù)據(jù)輸出10100高8位數(shù)據(jù)輸出10101低4位數(shù)據(jù)輸出3.6.3 ADC574AJH與P80C51RA+4N的接口電路圖下圖4.13是本系統(tǒng)中ADC574AJH與P80C51RA+4N的接口電路圖。由于AD574AJH片內(nèi)含有高精度的基準(zhǔn)電壓源和時(shí)鐘電路，從而使AD574AJH在不需要任何外加電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下完成A/D轉(zhuǎn)換，使用非常方便。該電路采用雙極性輸