光敏电阻式自动窗帘系统.doc

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光敏电阻式自动窗帘系统

目录

摘要 1

关键字 1

Abstract 1

Keywords 1

1引言 2

1.1研究背景及意义 2

1.2国内外研究现状 3

2系统研究内容 3

2.1系统研究思想及内容 3

2.2系统总体方案设计 3

2.3系统基本功能 3

2.4系统总体结构设计 3

3硬件分析及设计 4

3.1总体硬件分析 4

3.2光敏电阻及电压比较器 4

3.3单片机最小系统模块 6

3.4步进电机及驱动模块 7

4程序设计与分析 8

4.1键盘程序设计 8

4.2步进电机程序设计 9

5系统调试 10

5.1电路板调试 10

5.2步进电机正反转模块调试 10

5.3光照采集模块调试 10

总结 11

致谢 12

参考文献 13

附录一：

系统原理图 14

附录二：

程序清单 16

光敏电阻式自动窗帘系统

摘要:

光敏电阻式自动窗帘系统核心采用的是AT89S52单片机，然后利用了光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等外围电路，在各模块的配合下本设计可实现手动控制、自动控制功能。

该系统的构成是由光照传感电路、系统主控模块电路、电源转换电路、电机控制电路、键盘等组成，重点讨论了光敏电阻式自动窗帘系统的设计过程、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控制窗帘自动开闭。

关键字:

单片机，自动控制，AT89S52，Protel

Photosensitiveresistancetypeautomaticcurtainsystem

Abstract:

PhotosensitiveresistancetypeautomaticcurtainsystemdesignmadefulluseofthesinglechipmicrocomputercontrollingsystemofAT89S52,followedbythesensor,keyboardanddisplayinterfacecircuitandthesignalconditioningcircuit.Basedonthedifferentcontrollingmode,thisdesignrealizetocontrolthecurtainmachinebymutualtransformationofsemiautomaticandautomaticcontrolling.Thissystemiscomposedofalightsensingcircuit,systemmaincontrolmodulecircuit,apowerconversioncircuit,amotorcontrolcircuit,keyboardetc.Focusingonthecurtainduringautomaticcontrolsystemdesign,hardwareandsoftwaredebuggingprocessandotherissues,thesystemcanberealizedthroughtheilluminationintensityinaccordancecontrolthecurtainsdown，andcanberealizdethroughthebuttonstocontrolthecurtainsopenordown.

Keywords:

singlechipmicrocomputer,automaticcontrol,AT89S52,Protel

1引言

伴随着信息化数字化时代的到来，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。

智能化产品的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需求，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，居住环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更加关注的是一个安全、方便、舒适的生活环境。

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，帮助人们更加合理的安排时间，增强居住环境的安全性，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，光敏电阻式自动窗帘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。

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AT89S52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。

1.1研究背景及意义

随着生活水平的提高，时代的进步，人们对居住空间、环境有更高的要求，这是社会的必然潮流。

具有装饰，避光并能自动进行自动开合的单片机控制的光控自动窗帘，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的控制窗帘的拉起或放下以调节室内的光线，更进一步满足人们的享受要求。

光敏电阻式自动窗帘系统除了广大市民住宅使用外，该系统还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭点、写字楼、银行、学校、歌舞厅，影剧院，会议厅等场所，而且光控自动窗帘在我国兴起，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义，因此该系统有广阔的市场前景。

在科学技术日益发达的今天，各种小的技术创造充满了人们的生活，其目的就是为了让人们生活的更加方便。

单片机控制的自动窗帘系统就是这样一个设计，它只用一个光控制器就能控制窗帘开关问题而且可以根据室内的光的强度来自动调节窗帘，以此来方便人们的日常生活，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。

能够让人们享受更高的生活质量。

1.2国内外研究现状

目前，在我国自动窗帘做的首屈一指的公司是背景创明威龙窗饰有限公司，其生产的自动香格里拉帘、自动斑马帘、自动蜂巢帘、自动百叶帘并且其产品的质量已经直逼法国进口尚飞和美国的产品。

而在国外由于自动窗帘兴起的时间比国内要早许多年，所以整体水平高于国内的自动窗帘水平。

其中法国尚飞生产的Altus50、Gldea35、LT50、LT50-6-17型自动窗帘电机在整个世界都是领先的。

2系统研究内容

2.1系统研究思想及内容

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。

光敏电阻式自动窗帘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；

2.2系统总体方案设计

光敏电阻式自动窗帘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。

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。

2.3系统基本功能

本控制系统提出可以根据光照来开关窗帘，具体有以下功能：

（1）手动控制状态：

此功能是在要打开或者关闭窗帘的时候，通过“开”或“关”按键，窗帘在电机的带动下可以自动开闭。

（2）自动工作模式：

此功能是利用设定的光照强度自动完成窗帘的打开或者关闭，真正实现黑天关闭，白天打开的功能。

2.4系统总体结构设计

光敏电阻式自动窗帘系统的总体结构设计如图2-1：

图2-1光敏电阻式自动窗帘系统总体结构设计

根据光照强度来开闭窗帘主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度改变输入电压，输入电压与预定电压在电压比较其中比较产生高/低电平。

再将传入的高/低电平由89S52单片机来控制，并且做出响应，控制电机的正转、反转与停止。

3硬件分析及设计

3.1总体硬件分析

本系统单片机及其外围电路由AT89S52、复位电路、振荡电路等构成单片机最小系统，硬件电路的设计主要包括单片机最小系统模块、光敏电阻及电压比较器模块、步进电机驱动电路模块、步进电机模块四部分。

单片机采用AT89S52或其兼容系列。

采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。

系统有步进电机接口，还包括复位电路、时钟振荡电路（12M晶振）。

3.2光敏电阻及电压比较器

光敏电阻式自动窗帘系统的光控功能是可以根据光照的强弱来自动控制窗帘的开闭的，因此需要用到光照传感元器件，在本设计中采用了光敏电阻。

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。

这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。

这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。

LM393概述　

　LM393是由两个独立的、高精度电压比较器组成的集成电路，失调电压低，最大为2.0mV。

它专为获得宽电压范围、单电源供电而设计，也可以以双电源供电；而且无论电源电压大小，电源消耗的电流都很低。

它还有一个特性：

即使是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地电平。

　　主要应用于限幅器、简单的模/数转换器、脉冲发生器、延时发生器、宽频压控振荡器、MOS时钟计时器、多频振荡器和高电平数字逻辑门电路。

393被设计成能直接连接TTL和CMOS；当用双电源供电时，它能兼容MOS逻辑电路——这是低功耗的393相较于标准比较器的独特优势。

LM393优势

1.高精度比较器；

　　2.减少由于温漂引起的失调电压；

　　3.可以单电源供电；

　　4.输入共模电压范围接近地电平；

　　5.兼容逻辑电路。

如图3-1光敏电阻及电压比较器电路，其中D3是光敏电阻，当外部光照到D3时，光敏电阻D3阻值立刻减小，与此同时2处电压变大。

然后经过LM393电压比较器U2大于U3，输入到单片机P3.0端口的是低电平。

此时，关闭的窗帘自动打开。

反之打开着的窗帘自动关闭。

而且用户可以根据个人的要求，通过调