智能家居25.docx

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1、能家居25审定成绩：重庆邮电大学自动化学院计算机操纵技术课程设计报告设计题目：智能家居窗帘操纵系统设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：张宝峰专业：自动化班级:0811003学号：2010212862指导教师：蔡林沁设计时间：2013年5月重庆邮电大学自动化学院制摘要随着电子技术在现实生活中的广泛应用，人们越来越感受到电子产品为生活所带来的各类便利，特别是在人们对生活品质要求逐步提高的时代，智能家居的出现为人们的生活提供了品质的保证。本设计要紧是基于STC89C52单片机操纵的智能窗帘系统，以实现在室内任何地方，不需要用户亲自动手去调节窗帘，而是智能的调节。为了使窗帘系统实现完全的智能化，

2、在设计中还加入了光控与自动定时操纵，能够根据光强或者用户定时，开启或者关闭窗帘，让该设计更加人性化。本设计总共分为四个模块：光敏模块、单片机模块、步进电机模块与上位机软件模块。首先，光敏模块要紧是将采集到的光照强度转化为数字信号，由于光敏电阻随光照增加而减小，这样光敏电阻两端的电压就会变化，然后通过ADC0804数模转化芯片，就能够得到二进制编码的数字信号；通过与单片机相连，将数字信号传输到单片机，单片机一方面将数字值显示在数码管上，一方面根据数字值的大小来确定窗帘的开关（即步进电机的正反转）；本系统用的步进电机是四相五线，通过一次让一相导通，就能够驱动步进电机，但步进电机额定电流是0.3A,

3、单片机内部电流是mA级的，因此需要一个放大电流的模块，本系统选用的是U1N2003芯片。关于上位机软件，能够设定两种模式，一种是手动操纵，另一种是自动操纵；另外，本系统还能够通过手机或者者网页进行设定正反转的阀值等参数。最终，本系统成功实现了题目要求达到的效果。关键词：智能窗帘、STC89C52单片机、光敏模块、步进电机、上位机软件摘要一、设计题目O二、设计报告正文1第一章绪论11.1智能窗帘概述及前景112本项目要实现的目的及意义11.3本项目实现的功能21. 4任务分工及报告组织结构2第二章系统总体设计31.1 系统总结构图32. 2总体原理图33. 3程序流程图5第三章系统模块设计64.

4、 1系统的基本功能61 .1.1步进电机的基本概述63 .12步进电机的工作原理63.2光敏感应模块73.2.1光敏的基本概述73.2.2光敏的工作原理73.3单片机模块83.3.1单片机最小系统介绍错误!未定义书签。3.3.2工作原理93.4上位机软件模块93.4.1MFC框架开发平台：103.4.2通信的设定与实现10第四章个人任务描述12三、设计总结14参考文献15附录16附录一：本设计的程序16附录二：本设计的实物图19一、设计题目智能家居窗帘操纵系统设计1 .基本原理：以智能家居为背景,通过检测家居环境光线强弱，应用单片机操纵步进电机,实现窗帘开关。2 .要紧功能与任务：（1）画出系

5、统操纵原理图；（2）基于51单片机实现步进电机操纵，单片机具有与PC串口通信的功能;（3）根据光线强弱调节步进电机正反转，提供驱动电路设计；（4）绘制PCB操纵原理图；（5）编写单片机所有代码；（6）设计上位机软件，能够设定/显示采光亮度、电机转速、通信参数等。二、设计报告正文第一章绪论随着国民经济的进展与科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术、操纵技术的迅猛进展与提高，促使家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们的生活习惯，提高了人们的生活质量，智能家居在这种形势下应运而生。家居生活舒适化，智能化，对家居系统的需求也越来越强烈

6、。1.1智能窗帘概述及前景随着人们经济实力的日益提升，人们也开始对物质生活水平越来越关注了，在生活产品的选择上有了很大的提高，智能窗帘已经进入了我们的生活，比如一些写字楼、宾馆其中窗帘作为装修不可缺少的一部分，智能窗帘有很好的市场前景。21世纪是科技的时代，智能窗帘有很好的市场前景，而我们常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或者滑轨式，只有一部分收入相对高的家庭使用的是电动遥控轨道，这些轨道要紧是由台湾与广东等地所产，价格相当昂贵。但是新型智能窗帘操纵盒功能也与其大致相同，但价格较低，安装使用安全方便，成为家纺窗帘市场的一大亮点智能窗帘有很好的市场前景。随着科技的进展，人民生活与工作条件的不断改善，

7、电动窗帘越来越为人所同意，在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。电动窗帘产品不但实现了电动化，还能通过红外线、无线电遥控或者定时操纵实现自动化，而且可运用阳光、温度、风等电子感应器，实现产品的智能化操作，降低了人们的劳动强度，延长了窗帘产品的使用寿命。如今，电动窗帘已成为现代高档住宅、宾馆、智能大厦、多媒体中心、私家别墅等的首选自动化窗饰!随着网络媒体越来越受到人们完善的应用，使得现在这个社会开始步入智能时代，未来很多与生活有关的产业，都将是以科技智能为进展基础了，作为生活中重要构成的智能窗帘尽管价格上没有最大的优势，但是未来智能时代的需求决定了这条路是最好走的。12本项目要实现的目的及意义智

8、能窗帘之因此能够迅速的占领市场，取代传统窗帘在人们家庭中的地位，是由于它避免了人们每天开、关窗帘时的不方便，往往这种窗帘是又长又重，特别费力，还有就是每天太阳照射的角度的变换，需要我们自己根据经验去调整，这个就给我们的生活会带来很多不便与不舒适。尽管电动窗帘也能够在一定程度上满足人们关于智能窗帘的某一些要求，但它却是不能够做到完全的智能化。因此我们的目的就是利用设定的光照强度自动完成窗帘的打开或者者关闭，真正实现黑天关闭，白天打开的功能，完全达到智能化，将智能窗帘的便利与优势做到最大。至于我们这个项目的意义，大的方面讲是高科技具体的应用与人们日常生活，让所谓的高科技走进千家万户，使人们关于什么

9、智能家居，智能窗帘不在陌生，而是真真正正的享受到高科技带我们的便利性；往小的方面说，就是在人们拼命工作之后，回到家感受智能家居带给他们的舒服感。1.3 本项目实现的功能科学技术的进展与人民生活水平的日益提高的今天，人们对生活舒适性的追求越来越强烈，而窗帘在每个家庭生活中是必备的，其基本功能是保护住户的隐私与遮蔽阳光等。基于这些作用窗帘的便利性自然也受到家庭的关注。然而传统的窗帘绝大部分是用手去开关，每天开关不仅费力，而且还可能错过最佳光照时间，影响人们享受美好生活。特别是大窗帘，比较长，而且重，在开闭时需要费很大力气才能开关窗帘，特别不方便；针对这种现象，电动窗帘便由此产生。现有的电动窗帘基本

10、上都能够利用按键操纵，自动开关闭窗帘，尽管省了力气，但是有些方面的设计还是不够人性化。对此，我们的设计就是通过定时操纵、感光操纵等开关窗帘。此功能是利用设定的光照强度自动完成窗帘的打开或者者关闭，真正实现黑天关闭，白天打开的功能。更加方便人们的日常生活。满足人们日益增长的生活品质需求。因此智能窗帘会受到越来越多的消费者的亲睐。1.4 任务分工及报告组织结构本设计小组共10人，通过大家的共同努力，完满完成了设计内容及要求。根据小构成员分工，本人要紧负责总体方案设计，前期准备，光敏模块与单片机最小系统的电路设计与调试等工作。本设计报告第二章将介绍系统总体方案设计，第五章全面介绍本人所完成的具体工作

11、，最后对本次综合设计成果、收获、体会等进行总结。具体分工见表1.1：表1.1人员安排表组别人员任务硬件组张宝峰（组长）负责总体方案设计，前期准备，光敏模块的电路设计与调试李永祯负责单片机模块的数码管显示设计与调试，同时用prote1软件画总体原理图沈媛媛单片机模块最小系统的电路设计与调试，同时将原理图转换成PCB图宁清步进电机模块的电路设计与调试，同时论文要紧撰写程序组廖仲夷（组长）数码管显示的程序编写，同时负责整体调试汤永飞A/D转换的程序编写马连雄步进电机模块的编程软件组李振居（组长）PC机物联网远程监控汤云设计MFC框架图，同时论文要紧撰写王震串口通信的程序编写第二章系统总体设计2.1系

12、统总结构图通过对智能窗帘的功能分析，得出的自动窗帘操纵系统总结构图，如图2-1所示：2.2总体原理图在系统总结构图的基础上，分析模块与模块之间的关系得出系统原理图,如图2-2所示：图2-2总下，完碍们人为的对其他的模坪加工,-一,-具体的第馈，单片和性对答军爆块的操纵部a窗帘臬理图1片机为核心:电机、光敏感应与PC机的辅助理部伤人的大脑，需要要调控与反机用于具体的实现智i是夏天，也就是说光也七的功目丁能模块作业串口RS232IS步进电机模块节，就是我下，步进电阳光，特别-分，要配合单片机部分.一生实现智能化是的各个数，用于显示.皿电路图如图23所示，系统PeB图如图24所示:单片机模块Im完成

13、智能化的要求钉;据，在系统中很闾心启%68aa3-图2-3系统原理图2.3程序流程图本作品的具体程序见附录一，程序流程图，如图2-5所示:Cj*Z)2-5程序流程图第三章系统模块设计3.1 系统的基本功能本设计要紧是想要一单片机为核心，在步进电机、光敏感应与PC机的辅助下，完成对智能窗帘的操纵。具体的说：单片机就像人的大脑，需要要调控与反馈，单片机上有对各个模块的操纵部件；步进电机则要紧用于驱动窗帘，就是我们人为的对其他的模块添加了一定命令，在各个模块正常工作的情况下，步进电机用于具体的实现智能化的功能；而光敏操纵模块就是基于窗帘遮挡阳光，特别是夏天，也就是说光敏可能模块作业整个系统功能的一部

14、分，要配合单片机部分完成智能化的要求；PC机用于显示我们的智能窗帘的在实现智能化是的各个数据，在系统中很必要与重要。3.1.1 步进电机的基本概述步进电机使用的型号为25BY481058F,其基本结构由转子与转轴构成，如图3-1：图3T步进电机图3-2步进电机操纵电路图步进电机的转动是通过软件来实现的，每次给步进电机一个值，让它步进一个角度，这样它就能够连续不停的转动，从而带动窗帘的开关。具体实现流程将在软件设计部分给出。3.12步进电机的工作原理步进电机模块用到了U1N2003芯片作为驱动芯片，起放大电流的作用；IN2-IN5是单片机四个引脚信号的输入，OUT2-0UT5是通过电流放大后的四

15、个信号，分别与四相五线步进电机的四个相相连；在每一瞬间，步进电机有一个线圈导通，每送一个励磁信号，步进电机旋转7.5度；这样就能够利用单片机编程，使步进电机正反转，同时加减速。3.2光敏感应模块3.2.1光敏的基本概述光敏感应模块是本设计智能化的一个表达，通过光敏传感器，不断接收外界的光照强度，从而自动判定是否开启或者者关闭窗帘。使用光敏电阻对光照进行采集，并将所采集的电压模拟信号量传入AD转换芯片A/DC0804,在52单片机上，读取AD芯片所转换过来的数字信号量，再将数字量通过函数转换来得到光照度。光敏模块的内部结构如图3-3所示：图3-3光敏模块的内部结构3.2.2光敏的工作原理在电路图33中，左边的模拟信号采集电路，是利用分压原理，将R2与光敏电阻两端的电压取出来，由于光敏电阻随着光照强度的增加而减小，因此模拟量也随着光照强