智能遥控窗帘系统设计毕业设计文档格式.docx
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题目智能遥控窗帘系统的设计与实现
专业学号姓名
主要内容：
1．阐述科学技术的发展对家庭、工作、生活带来的变化及智能家居的发展背景；
2．智能遥控窗帘系统方案选择，元器件的选择；
3．确定主电路的设计方案，并给出相应的程序框图，绘制电路PCB图并制版；
4．完成实际产品制作，进行电路调试。
基本要求：
1.阐述目前电子技术对家庭工作、生活所带来的优点及智能家居发展的必要性；
2.智能遥控窗帘系统方案选择，控制器的选择，确定主电路的设计方案；
3.对设计电路进行仿真，证明设计方案理论可行性，绘制电路PCB图并制版；
4.完成实际产品制作，搭建电路和进行电路调试；
5.需要考虑的问题电机拉动窗帘的工作的时间长度，电机工作的时候是否有鸣响提示，以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等对电路进一步改进。
主要参考资料：
[2]周敬.基于单片机的窗帘智能控制系统设计[J].信息时代,2010
（2）:
58-60.
[3]钱云,郑舒予，秦雷.基于ATMEGA16单片机的智能窗帘控制系统设计[J].微计算机信息,2009
（2）：
24-25.
完成期限：
专业负责人签名：
智能遥控窗帘的设计与制作
摘要
窗帘是居民生活家居中必不可少的装饰，因其具有遮阳隔热和调节室内光线功能随之走进千家万户。
但随着经济的快速发展和房地产市场的日益繁荣，小区居民对高档家居和智慧生活越来越迫切，传统的窗帘已不能满足现代都市居民对家居的需求。
因此智能遥控窗帘应运而生，不仅跟得上时代的步伐还可以为快节奏的生活增添不少乐趣。
因单片机具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等优点而广泛地应用于工业控制、家用电器、电子玩具等领域，对经济的发展、技术的进步、效率的提高、方便优化生活等做出巨大贡献。
本文论述的智能遥控窗帘系统的设计与制作是以AT89C51单片机为控制核心，通过光感、遥控遥控器等不同控制模式，实现自动、遥控器遥控窗帘机的动作，达到控制窗帘开合的目的。
关键词：
AT89C51单片机/遥控器/光感
THEDESIGNANDMANUFACTUREOFINTELLIGENTREMOTECONTROLCURTAIN
ABSTRACT
ThecurtainisessentialforresidentslivinginthedecorationofHomeFurnishing,Becauseofitsheatinsulationandindoorlightadjustingfunctionfollowedintothousandsofhouseholds.Butwiththerapiddevelopmentofeconomyandtherealestatemarketincreasinglyprosperous,Residentsofhigh-gradeHomeFurnishingandwisdomoflifeismoreandmoreurgent,ThetraditionalcurtainhasbeenunabletomeetthedemandofthemodernurbanresidentsHomeFurnishing.Sotheintelligentremotecontrolcurtainemergeasthetimesrequire.Addalotoffunnotonlytokeepupwiththepaceofthetimescanalsobeforthefastrhythmoflife.
Becausethemicrocontrollerhastheadvantagesofsimplestructure,strongcontrolfunction,highreliability,smallsize,lowpriceadvantage,Soithasbeenwidelyusedinindustrialcontrol,homeappliances,electronictoysandotherfields,Foreconomicdevelopment,technologicalprogress,improvetheefficiencyofoptimization,convenientlifemadegreatcontribution.
DesignandmanufactureofintelligentremotecontrolcurtainsystemdiscussedinthispaperisbasedontheAT89C51microcontrollerasthecontrolcore,Throughlight,remotecontrolremotecontrolwithdifferentcontrolmode,automatic,remotecontrolcurtainmachinemovementcontrol,hasbeenachievedinthepurposeofopeningandclosingthecurtains.
KEYWORDS:
AT89C51MCU，TelecontrollerLightinductioncontrol
1引言
1.1研究背景
第一次工业革命是用机器运作代替手工劳动，使依附于落后的农耕的生产方式消失了，很大程度地提高了生产效率，同时工业资产阶级和工业无产阶级逐渐形成并壮大起来。
而第二次工业革命发生在19世纪中叶，随着当时欧洲诸国、美国、日本的资产阶级运动的成功，此次工业革命极大地推进了经济的快速发展，从此人类进入了“电气时代”。
第一、二工业革命的发生，使人们看到了科学技术对人类历史的变革。
伴随着电视机、洗衣机、冰箱、空调走进普通家庭，道路上客车、私家车的逐渐增多，电脑、数码相机等电子产品的的大量使用。
使人们深刻感受到了科学技术给人类的居家生活、工作带来的极大便利和产生的深远影响。
15年前当我们首次提到智能家居时，一定会想到盖茨在西雅图的家中的不可思议的智能家居系统和微软推出的“维纳斯计划”。
虽然，由于网络覆盖、移动设备普及程度、思想觉悟等各种原因计划最终失败，但是智能化家居系统却从未止步。
智能家居的步伐大致分为三个里程即：
一、家庭电子化，即家用电器的使用，此时各个电器之间还没有形成网络；
二、住宅自动化：
部分电器之间有链接，能实现简单的智能功能；
三、家居智能化：
面向系统而设计，把家庭内的各种电气设备通过总线连接，进行集中的监控、管理等，提供工作。
学习、生活等的各种优质智能服务。
近十年来随着经济的快速发展和技术的飞跃进步，许多国家先后提出了很多不同的智能家居解决方案，如新加坡的智能系统可实现：
远程监控、远程报警、宽带网络接入等。
如今的智能家居系统将会有更复杂和更丰富的配置，来满足人们日益增长的各种需求。
因此智能家居系统才刚刚真正意义上的走近人们的生活，使生活更加便利和富有乐趣。
国外的智能家居技术日渐成熟，预计今后50%的新住宅将具有智能家居的功能。
因为种种原因一直没有形成规模，总的来说国内的智能家居起步相对较晚，也没有形成一定的标准。
主要的厂家有e家庭（海尔）、e-home数字家园（清华同方），并且主要针对家庭而设计。
由此可见智能家居已经进入人们的视野，智能家居的生产厂家也由最初的几家增加到现在的几百家，其中不少知名企业染指，可见其未来的发展前景是非常的广阔和巨大的，智能家居系统正以不可阻挡之势和其他智能家电，构成智能家居系统成为国内的新兴行业，智能家居系统成为不久的将来发展的必然趋势，而智能遥控窗帘系统就是其代表之一。
1.2目的及意义
因此智能遥控窗帘应运而生。
其实在美日欧等发达国家，电动窗帘已经广泛的普及应用。
其实电动窗帘技术在在十多年前就已传入我国。
我们知道智能窗帘主要有三种控制方式：
声控、光控、时控、遥控等控制方式，但是由于光敏器件的灵敏度，外部光照的强弱和居民对窗帘在不同时间开合的要求等原因，使智能窗帘系统难以实现和普及。
但是随着这两年电子科学技术的快速发展，控制器件价格的下降和功能的全面，房地产市场的日益繁荣，小区居民对高档家居和智慧生活越来越迫切使智能遥控窗帘着实火了一把。
据了解市场上的窗帘的价格贵的有几千上万，便宜的几百块钱。
但就其技术大同小异。
如何设计一款即功能上满足需求，不仅跟得上时代的步伐还可以为快节奏的生活增添不少乐趣，同时又价格实惠的智能遥控窗帘是我们的追求。
1.3本课题的研究内容
本系统要求用户用遥控、或光感控制电机的正反转实现窗帘的开合。
例如工作状态、模式、光照强弱，单片机能将这些接收到的信息进行处理，再输出给电机，电机带动窗帘的转动，实现窗帘的开合。
工作原理模式：
通过光感、遥控等不同控制模式，实现自动、遥控控制窗帘机的动作，达到控制窗帘开合的目的。
若处于自动状态下，用光敏电阻对外部环境进行采光检测，通过单片机对电机进行控制，继电器驱动电机转动，实现天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭这一功能；
若采用遥控方式，则可以将键盘的功能转到遥控上，用遥控电路对其控制，对窗帘的开合实现遥控的功能。
而智能系统的控制核心——单片机，自1971年由Intel公司研制第一个单片机以来，取得来长足的进步，尤其以结构简单、体积小、可靠性好、价格低等优势，广泛应用于智能仪器、工业控制、家用电器、网络通信、设备领域、模块化系统。
随着科技的发展，单片机性价比越来越高、功能越来越完善，对于功能要求不是很高的设计系统，会有很好的的表现。
2系统的总体设计
本系统主要由由单片机最小系统模块，无线发射/接收模块，指示灯模块，光感模块，继电器驱动模块等硬件部分和相应的程序等软件部分组成。
2.1设计思路
本课题研究的设计系统的是以AT89C51单片机为控制核心，配以系统相关的零部件和软件程序。
利用继电器驱动直流电机正反转，实现控制窗帘的开合。
无线遥控部分是由SC2262/SC2272编码/解码芯片组成的无线发射/接收模块，通过SC2272接收SC2262输出端D0、D1、D2、D3输出的信号给控制单片机，再利用单片机控制继电器的吸合来驱动直流电机的正反转，实现窗帘的开合，同时用行程开关来检测窗帘的位置，当窗帘上升或下降到极限时，行程开关会给单片机信号，从而防止过卷，安全无误。
系统框图如下：
图2-1系统框图
2.2系统的基本要求和实现的任务
系统设计的基本要求如下：
（1）智能遥控窗帘系统方案选择，控制器的选择，确定主电路的设计方案；
（2）对设计电路进行仿真，证明设计方案理论可行性，绘制电路PCB图并制版；
（3）完成实际产品制作，搭建电路和进行电路调试；
（4）需要考虑的问题电机拉动窗帘的工作的时间长度，电机工作的时候是否有鸣响提示，以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等对电路进一步改进。
系统要实现的任务如下：
（1）具有控制窗帘开合的功能。
（2）具有行程限位功能。
（3）具有远程遥控功能。
（4）具有显示控制方式和运行状态。
（5）具有智能模式即光感，可以检测外部环境光线的强弱从而控制窗帘的开合。
2.3系统方案的选择
本设计系统的实现既可以用硬件的方式，还可以用软件的方式，具体有如下两种方案：
方案一：
用FPGA实现整个系统。
FPGA是英文FieldProgrammableGateArray（现场可编辑门阵列）的缩写，其在PLA、GAL、PLD等可编程器件的基础上发展的产物。
FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了可编程器件电路有限的缺点，可以毫不夸张地说，它可以完成任何数字器件的功能，在测量控制领域很有优势，如可以避免复杂又耗时的平面规划、布局布线、时间分析。
但是对于智能遥控窗帘系统，需要有输入以及相应的操作，用FPGA来实现系统并不优异，并且也不符合实物制作的要求。
方案二：
用单片机为控制核心来实现。
单片机软件编程的自由度大，可编译多种算法和逻辑，并且体积小，易安装等优点。
配合光感、遥控等控制电路来实现智能遥控窗帘的控制。
这种方案来实现智能遥控窗帘的开合比较简单，同时也完全满足本课题的制作实物的要求。
通过上面的分析和综合比较。
发现方案二更加适用于智能遥控窗帘系统的设计与实现，主要优势为可靠性高，操作维修方便，结构简单、原理清晰明了，因此本此设计采用方案二。
对设计题目进行深入的分析和思考，现可将整个系统分区几个主要部分即：
遥控电路、系统主控电路、电源电路等主要部分。
2.4主要元器件的选择
一个单片机应用系统的设计与实现，需要不少元器件的协作。
但不同的元器件在规格，型号，性能，价格上往往差别加大，什么样的元器件即经济而又满足设计的需求呢，这里就涉及到元器件的选择的问题。
根据系统的设计原理主要的元器件的选择有：
控制器的选择，按键的选择，遥控发射/接收模块及电阻的选择，电源的选择。
2.4.1控制器的选择
在单片机的家族中常见的单片机主要有AVR系列单片机、51系列单片机或者ARM系列单片机。
考虑到智能遥控窗帘系统所需的主控制器的运算速度要求并不很高，设计任务所需的控制系统并不复杂，使用51系列单片机来控制绰绰有余。
据了解Atmel公司结合自身的Flash存储技术和80C31核，推出了AT89系列，该单片机有明显的优势，如内部有存储器容易修改程序，缩短开发周期；
和MCS-51单片机引脚同步，可直接替换；
功能更强；
同时考虑到成本的高低和编程程序的大小和难易，因此本设计选用51系列单片机的AT89C51作为主控制器。
2.4.2按键的选择
日常生活中常见到的按键主要有三种即：
机械触点式按键、导电橡胶按键和柔性按键（又称触摸式键盘），其特点分别如下所述。
机械触点式按键是利用机械弹性使键复位，手感明显，连线清晰，工艺简单，适合单件制造。
但是噪声大、易磨损的特性、并且触点处易侵入灰尘而导致接触不良，体积相对较大。
导电橡胶按键是利用橡胶的弹性来复位，通过压制的方法把面板上所有的按键制成一块，体积小，装配方便，适合批量生产。
但是时间长了，橡胶老化而使弹力下降，同时易侵入灰尘。
柔性按键是近年来迅速发展的一种新型按键，可以分为凸球型和平面型两种。
柔性按键最大特点是防尘、防潮、耐蚀，外形美观，装嵌方便。
而且外形和面板的布局、色彩、键距可按照整机的要求来设计。
但是由于客观条件与经济能力有限及系统的需求，本系统采用了机械触点式按键，其中电源开关键为带锁按键，没有弹性，按一下按键后触点闭合导通并锁定在闭合状态，再按一下按键后触电才能断开。
2.4.3遥控发射/接收模块及电阻的选择
本设计计划用红外遥控器来实现遥控窗帘的功能，但由于红外发光二极管的发射功率一般都较小，红外接收二极管接收到的信号比较弱，控制距离很短，需要增加高增益放大电路，鉴于电路繁琐调试麻烦和本着经济实用的原则，本此设计遥控采用无线发射/接收模块。
无线发射模块采用SC2262编码芯片编码再经315M发射模块电路发射信号，接收模块采用LM358接收模块电路接收信号再经SC2272解码芯片解码，完成信号的发射接收工作。
SC2262内部有个时钟电路，其频率由接在其引脚上的外接电阻决定，电阻小，频率小，随之码率高；
反之亦然。
而SC2272内置的振荡回路，通过在OSC1和OSC2端外接一个电阻可构成一个精密的震荡器。
为确保SC2272能正确地对接收到的波形解码，要求SC2272的振荡频率约3～6倍于SC2262的频率，即要求其时钟频率比SC2262略高一些，接的外接电阻要小一些，发射/接收的电阻一般有如下配对：
SC2262SC2272
1.2M200K
1.5M270K
2.2M390K
3.3M680K
4.7M820K
所用电阻的大小与码率的高低有一定的关系，一般是电阻小码率高，电阻大则码率低。
码率高则控制速度快，低则会出现误动作。
如若出现遥控失灵的情况，可选择大一档的电阻进行配对，降低码率。
本设计SC2262选用1.2M的电阻，SC2272选用200K的电阻配对。
2.4.4电源的选择
单片机应用系统的可靠性是极为重要的，在影响单片机系统可靠性的诸多因素中，电源干扰可谓首屈一指。
据统计计算机的运行故障有90%以上是由电源噪声引起的。
为了提高系统供电的可靠性，可以采用交流稳压器防止电源的过压和欠压；
采用不间断电源，在系统电网临时停电是向计算机系统供电等。
本部分电源分主控电路电源和遥控电路电源，由于遥控电路DF数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。
当发射电压为3V时，理论空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9v时理论值约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，因此本着制作实物简单方便和工作最佳的原则采用遥控电源采用12V电池供电；
而主控电路有个3V的直流电机，并且手机充电插头和现阶段比较流行的手机充电宝的电压约为3.6V，考虑到电路可能产生的电压降，可以通过USB线连接手机充电宝或手机充电器来提供电源。
3系统的硬件设计
实现智能遥控窗帘系统的设计，硬件部分由单片机最小系统模块，无线发射/接收模块，指示灯模块，光感模块，继电器驱动模块等电路组成。
3.1单片机最小系统模块
3.1.1单片机简介
Atmel公司的MCS-51系列单片机是目前最受欢迎的单片机，它提供了丰富的外围接口和专用控制器，例如电压比较器、USB控制、MP3解码及CAN控制等。
Atmel公司还把ISP技术集成在MCS-51系列单片机中，使用用户能够方便地改变程序代码，从而方便地进行系统调试。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
外形及引脚排列如图所示。
图3-1单片机引脚图
单片机最小系统是能够让单片机工作的最小硬件电路，除了单片机外，最小系统还包括复位电路和时钟电路。
复位电路是用于将单片机内部各电路的状态复位到初始值。
时钟电路为单片机提供基本时钟，因为单片机内部由大量的时序电路构成，没有时钟脉冲即“脉搏”的跳动，各个部件将无法工作。
3.1.2单片机复位电路
（1）复位电路的用途：
单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。
单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。
单片机复位电路如下图：
（2）复位电路的工作原理在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？
在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。
所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
开机的时候为什么会复位：
在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。
所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。
也就是说在单片
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