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1、湖南科技工业职业技术学院毕业设计论文设计课题：自动窗帘控制器班 级：姓 名：学 号：专 业：电气自动化教研室：电子电气指导老师：联系电话：E-mail：I-milMMlIKH* milFff自动窗帘控制器内容摘要：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，窗帘控制器可以解决这些问题。本文综述了自动窗帘控制器的设计与 制作过程,介绍了设计制作一个完整的窗帘控制器需要做的理论分析以及其制作 过程。自动窗帘控制器核心采用的是单片机
2、AT89C51,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，整个器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，实现器的内在联系，在应用层面上则采用Pro tel软件进行原 理图设计。自动窗帘控制器的构成主要由光照传感电路、器主控模块电路、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器的设 计过程、硬件选用和软件调试等问题，通过本器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，AT89C51，Pro tel绪论3一、方案论证41、课题研究背景及
3、意义42、基本内容安排43、设计思想及基本功能4二、总体电路设计及其原理说明41、方案选取52、总体方案设计5 系统基本功能6 器总体结构设计63、电源电路设计64、89C51单片机及相关电路7 89C51单片机概述7 晶振电路8 复位电路8 时钟电路9 键盘电路10 显示电路10 AD转换电路11 光敏传感器12 步进电机12 信号校正电路135、程序分析与设计14 主程序设计14 主要子程序设计15A、键盘程序设计15 定时程序设计15 步进电机程序设计16总结17致谢18参考文献19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
4、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
5、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，窗帘自动控制器改变了传 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。该器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AT89C51单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对
6、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，对该器进行扩展，比如可以 加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该器更具有实用性，而且 也完善了器。呼 ksh woaoicm 阿筑 m tkholooure一、方案论证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 器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
7、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，而该器采用的主控器件 AT89C51,正是运算与控制单元的集合体。器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器控制功能的接口电 路组成；软件部分主要由单片机器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器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，器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，可以供日后对控制器的功能 进行扩展。2、基本内容安排（1）绪论：介绍目前国内外电动窗帘的发展现状和研究
8、的目的和意义。（2）总体设计方案：概括自动窗帘控制器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89C51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器功能的 扩展。3、设计思想及基本功能该器具有一般的窗帘控制器的最基本的功能，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，该器本着
9、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。自动窗帘控制器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）自动控制：用户可以通过按键一次性开闭窗帘；（3）光照控制：器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；（4）时间控制：此功能是根据用户设定的时间一次性开关窗帘。二、总体电路设计及其原理说明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器的智
10、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）的器框图如图1：囲1 方宾【一底理框匿方案（二）的器框图如图2：图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，器设计采用方案（二
11、）。2、总体方案设计自动窗帘控制器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图3电动窗帘控制器结构框图自动窗帘控制器 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。本章从人们对器功 能需求出发，在综合考虑各种因素的情况下，设计出自动控制器的总体构架，并 且在基本功能需求的基础上尽可能考虑器的可扩展性。 系统基本功能A. 手动控制状态：此功能使自动窗帘控制器具有手动拉开、关闭和停止功 能。B. 半自动控制状态：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。C. 亮度自动控制：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
12、正实现黑天关闭，白天打开的功能。D. 时间自动控制：此功能根据用户需要，设定需要开闭窗帘的时间，通过 输入的开启或关闭时间，控制窗帘开关。 器总体结构设计自动窗帘控制器设计的总体框图如图3所示：根据光照来开闭窗帘主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度，从光传感器 采集的信号利用信号校正电路放大，滤波后输入到A/D转换器，由于A/D转换器 件的转换需要一定时间，一旦在这段时间内信号发生变化，转换结果将会出现偏 差，所以在转换期间要应该采用采样保持电路。传入的信号由89C51单片机来控 制，并且做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来显示自动 窗帘控制器的各种状态。键盘作为输入设备，通
13、过不同按键来控制单片机进行各 种运转状态。3、电源电路设计单片机正常工作电压为5V，因此设计的电源电路主要是提供单片机工作电 压。图4是为单片机提供电压的电源电路。在这个电路中采用了三端集成稳压器 LM7805，可以输出5V的直流电压以供给单片机。图4电源电路图三端集成稳压器LM7805，总共有三条引脚，分别是输入端、接地端和输出 端。用LM78LM79系列三端稳压器来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路 内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便。其内部结构图 如图5所示。输入Vi调整管安全工界区保护基 准 电 压Rsc过热蒔输出牝RA图5 LM7805内部示意图4、89C51
14、单片机及相关电路89C51单片机概述单片机是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM 或EPROM）、定时器芯片和一些输入/输出接口电路集成在一个芯片上的微控制 器。AT89C51单片机是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片上带有8K Flash 存储器，且允许在器改写或用编程器编程。其主要参数有:P. oPi. LVI. 2id. 3Pl. 4Pi. 5PI. dPL 7：RST|(nnps. lj (TVTYj)Pk 2| x i CrvP3v 4| QPJ, S| bj (TRIP?,XTAL2AT09C5I世!；PO. 0/仙为 ro. 1/ twt i PU. 2/ (ADZ* po. 3/ twn PD.打(AE4 po. 5J Cads? PO. z (ADb) FO. 7/ tAD?) Ea/vpk ALL/PRIM；P2. 7/ (Alii P2.Pl 5/P2. 4(A2P2. 3/ tAll P2. 2/ (Al 0)P2. 1/91P2, 0/A 4K字节可编程闪烁存储器B 全静态工作：0Hz-24MHzC 128*8位内部RAMD 32可编程I/O线E两个16位定时器/计数器F 5个中断源G低功耗的闲置和掉电模式H片内振荡器和时钟电路晶振电路电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率
