红外遥控窗帘系统设计.doc

红外遥控窗帘系统设计.doc

《红外遥控窗帘系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外遥控窗帘系统设计.doc（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

目录

摘要：

1

1设计意义及要求 2

1.1设计意义 2

1.2设计要求 2

2总体方案设计 2

3硬件电路设计 3

3.1单片机最小系统设计 3

3.2无线发射、接收模块设计 6

3.2.1PT2262/2272芯片简介 6

3.2.2发送、接收模块简介 7

3.2.3发送、接收模块电路简介 8

3.3光敏检测模块设计 9

3.4电机驱动模块设计 10

3.5状态指示模块设计 11

3.6 供电电源模块设计 11

4程序设计 12

4.1软件介绍 12

4.2程序设计 14

结论 16

参考文献 16

附录 17

附录1 17

附录2 24

附录3 25

致谢 26

智能遥控窗帘

摘要：

随着社会的发展，科技的进步，生活水平的提高，人们对家庭生活的舒适性有了更深层次的认知，都不愿停留在传统的生活环境内。

所以为了进一步满足人们高水准生活的需求，各种人性化家用电器的设计不断被提出。

而窗帘作为每个家庭的生活必须用品，自然也要满足人们对便捷性的要求，因此一款具有使用价值的智能遥控窗帘值得深入研究。

而以8位STC89C51单片机为核心器件设计的红外遥控窗帘就是日后窗帘的一种发展趋势。

其主要模块有单片机控制系统，无线发射、接收模块，光敏检测模块，电机控制模块，状态指示模块。

可以实现无线遥控，防止过卷，指示运行状态等功能，还具有智能模式，可根据环境光线的强弱对窗帘的开关进行自我调节。

关键字：

STC89C51；控制系统；无线遥控

1设计意义及要求

1.1设计意义

随着社会的发展，科技的进步，生活水平的提高，人们对家庭生活的舒适性有了更深层次的认知。

以往的窗帘仅仅是起到遮光的效果，智能化与人性化程度较低，只能通过人们手动去拉动，给居家生活造成了一定的不便，尤其是对于一些应用大型窗帘的会议厅、歌舞厅、酒店等来讲，传统式窗帘的功能已显得极为单调，不能再满足人们各方面的需求。

于是遥控电动窗帘在最近几年得到迅速发展，红外遥控的智能窗帘，不但能够解决手拉开关窗帘的难题，而且能够使人们的生活更加便捷，更加人性化，同时还可以根据环境光线的强弱对窗帘的开关进行自我调节，使人们深切体验到智能化时代带来的生活层面的满足。

1.2设计要求

本次课程主要任务是基于STC89C51单片机的遥控窗帘的设计。

主要功能如下：

1）控制窗帘的开关。

2）具有防过卷功能。

3）具有无线遥控功能。

4）能够指示运行状态。

5）可以根据环境光线的强弱对窗帘的开关进行自我调节。

2总体方案设计

智能遥控窗帘总体方案设计框图如图2-1所示：

图2-1信号发生器总体方案设计框图

由上面智能遥控窗帘总体设计方案框图可看出，本设计是由六部分组成，分别是单片机最小系统、无线发射和接收模块、光敏检测模块、电机驱动模块以及状态指示模块、电源模块。

其中最核心是STC89C51芯片构成的微控制器，通过编写C语言来控制芯片。

整个设计过程是先通过无线发送和接受模块进行信号传输，主要是用由PT2262/PT2272编码解码芯片，通过解码芯片PT2272输出D0、D1、D2、D3输出信号控制单片机。

然后再通过对单片机编写程序控制继电器的吸和，进而可控制直流电机的正转和反转，并且状态指示模块可显示运行状态。

同时利用光敏检测模块检测光强，实现对窗帘升降的控制。

电源模块为整个系统供电。

3硬件电路设计

本设计是基于STC89C51单片机的遥控窗帘。

采用无线遥控方式控制窗帘的智能转动，实现智能化窗帘，解放人们的双手。

3.1单片机最小系统设计

本设计使用的是芯片STC89C51组成的单片机最小系统作为核心控制电路。

由于构成最小系统的各个元器件价格都相对低廉，所以制作一个单片机最小系统的成本较低，且功能很多，特别适合初学者学习和研发使用。

STC89C51芯片的引脚排列如图3-2所示。

图3-2STC89C51引脚

它总共有40个引脚，是一种功耗很低、性能很高的CMOS型8位微处理器，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

其主要引脚及功能介绍如表3-1所示。

表3-1STC89C51主要引脚及功能

引脚名称

功能介绍

VCC

接+5V电源

GND

公共端，接地

XTAL1

时钟引脚。

XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端，使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。

XTAL2

时钟引脚。

XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端，使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。

RST

复位引脚，高电平有效，与电阻电容并联组成复位电路。

外部存储器访问允许控制端，为高电平时，单片机只读片内程序存储器中的程序，但PC值超出时，将自动转向读取片外程序存储器中的程序。

为低电平时，只读取外部程序存储器中的内容。

P0—P3

单片机4个双向的8位I/O口，P0口可作为通用的I/O使用，但需要加上拉电阻，这时为准双向口。

P1口是单功能的I/O口，位地址为90H～97H。

P2口是一个双功能口，位地址为A0H～A7H。

P3口增加了引脚的第二功能，从P3.0～P3.7分别对应RXD、TXD、（外部中断0输入）、（外部中断1输入）、T0（定时器0外部输入）、T1（定时器1外部输入）、、。

单片机在正常工作时，只有在时钟控制下单片机的取码到译码到微操作才能有序进行，内部时钟方式和外部时钟方式组成了单片机整个时钟信号产生的方式，我们可以根据自身设计需要选择与其相对应的时钟信号产生方式，在本系统中要用到的是片内振荡器，所以选用的时钟信号产生方式为内部时钟方式，图3-3为本设计中使用的时钟电路。

图3-3时钟电路

这种时钟方式产生时钟信号的原理是在XTAL1、XTAL2两端接入一个石英晶体（这种石英晶体的晶振范围一般为0～24MHz，本设计选用12MHz的晶振），再接入一些电容对频率进行稳定（本设计选用两个22pF的电容进行频率稳定），将两个并联电容的一端接地，另一端与12MHz的晶振连接，这样与单片机内部电路组成一个稳定的自激振荡器。

在单片机刚开始上电或者正常工作过程中出现故障时都需要对它进行复位操作，所以一个完整的单片机最小系统一定不能少了复位电路。

由于上电复位只会在系统启动的那一刻进行一次自动复位，而在接下来的运行过程中如果出现故障将不会再自动复位，所以本系统使用的是按键复位，可以在运行过程中进行反复多次复位，避免在运行过程中出现故障时无法进行操作。

如图3-4所示。

图3-4复位电路

上面引脚介绍时已介绍RST复位引脚相关内容，高电平有效，因此在设计按键复位时在RST引脚并联一个电容C3和两个电阻R1、R2，R1的另一端与接地相连，R2的另一端通过一个按键与电容C3连接接入+5V电压，这样就组成了复位电路，当按下按键时，R2和C3组成一个闭合回路，已经被充好电的电容将通过此回路快速放电，从而把RST的引脚变为高电平，这样就满足了单片机的复位条件。

一个完整的单片机最小系统便是由时钟电路和复位电路构成，只有在它们两个同时存在时单片机最小系统才能正常工作，单片机最小系统原理图如图3-5所示。

图3-5单片机最小系统

3.2无线发射、接收模块设计

3.2.1PT2262/2272芯片简介

PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位的通用编解码芯片，最多有12位，即A0-A11；三态地址端管脚，三态分别是悬空、高电平、低电平。

它们任意组合可提供531441地址码。

PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端,设定的地址码和数据码是从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

PT2262/PY2272特点

1）CMOS工艺制造，低功耗

2）外部元器件少

3）RC振荡电阻

4）工作电压范围宽：

2.6-15v

5）数据最多可达6位

6）地址码最多可达531441种

PT2262/PT2272应用范围

1）车辆防盗系统

2）家庭防盗系统

3）遥控玩具

4）其他电器遥控

图3-6PT2262/PT2272的引脚图，表3-2、3-3分别是它们的各引脚功能图。

图3-6PT2262/PT2272引脚

表3-2PT2262主要引脚及功

表3-3PT2272主要引脚及功能

3.2.2发送、接收模块简介

无线遥控主要是利用SC2262/SC2272编码解码芯片组成无线发送、接收模块。

无线发送、接收模块参数如下：

1）通讯方式：

调幅AM

2）工作频率：

315MHZ/433MHZ

3）频率稳定度：

±75KHZ

4）发射功率：

≤500MW

5）静态电流：

≤0.1UA

6）发射电流：

3～50MA

7）工作电压：

DC3～12V

数据发射模块的工作频率为315M，采用声表面谐振器来稳定频率，频率稳定度极高，当环境温度在－25～＋85度之间变化时，频率漂移仅为3ppm/度。

特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。

声表面谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。

3.2.3发送、接收模块电路简介

编码芯片PT2262发出的编码信号由：

地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果一直按住按键，编码芯片就会连续发射。

当发射机没有按键按下时，PT2262芯片不供电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并且会发射相同幅度的高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全是受PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。

发送模块电路设计如下图3-7所示：

图3-7发送模块电路

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。

接收电路输出端通过NPN三极管9013将输出的高电平转变成低电平，单片机可以识别低电平变化。

接收模块电路设计如下图3-8所示：

图3-8接收模块电路

在这个模块设计中，单片机对接收模块会产生电磁干扰。

其中51系列的单片机电磁干扰比较大，2051稍微小一些，PIC系列的比较小，我们需要采用一些抗干扰措施来减小干扰。

比如单片机和遥控接收电路分别用两个5伏电源供电，将接收板单独用一个MC7805供电，单片机的时钟区远离接收模块，降低单片机的工作频率，中间加入屏蔽等。

接收模块和51系列单片机接口时最好做一个隔离电路，能较好地遏制。

3.3光敏检测模块设计

光敏电阻能将光信号转换成电信号。

设计时将光敏电阻与一个电位器串联，两个电阻的另一端分别接12V和地。

两个电阻中间连接三极管的基极，通过三极管9013可将变化的电阻转换成变化的电压。

光线暗时电阻变大，三极管的基极电压变低，三极管截止，发射极被10k电阻拉低电平，输出低电平；光线亮时电阻变小，三极管的基极电压变高，三极管导通，发射极被电源拉高，输出高电平。

这样就能根据光强大小自动控制窗帘的升降。

光线传感器的电路如下图3-9所示：

图3-9光敏检测电路

3.4电机驱动模块设计

设计电机驱动模块时，主要是利用两个继电器“吸”和“放”两种状态来控制直流电动机正反转。

通过编写程