基于单片机的智能多功能窗户的设计文档格式.docx

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随着高新技术及电子器件的发展，光控窗帘应运而生，给人们的生活带来了很多方便。

同时，也为人们的生活环境以及智能家居的实现提供了依据，为此，研究与设计光控智能窗帘控制系统具有深远的现实意义。

本电路根据生活环境需要，采用AT89C51单片机控制系统，利用P3口的特殊功能与P1口的空闲模式和掉电模式，根据其不同控制模式，实现半自动控制、自动控制、定时控制的相互转换控制窗帘机。

该设计包括光电开关电路、系统主控模块、电源转换电路、保护电路等组成，可实现窗帘自动升降。

关键词：

AT89C51；

单片机；

定时控制；

光电开关；

步进电机

Abstract

Withthedevelopmentofhigh-techandelectronicdevices,lightcontrol,temperaturecontrolandremotecontrolcurtainscameintobeing,tobringalotofpeople'

sliveseasy.Atthesametime,butalsoforpeople'

slivingenvironmentandtherealizationofsmarthomeprovidesthebasisforthis,researchanddesignintelligentcontrolsystemcurtainprofoundpracticalsignificance

Accordingtotherequirementsofofficeandlivingenvironment,thisdesignmadeuseoftheSCM（SingleChipMicyoco）controllingsystemofAT89C51,thespecialfunctionatP3,theidlenessmodeandlose-electricmodeatP1.Basedonthedifferentcontrollingmode,werealizetocontrolthecurtainmachinebymutualtransformationofsemiautomaticandautomaticcontrollingandinfraredremoter.Thisdesignismadeupofinfraredremotecircuit,systematiccontrollingmode,electricalsourcetransformation,protectivecircuit,etc.Itcanreachtheachievementofautomaticallyrisingandfallingofthecurtain.

Keywords:

AT89C51；

SCM；

timingcontrol；

photoelectricswitch；

steppingmotor

第1章绪论

1.1课题背景

生活在提高,时代在进步,人类在向文明迈进,不同的时代对居住空间、环境有不同的要求,这是社会的必然潮流。

单片机控制的自动窗帘遥控系统[1],既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便,又显示出了生活的档次,同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关,以调节室内的光线,更进一步地满足了人们的享受要求。

所以该产品能形成大规模生产,很快会普及全国市场,产生巨大的经济效益；

另外，除了广大市民住宅使用外,该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所,因此该产品具有广阔的市场前景。

遥控自动窗帘系统在我国还刚刚兴起,但其发展前景广阔,推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。

其一,改变人们的生活方式。

单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能,为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。

单片机控制的遥控自动窗帘只用一个多功能遥控器就能控制和监测住房的窗帘开关问题，给人们日上生活带来极大的方便。

这些都将改变人们传统的生活方式,并提高了人们的生活质量。

其二,牵动一大批产业。

单片机控制的遥控自动窗帘产品面向家庭用户,其应用市场是庞大的,发展前景也是广阔的,必将吸引大批有远见的各类企业介入,从而牵动一大批产业的发展。

这里最先受益的应该是房地产业，单片机控制的遥控自动窗帘不仅是一个很好的概念与“卖点”，同时也是直接提升住宅档次的一个条件,这将会给房地产商带来新的利润空间。

在家居集成化、网络化的趋势下,家居集成也成为一种潮流,许多更专业的、美观的、智能化的家居集成产品相继出现。

其三,开拓一个崭新的市场。

遥控自动窗帘系统牵动了许多的行业,它将不仅仅是目前的IT系统集成商或建筑弱电工程总包商的市场,而且是专业公司和智能化装饰公司的市场。

1.2国内外概况

在欧美等发达国家,电动窗帘已广泛应用。

在10年前,电动窗帘就已经进入我国,可一直没有大的推广,这两年,随着电控技术的不断提高及价格的不断下降,电动窗帘热才又卷土重来。

据了解,全国共有170多种电动窗帘器获得了国家专利,但就其技术本身而言,还是大同小异,但售价却有很大差别,贵的要数千元,便宜的只要500块。

尽管遥控自动窗帘系统在国内是一个新兴的行业,但是,它也正以不可抵挡之势迅速崛起。

遥控自动窗帘系统走进中国以来,在短短四年的时间里,遥控自动窗帘系统生产商由最初的几家公司增加到如今的百余家企业,其行业发展之迅速是目前国内任何其它行业所无法比拟的。

目前,我国遥控自动窗帘系统生产厂商、分销商、集成商与装饰公司都形成了相当规模,不少国内知名企业纷纷涉足遥控自动窗帘系统行业,如青岛海尔、清华同方、TCL等,并涌现出一些较具影响力的智能家居专业厂商,如上海索博智能电子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居电子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。

自动窗帘产品已开始走进中国的家庭。

具报道,我国2004年售出商品房1.9亿,如果每20平方需要一套窗帘架产品,仅此一项就可以年新增窗帘架产品近千万套加上。

年新增窗帘架产品市场需求将不低于2000万套。

如果单片机控制的遥控自动窗帘,销售占市场的5%左右,就可实现年产值上亿元。

随着自动窗帘热潮在世界范围内的日渐兴起，随着中国电子技术的飞速发展、人们生活水平的不断提高以及智能电子技术在生活中的广泛应用,自动窗帘已经成为未来家居装饰潮流发展的最新方向,在不久的将来,没有自动窗帘系统的住宅肯定不合潮流。

从目前的发展趋势来看,在未来的20年时间里,自动窗帘行业将成为中国的主流行业之一,其市场的发展前景是非常广阔的。

1.3课题的研究工作

智能家居系统是一个大的社会系统工程，我们应当加快我国智能家居标准化进程。

自动窗帘系统作为智能家居中一个很重要的部分,需要在我国智能家居这一领域,建立起一个具有中国特色的新兴、健康的产业链。

让自动窗帘系统在我国并不是远在天边，而是近在眼前。

现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控等,其中以前两种形式居多。

就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好，这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁,每天开闭的次数不多,因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等电器综合控制系统中,睡在床上就能控制窗帘的开闭。

利用触摸开关,实现全自动断电,既安全又节能,但最重要的一点就是没有实现完全的自动化,没的摆脱对人的依赖作用。

而采用遥控控制时,需要候机电源,不可能完全断电而且增加遥控功能,也增加了成本,售价也相应提高。

窗帘机的控制方式大体上有三种:

声控、光控、时控,声控和遥控属于半自动类;

而光控虽属全自动式,但因光敏器件的灵敏度,冬夏等不同季节的光照度的不同,以及人们对起闭窗帘在时间上的要求不同,而难以实施和普及。

因此，时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题[2]。

根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化;

有些虽然实现了完全的自动化,但结构复杂,性能不够稳定；

有些虽然实现了完全的自动化,且性能还可以,但价格昂贵不适合普通消费者使用。

所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、单片机作为主要控制器件,来完成该系统的设计。

该系统主要有如下几方面的特点:

（1）通过光照的强度对窗帘的控制。

（2）时间控制开关窗帘。

通过对DS1302芯片的设定,让用户可以随自己的生活习惯方便的自动开关窗帘,无需手动。

（3）另一种控制方式为手动控制方式,防止停电后采用手动控制。

（4）美观，以往的遥控电动窗帘都是向一边拉或向上拉,而本设计为向两边打开,随个人的爱好可以控制其大小。

（5）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。

第2章方案设计与论证

2.1设计思路

根据本设计的要求，构思如下：

（1）按键选择工作状态，自动、手动、定时功能。

（2）LCD液晶显示输状态，但是只是输出显示符号012。

（3）用光敏电阻模拟光的强度，窗帘关时光敏电阻阻值小，打开时光敏电阻阻值大。

（4）窗帘上有真实时钟。

软件的设计主要包括按键键盘的读取、单片机扫描分析程序、判断程序和处理程序。

2.2系统方案一

由光电传感器来探测外界的光强，从传感器出来的信号经过信号调理电路的放大，滤波调理后输入到A/D转换器，A/D转换器件完成一个转换过程需要一定时间，如果在这段时间内信号的幅度发生变化，转换结果将会受到影响，所以期间要用到采样保持电路。

转换后的信号由单片机控制器，来实现电机的运行与停止。

显示部件用来显示电动窗帘控制器的各种状态信息。

按键是主要的输入设备，控制单片机的各种参量，如图2.1方案一原理框图所示。

图2.1方案一的原理框图

2.3系统方案二

该窗帘控制器采用STC89C52单片机的最小系统设计，控制一个220v的可逆、变速电动机控制窗帘的拉开和关闭。

窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远程手动开、手动关和手动停控制；

还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。

以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。

该红外遥控窗帘可谓是一款多功能的窗帘控制器窗帘控制器原理图。

如图2.2方案二原理框图所示。

图2.2方案二的原理框图

2.4方案论证

考虑到红外线不易仿真，而光照强度可以用光敏电阻来代替，这样与单片机联用有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，而且能在很大的程度上扩展功能及方便地对系统进行升级，实现基本的按键控制功能，感光强度以及定时开关窗帘的功能。

所以我们采用方案一。

第3章硬件电路设计

单片微型计算机简称单片机[3]，又称为嵌入式微控制器（Embeddedmicrocontroller）。

常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳以大规模集成电路为主组成的微型计算机，它的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它