2023年自动窗帘控制系统设计.doc

多功能自动窗帘控制系统设计 摘 要 从古至今的家庭生活环境的光照问题的处理方案通常是手动开闭窗帘来解决的，手动开闭窗帘不但浪费了人的体力并且在许多方面都不够人性化，会对窗帘的使用用户形成使用体验的不理想。随着现代科学技术的开展以及电子和集成电路的逐渐成熟，出现了智能化的自动窗帘。该控制系统是以型号为STC89C52RC的单片机作为主要的控制中心，以光敏电阻等敏感元器件作为传感器件来感受外界的变化，以步进电机作为主要的驱动器件控制窗帘的开闭。硬件方面使用分模块的方式，对整个控制系统进行分析和设计，分别做出了系统整体框图、外部电源模块、显示电路模块、传感器检测电路模块、控制系统模块等相关的电路模块；之后写出系统的软件编程方面，也是采用的分块的设计形式，并且关于每个模块都有与之对应的流程图用来方便浏览程序。该系统设计主要实现了手动控制、自动控制、定时控制和红外遥控控制的功能，从而控制窗帘的开启和关闭。 关键词： 单片机/光敏电阻/步进电机/自动控制 MULTI-FUNCTION AUTOMATIC CURTAIN CONTROL SYSTEM DESIGN ABSTRACT In the modern society family living environment lighting problem solution is usually addressed by manual open and close the curtain, manual open and close the curtain of the physical strength not only waste the inhumane and in many ways, to use the user experience problems and inconvenience caused. With the development of modern science and technology and the gradual maturity of electronic and integrated circuits, intelligent automatic curtains have appeared. The control system based on model STC89C52RC MCU as the main control core, sensitive components such as photosensitive resistance as a sensor to feel the change of the outside world, driven by step motor as the main device to control the opening and closing of the curtain. Hardware block model is used to analyze and design the whole control system, respectively made an overall system block diagram, external power supply module, display circuit module, detection module, control system module and related circuit module; Then write the software programming aspect of the system, which is also the design method of block design, and there are corresponding flow charts for each module to facilitate the reading program. The system design mainly realizes the function of manual control, automatic control, timing control and infrared remote control, so as to control the opening and closing of the curtain. KEY WORDS: single chip microcomputer,photoresistance,stepper motor, automatic control 目 录 中文 I 英文 II 1 绪论 1 课题目的和意义 1 国内外开展现状 1 课题的目的和要求 2 2 系统方案论证 3 方案选取 3 单片机的选择 3 自动控制方案的选择 3 总体方案设计 4 3 系统硬件电路设计 5 系统硬件电路总设计 5 各单元电路设计 5 控制电路设计 5 检测电路设计 8 驱动模块电路设计 10 键盘/显示接口电路 12 红外遥控电路 15 4 系统软件设计 16 系统软件总设计 16 系统子程序设计 17 步进电机程序设计 17 三种模式控制作用下的系统流程图 18 按键控制下的系统流程图 20 5 系统调试及运行 21 硬件调试 21 软件调试 22 6 结论 23 致谢 24 参考文献 25 附录 26 1 绪论 课题目的和意义 现如今我们生活在一个科学技术在飞速开展的时代，随着电子电路，集成电路和微电子的飞速开展，产生了单片机这种集成电路芯片。由于单片机的广泛应用，各种控制类的新产品层出不穷，同时也说明了单片机的重要性。单片机是集成在一个芯片上的计算机，全称为单片微型计算机。由于单片机具有很高的集成度、良好的可靠性、控制作用强且较少的功耗等优良的特性，被普遍应用到工业控制、水利灌溉、智能家电、汽车电子、门禁系统等各个行业中。 单片机的重要性越来越突出，在各种控制类的行业和产品中普遍应用。在进行单片机的设计时，首先必然要有根底知识，关于单片机的硬件结构理解和掌握；其次，对于单片机的指令系统进行了解，能够运用单片机的指令进行软件程序的编写；最后，灵活的运用所学知识进行设计，利用不同的单片机的不同的优点进行设计和编写程序。 人们生活水平的提高让人们对居住的环境有了更高的追求。从古至今，人们对于居住的环境要求不断的提高，这也侧面说明了科技的开展对人们居住环境的影响。因为科学技术的进步，使人们的生活变得高效、便利、温馨。窗帘，是人们生活中不可或缺的物品，它不但能够遮光，装饰人们的居住环境更能够保护人们的隐私。在科技的影响下，窗帘逐渐变得智能化、自动化，这种自动窗帘不但拥有传统窗帘的功能，而且能够省去了人的体力劳动，同时显示出生活档次的提高。现在，随着人们生活观念的改变，自动窗帘已经被广泛应用到现代生活中，所以具有很大的市场前景，因此自动窗帘的研究也就很有必要了。 国内外开展现状 由于单片机技术和计算机技术的不断开展和逐步成熟，生活中的家用电器正在向智能化的方向靠近，窗帘也不例外。在欧美等兴旺的国家，自动窗帘已经走入千家万户中。由研究的数据说明，2023年美国智能家居市场的规模已经到达了97亿美元。在美国市场，智能家居产品的渗透率已超过了70%-85%。从数据不难看出国外智能家居的开展较早于我国，而且渗透率的数据说明了智能家居已经被人们所接受。现在我国的互联网渗透率约为50%，具由很好的智能家居开展的便利条件。利用互联网+的思想，智能家居，智慧生活从概念到普及已经有了用户根底这一条件。所以，智能家居在我国具备良好的开展条件，而且窗帘也是现代社会生活中不能缺少的家居产品，前景可观。 1.3 课题的目的和要求 该自动窗帘控制系统除了具备传统窗帘的所有功能外，还可以通过单片机控制窗帘的开启和关闭，从而实现智能化、自动化。在选择设计方案和选用元器件方面，本着经济实惠，操作简单平安的原那么，尽可能的实现电路的简化，选用最简单的布线排列方式和最经济且到达所需功能的元器件进行硬件电路的设计。 该自动窗帘实现的功能如下： 1、 手动控制。该项功能是依据用户的需求通过按键控制自动窗帘的开启或者关闭。 2、 自动控制。该项功能是依据光照的强度设定参数从而控制自动窗帘的开启或者关闭。 3、 定时控制。该项功能是用户通过设定好的时间控制自动窗帘的开启或者关闭。 4、 红外遥控。该项功能是用户利用红外线遥控器控制自动窗帘的开启或者关闭。 2 系统方案论证 1、 80C51单片机 80C51单片机主要包含8位的中央处理器；256个RAM单元，其中后128个单元为专用存放器，因此只有前128个单元可供用户作为普通RAM存储器使用；4KB的内部ROM；两个16位的定时器/计数器；四个8位的并行I/O口；一个全双工的串行口；五个中断源；时钟电路〔石英晶体和微调电容需要外接〕；内部总线等功能部件。 2、 STC89C52RC单片机 STC89C52单片机是一种低功耗、高性能的微处理器。它包含8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。其最大的特点就是拥有灵巧的8位中央处理器和在系统可编程Flash，可以提供有效而且灵活的解决方案；掉电模式，并且具备在掉电状态下的中断恢复的功能，对于编写程序和设计开发非常的实用。 由以上单片机的不同特点及自动窗帘设计所需功能选择STC89C52单片机作为自动窗帘控制系统的控制核心。 1、 声音控制检测及温度检测的自动控制 声音控制检测及温度检测的自动控制系统构图如图2-1所示： LCD16302显示模块 键盘模块 电机驱动模块 DS1302时钟模块 STC89C52RC单片机 温度检测模块 声控模块 图2-1声音控制检测及温度检测的自动控制系统构图 2、 光照强度检测及红外遥控的自动控制 光照强度检测及红外遥控的自动控制系统构图如图2-2所示： 键盘模块 LCD6302 显示模块 STC89C52RC 单片机 电机驱动模块 DS1302 时钟模块 光照强度检测模块 红外通信模块 图2-2光照强度检测及红外遥控的自动控制系统构图 由图可知这两个方案都是由单片机进行计算控制，通过液晶数码管显示器和步进电机进行控制和调节，不同的地方只是在检测元器件的选择。 图2-1采用的是声音和温度的检测器，控制好温度和声音的设定值可以进行控制，这样就可以完成自动窗帘的控制功能，声音检测器是用来收集声音，虽然较为方便，但是准确性不高。在图2-2中那么是采用时钟模块电路，准确性更高，而且手动不会有误差的产生。经过充分的比拟上述条件，系统采用图2-2的方案更好一些。 由于科技的不断开展和现代社会中人们生活水平的不断提高和社会生活理念的改变。人们对生活品质的要求也在不断的提高，然而传统的窗帘不仅花费力气和时间，还有可能会错过每天的最正确光照的时间，对于大型窗帘更是如此。于是，为了方便生活，人们便把单片机与传统窗帘结合起来了。该系统可以根据光照强度的变化和定时的功能开关窗帘，省去了人的操作，实现智能化。具体功能如下： 1、 手动控制。由于用户的不同需求及习惯选择系统的运行模式，实现窗帘的开启和关闭。 2、 光敏控制〔自动控制〕。根据光照的强弱，实现窗帘的开启和关闭。 3、 定时控