付群博

摘 要：家用自動升降吊燈單片機控制系統(tǒng)通過主控芯片對吊燈進行升降調控。這個系統(tǒng)整體的應用C語言進行設計，用keil軟件來編寫程序，主體由有聲光報警、模數(shù)轉換、壓力檢測、電源組成。電機為步進式電機，驅動使用ULN2003，通過按鍵來實現(xiàn)總體調控。設計完成后用protues仿真軟件來進行仿真。最后達到系統(tǒng)性能要求。通過總體布局制作出結構框圖，然后對每個模塊進行綜合考量，確定各模塊具體使用方案，并做出其硬件的電路選擇，編制對應的電路圖，設計硬件，完成軟件的程序編寫，最終達到每個設備的功能需求。最后對各個模塊進行仿真，驗證各個模塊軟件的功能，不斷進行優(yōu)化，完成整個設計。

關鍵詞：單片機;ULN2003;步進電機

前言

進入21世紀后，隨著各種科學技術的不斷發(fā)展，理論知識與實踐生活的結合越來越緊密，人們的生活水平不斷提高。同時，越來越廣泛地應用科技智能化也使人們的隱私安全受到極大的侵犯，因此人們更加注重隱私的安全，并將其作為家庭住所。必要的吊燈對于保護居民隱私和屏蔽外部光線非常有用。科技時代的到來使計算機的發(fā)展和應用在各個領域有著不可替代的地位，同時也推動了單片機的發(fā)展，其功能也對傳統(tǒng)控制技術的變革產生了深遠的影響。從傳統(tǒng)的無線電遙控到現(xiàn)在的紅外線遙控，遙控技術在不斷的發(fā)展和成熟，紅外線遙控也被廣泛的應用到遙控和通信上。應用單片機進行遙控設計，不僅遙控工具體積小，操控范圍大，而且功能性更強、可靠性更高，因此應用單片機做紅外遙控有著深遠的發(fā)展意義。

一、系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)設計主要采用電機在不同方向通過電流時的不同轉動，遙控吊燈系統(tǒng)可以實現(xiàn)吊燈的有效升降、加速和減速，具有停止功能。吊燈的加速、減速、升降和停止功能需要功率控制。步進電機用于供電，步進電機由單片機產生的不同頻率脈沖控制，從而有效地控制了吊燈。該設計有一個主開關，主要用于防止不必要的麻煩造成的錯觸。按下電源按鈕可以實現(xiàn)相應的轉向。自動升降吊燈系統(tǒng)選擇STM32F103RBT6為核心芯片，內核CPU處理器采用CortexTM-M3 ，工作頻率高達72MHZ，，同時I/O端口較多，存儲器的運行速度也極高。該處理器在兩個方面具有最突出的優(yōu)勢，第一個是性能方面，反應速度快，能耗低，節(jié)約能源。其次它的響應速度快，同時可以依賴其滋生的性能優(yōu)勢將代碼的性能和作用發(fā)揮到最大。除此之外，在開發(fā)過程中可以根據客戶需求和系統(tǒng)時鐘的控制，加強其實用性，相比之下較為方便。

二、系統(tǒng)的軟硬件設計

系統(tǒng)硬件設計

個電路主要由電源電路、晶體振蕩器電路、上上變速電路、開關觸發(fā)電路和步進電機電路組成。電源電路為整個電路提供能量，確保電路能夠運行;晶體振蕩器電路主要提供所需的振蕩頻率;變速電路主要控制步進電機的轉速;開關觸發(fā)電路主要控制步進電機的旋轉和停止;步進電機旋轉，以驅動吊燈向上和向下。

設計需要五個獨立的密鑰。他們實現(xiàn)的功能是設置關鍵;增加數(shù)字價值的關鍵;降低數(shù)字價值的關鍵;啟動吊燈鍵（按下此鍵后，吊燈升起）;關閉吊燈的鍵（按下此鍵后，吊燈下降）。通過步進電機的旋轉驅動吊燈的起落落，實現(xiàn)智能家居，采用 ULN2003步進電機的每步角度為1.2度，遙控吊燈通過角速旋轉所需的距離上升和下降精度為1.2度，通過輸出的微控制器不同頻率，不同的脈沖數(shù)控制步進電機的速度和旋轉循環(huán)次數(shù)。并得到起起吊燈的效果。當系統(tǒng)在開機后開始復位時，通過設置左側的按鈕來調整步進電機。正向和反向速度水平對應于10個不同的速度水平，由數(shù)字管顯示。

一種處理器編程語言主要是匯編語言，而C編程軟件具有相對完整的庫函數(shù)，具有高速，高性能，可移植性，直接控制設備等諸多優(yōu)點。一個按鈕用于控制吊燈手動打開，發(fā)動機控制根據按鈕控制吊燈開關，使另一個按鈕關閉并控制吊燈。

在編寫程序前先把該程序流程圖的先畫出來，如圖所示，流程圖是一種圖像的表示，它是由流程、算法、過程所表示。從本設計的要求中所知道，根據按鍵的控制應該由算法與邏輯判斷所組成;案件的啟動需要進行嚴格的控制，可編程邏輯控制器主要是來對信號進行轉化成數(shù)字信號，然后進行運算。毋庸置疑，該過程會消耗一定的時間，所以這個系統(tǒng)會出現(xiàn)一定的遲滯現(xiàn)象，由此PLC的工作運行的速度就會下降。本系統(tǒng)采用的時間為1S對其進行控制，因此的到的參數(shù)便會得到處理，采集。

三、系統(tǒng)測試

系統(tǒng)仿真

在窗體頂端通過對用戶所需要進行判斷，即對吊燈的升降進行判斷，按照所需要的功能傳送相對應的脈沖到控制器，來控制電機的運轉，當所需要的功能指令傳送完畢以后，結束本周期運行指令，復位等待下一次指令。開關按壓下去的過程會產生相應的抖動，這個過程一般持續(xù)時間為5-10ms，抖動的過程中會有一個穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，過程結束后會恢復到斷開狀態(tài)，從而達到控制電路的開與斷。

系統(tǒng)調試

當系統(tǒng)的軟硬件設計完成后，將設計的軟件記錄到 MCU 中，以檢查硬件和軟件是否兼容，系統(tǒng)是否可以按照預期目的運行，并測試穩(wěn)定性和系統(tǒng)的效率。通過改進程序結構，檢查相應的缺陷，可以進行測試和運行，成功地實現(xiàn)了電機的加速、減速和停止功能，從而有效地控制了燈的吊裝。

故障檢查

對于一個系統(tǒng)能夠順利進行編程的條件是必須要保證在硬件電路上沒有錯誤。在硬件中，主控制器正常的工作是檢測其它外設是否工作的基礎;好的顯示器能夠幫助我們快速找出所在的錯誤縮短調試時間。

四、結論

單機片上對吊燈升降系統(tǒng)進行的研究和設計，可以解決測控通信的關鍵技術問題。本系統(tǒng)對傳感器進行了深入分析與設計。該系統(tǒng)目的為智能自動升降吊燈的系統(tǒng)設計。其主要目標是更新現(xiàn)有吊燈升降控制技術，為人民生活提供更加便捷與舒服的生活狀態(tài)。此外，鑒于該系統(tǒng)目前的應用環(huán)境，必須強調以下幾個部分。

①考慮到成本問題，須用便宜并且很容易買到的電子元器件，這樣將會易于安裝，節(jié)約成本。

②為了保證此次系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，采用大量模塊化設計。

③本系統(tǒng)靈活與延展性較強，異常方便增加或者組合不同的傳感器。

④所述的系統(tǒng)它由一主計算機（PC機）和較低的計算機（微控制器控制模塊，數(shù)據獲取模塊），以形成主-從分發(fā)系統(tǒng)，其可以方便地實現(xiàn)遠程監(jiān)視。

⑤該系統(tǒng)的設計符合適用的國家和部門標準和條例。

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