烟台大学毕业论文(设计)
动器，可以直接用单片机的I/O提供信号，而且电路简单，使用方便。介绍完步进电机，接下来介绍一下L298N芯片：
L298N是SGS公司的产品,其内部包含4通道逻辑驱动电路,即内含二个H桥的
高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。由L298N构成的PWM功率放大器的工作形式为单极可逆模式,2个H桥的下侧桥晶体管发射极连在一起,其引脚排列如下图所示,1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器,形成电流传号。该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。需要特别注意的是，L298N需要从外部接两个电压，一个是L298N芯片的，另一个是给电机的。
图3-21 L298N管脚图
L298N是SGS公司的产品，比较常见的是15脚的Multiwatt封装，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。其中，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。ENA控制IN1和IN2脚，ENB控制IN3和IN4，使能端ENA和ENB两路控制电路，TTL电平输入，高电平时有效。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5～46V。输出电流可达2A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机。L298N的5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
对于步进电机的调速，我们采用PWM调速的方法。其原理就是开关在一个周期内的导通时间为t，周期为T，则电机两端的平均电压U=Vcc*（t/T）=αVcc。其中，α=t/T（占空比），Vcc是电源电压。电机的转速与电机两端的电压成比例关系，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转的越快。在硬件电路的连接上，我们将单片机的P2.2~P2.5口分别连接
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到L298N的IN1~IN4上，通过改变P2.2~P2.5口上的高低电平变化以控制L298N的输出，进而控制电机的正反转，通过改变P2.2~P2.5口上的高低电平的占空比以控制电机的转速。PWM配合桥式驱动电路L298N，实现步进电机的调速，非常简单，由于窗帘的开合对电机速度的要求不是很高，因此，对PWM步进电机调速的要求也就没那么严格了。
图3-22 L298N与步进电机电路接线图
L298N驱动步进电机工作原理：在图中，5V电源给L298N芯片供电，12V电源给步进电机供电，但是两个电源都应接在L298N芯片上。为了防止电源的电压对芯片和电机构成干扰，在两个电源的上并联了两个磁片电容，已达到滤波的目的，保证电源的稳定输出。如上图所示，IN1~IN4分别接到单片机的4个端口，ENA和ENB两个使能端也接入单片机的另外两个端口，使能端高电平时有效，电机通过L298N得到的高低电平，驱动步进电机工作。而图中二极管的作用是：在电机的换向和停止时，电机还在转动，内部线圈产生了感生电流，二极管用来续流。现在介绍步进电机的工作过程，比如，当与L298N的4个输入口连接的单片机四个端口输入1011时，经过L298N的OUT1~OUT4口的输出则变为0100，此时，与L298N的OUT1和OUT2接口相连的绕组A就导通了，驱动步进电机转动一个步距脚，下一个脉冲过来时，变成了1101，同样，经过L298N后，就变成了0010，此时OUT1和OUT2所在的A绕组不工作，OUT3和OUT4所在的B绕组导通，驱动步进电机再转过一个步距脚，就这样依次循环，完成了步进电机的连续正转。相类似的，如果把步进电机的正转给电顺序反转，并连续循环，就实现了步进电机的反转，就这样，完成了单片机对步进电机的正反转控制。
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3.9串口通讯模块
智能家居的一个重要特点就是一体化，即主人可以控制各部分家居系统的开关，也能随时清楚家居系统的工作状态，比如，如果人员闯入室内，报警监测模块会发出声光报警，与此同时，系统会智能的给主人发送一条短信通知主人。而这也就实现了真正意义上的智能家居。而系统给家居主人发送报警短信的这一功能，则是智能家居的核心构成部分，信息通信模块电路的设计也就成为不能忽视的问题。在本设计中，串行通信模块采用先进的GSM通信技术。 3.9.1 GSM简介
GSM是Global System For Mobile Communications的缩写，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。随着GSM技术的迅速发展以及GSM网络的普遍性的提升，加之其集高效、快速、准确于一身的优点，GSM Modem与单片机的串口通讯是核心部分。GSM Modem是数据通讯与单片机结合的重要组成部分，大部分的GSM Modem使用AT指令来设置参数。
表3-4 与SMS相关的AT指令 AT指令 AT+CMGC AT+CMGD AT+CMGF AT+CMGR AT+CMGS AT+CMGW AT+CMSS AT+CNMI 功能 发出一条短消息命令 删除SIM卡内存的短消息 选择短消息信息格式：0--PDU；1--文本 读取短消息 发送短消息 向SIM内存中写入待发的短消息 从SIM内存中发送短消息 显示新收到的短消息 由于GSM Modem提供的接口是标准的RS232接口，采用ELA电平。而单片机使用TTL电平，与EIA电平不能直接通用，所以要在单片机和GSM Modem之间连接实现电平转换的电路，一般用芯片MAX232来实现EIA和TTL电平之间的转换。 3.9.2 MAX232芯片简介
MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0~+5V，MAX232
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就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5V的TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的LinASICTM 元件库中得到 标准单元。
MAX232的工作温度范围为0℃至70℃，MAX232I的工作温度范围为-40℃至85℃。
图3-23 MAX232的引脚配置图
? 引脚功能：
第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。
第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。 3.9.3 GSM模块电路设计
GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。GSM模块，是一个类似于手机的通讯模块，集成了手机的若干功能于一块小电路板上，它可以发送短消息，通话等等，模块虽小，但它具备了很多手机的功能，
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