基于单片机的智能窗帘控制系统设计.docx

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1、摘要IAbstractII引言11控制系统设计31.1 系统方案设计31.2 系统工作原理42硬件部分设计62.1 控制模块设计62.2 时钟模块82.3 红外线接收模块92.4 光敏检测模块电路92.5 步进电动机控制电路102.6 液晶显示112.7 电源电路123系统原理图134软件设计144.1 系统主程序设计144.2 步进电机子程序设计144.3 按键子程序设计155焊接与调试175.1 电路焊接175.2 系统调试17结论19参考文献20附录1原理图22附录2源程序清单23致谢27摘要为了解决家居环境中手动调节窗帘调整采光避光问题，满足人们智能地调控窗帘的需求，本文设计了单片机控

2、制的智能窗帘系统。该系统含两种控制方式：手动和自动。当处于手动控制状态时，人们可以自主选择打开关闭窗帘。当系统是自动控制状态的时候，利用光照传感器与光敏电阻来进行当前环境的检测，系统控制功能则由单片机完成。单片机将检测到的光强数据经过分析处理传递给执行模块，从而控制电动机正反转。该窗帘系统能够根据所处环境的光照强度与时间来实现窗帘的自动打开和关闭，当光照强度比最低预设值小的时候，窗帘自动打开，相反，光照强度超出最高预设值时，窗帘自动关闭。本次所设计智能窗帘系统不仅能够根据光照变化实现窗帘的自动打开与关闭控制，而且可以通过设定的时间进行窗帘的开关，操作简洁易懂。这款用单片机控制的窗帘控制彻底解放

3、人们亲自开窗帘的麻烦。整套系统在运行中表现极好，其智能、便捷的特点也备受消费者的欢迎。关键词：STC89C52单片机；光强检测；ULN2003驱动芯片；显示模块AbstractInordertosolvetheproblemofmanuallyadjustingthecurtaintoadjustthelightandavoidthelightinthehomeenvironment,andtomeettheneedsofpeopietointelligentlyadjustthecurtain,anintelligentcurtainsystemcontrolledbysinglechipm

4、icrocomputerisdesigned.Thissystemincludestwocontrolmodes:manualandautomatic.Whenitisundermanualcontrol,peoplecanchoosetoopenthecurtains.Whenthesystemisinthestateofautomaticcontrol,peoplecanopenandclosethecurtainsattheirowndiscretion.andthesystemcontrolfunctioniscompletedbysinglechipmicrocomputer.The

5、single-chipmicrocomputertransmitsthedetectedlightintensitydatatotheexecutivemodulethroughanalysisandprocessing,soastocontroltheforwardandreverserotationofthemotor.Thecurtainsystemcanautomaticallyopenandclosethecurtainaccordingtothelightintensityandtimeoftheenvironment.Whenthelightintensityissmallert

6、hantheminimumpresetvalue,thecurtainwillautomaticallyopen.Onthecontrary,whenthelightintensityexceedsthemaximumpresetvalue,thecurtainwillautomaticallyclose.TheintelligentcurtainsystemdesignedinthispapercannotonlyrealizetheautomaticopeningandclosingcontrolofcurtainaccordingtothechangeofIight,butalsocan

7、switchthecurtainthroughthesettime,theoperationissimpleandeasytounderstand.Thecurtaincontrolcontrolledbysingle-chipmicrocomputercompletelyliberatesthetroubleofpeopleopeningthecurtainthemselves.ThewholesystemPerformswellinoperation,anditsintelligentandconvenientfeaturesarealsopopularwithconsumers.Keyw

8、ords:STC89C52singlechip;lightintensitydetection;ULN2003driverchip;displaymodule引言一般认为智能家居电器系统的出现将会给人们的生活带来品质上的提升与改善。其实智能化、自动化家居电器正在一步一步的迈向人们所期盼的生活，其中最显著的变化就是系统的方便性、实用性、易整合性。在提高人们生活水平改善人们对美好生活的需要起着极大作用的智能系统，有着安全、方便、快捷、智能和个性的特点，因此智能家居的市场前景非常广阔。开关窗帘遮挡阳光是家居窗帘的基本功能，但如果使用原来的手动窗帘，用户必须要通过自己感知光照强度进行拉动窗帘调节；早晨

9、开启晚上关闭也只能是手动进行；如果用户过忙或距离窗户过远而不方便拉窗帘，就会使用户感觉手动拉窗帘的麻烦，上述一系列使用传统窗帘可能带来的问题，为智能控制窗帘系统提供了很大的发展空间。本次设计是为了解决人们开窗帘不方便的诸多问题，主要的功能是在自动模式下实现，通过传感器和光敏电阻的检测驱动电动机进行正反转来实现窗帘的打开与关闭，在手动模式下，用户可以通过按键实现一键开窗一键关窗。用户同样可以通过红外线遥控控制窗帘开关。人们的生活跟随着科技的迅速发展开始对智能化、实用化等产品的需求量与日俱增。智能化产品的大量生产和使用使科学力量更贴近日常生活，这样高大上的科学技术也已经渗透到我们生活中的绝大多数领

10、域，同时也激发了更多的人们对科普知识的浓厚兴趣。生活中各种电子产品的控制被人们提出了许多高标准，不但要求智能自动而且还要求质量过关。当然，各种智能家居系统作为现代人追捧的消费对象也不例外。智能家居既有居住功能，又改善了人们大部分不方便的生活方式。智能窗帘起源于欧美等国家，是一种新兴起的行业。但在各项人工智能家具中针对智能窗帘这个方面的研究我国暂时没有得到很大的重视和研究，甚至可以用没有什么改变来形容。虽然有很多国家的各大厂家及研究人员对智能窗帘都有较深的了解与研究，但是他们所研究出来的窗帘只能通过消费者手动按键或者拉动的方式对窗帘开闭进行相应的调整，不够智能化，不能够满足现代人的诸多需求。因此

11、智能窗帘也有很大发展空间，其市场研究价值很高，并且渐渐的这种生活模式将会吸引社会的很大关注。在大多数普通人群的生活中，能够根据外界环境的不断变化而使硬件本身功能随之变化的智能窗帘并不常见。普通的窗帘在生活中就仅仅只能一个功能，只能通过人工的方式去进行操作。在科技如此发达的今天，普通的窗帘存在很多不便利的问题，已经不能够满足消费者的多方面需求了。在目前的市场发展角度上看，质量优秀、更智能、实用度高的窗帘更会受到更多人的喜爱。本文基于STC89C52设计的智能窗帘控制系统，总体分为五个部分，主要内容：第一章：控制系统设计。通过系统的选题背景和研究目的提出自己的系统设计方案。第二章：硬件部分设计。主

12、要介绍单片机模块、电机模块、光敏检测传感器、红外检测等模块。第三章：系统原理图。将各个硬件模块通过PrOteUS软件进行仿真。第四章：软件设计。介绍系统设计软件框图。第五章：PCB板焊接。介绍系统焊接事项及调试过程。1控制系统设计1.1 系统方案设计单片机应用于多种电子产品中所取得的便捷性受到了人们的广泛喜爱，对于自动窗帘控制系统对单片机应用的智能化要求，实现自动控制的方案有两种：方案一以单片机为基础的温度及声控检测器件的自动控制。方案二以单片机为基础的光照强度及时钟模块的自动控制。方案比较：相同点：都是通过单片机控制的，利用步进电机控制开关以及以液晶屏显示。不同点：检测器件的选取不同。方案一

13、系统框图如图L1。声控模块电源模块匚二）89C52.I显示模块温度模块图1.1方案一框图方案二系统框图如图L2。时钟模块IU)I键盘模块电源模块匚二89C52显示模块0光照检测图1.2方案二框图两种方案比较的差别主要是在检测器件的选择上，方法一主要以温度采集和声音检测元件作为检测器件，通过设定的温度及声音检测开关窗帘从而减少光照对室内的温度影响，利用声音控制虽然很方便，但容易造成较大的误差。方法二主要以时钟模块以及光照采集元件，通过设定光照值来控制窗帘的打开与关闭从而实现白天开窗帘，晚上关窗帘的功能，利用设定的时间来控制窗帘的开闭，实用性更强1。综合考虑以上因素，系统设计采用方案二。1.2 系

14、统工作原理智能窗帘控制系统由光敏传感器来感应外部环境的光强变化，由光敏传感器感应出来的信号输入到A/D转换器，转换后的信号由单片机控制步进电动机，来操作电机的正转、反转与停止2。自动窗帘控制器的各种状态信息通过显示模块显示。键盘控制为输入设备，控制单片机的各种参数。单片机所需电压由电源模块来提供3o总体结构框图如图1.3。图13总体结构框图2硬件部分设计2.1 控制模块设计2.1.1STC89C52单片机单片机作为本系统的主控模块，应满足要求如下：(1)8位的CPU(微处理器)；(2)片内数据存储器RAM(128B);片内程序存储器ROM(4KB);(4)两个定时器/计数器；(5)四个8位并行

15、I/O接口POP3;(6)五个中断源的中断控制系统；(7)片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；根据以上要求本毕业设计作品选用的是STC89C52单片机来控制步进电机正反转实现窗帘的开关。自动模式下时，光敏电阻检测光照强度的变化转化为电压变化的信号输送给单片机，单片机输送信号给电机驱动模块控制电机的正反转实现窗帘的打开与关闭；智能遥控模式时，通过遥控发射和接收模块，单片机接收遥控指令控制电机的正反转；手动按键模式时，由按键控制电机的正反转来实现窗帘的打开与关闭。单片机相关引脚如图2.1。时钟电路引脚XTALl(19脚)和XTAL2(18脚)。(2)控制信号引脚RST(9W),ALE(30脚)，PSEN(29脚)和EA(31脚)。(3)输入/输出端口PO/P1/P2/P3PO(PO.O-PO.7,39-32脚)：PO口是一个漏极开路的8位准双向I/O口。Pl11(P1.0-P1.7,l-8脚)P2口(P2.0-P2.7,21-28脚)：是一个8位准双向I/O口带内部上拉电阻。P3(P3.0-P3.7,10-17脚)：P3口是一个8位准双向I/O口带内部上拉电阻。它的每一个引脚第二种功能如下：P3.0/P3.1:(RXD)串行数据接收/发送。P3.2(INT0