基于单片机的自动窗帘系统毕业设计方案.doc

基于单片机自动窗帘系统设计
摘要
当前，家庭居住环境采光及避光问题重要采用是手动开闭窗帘，手动开闭不但费力并且诸多方面不够人性化，会对顾客导致一定困扰，本文设计自动窗帘控制系统可以解决这些问题。本文重要阐述了自动窗帘控制设计过程。以AT89C51单片机为控制核心，以光敏电阻和雨滴传感器为传感器件，以步进电机为执行器件。在设计同步对单片机理论基本和外围扩展知识进行了比较全面准备。硬件采用分块模式，对整个系统电路设计进行分析，分别给出了系统整体框图、显示电路、检测电路、系统总控制模块、等有关电路；随后阐明系统软件编写过程，同样采用是分块模式，且每一种模块都给出了相应流程图。
本设计运用单片机实现了半自动控制、自动控制、定期控制互相转换，智能控制窗帘动作。通过调试，时钟控制、手动开关窗帘、自动开关窗帘等控制方面设计基本达到了预期效果。具备较强实用价值。
核心词：单片机，自动窗帘，步进电机，自动控制。

System design based on single chip microcomputer automatic curtain
Abstract
Now，according to the requirements of living environments. This paper describes the process of intelligent curtain controller. This design uses AT89C51 microcontroller as the control，introduce microcontroller-based optical curtain curtain system，the main structural principle of the hardware and software programming to explain.In the design for monolithic integrated circuits，and peripheral to expand the basic the theories of knowledge was fairly comprehensive preparation. Block the model of hardware used，the circuit design of the entire system to analyze the overall block diagram of the system are given，display circuit，photoelectric switch circuit，system control module，power conversion circuits，protection circuits and other related circuit；then describes the software the preparation process，but also by the sub-block pattern，with each module to draw a corresponding flow chart.
In this paper，use the AT89C51 microcontroller，according to their different modes，to achieve semi-automatic control，automatic control，timing control of the conversion and intelligent motion control curtains. Debugging by simulation，clock control，manual switch curtains，the curtains automatically switch the basic design of such control to achieve the desired effect，with a strong practical value.
Key words：SCM 、intelligent curtain、stepping motor、automatic control.

目录
摘要 I
Abstract III
第1章 绪论 - 1 -
1.1 研究目和意义 - 1 -
1.2 国内外发展状况 - 2 -
1.3 课题目任务和规定 - 2 -
第2章 系统方案论证 - 5 -
2.1 方案选用 - 5 -
2.2 总体设计方案 - 8 -
2.2.1 系统基本功能 - 8 -
2.2.3 系统总体构造设计 - 9 -
第3章 系统硬件分析设计 - 11 -
3.1 系统硬件总设计 - 11 -
3.2 各单元电路设计 - 12 -
3.2.1 控制电路设计 - 12 -
3.2.2 检测电路设计 - 16 -
3.2.3 执行电路设计 - 18 -
3.2.4 键盘/显示接口电路 - 21 -
第4章 系统软件设计 - 27 -
4.1 系统软件总设计 - 27 -
4.2 系统软件子程序设计 - 28 -
4.2.1 步进电机程序设计 - 28 -
4.2.2 键盘程序设计 - 29 -
4.2.3 定期程序设计 - 31 -
第5章 测试和调试 - 33 -
5.1 硬件调试 - 33 -
5.1.1 28BYJ-48步进电机： - 33 -
5.1.2 1602液晶显示屏 - 35 -
5.1.3 DS1302时钟芯片 - 36 -
5.1.4 LM双电压比较器集成电路 - 37 -
5.2 软件调试 - 38 -
5.3 系统联调 - 38 -
总结 - 43 -
参照文献 - 45 -
道谢 - 47 -
附录 - 49 -

第1章 绪论
1.1 研究目和意义
21世纪是科技飞速发展时代，单片机应用也随之越来越广泛。在这样高速发展环境下，各种新型产品犹如雨后春笋，单片机作用也越发重要单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具备数据解决能力中央解决器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、各种I/O口和中断系统、定期器/计时器等功能集成到一块硅片上构成一种小而完善微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时4位、8位单片机，发展到当前32位300M高速单片机。单片机具备高集成度、高可靠性，控制功能强，低电压、低功耗，优秀性价比。由于这些优良特性，单片机广泛应用到工业控制，智能家电，汽车电子，楼宇自动化，医疗器械。寻常生活中，验钞机、门禁系统、电子监控、变频空调等也使用到了单片机。
在材料科学、工业技术、计算机技术发展与进步带动下，电路系统向着高度集成方向发展。CPU生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。其告诉发展可以用日新月异来形容。其中单片机重要性越来越越突出，在控制系统中应用越来越普遍。要进行单片机系统设计一方面，要有一定基本知识；第二，需要具备一定软件设计能力，可以依照设计规定，写出所需程序；第三，要灵活把知识综合运用。此外，单片机也经常应用到某些小系统设计。本系统就是依托AT89C51单片机长处顺利设计出来。
随着科技发展，人们生活水平不断提高，使得人们对于居住空间环境有了更高规定，人们但愿居住空间更加舒服、便捷。这是人类发展必然规律。科技把人们生活变更加智能化，使人们生活更加舒服、便捷。人们生活离不开窗帘，它保护了人们隐私。对于当代建筑，对于窗帘规定也越来越高，既能解决每天手动开关麻烦，又能显示出生活档次，因此窗帘自动系统会越来越普及。并且可以广泛应用到普通住宅、宾馆饭店、写字楼等各种场合，因而自动窗帘系统有着辽阔市场前景，因而研究这方面产品也显得更加重要。
由于国内科技刚刚发展起来，各种科技产品还明显落后于发达国家，人民生活也刚刚开始富裕起来，许多智能系统也刚刚在国内兴起。但是，发展前景却辽阔。这种系统可觉得咱们营造出高效、舒服、便捷居住环境。并且它可以牵动一大批产业。如此广泛应用，她前景也必将非常辽阔。随着科学技术飞速发展，人们生活观念也在徐徐发生转变。各种家电也在发生着变化。由于单片机技术和计算机技术不断成熟，家电越来越智能化。窗帘也不例外，在欧美等发达国家，智能窗帘系统已广泛应用。智能窗帘在国内算是高品位前沿产业，市场辽阔，有推广和应用意义，在发达欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛运用于寻常百姓家中，因此有必要在国内推广。
1.2 国内外发展状况
随着科学技术飞速发展，人们生活观念也在徐徐发生转变。各种家电也在发生着变化。由于单片机技术和计算机技术不断成熟，家电越来越智能化。窗帘也不例外，在欧美等发达国家，电动智能窗帘已广泛应用。自动窗帘在国内算是高品位前沿产业，市场辽阔，有推广和应用意义，在发达欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛运用于寻常百姓家中。
本设计通过度析自动窗帘发展和现状来规划其智能功能，从而对窗帘进行智能控制。采用步进电机为执行原件，以光敏电阻和雨滴传感器作为传感原件，AT89C51单片机作为控制芯片，辅助键盘和显示，实现自动窗帘多项智能项目。
自动窗帘控制系统设计过程重要分为如下几种章节：
（1）绪论：简介当前国内自动窗帘发呈现状和研究目和意义。
总体设计方案：给出智能窗帘系统总体方案设想，智能项目，和设计构造规划。
（2）硬件设计：选用AT89C51单片机为核心各种电路设计，涉及复位电路，电源电路，时钟电路，步进电机控制电路，传感器电路，键盘/显示电路等一系列有关电路。
（3）软件设计：重要简介了各项功能设计流程。
（4）总结与展望：针对设计中局限性进行再思考以及提出自动窗帘控制系统功能扩展，和对此设计发展前景展望。
1.3 课题目任务和规定
自动窗帘控制系统总体设计方案是拟定能满足设计规定总体方案环节。本章从系统功能需求出发，规划并拟定系统总体构造，并在次基本上考虑了系统可扩展性以及可实现性。
该系统除了具备普通窗帘控制系统最基本功能以外，还通过单片机控制实现了依照光照强度，空气湿度和设定期间自动开闭窗帘功能，在选用设计方案和采用元器件方面，该设计本着简朴实用经济思想，尽量使电路设计简朴化，用最简朴电路布线和选用最经济实用器件来达到设计需求。
智能窗帘重要有一下功能
（1）手动控制：该功能是依照顾客需求通过按键进行窗帘开关，此功能可以使窗帘开闭处在任何一种状态；
（2）光敏控制：依照光强弱，实现窗帘自动开关。
（3）雨滴传感器控制：若传感器上有水滴，则窗帘自动关闭，水干后，自动启动。
（4）时间自动控制：依照顾客设立时间来控制启动或者关闭窗帘。

第2章 系统方案论证
2.1 方案选用
单片机在各种电子产品中应用已经越来越广泛，诸多电子产品运用单片机所获得便利性得到了人们好评，因此本设计采用控制元器件选用单片机。
单片机选取：
单片机自70年代问世以来都以微解决器（MPU）技术及超大规模集成电路技术发展为先导，通过广泛应用领域拉动得到了蓬勃发展，单片机功能也日渐完善。由于单片机应用，使许多领域技术水平和自动化限度都大大提高，可以不夸张说当今世界正在经受着一场以单片机技术为标志新技术革命浪潮冲击。重要单片机类型如下：
(1) MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机重要指Intel公司生产以51位内核单片机芯片，具备8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、同步可扩展外部64K字节RAM和ROM、两个16位定期器、四个8位并行I/O口、一种全双工串行I/O口、21字节专用寄存器、五个中断源、片内自带振荡器、片内单总线等功能部件。
（2）AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压、高性能CMOS 8位微解决器，俗称为单片机。AT89C2051单片机是一种带2K字节闪存，可编程可擦除只读存储器单片机。单片机可擦除只读存储器可以重复擦除1000次。该器件采用了ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，和工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在了单个芯片中，ATMELAT89C51是一种高效微控制器，而AT89C2051是它一种精简版本。AT89C单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性较高且价廉方案。外形及引脚排列如图2-1所示：

图2.1 AT89C单片机外形及引脚排列
AT89C51单片机重要特性如下：
（1） 和MCS-51产品指令系统完全兼容
（2） 4K字节在线编程Flash存储器，1000次擦写周期
（3） 工作电压范畴4.0～5.5V
（4） 全静态工作模式：0～33MHz
（5） 三级程序存储器锁l内部RAM128×8字节
（6） 三十二个可编程I/O口线l两个16位定期/计数器
（7） 六个中断源
（8） 全双工串行UART通道
（9） 低功耗空闲和掉电模式
（10） 中断可从空闲模式唤醒系统
（11） 看门狗（WDT）和双数据指针
（12） 掉电标记和迅速编程特性
（13） 具备掉电状态下中断恢复功能
（14） 灵活在系统编程（ISP字节或页写模式）
由于AT89C51单片机片内有4K字节在线编程Flash存储器，并且可以擦写1000次，具备掉电模式，并且具备掉电状态下中断恢复功能，对设计开发非常实用。因此选用AT89C51单片机作为自动窗帘系统控制单片机。
针对单片机控制自动窗帘控制系统智能化规定，实现其自动控制方案有两种：
方案（一）基于温度检测以及声控检测器件自动控制
方案（二）基于光照强度器件以及湿度检测器件自动控制
方案（一）系统框图如图2.2所示：
声控检测
89C51

单片机
键盘模块
液晶模块
温度检测
电源模块

图2.2 方案（一）原理框图

方案（二）系统框图如图2.3所示：

时钟模块
89C51

单片机
键盘模块
显示模块
光照检测
电源模块

图2.3 方案（二）原理框图
这两个方案都是基于单片机控制，采用步进电机控制以及液晶显示屏，不同设计某些在于检测器件选用上。
方案（一）与方案（二）区别重要在于检测器件应用，方案（一）采用温度采集和声音检测原件，通过设定温度来控制窗帘开闭，以减少光照对室内温度影响，运用声音控制虽然以便性有所提高，但是其误差较大。方案（二）采用时钟模块实用性更强，且手动控制不容易浮现误差。综合考虑以上因素，系统设计采用方案（二）。
2.2 总体设计方案
自动窗帘控制系统总体方案设计是基于满足设计规定前提并且依照理论上可实现性和硬件上经济实用性，而进行设计重要环节。本章从人们对系统功能需求出发，在综合考虑各种因素状况下，设计出自动控制系统总体构架，并且在基本功能需求基本上尽量考虑系统可扩展性。
2.2.1 系统基本功能
随着着科学技术发展和人民生活水平日益提高，人们对生活舒服性追求越来越强烈，而窗帘在每个家庭生活是必备，其基本功能是保护住户隐私以及遮蔽阳光等。基于这些作用窗帘便利性自然也收到家庭关注。但老式窗帘绝大某些是用手去开关，每天开关不但不省力，并且还也许错过最佳光照时间，特别是大窗帘，比较重，并且长，在开闭时需要费很大力气才干开关窗帘，特别不以便。针对这种现象，自动窗帘遍由此产生。既有窗帘基本上都可以运用按键控制，自动开关窗帘，虽然省了力气，但是有些方面设计还是不够人性化。对此，本控制系统提出可以依照光照以及定期等开关窗帘，详细有一下几大功能：
（1）手动控制：该功能是依照顾客需求通过按键进行窗帘开关，此功能可以使窗帘开闭处在任何一种状态；
（2）光敏控制：依照光强弱，实现窗帘自动开关。
（3）雨滴传感器控制：若传感器上有雨滴，则窗帘自动关闭，水干后，自动启动。
（4）时间自动控制：依照顾客设立时间来控制启动或者关闭窗帘。
2.2.3 系统总体构造设计
自动窗帘控制系统设计总体框图如图 2.4所示
89C51
光敏、雨滴传感器
信号校正
A/D转换
显示模块
键盘模块
步进电机

图2.4 智能窗帘控制构造框图
通过传感器采集信号运用信号校正电路放大，滤波后输入到A/D转换器，传入信号是由AT89C51单片机来控制，并且做出响应，以实现电机正转、反转与停止。显示模块是用来显示时间以及自动窗帘控制器各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制显示模块显示内容和控制单片机各种运转状态。

第3章 系统硬件分析设计
总体硬件涉及单片机外围电路、A/D转换电路，信号调理电路、检测电路、键盘/显示接口电路、步进电机控制电路等模块。单片机外围电路提供各种模块所需5V电源和时钟模块；信号检测后是模仿信号，通过调理放大进入A/D转换后输出数字信号给单片机。
3.1 系统硬件总设计
自动窗帘控制系统设计总体框图如图 3.1所示：

89C51
光敏、雨滴传感器
信号校正
A/D转换
显示模块
键盘模块
步进电机

图3.1 自动窗帘控制系统设计总体框图
依照光照和雨滴来开闭窗帘重要原理是用光敏电阻采集外界光强度，从光传感器采集信号运用信号校正电路放大，滤波后输入到A/D转换器，由于A/D转换器件转换需要一定期间，一旦在短时间内信号发生变化，转换成果将会浮现偏差，因此在转换期应当采用采样保持电路。传入信号是由AT89C51单片机来控制，并且做出响应，以实现电机正转、反转与停止。显示模块是用来显示时间以及自动窗帘控制器各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制显示模块显示内容和控制单片机各种运转状态。
3.2 各单元电路设计
3.2.1 控制电路设计
51系列长处之一是它从内部硬件到软件有一套完整按位操作系统，称作位解决器，或布尔解决器。它解决对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器某位进行解决，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其她种类单片机也具备位解决功能，但能进行位逻辑运算实属少见。51系列在片内RAM区间还特别开辟了一种双重功能地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节解决，也可作位解决(作位解决时，合128个位，相应位地址为OOH
～7FH)，使用极为灵活。这一功能无疑给使用者提供了极大以便，由于一种较复杂程序在运营过程中会遇到诸多分支，因而需建立诸多标志位，在运营过程中，需要对关于标志位进行置位、清零或检测，以拟定程序运营方向。而实行这一解决(涉及前面所有位功能)，只需用一条位操作指令即可。
51系列另一种长处是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。八位除以八位除法指令，商为八位，精度嫌不够，用得不多。而八位乘八位乘法指令，其积为十六位，精度还是能满足规定，用较多。作乘法时，只需一条指令就行了，即MuL AB(两个乘数分别在累加器A和寄存器B中。积低位字节在累加器A中，高位字节在寄存器B中)。诸多八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
在51系列中，尚有一条二进制一十进制调节指令DA，能将二进制变为BCD码，这对于十进制计量十分以便。而在其她单片机中，则也需调用专用子程序才行。
AT89C51单片机引脚排列如图3.2所示：

图3.2 AT89C51单片机引脚排列图
晶振电路：
电路中晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具备非常好频率稳定性和抗外界干扰能力，因此，石英晶体震荡器用来产生基准频率。通过基准频率来控制电路中频率精确性。同步，它还可以产生震荡电流，向单片机发出时钟信号。
电路中电容C1和C2典型值普通选取为30μF左右，该电容大小会影响震荡电路频率高低、震荡器稳定性和奇珍迅速性。晶体震荡频率范畴普通在1.2~12MHz。晶体频率越高，系统时钟频率越快，单片机运营速度越快。但反过来，运营速度对于存储器速度规定就越高，对印刷电路板工艺规定也就越高，即规定线间寄生电容要小。晶体和电容应当尽量安装得与单片机芯片接近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定、可靠地工作。89C51常选取震荡频率12MHz石英晶体。
单片机晶振电路图如图3.3所示：

图3.3 单片机晶振电路图
复位电路：
复位是单片机初始化操作，只需要给89C51复位引脚RST加上不不大于2个机器周期（即24个时钟震荡周期）高电压就可以使89C51复位。复位时，单片机初始化为0000H，从0000H单元开始执行程序。除了进入系统正常初始化之外，当程序运营错误（如程序跑飞）或者操作错误使系统处在锁死状态时，也需要复位键使RST引脚为高电平，使89C51挣脱“跑飞”或者“死锁”状态而重新启动。复位电路图如图3.4所示。

图3.4 复位电路图
时钟电路：
本设计需要窗帘在给定期间自动开和关，因此需要用到定期器，而为了保证单片机与外界时钟一致，要用到一种实时时钟电路。这里实用是DS1302时钟芯片来完毕这项功能。
DS1302 是DALLAS 公司推出涓流充电时钟芯片，内具有一种实时时钟/日历和31 字节静态RAM ，通过简朴串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、周、月、年信息，每月天数和闰年天数可自动调节。时钟操作可通过AM/PM 批示决定采用24 或12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简朴地采用同步串行方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES 复位（2）I/O 数据线（3）SCLK串行时钟。时钟/RAM 读/写数据以一种字节或多达31 个字节字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率不大于1mW
DS1302 是由DS1202 改进而来增长了如下特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1 为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电仪器仪表等产品领域。下面将重要性能指标作一综合：
（1） 实时时钟具备能计算2100 年之前秒、分、时、日、星期、月、年能力，尚有闰年调节能力。
（2）31 8 位暂存数据存储RAM。
（3）串行 I/O 口方式使得管脚数量至少。
（4）宽范畴工作电压2.0 5.5V。
（5）工作电流 2.0V 时,不大于300nA。
（6） 读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式。
（7） 8 脚DIP 封装或可选8 脚SOIC 封装依照表面装配。
（8）简朴 3 线接口。
（9） 与 TTL 兼容Vcc=5V。
（10）可选工业级温度范畴-40 +85。
（11）双电源管用于主电源和备份电源供应。
DS1302芯片和AT89C51单片机接口电路如图3.5所示：

图3.5 DS1302芯片和AT89C51单片机接口电路图
3.2.2 检测电路设计
自动窗帘要依照光照和与否有雨状况而自动开关窗帘，因而需要用到光传感器和雨滴传感器。
光敏传感器：
在本设计中采用了光敏电阻，光敏电阻与碳膜电阻不同，它对光变化非常敏感，再光照射下，阻值会明显变小，因此叫她光导器件。光敏电阻又称光导管，惯用制作材料为硫化镉，此外尚有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具备在特定波长光照射下，其阻值迅速减小特性。这是由于光照产生载流子都参加导电，在外加电场作用下作漂移运动，电子奔向电源正极，空穴奔向电源负极，从而使光敏电阻器阻值迅速下降。光敏 电阻属半导体光敏器件，除具敏捷度高，反映速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿恶劣环境下，还能保持高度稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼物盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光敏电阻构造简朴，它是在陶瓷基片上积淀一层光敏半导体，再接上两根引出电极构成。该电路中光敏器件选用是硫化镉光敏电阻。
雨滴传感器：
雨滴传感器又叫雨滴检测传感器，用于检测与否下雨及雨量大小，广泛用于汽车自动刮水系统、智能灯光系统和智能天窗系统中。在雨滴传感刮水系统中，用雨滴检测传感器检测出雨量，并运用控制器将检测出信号进行变换，依照变换后信号自动地按雨量设定刮水器间歇时间，以便随时控制刮水器电动机；在汽车智能灯光系统中检测车辆行驶环境，自动调节灯光模式，提高车辆在恶劣环境下行驶安全性；在智能天窗系统中传感器一旦检测到下雨，会自动关闭天窗。
传感器控制电路是由运算放大器构成比较电路，在运算放大器同相输入端用两个电阻分压，得到电压值作为基准电压，在反相输入端则用光敏电阻对光和湿度变化采集，由于光敏电阻具备依照光照强度阻值变化特点，雨滴传感器依照与否有水滴阻值变化特点，可以得到反向输入端电压值。然后将得到两组电压值进行比较，比较后信号通过A/D转换送入单片机89C51P35和P36接口，单片机解决后输出命令控制电机正转或者反转，以实现通过光照和雨滴控制窗帘开关功能。
集成运算放大电路：
集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和地输入电阻多级直接耦合放大电路，它种类诸多，电路也不同样，但构造具备共同之处，集成运放内部电路构成原理框图如图3.6所示。
差分输入级
电压放大级
输出级
偏置电流

图3.6 集成运放内部电路构成原理框图
本设计选用器件是LM393。LM393重要优势是：（1）高精度比较器；（2）减少由于温漂引起失调电压；（3）工作电源电压范畴宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～ 36V，双电源：±1～±18V； （4）输入工模电压范畴接近地电平；（5）兼容逻辑电路。LM393功能框图如图3.7所示。

图3.7 LM393功能框图
LM393是高增益,宽频带器件，象大多数比较器同样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出当前当比较器变化状态时，输出电压过渡间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，原则PC板设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助。减小输入电阻至不大于10K将减小反馈信号，并且增长甚至很小正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致迅速转换,使得不也许产生由于寄生电容引起振荡，除非运用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相称快，则滞回将不需要。
使用LM393时必要要注意，比较器所有无用引脚必要接地。
LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范畴 2.0~30V无关。 　　
差分输入电压可以不不大于Vcc并不损坏器件，保护某些必要能制止输入电压压向负端超过-0.3V。
　　LM393输出某些是集电极开路，发射极接地 NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供或OR ing 。
传感器电路如图3.8所示

图3.8 传感器电路图
3.2.3 执行电路设计
步进电机
步进电机作为执行原件是机电一体化核心产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术发展，步进电机需求量与日俱增，在各个国民经济领域均有应用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移执行机构。当步进驱动器接受到一种脉冲信号，它就驱动步进电机按设定方向转动一种固定角度(称为“步距角”)，它旋转是以固定角度一步一步运营。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准拟定位目；同步可以通过控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度，从而达到调速目。步进电机可以作为一种控制用特种电机，运用其没有积累误差(精度为100%)特点，广泛应用于各种开环控制。
当前比较惯用步进电机涉及反映式步进电机（vr）、永磁式步进电机（pm）、混合式步进电机（hb）和单相式步进电机等。永磁式步进电机普通为两相，转矩和体积较小，步进角普通为7.5度 或15度；反映式步进电机普通为三相，可实现大转矩输出，步进角普通为1.5度，但噪声和振动都很大。反映式步进电机转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，运用磁导变化产生转矩。
本设计采用步进电机是混合式步进电机。混合式步进电机混合了永磁式和反映式步进电机长处它又分为两相和五相：两相步进角普通为1.8度而五相步进角普通为 0.72度。这种步进电机应用最为广泛。因此，本设计采用此种步进电机。
步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列持续不断控制脉冲时，它可以持续不断地转动。每一种脉冲信号相应步进电机某一相或者两相绕组通电状态变化一次，也就相应转子转过一定角度（一种步距角）。当通电状态变化完毕一种循环时，转子转过一种齿距。四相步进电机可以在不同通电方式下运营，常用通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）
驱动方式：
表3.1 步进电机驱动方式
导线颜色
1
2
3
4
5
6
7
8
5红
+
+
+
+
+
+
+
+
4橙
—
—

3黄

—
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2粉

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1蓝

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红线接电源5V，橙色电线接P1.3口，黄色电线接P1.2口，粉色电线接P1.1口，蓝色接P1.0口。
由于单片机接口信号不够大需要通过ULN放大再连接到相应电机接口。
ULN晶体管阵列：
ULN是一种单片高电压、高电流达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管构成，它高电压输出特性和阴极箝位二极管可以转换感应负载。单个达林顿对集电极电流是500mA。达林顿管并联可以承受更大电流。此电路重要应用于继电器驱动器，字锤驱动器，灯驱动器，显示驱动器（LED气体放电），线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN每对达林顿管均有一种2.7kΩ串联电阻，可以直接和TTL或5V CMOS装置。ULN重要特点：
（1）500mA 额定集电极电流（单个输出）。
（2）高电压输出：50V。
（3）输入和各种逻辑类型兼容。
（4）继电器驱动器。
步进电机控制系统电路如图3.9所示：

图3.9 步进电机控制系统电路图
在实用两相混合式步进电机时需注意，该种电机在低速运转时有振动和噪声，是其固有缺陷、普通可采用如下方案来克服： （1）如步进电机正好工作在共振区，可通过变化减速比等机械传动避开共振区；
（2）采用带有细分功能驱动器，这是最惯用、最简便办法；
（3）换成步距角更小步进电机，如三相或五相步进电机；
（4）换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高；
（5）在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械构造变化较大。
3.2.4 键盘/显示接口电路
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人工干预单片机重要手段。本设计中键盘采用了四个按键。K1键可以设立日期及时间，按下K1依次调节年月日时和分，调节哪个那个会显示**，可以按K2+ K3-，来调节要调节数据,按到调节分钟之后会所有浮现**就是设立完毕了。设立启动和关闭时间：K4键，第一行显示kai：xx:xx，第二行显示guan:xx:xx.此时按下K2+ K3-，来调节要调节数据，第一次设立开小时，第二次设立开分钟，第三次设立关小时，第四次设立关分钟。第五次恢复正常显示。
按键接口电路如图3.10所示：

图3.10 键盘接口电路图
显示某些则重要用于显示时间，用于设立时间。在寻常生活中，咱们对液晶显示屏并不陌生。液晶显示模块已作为诸多电子产品通用器件，如在计算器、万用表、电子表及诸多家用电子产品中都可以看到，显示重要是数字、专用符号和图形。在单片机与人人机交流界面中，普通输出方式有如下几种：发光管、LED数码管、液晶显示屏。本设计中采用是液晶显示屏作为输出器件。
在单片机系统中应用液晶显示屏作为输出有如下几种长处：
（1） 显示质量高：由于液晶显示屏每一种点在收到信号后就始终保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示屏（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因而，液晶显示屏画质高且不会闪烁。
（2） 数字式接口液晶显示屏都是数字式，和单片机系统接口更加简朴可靠，操作更加以便。
（3） 体积小、重量轻：液晶显示屏通过显示屏上电极控制液晶分子状态来达到显示目，在重量上比相似显示面积老式显示屏要轻得多
（4） 低功耗：相对而言，液晶显示屏功耗重要消耗在其内部电极和驱动IC上，因而耗电量比其他显示屏要少得多。
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，当前惯用16*1，16*2，20*2和40*2行等模块。本设计采用液晶显示屏为1602字符型液晶显示屏。
1602LCD重要技术参数：
显示容量:16×2个字符；
芯片工作电压:4.5—5.5V；
工作电流:2.0mA(5.0V)；
模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。
1602液晶显示屏引脚接口阐明：
第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示屏对比度调节端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一种10K电位器调节对比度。
第4脚：RS为寄存器选取，高电平时选取数据寄存器、低电平时选取指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极。
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大某些为HD44780，带背光比不带背光厚，与否带背光在应用中