温室大棚卷帘机控制系统总体方案设计.pdf

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1、. . 目录 第一章绪论. 2 1.1 背景介绍 . 2 1.2 相关技术的情况 . 2 1.3 设计的意义 . 2 第二章总体设计方案 3 2.1 结构设计 . 3 2.2 本设计主要功能流程图. 3 第三章硬件设计模块 . 5 3.1 单片机主控制模块 5 3.2 GSM 短信收发模块 . 6 3.3 温度显示模块 8 3.4 矩阵键盘模块 . 10 3.5 步进电机仿卷帘机模块. 11 第四章软件设计 . 13 4.1 程序设计总流程图 13 4.2GSM 短信模块程序设计 14 4.3 DS18B20 程序设计 . 16 4.4 1602液晶程序设计 . . 19 4.5矩阵键盘程序设

2、计 . 22 4.6步进电机程序设计 . 24 第五章调试与总结 . 27 5.1 调试 . 27 5.2总结 . 27 致谢. . 29 参考文献 . . 30 附录. . 31 . . 第一章绪 论 1.1 背景介绍 2009 年 12 月 8 日傍晚，福兴地某村一位中年妇女到自家大棚上放草帘，由 于没有及时停住卷帘机，导致绳子在铁杆上反缠，该妇女去拉绳子时，不慎被绳 子缠住围巾，最终被勒住颈部，当场死亡。 1.2 相关技术的情况 目前使用的温室大棚卷帘机是靠人工送电，以达到控制卷帘机升降的目的， 存在着很大的安全隐患。卷帘机本是帮助人们干活的工具，可有时却成了杀人工 具，而且不管温室中是

3、否有劳动任务，管理人员必须亲自到温室按动按键实现卷 帘机的升降，浪费了时间。 1.3设计的意义 本设计以发送短信的方式来控制卷帘机的升降，通过远程控制，就能实现卷 帘机的自动升降，一方面可以有效的避免类似上述情况的发生，另一方面可减轻 管理人员的劳动强度，在温室中没有劳动任务的时候不必亲自到温室，仅仅为实 现大棚帘子的升降，节省了时间。同时本设计外加其他功能，一方面能检测室内 温度，将温度以短信的形式发给管理人员，使管理人员能够及时准确的了解温室 内的温度情况，及时实现对温室大棚的通风，使作物获得适宜的生长温度，有利 于作物的生长；另一功能就是当室内温度过低时，卷帘机能够自动放帘，以保证 室内

4、基本恒温，缩短蔬菜生长周期，使蔬菜提前上市，提高经济效益。 . . 第二章总体设计方案 温室大棚卷帘机控制系统总体方案设计是根据其功能而设计的，从全局的角 度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要由 GSM 短信收发模块、 温度显示 模块、矩阵键盘设置模块，步进电机模拟卷帘机模块等组成。 2.1 结构设计 （图 2-1 总体框架结构图） 其中 AT89S52单片机作为本系统的主控制模块。按键设置模块可设置 最低报警温度和管理人员手机号码。GSM 模块中的短信内容由单片机进行判别， 如读到升起的指令，卷帘机往上卷，若为降指令，则往下卷。同时18B20温度传 感器将检测到的温度传输到LCD 显示

5、，温度一旦低于设置的值，单片机发短信给 GSM，提示管理人员降下帘子。 2.2 本设计主要功能流程图 AT89S52 单片机 GSM 短信收 发模块 1602液晶显示 模块 按键设置模块 卷 帘 机 升 降 控 温度检测模块 . . （图 2-2 功能流程图） 小节：本章对该设计的总体框架结构体系设计进行了论述，并对该设计的功能 通过流程图的形式进行了介绍, 硬件及软件模块的设计分别在第三章、第四章给以 介绍。 . . 第三章硬件设计模块 温室大棚卷帘机控制系统硬件模块主要由单片机主控制模块、GSM 短信收发 模块、温度显示模块、按键模块、步进电机仿卷帘机五大模块组成。下面分别对 五大模块进行

6、分析。 3.1 单片机主控制模块 本模块主要由单片机最小系统搭建而成，主要包括复位电路与时钟电路两大 部分，这里单片机主要进行计算，判断，进制转换等一系列工作，也是整个系统 中最关键的部分，下面具体介绍一下单片机主控制模块的各个组成。 3.1.1 AT89S52功能简介 AT89S52和 AT89S51（如图）基本是一样的，S52比 S51多一个定时器，由 于 S52的定时器 2 不常用，故在此我们讨论 S51，它是一个低功耗， 高性能 CMOS 8 位单片机， 片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable) 的可反复擦写 1000次的 Flash只读程序存储

7、器， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术制造， 兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51引脚 结构，芯片内集成了通用8 位中央处理器 和 ISP Flash存储单元，功能强大的微型计 算机的 AT89S51可为许多嵌入式控制应 用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51具有如下特点： 40 个引脚， 4k Bytes Flash片内程序存储器， 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ） ，32 个外 部双向输入 /输出（I/O）口，5 个中断优先 级 2 层中断嵌套中断， 2 个 16位可编程定 时计数器 ,2 个全双工串行通信口，看门狗 （WDT）电

8、路，片内时钟振荡器。 ( 图 3-1-1 AT89S51 引脚图 ) . . 3.1.2 复位电路 为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的部分， 复位电路有上电自动复位和按键复位两种，这里采用按键复位。其工作电路图 （3.1.2） 。 3.1.3 时钟电路 时钟电路是单片机工作的心脏，它控制着单片机的工作节奏，单片机就是通 过复杂的时序电路完成不同指令功能的。时钟的工作电路图如（3.1.3） 。 （ 图 3-1-2 复位电路）（ 图 3-1-3 时钟电路） 3.2 GSM 短信收发模块 GSM 短信收发的主要功能是收发短信，当温度低于设定的值时自动给管理 人员发送短信，给以报

9、警提示，同时接受管理人员回复的短信，通过单片机判断 短信内容，控制卷帘机的升降。 3.2.1 TC35 模块简介 TC35 是 Siemens公司推出的新 一代无线通信 GSM 模块，可以快速安 全可靠地实现系统方案中的数据、 语音 传输、短消息服务 (Short Message Service)和传真。模块的工作电压为3.3 5.5V，可以工作在 900MHz 和 . . 1800MHz 两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和 1W（1800M） 。模块有 AT 命令集接口，支持文本和PDU 模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k， 4.8k，9.6k 的非透明模式。此外，该模

10、块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测 功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK 等模式。通过独特的40 引脚的 ZIF 连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通 过 ZIF 连接器及 50天线连接器，可分别连接SIM 卡支架和天线。 3.2.2 TC35 引脚极其用法简介 TC35 有 40 个引脚， 114引脚为电源部分，其中l5 引脚为电源电压输入 端 VBATT+6 10引脚为电源地 GND，ll12 引脚为充电端， 13引脚为对外输出 电压(供外部电路使用 )，2429引脚为 SIM 卡连接端； 3340 引脚为语音接口用 来接电话手柄。 15、3

11、0、 31 和 32 引脚为控制部分， 15 引脚为启动线 IGT(Ignition) 。 当 TC35 通电后必须给 IGT 一个大于 100 mV 的低电平，模块才能启动。30 引脚 为 RTC BACK up；31 引脚为掉电控制； 32 引脚为 SYNC，1623 引脚为数据输 入输出端。启动电路由漏极开路三极管控制。 在这里，着重介绍下SYNC 引脚，因为该引脚可以很好的反映TC35 的工作 状态。 SYNC 引脚可以用来输出一个同步信号（synchronization signal） ，也可以在应 用时来控制一个LED 灯的输出状态。 SYNC 端通过一个三极管或门电路来控制 LE

12、D。 一个简单的电路接法是： SYNC 端通过一电阻接到NPN 三极管（如 9013）的基极，射极直接接地，集 电极通过一个接限流电阻接到LED 的负端， LED 的正端接 VCC。LED 的工作模 式完全类同于同步信号，显示的是TC35 的工作状态： 【1】LED 灯灭，表示 TC35 电源关闭，处于休眠、报警或单纯的充电模式 【2】600 ms 亮 / 600ms 灭，表示未插入 SIM 卡，或者个人身份未登记 /已注 销，或者网络正在搜寻中，或者正在进行管理人员身份鉴定，或者网络注册正在 进行中 【3】75ms 亮 / 3s 灭，表示网络注册成功（控制通道和管理人员交换信息完 成） ，无

13、来电 . . 【4】LED 灯亮，依据不同的呼叫类型：声音呼叫，数据呼叫，在建立或者完 毕时的状态。 3.3 温度显示模块 本模块主要通过 DS18B20 温度传感器采集室内温度， 将实时温度显示在LCD 液晶上，并且当温度低于设定温度时，将温度值发送给管理人员，让管理人员知 道温室内温度变化。 3.3.1 DS18B20温度传感器 （1）DS18B20温度传感器简介 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新 推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温 元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过 简单的编程实现912位的数字值读数方式 独特的单线接

14、口仅需要一个端口引脚进行通信；多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过 数据线供电，电压范围为3.05.5V；零待机功耗。零待机功耗；温度以或 位数字；管理人员可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度 （温度报警条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而 烧毁，但不能正常工作。 （2） 温度检测电路 温度检测采用数字温度计DS18B20。如图（ 3.3.1） （图 3-3-1） . . 3.3.2 1602字符型 LCD液晶屏 （1）LCD 简介 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， 目

15、前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块。本次设计选用的是长沙太阳人 电子有限公司的1602字符型液晶显示器，下面介绍其用法。一般1602字符型液 晶显示器实物如图3-3-2-1： （图 3-3-2-1） 引脚功能说明 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口 说明如下： 第 1脚：VSS 为地电源。 第 2脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，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” ，使用时可以通过一个10K 的电位器调整 对比度。 第 4脚：RS 为寄存器选

16、择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄 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 714脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。 （2）LCD 显示电路 本设计液晶显示模块的设计如下图（3-3-2-2）所示 ,该电路实现的功能是：通 过 AT89S

17、52的 P00P07八个口输出控制信号，控制液晶的8位双向数据线，通 过单片机的 P2.0、P2.1、P2.2向液晶模块发送命令，控制液晶执行各种命令，其 中 P2.2控制液晶的使能端， 当 E 端由高电平跳变成低电平时， 液晶模块执行命令， P2.1控制液晶模块的读写，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当P2.0 和 P2.1共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当P2.0为低电平 P2.1为高 电平时可以读忙信号，当P2.0为高电平 P2.1为低电平时可以写入数据 ,P2.0控制 寄存器的选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 （图 3-3-2-2） 3.4矩阵键盘

18、模块 矩阵键盘主要用来对最低温度和管理人员手机号码的设置，可以随时改变数 值，更符合实际生产的要求。 3.4.1 44 矩阵键盘的工作原理 . . 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4 条 I/O 线作为行线， 4 条 I/O 线作为列 线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按 键的个数是 4 4 个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O 口的 利用率。 3.4.2键盘电路设计 矩阵键盘引脚接法及其电路图3-4-2： S0S1S2S3 S4S5S6S7 S8 S12 S9 S13 S10 S14 S11 S15 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3

19、P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 （图 3-4-2） 3.5步进电机仿卷帘机模块 现实生活中本模块是卷帘机控制，卷帘机主要由直流电机和减速器组成。本 设计用二相四线步进电机模拟卷帘机的升降。 3.5.1 步进电机的工作原理 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一 个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“ 步距 角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制 角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用

20、其没有积累误差(精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（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。 3.5.2 步进电机模拟卷帘机的设计 本设计步进电机及驱动器模块设计的电路如图所示，VCC 接 12V 电源，GND 接地， A+、A-，B+、B-分别连接步进电机的四根接线，CP+、CP-、CW+、CW- 分别连接单片机P10P13 口。 该电路实现的功能是：通过AT89S51的 P10、P11、P12、P13四个口输出四 个信号，其中 P10、P12口输出控制水平方向和垂直方向脉冲的个数，

21、即两个方 向上的位移量； P11、P13口控制步进电机的转动方向，即正反转。 控制过程为：单片机接受键盘传来的信号，通过P1 的四个口输出控制信号， 通过硬件接线，发送到步进电机的驱动器，通过驱动器控制步进电机的转向和转 角。当然，其中还包括单片机的内部振荡电路，驱动器匹配的电路等的设计。 （图 3-5-2） 步进电机及驱动器模块设计电路图 引脚功能说明 P10、P12（1、3 脚） ：接步进驱动器，传递脉冲个数； P11、P13（2、4脚） ：控制电机的转动方向； 小节：本章节对单片机主控制模块、GSM 短信收发模块、温度显示模块、按键 模块、步进电机仿卷帘机模块分别进行了介绍，里面对各模块

22、的重点，难点及注 意点进行了很仔细的分析与讲解。 . . 第四章软件设计 温室大棚卷帘机控制系统软件设计主要由GSM短信模块程序设计， DS18B20 程序设计， 1602 液晶程序设计，矩阵键盘程序设计及步进电机程序组成。每一模 块都是先单独调试，最后整体调试的。下面分别介绍一下各模块的程序设计过程 及注意点。 4.1 程序设计总流程图 . . （图 4-1 功能流程图） 4.2GSM 短信模块程序设计 GSM 模块与手机之间的通信协议是一些AT 指令集， AT 指令是以AT 作首，字符结束的字符串，AT 指令的响应数据包在中。每个指令执行成功与 否都有相应的返回。所以本模块的程序设计主要以

23、发送AT 指令为着手点。 用 AT 命令设置 TC35 的参数时，必须先要将命令写入串口，然后通过读取 串口的应答数据来判断是否成功。一般AT 命令发送成功时，会返回数据“OK“ ， 表示 AT 命令执行成功。在短消息模块设计的过程中，对于TC35 的相关参数要进 行设置。具体应用到的AT 指令如下： (1)设置发送模式 短消息收发时，必须要用AT 命令设置 TC35 的发送和接收模式。在收发短 消息时，必须按照设置的模式对发送和接收的数据进行相应编码和解码。其中， 设置 PDU 模式的命令为 “AT+CMGF=1 回车“ 。 (2)设置服务中心号码 根据前面介绍短消息收发技术原理，短消息的传

24、输总是由处于GSM 外部的 短消息服务中心进行中继。每个消息有自己的目的地或起源地，但只与用户和 SMSC 有关，因此要根据SIM 卡的营运商设置相应的服务中心。如设置徐州联通 公司服务中心的命令是，“AT+CSCA=008613010350500 回车“ 。 (3)短消息发送 在短消息发送时，使用以下命令将短信发出去： atcmgf1 回车 atcsmp17，167，0，0 回车 atcscs gsm 回车 atcmgs手机号码回车 输入短信内容 text 格式 （注： “ ” ASCII 值为 26，即 1AH ） 发送短信子程序如下： ；= . . ；发送短信程序 ；= MAIN: MO

25、V SP,#53H ；设置堆栈指针 MOV 78H,#20H ；设置要发送的数据块的首末地址 MOV 77H,#00H MOV 76H,#20H MOV 75H,#40H ACALL TRANS ；调用发送子程序 SJMP $ TRANS: MOV SBUF ,78H ；发送地址高 8 位 WAT1: JNB TI,WAT1 CLR TI MOV SBUF ,77H ；发送地址低 8 位 WAT2: JNB TI,WAT2 CLR TI MOV SBUF ,76H ；发送地址高 8 位 WAT3: JNB TI,WAT3 CLR TI MOV SBUF ,75H ；发送地址低 8 位 WAT4

26、: JNB TI,WAT4 CLR TI MOV IE,#90H ；打开中断允许寄存器，采用中断方式发送数据 MOV DPH,78H MOV DPL,77H MOVX A,DPTR MOV SBUF,A ；发送首个数据 WAIT: JNB F0,WAIT RET COM_INT: CLR TI ；关发送中断标志位TI INC DPTR ；数据指针加 1，准备发送下一个数据 . . MOV A,DPH ；判断当前被发送的数据地址是不是末地 址 CJNE A,76H,END1 ；不是末地址则跳转 MOV A,DPL CJNE A,75H,END1 SETE FO ；数据发送完毕，置1 标志位 CL

27、R ES ；关串行口中断 CLR EA ；关中断 RETI ；中断返回 END1: MOVX A,DPTR ；将要发送的数据送累加器，准备发送 MOV SBUF,A ；发送数据 RETI ；中断返回 4.3 DS18B20程序设计 DS18B20 温度传感器是 DALLAS 公司生产的单总线器件， 在一根线上进行全 部的信息传输，因为硬件简单，所以软件设计相对麻烦，对时序掌控精度要求较 高。 4.3.1 写 18B20程序设计 主机要生存一个写时间隙，必须把数据线拉低到低电平然后释放，写时间间 隙开始后的 15us内允许数据线拉倒高电平。主机要生成一个写0 间隙，必须把数 据线拉低电平并保持6

28、0us，如图 4.3.1 所示。 （图 4-3-1 DS18B20写时序图） . . 写 18b20子程序的汇编程序如下： ;= ; 写 DS18B20 的子程序 (有具体的时序要求 ) ;= WRITE_1820: MOV R2,#8 ; 一共 8 位数据 CLR C WR1: CLR DQ MOV R3, #6 DJNZ R3, $ RRC A MOV DQ, C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQ RET 4.3.2读 18B20程序设计 主机生成读时间间隙，从ds18b20输出的数据在读间隙的下降沿出现的15us 内

29、有效，因此主机停止I/O 口的操作，以读取I/O 口的值，如图 4.3.2所示。 (图 4-3-2 DS18B20读时序图 ) . . 读 18b20子程序的汇编程序如下： ;= ; 读 DS18B20 的程序 ;= READ_18200: MOV R4,#2 ;将温度高位和低位从DS18B20 中读出 MOV R1,#TEMPER_L ;低位存入 TEMPER_L(TEMPER_L) ; 高位存入 (TEMPER_H) RE00: MOV R2,#8 ;数据一共有 8 位 RE01: CLR C SETB DQ NOP NOP CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQ MOV R

30、3,#9 RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,DQ MOV R3,#23 RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 . . RET 单线总线的空闲状态是高电平。无论任何理由需要暂停某一执行过程时，如果 还想恢复执行的话，总线必须停留在空闲状态。在恢复期间，如果单线总线处于 非活动（高电平）状态，位与位间的回复时间可以无限长。如果总线停留在低电 平超过 480us，总线上所有的器件都将复位。 执行序列通过单线总线端口访问DS18B20的协议流程图如下： （图4-3-2 协议流程图） 4.4

31、1602液晶程序设计 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块 的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字 符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图4.4 是 1602 的内部显示地址。 （图 4-4 1602LCD 内部显示地址） . . 例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H 就可以将光标定位 在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7 恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是01000000B（40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 4.4.1 160

32、2 初始化的程序设计 在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光 标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙 的状态。 1602LCD的一般初始化（复位）过程 延时 15mS 写指令 38H（不检测忙信号） 延时 5mS 写指令 38H（不检测忙信号） 延时 5mS 写指令 38H（不检测忙信号） 以后每次写指令、读 /写数据操作均需要检测忙信号 写指令 38H：显示模式设置 写指令 08H：显示关闭 写指令 01H：显示清屏 写指令 06H：显示光标移动设置 写指令 0CH：显示开及光标设置 液晶初始化程序： ；= ；初始化 ；= INIT:

33、 MOV A,#38H ;#38HA LCALL WIR ;调写 IR 子程序 MOV A,#0EH ;#0EHA ( 显示开，光标开，光标闪烁） LCALL WIR ;调写 IR 子程序 MOV A,#06H ;#06HA LCALL R ;调写 IR 子程序 . . RET ;返回 4.4.2 1602 写指令与数据的程序设计 因为本设计是显示温度值，所以不要读数据，只需写入指令与数据即可。下 面着重介绍一下1602写指令及数据的时序特点； 如图 4-4-2 是 1602写操作时序 （图 4-4-2 时序图） 按照图 4.4.2 时序写指令及数据程序如下： ；= ；写指令 ；= WIR:

34、ACALL CKLCD ;调查空闲子程序 CLR E ;E 清 0 CLR RS ;RS 清 0 CLR RW ;RW 清 0 SETB E ;E 置 1 MOV P0,A ;AP0 CLR E ;E 清 0 . . RET ;返回 ；= ；写数据 ；= WDR: ACALL CKLCD ;调查空闲子程序 CLR E ;E 清 0 SETB RS ;RS 置 1 CLR RW ;RW 清 0 SETB E ;E 置 1 MOV P0,A ;AP0 CLR E ;E 清 0 RET ;返回 4.5 矩阵键盘程序设计 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4 条 I/O 线作为行线， 4 条 I/O 线

35、作为 列线组成的键盘。本模块设计是先读取键盘的状态，然后得到按键的特征编码， 再而让液晶显示。下面介绍一下键盘扫描的过程。 先从 P2 口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P2 口的低四位读取 键盘状态。再从P2 口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P2 口的高四 位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使 用上述方法我们得到16 个键的特征编码。 举例说明如何得到按键的特征编码： 假设“1”键被按下，找其按键的特征编码。 从 P2 口的高四位输出低电平，即P2.4P2.7为输出口。低四位输出高电平， 即 P2.0P2.3为输入口。读 P2口的低四位状态

36、为 “ 1101”，其值为 “0DH ” 。 再从 P2口的高四位输出高电平， 即 P2.4P2.7为输入口。低四位输出低电平， 即 P2.0P2.3为输出口，读 P2口的高四位状态为 “1110”，其值为 “E0H ” 。 将两次读出的P2 口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为 “EDH ” 。 用同样的方法可以得到其它15 个按键的特征编码。 . . ；= ；按键扫描子程序 ；= KEY_SCAN： ;识别键盘有无键按下子程序 MOV P2,#0F0H ;置列线为 0，行线为 1 MOV A,P2 ;读 P2口 ANL A,#0F0H ;取出高四位 MOV B,A ;暂存到 B

37、MOV P2,#0FH ;置列线为 1，行线为 0 MOV A,P2 ;读 P1口 ANL A,#0FH ;取出低四位 ORL A,B ;高四位与低四位逻辑或运算重新组合 CJNE A,#0FFH,KEY_IN1 ;0FFH为无按键按下 RET KEY_IN1 ： ;识别具体按键值子程序 MOV B,A ;将按键的特征编码暂存于B MOV DPTR,#KEYTABLE MOV R3,#0FFH KEY_IN2: INC R3 ;顺序码加 1 MOV A,R3 MOVC A,A+DPTR ;查表 CJNE A,B,KEY_IN3 ;比较，若相同则找到按键的特征编码。 MOV A,R3 ;找到特征

38、编码后，取顺序码 MOV 30H,A ;存入 30H单元 RET KEY_IN3: CJNE A,#00H,KEY_IN2 ;末完，继续查 RET ;00H为结束码 KEY_TABLE: . . DB 0EEH,0EDH,0EBH,0E7H,0DEH ;0,1,2,3,4, 顺序码 DB 0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDH ;5,6,7,8,9, 顺序码 DB 0BBH,0B7H,07EH,07DH,07BH, 077H ;A,B,C,D,E,F 顺序码 DB 00H ; 结束码 4.6 步进电机程序设计 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲： 当步进驱动器接

39、收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一 个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达 到准确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和 加速度，从而达到调速的目的。所以在软件编写时一定要注意步进电机时序 的变化，时序图如图（4-6 ） A B C D 13571357135713 (图 4-6 步进电机时序图 ) ；= ；步进电机子程序 ；= MOTO: MOV SP,50H STOP: MOV P1,#0FFH ;步进电机停转 LOOP: JNB K1,MZZ2 ;是否 K1按下，是则转正转模块 JNB K2,MFZ2 ;是否 K2按下

40、，是则转反转模块 JNB K3,STOP1 ;是否 K3按下，是则转步进电机停转 . . JMP LOOP ;循环 STOP1: ACALL DELAY ;按 K3键，消除抖动 JNB K3,$ ;K3放开否？ ACALL DELAY ; 放开消除抖动 JMP STOP ; 步进电机停转 MZZ2: ACALL DELAY ;按 K1键，消除抖动 JNB K1,$ ;K1放开否？ ACALL DELAY ; 放开消除抖动 JMP MZZ ; 转步进电机正转模块 MFZ2: ACALL DELAY ;按 K2键，消除抖动 JNB K2,$ ;K2放开否？ ACALL DELAY ; 放开消除抖动

41、 JMP MFZ ; 转步进电机反转模块 MZZ: MOV R0,#00H ;置表初值 MZZ1: MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE ;表指针 MOVC A,A+DPTR ;取表代码 JZ MZZ ;是否取到结束码？ MOV P1,A ;从 P1输出，正转 JNB K3,STOP1 ; 是否 K3按下，是则转步进电机停转 JNB K2,MFZ2 ; 是否 K2按下，是则转反转模块 ACALL DELAY ; 步进电机转速 INC R0 ;取下一个码 JMP MZZ1 RET MFZ: MOV R0,#05 ; 反转到 TABLE 表初值 MFZ1: MOV A,R0 MOV D

42、PTR,#TABLE ;表指针 MOVC A,A+DPTR ;取表代码 JZ MFZ ;是否取到结束码？ . . MOV P1,A ;从 P1输出，反转 JNB K3,STOP1 ; 是否 K3按下，是则转步进电机停转 JNB K1,MZZ2 ; 是否 K1按下，是则转正转模块 ACALL DELAY ; 步进电机转速 INC R0 ;取下一个码 JMP MFZ1 RET TABLE: DB 0F1H,0F3H,0F2H,0F6H; ；正转 DB 0F4H,0FCH,0F8H,0F9H; DB 00H ; ；正转结束码 DB 0F1H,0F9H,0F8H,0FCH; ；反转 DB 0F4H,0

43、F6H,0F2H,0F3H; DB 00H; ；反转结束码 小节：本章节对各模块的软件编程进行了介绍，其中很详细的分析了各模块的 时序，将时序与程序一一对应着分析了模块的工作过程。 . . 第五章调试与总结 5.1 调试 单片机系统的软件调试与硬件调试是分不开的，许多硬件错误是在软件调 试中被发现和纠正的，但是硬件调试是基础，若硬件调试不过关，软件调试无从 谈起，所以我是先排除明显的硬件错误，然后再软硬兼顾，逐步排除错误。 本设计主要有 GSM 短信收发模块、温度显示模块、按键设置模块，步进电 机模拟卷帘机模块，我是对上述模块分别测试，然后再组装起来的，同样程序也 是如此，这样便于问题的查找和

44、以后的维护。 下面讲述一下我调试过程中遇到的比较苦恼的问题： （1）GSM 模块设计时主要遇到的问题是无法启动，按照 TC35的中文说明接线， 反复实验，还是无法达到 75ms 亮/ 3s 灭的启动效果，最后还是看英文资料， 才知道是电压的问题，虽然在这一模块设计时花了很多时间，走了不少弯路，可 是也从中学到不少东西。 （2）温度显示模块最主要的问题是DS18B20 和 1602的时序（具体时序极其程 序已第四章中仔细讲解） ，一定要严格按照它们的时序来编写，不然一定会出错。 （3）按键设置模块是一个稳定性的问题，你按下一个按键，液晶屏上有时不 显示任何数字，有时一下子会显示两三个数字，原因在

45、于我没加消除抖动的指令， 经修改之后，稳定性相对来说大大提高。 5.2总结 此设计是本人设计的最复杂的一个项目，思路源于生活，特别具有实用价值。 这也是第一次尝试将多个独立的模块集成在一起，实现一个整体的功能，对我来 说是一次极大的挑战，也是一次极佳的锻炼机会。 最后同大家分享一下我编写程序时的一些经验。 首先程序要分割编写，对于一个大的软件开发，如果不分割编写，实现的难 度在设计初期表现并不明显，到了后期这种设计引起的问题会越来越明显，此时 不断地修改，不断地调整，可能还是无济于事，最终导致失败。因而在设计的初 期就要对整体做好把握，各部分功能进行合理的切割，即使某一方面出了问题， . . 也可以在其内部解决掉而不要牵扯到其他的内容。实现彼此之间尽量互不干预。 其次，程序一定要注意随时添加注释，一个注释清晰的程序可以使一个原 本对此段程序不了解的人员很快的了解程序的功能和结构。这一点对于程序设计 者本身也是很重要的，一个大的软件设计周期可能很长，当设计者在设计后期再 回头看最初设计的东西时，如果注释不清楚则会花费很长时间去重新来了解自己 编写的程序，既费精力又费时间，事倍功半，得不偿失。 . . 致谢 在毕