基于STC89S52單片機(jī)的窗戶控制系統(tǒng)

韋翰棟

一、硬件構(gòu)成和介紹

（一）單片機(jī)的選擇

本系統(tǒng)所選取的單片機(jī)是經(jīng)典的STC89S52，該單片機(jī)帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除，具有價(jià)格低廉、速度快的特點(diǎn)，支持ISP下載的功能，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。本單片機(jī)芯片工作電壓為+5V，體積小，運(yùn)行穩(wěn)定。圖1是該芯片的引腳圖。

其中VCC接5V電源正極，GND接地，這是單片機(jī)工作的基本條件。XTAL1和XTATL2外接12M的晶振，同時(shí)在晶振兩端與地之間并聯(lián)兩個(gè)大小相同的諧振電容C1和C2，該電路能為單片機(jī)提供基本的工作頻率。

（二）液晶顯示模塊簡介

本系統(tǒng)選取的溫度顯示模塊為1602字符型液晶.可以用來顯示中文、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號，它是由若干個(gè)點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每行之間都有間隔，使顯示的字符樣式更加美觀。如圖2所示，和單片機(jī)類似，VCC是液晶屏的+5供電腳、GND是接地腳、VCC和GND可以并聯(lián)一個(gè)濾波電容，保證供電的穩(wěn)定。BG VCC和BGGND是背光供電的供電腳，4腳RS是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，連接到單片機(jī)的P15腳：5腳RW為讀/寫模式選擇引腳，連接到單片機(jī)的P16腳：6腳執(zhí)行命令的使能信號，連接到單片機(jī)的P17腳。DBO～DB7是數(shù)據(jù)引腳。分別連接到單片的P00～P07腳。

（三）溫度傳感器介紹

DS18820是常用的數(shù)字溫度傳感器，具有體積小，硬件功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。如圖3所示，這是DS18820的引腳圖，GND是接地端，VDD是電源端，I/O直接連接到單片機(jī)的P20腳，同時(shí)外接一個(gè)4.7K歐的上拉電阻。當(dāng)測溫元件感知到外界溫度以后，會向總線傳遞數(shù)據(jù)。通過單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以反映出外界的溫度。

（四）雨滴傳感器介紹

這里選用一款常用的雨滴傳感器，型號是YL-83。圖4是該元器件的引腳圖。總共有四個(gè)引腳，其中A0腳是模擬信號輸出引腳，能輸出感應(yīng)板沾了雨后的模擬電壓值：D0腳是數(shù)字信號輸出引腳，該傳感器有一個(gè)可調(diào)電阻，這個(gè)可調(diào)電阻可以限定一個(gè)固定的值，當(dāng)模擬電壓超出該值時(shí)輸出1，低于該值時(shí)輸出0：GND腳接電源負(fù)極;VCC腳接電源正極。本系統(tǒng)不采用A0腳而采用DO腳。當(dāng)外界有雨滴時(shí)，D0腳會輸出信號，傳遞到單片機(jī)的P21腳。

（五）窗戶、窗簾電機(jī)和限位開關(guān)

該系統(tǒng)窗戶的開啟是由窗戶電機(jī)的正轉(zhuǎn)來控制，窗戶的關(guān)閉是由窗戶電機(jī)的反轉(zhuǎn)來控制，如果開窗到位或者關(guān)窗到位以后，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)的話可能會燒壞電機(jī)。為了防止損壞電機(jī)，所以要加限位開關(guān)：開到位的限位開關(guān)和關(guān)到位的限位開關(guān)。同理，窗簾的開關(guān)也要加限位開關(guān)加以控制。窗戶系統(tǒng)的開到位開關(guān)接P22腳，關(guān)到位開關(guān)接P23腳，窗簾的開到位開關(guān)接P24腳，關(guān)到位開關(guān)接P25腳。

二、本系統(tǒng)控制邏輯框圖

本系統(tǒng)采用模塊化編程的方法，初始化后，通過DS18820感知外界溫度，按照不同的時(shí)序，從測溫模塊的引腳讀取信號，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字在液晶顯示出來。當(dāng)溫度超過臨界溫度值時(shí)，單片機(jī)會發(fā)出信號，去驅(qū)動窗戶、窗簾的繼電器開關(guān)控制窗戶、窗簾的關(guān)閉。雨滴傳感器能監(jiān)測是否有雨水，當(dāng)檢測到有雨水時(shí)，會輸出數(shù)字信號。單片機(jī)接收到雨滴傳感器的數(shù)字信號后會控制繼電器啟動窗戶。系統(tǒng)的控制邏輯圖如圖5所示。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫兩部分。本系統(tǒng)選取C語言作為開發(fā)語言。首先，在Keil uVision5軟件中選擇新建工程，選擇好對應(yīng)的芯片型號，然后新建一個(gè)后綴為.C的文件，并把這個(gè)c語言文件導(dǎo)人到工程中。然后在編輯區(qū)寫好代碼，經(jīng)過編譯后，會生成一個(gè)后綴名稱為.hex的二進(jìn)制文件，這就為單片機(jī)的燒錄做好了準(zhǔn)備。

單片機(jī)的下載方式主要有三種：ISP下載（也就是所說的串口下載）、JTAG下載、SW下載。本系統(tǒng)采用ISP下載方式。單片機(jī)程序燒寫接口為RXD腳和TXD腳，這兩個(gè)腳是通信口，可以和不同的下載芯片進(jìn)行通信。本系統(tǒng)選取了CH340G芯片。如圖6所示，該芯片的RXD腳連接單片機(jī)的TXD腳，芯片的TXD腳連接單片機(jī)的RXD腳，也就是下載芯片的TXD/RXD和單片機(jī)芯片的TXD/RXD腳要交叉使用才能實(shí)現(xiàn)下載功能。下載所選取的軟件為STC-ISP，打開該軟件，選取上一步編譯好的.hex文件，選取好單片機(jī)型號，選擇好串口號，連接USB數(shù)據(jù)線，點(diǎn)擊“下載/編程”即可完成程序的燒錄。

四、結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的窗戶控制系統(tǒng).在實(shí)踐運(yùn)用中，實(shí)現(xiàn)了溫度測量，下雨時(shí)自動關(guān)窗、自動關(guān)閉窗簾的功能。迎合了家居智能化的要求，有效解決了傳統(tǒng)窗戶控制的一些控制缺陷。