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1、计算机控制技术课程设计说明书基于 AT89C52单片机的光感智能窗帘控制系统设计电气工程及其自动化学生姓名：学号： 学院：专业：指导教师：2016 年 1 月摘要随着生活水平的提高， 智能家居越来越被人们关注。 智能窗帘也随着科技发展悄然兴起， 它不但具备窗帘优雅美观的特点，而且还能提供智能化的服务，使家居生活更加舒适、温馨与贴心。本文设计的是基于单片机控制系统的智能窗帘。它具备光感、 红外遥控、 温度显示、定时等功能。 该窗帘可以根据外界的光亮程度来控制窗帘开启，从而达到调节室内光线，同时还提供按键来控制窗帘的关合。为了方便用户使用，增设定时模块，用 户可根据自身的需要对某段时间，设置窗帘的
2、开启程度。 当定时结束， 窗帘自动切换到光感模式实现对室内光线的控制。同时，还增设温度显示， 使用户可以了解温度状况。关键词：智能窗帘：红外遥控；光感控制；单片机目录第 1 章 绪论.11.1设计的背景和意义 .11.2本设计的内容 .11.3存在的主要问题 .21.3.1光感功能的实现 .21.3.2遥控功能的实现 .2第 2 章 总体方案设计 .42.1主控制系统 CPU.42.2窗帘结构安装及电机选择.62.2.1窗帘结构安装 .62.2.2步进电机选择 .62.3硬件总体方案 .72.3.1方案设计说明 .82.3.2方案选择说明 .83.1光电传感器信号采集模块设计.103.3执行单
3、元模块设计 .16第 4 章 系统软件设计 .214.1程序流程 .214.2程序设计 .225 课程设计体会.24参考文献 .25附录 硬件电路图 .26I第 1 章 绪论1.1 设计的背景和意义21 世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。在现代社会，对室内设计而言，窗帘不仅具有遮光作用，更有美化功能，它不仅可以协调居室的色彩搭配，而且能够柔化空间造型的线条，营造温馨惬意的环境。随着高新技术及电子器件的发展， 光控、温控
4、及遥控窗帘应运而生， 给人们的生活带来了很多方便。单片机控制的自动窗帘控制系统，既能解决每天手动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。同时，遥控和定时的组合控制，可以让人们在需要的时段内，方便、快捷使 用。自动控制窗帘系统的推广和应用具有重要的现实意义，它改变了人们的生活方式，单片机控制的自动窗帘控制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、便利的居住环境，给人们日常生活带来了极大地方便。自动控 制窗帘系统又牵扯一大批产业，单片机控制的自动控制窗帘产品面向家庭用户，其应用
5、市场是庞大的， 发展前景也是广阔的， 必将吸引大批各类企业介入，从而牵动一大批产业的发展。1.2 本设计的内容主要设计内容： 窗帘结构设计、 窗帘安装布局的设计、 控制系统软件的设计和硬件的选择。窗帘结构设计： 在现代的审美观念中， 人们往往追求的整体美观， 同时窗帘作为整体家居环境的一部分， 它的结构和尺寸大小有一定的限制。为了满足人们对美的追求， 在设计过程中采用硬度高、 质量轻的铝合金材料来制作窗帘的整体框架。窗帘安装布局的设计： 窗帘光感模块依靠两个光感模块和三个限位开关来实现。对于不同尺寸的窗帘，可根据实际情况改变限位开关的距离来实现控制。28页 共 26 页第控制系统软件的设计：
6、智能窗帘的智能化体现在其自身光控部分，当人们在室内休息、 工作的时候， 由于外界光线强度的改变，可能给在室内的人们造成不适，而光控刚好解决了这一缺陷。只要事先设置好光感的强度，程序就可根据这个光线改变而实现窗帘的开合，从而改变室内光线强度， 给人们一个舒适、 温馨的环境。系统的定时部分可提供任何状态下12 个小时的定时功能，在定时结束后，系统自动恢复到光感模式， 同时用户也可在未到时间的情况下重新开启光感模式。本系统还可提供温度时时检测，时刻提醒用户注意温度变化。1.3 存在的主要问题1.3.1 光感功能的实现光感部分主要可分成光感检测和光感执行两部分。光感检测依靠的是光敏电阻的使用。 光敏电
7、阻可分成暗电流和亮电流两部分。暗电流： 光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻，此时在给 定电压下流过的电流。 亮电流： 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。 也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。实用的光 敏电阻的暗电阻往往超过1M , 甚至高达 100M，而亮电阻则在几k以下，暗电阻与亮电阻之比在102 106 之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。而本设计中在光感电路加入一个滑动电阻， 用户可根据当地光线的实际情况来改变光感元件对光线的敏感程度，从而达到完美
8、的控制目的。光感执行部分主要包括一个直流电机和三个限位开关来实现。当光敏电阻判断光线强度改变时， 电机按相应方向转动。 以光线程度变强为例， 电机向窗帘关合的方向运动， 当绕绳碰到某一限位开关时， 电机停止转动。 再进入另一光敏电阻的判断， 如果还是超过设定的位置， 电机继续以同方向转动， 碰到行程开关停止。1.3.2 遥控功能的实现遥控器使用方便，功能多。目前已广泛应用在电视机、VCD、DVD、空调等各种家用电器中， 且价格便宜， 市场上非常容易买到。 如果能将遥控器上许多的按键解码出来， 用作单片机系统的输入， 则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用 I O口过多的弊病。而且通过使
9、用遥控器，操作时可实现人与设备的分离，从而更加方便使用。红外线的是一种波长为950nm的光，超出人类的可视光谱范围， 因此是不可见的。这也是我们用它来做遥控的原因之一，另一个原因就是红外线很容易人工生成，成本低廉。虽然人眼不能直接看到红外线， 但是通过摄像机或者数码相机， 我们就能在图片里看到它们。 不幸的是我们周围有很多红外源。太阳是最大的红外源，其它的比如灯泡，蜡烛，中央加热系统，甚至是我们的身体都是红外源。 事实上， 只要是发热的物体， 就会发射红外线。 所以我们必须采取一些措施来防止我们的控制信号受到干扰， 采用调制可以使我们的控制信号免受干扰。通过调制，我们把红外线以特殊的频率发射，
10、然后红外接收设施以相同的频率来接收， 从而避免干扰。第 2 章 总体方案设计2.1 主控制系统 CPU单片机又称单片微控制器, 它不是完成某一个逻辑功能的芯片, 而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲： 一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。单片机的最小 系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机， VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机 早已深深地溶入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性， 易用性及节能性等主要
11、性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。当前国内外单片机的发展现状良好， 我们根据单片机技术的先进性和稳定性制订了如下几种方案： 方案一： STC单片机STC公司的单片机主要是基于8051 内核, 是新一代增强型单片机 , 指令代码完全兼容传统 8051, 速度快 812 倍, 带 ADC,4路 PWM双, 串口, 有全球唯一 ID 号,加密性好，抗干扰强 . 其中， STC公司推出了了 STC89系列单片机，增加了大量的新功能，提高了 51 的性能，是 MCS51家族中的佼佼者。 STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准 8052 单片机完全兼容， DIP40 封装系列与 8051 为 pin-to-pin 兼容。 STC89 系列单片机高速 ( 最高时钟频率 90MHz)，低功耗，在系统 / 在应用可编程 (ISP ， IAP), 不占用户资源。方案二： MOTOROL单A片机MOTOROL是A世界上最大的单片机厂商。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，在 8 位机方面有 68HC05和生级产品 68HC08，68HC05有 30 多个系列， 200 多个品种，产量已超过 20 亿片。8 位增强型单片机 68HC11也有
