基于单片机的自动窗帘控制系统.doc

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题目自动窗帘控制系统

年月日

摘要

自动控制属于电子及信息科学的一个重要分支，并且在现代家居中有着较好的目前发展前景。

目前，家庭居住环境的采光及避光问题主要采用的是手动开闭窗帘，手动开闭不仅费力而且很多方面不够人性化，可能对用户造成一定的困扰，窗帘控制系统可以解决这些问题。

本文综述了自动窗帘控制系统的设计与制作过程，介绍了设计制作一个完整的窗帘控制系统需要做的理论分析以及其制作过程。

自动窗帘控制系统核心采用的是单片机AT89S52，其次利用了光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等外围电路，整个系统在各模块的配合下可实现半自动控制、自动控制、定时控制等功能。

该设计在理论层面上，用程序语言驱动各模块工作，实现系统的内在联系，在应用层面上则采用Protel软件进行原理图设计。

自动窗帘控制系统的构成主要由光照传感电路、系统主控模块电路、电源转换电路、电机控制电路、键盘以及显示电路等组成，重点讨论了窗帘自动控制系统的设计过程、硬件选用和软件调试等问题，通过本系统可实现利用光照强度以及设置时间来控制窗帘自动开闭。

关键字：

单片机，自动控制，AT89C52，Protel

ABSTRACT

Electronicsandautomaticcontrolisanimportantbranchofinformationscience,andtheynowhaveabetterprospect.Now,Accordingtotherequirementsoflivingenvironments,thisdesignmadefulluseoftheSCMcontrollingsystemofAT89C52,followedbythesensor,keyboardanddisplayinterfacecircuitandthesignalconditioningcircuit.Basedonthedifferentcontrollingmode,werealizetocontrolthecurtainmachinebymutualtransformationofsemiautomaticandautomaticcontrollingandinfraredremoter.

Focusingonthecurtainduringautomaticcontrolsystemdesign,hardwareandsoftwaredebuggingprocessandotherissues,thesystemcanberealizedthroughtheilluminationintensityinaccordancecontrolthecurtainsdown.

KEYWORDS:

SCM,automaticcontrol,AT89C52,Protel

目录

前言 1

第1章绪论 2

1.1课题研究背景及意义 2

1.2基本内容安排 2

1.3设计思想及基本功能 3

第2章总体电路设计及其原理说明 4

2.1方案选取 4

2.2系统总体结构设计 5

2.2.1系统基本功能 5

2.2.2系统总体结构设计 6

第3章硬件分析与设计 7

3.1电源电路设计 7

3.289C52单片机及相关电路 8

3.2.189C52单片机概述 8

3.2.2晶振电路 8

3.2.3复位电路 9

3.2.4时钟电路 10

3.2.5键盘电路 12

3.2.6显示电路 13

3.2.7A\D转换电路 15

3.2.8光敏传感器 17

3.2.9步进电机 18

3.2.10信号校正电路 19

第4章程序分析与设计 21

4.1主程序设计 21

4.2主要子程序设计 22

4.2.1键盘程序设计 22

4.2.2定时程序设计 24

4.2.3步进电机程序设计 25

总结 26

致谢 27

参考文献 28

附录一 29

附录二 30

III

前言

伴随着信息化时代的到来，人们的生活速度以及对生活质量的追求也在大幅提高。

电子产品智能化速度的加快，也使人们的工作、生活和通讯的关系日益紧密。

智能化的产品设计在改变人们工作方式与生活习惯的同时，让人们对生活质量的提升提出了更高的要求，方便、舒适成了人们所追求的生活方式，在现代家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个安全、方便、舒适的环境。

智能化的电子产品以及设计将以前的被动静止物体转变为人们能够方便操控的工具，这些产品具有提供全方位的信息交换的功能，不仅能够优化人们的生活方式，帮助人们合理的安排时间，增强居家环境的安全性，甚至还可以为各种能源费用节约资金。

在智能化产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域，在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。

针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据人们设定的时间来控制窗帘。

该系统利用光敏电阻检测光照强度的变化，并且将光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。

本设计正是把利用AT89C52单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对智能控制的要求，并且为智能化的家居设备提供了良好的基础。

此外，对该系统进行扩展，比如可以加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该系统更具有实用性，而且也完善了系统。

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

21世纪是信息化的时代，知识与科技成为时代的潮流，在它们的推动下，智能化也因此得到了很大的发展，其作用在社会生活中日益得到彰显。

智能控制系统主要利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术等现代化技术的有机结合而发挥作用。

在通信技术、计算机技术、网络技术、智能控制技术的迅猛发展潮流下，家庭生活实现了现代化与智能化，居家环境也变得更加舒适与安全。

智能化控制的工作原理自然离不开运算和控制单元，而该系统采用的主控器件AT89C52，正是运算与控制单元的集合体。

系统的整体主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分由单片机扩展的外围电路以及各种实现单片机系统控制功能的接口电路组成；软件部分主要由单片机系统实现其特定控制功能的各种程序组成。

本设计中介绍了自动窗帘控制系统的硬件构成以及软件设计过程，以尽最大可能满足不同人对窗帘开闭的不同需求。

同时，系统在针对人们一般需求的设计开发外，还提出多种解决方案，在考虑到经济性和简便性的前提下，可以供日后对控制系统的功能进行扩展。

1.2基本内容安排

该设计通过分析电动窗帘的现状和人们对自动窗帘控制系统的功能的需求，从而对自动窗帘控制器进行总体的设计。

系统的总体设计采用以步进电机作为单片机控制元件，执行窗帘开闭的主要任务；以光敏电阻作为检测元件，以提供单片机外界光照的变化；89C52单片机作为主控制芯片，控制着整个系统的运行，此外，辅助以键盘和显示电路，在各个电路模块的配合下最终实现了自动窗帘控制系统的智能化要求。

自动窗帘控制系统设计过程主要分为一下几个章节：

（1）绪论：

介绍目前国内外电动窗帘的发展现状和研究的目的和意义。

（2）总体设计方案：

概括自动窗帘控制系统的的总体设计方案选取以及硬件设计的总况。

（3）硬件设计：

采用89C52单片机作为控制核心，并且辅助以外围电路，其中包括电源电路，定时电路，步进电机控制电路，键盘/显示电路等一系列相关电路。

（4）软件设计：

介绍各个功能模块的的设计流程以及设计思路。

（5）总结：

针对设计中的不足进行再思考以及提出自动窗帘控制系统功能的扩展。

1.3设计思想及基本功能

该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。

自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：

（1）手动控制：

该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态；

（2）光照自动控制：

系统可以根据用户设定的光照强度值通过感光器采集光照自动开光窗帘；

（3）时间控制：

此功能是根据用户设定的时间一次性开关窗帘，并显示当前温度。

（4）温度报警系统：

可以自行设置温度报警温度。

（5）时间显示及闹钟系统：

可以自行设置闹钟时间。

（6）手动自动控制按键随时切换。

第2章总体电路设计及其原理说明

2.1方案选取

单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片机所取得的便利性得到了人们的好评，针对单片机控制的自动窗帘控制系统的智能化要求，实现其自动控制的方案有两种：

方案

（一）基于温度检测以及声控检测器件的自动控制

方案

（二）基于光照强度器件的自动控制

这二个方案都是基于单片机控制的，采用步进电机控制以及液晶显示，不同的设计部分在于检测器件的选取上。

方案

（一）的系统框图如图2.1：

光检测

键盘模块

液晶模块

电源模块

89C52

温度检测

图2.1方案

（一）的原理框图

方案

（二）的系统框图如图2.2。

光线采集模块

信号处理

DS1302时钟

DS18B20温度

手动按键输入

蜂鸣器报警

实时时钟显示

实时温度显示

电动机正反转

单片机

图2.2方案

（二）的原理框图

方案

（一）与方案

（二）的区别主要在于检测器件的应用，方案

（一）采用温度采集和声音检测元件，通过设定的温度来控制窗帘的开闭，以减少光照对室内的温度影响，利用声音控制虽然方便性有所提高，但是其误差较大。

方案

（二）采用的时钟模块实用性更强。

综合考虑以上因素，系统设计采用方案

（二）。

2.2总体方案设计

自动窗帘控制系统总体方案设计是基于满足设计要求的前提并且根据理论上的可实现性和硬件上的经济实用性，而进行设计的重要环节。

本章从人们对系统功能需求出发，在综合考虑各种因素的情况下，设计出自动控制系统的总体构架，并且在基本功能需求的基础上尽可能考虑系统的可扩展性。

2.2.1系统基本功能

随着人民生活水平的不断提高，人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈，窗帘作为每个家庭生活中最必须的家居用品之一，自然也需要满足人民更舒适性的需求。

窗帘最基本的作用无非是保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘等功能，但传统的窗