【《基于单片机的智能窗帘设计5500字》（论文）】.docx

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1、基于单片机的智能窗帘设计目录1绪论21.1 课题背景及意义212国内外发展现状21.3设计思想及基本功能22系统总体方案设计32.1 设计要求32.2 方案选择和论证33系统硬件设计53.1 整体方案设计532最小系统模块53.3 液晶显ZF电路73.4 光照强度采集电路73.5 电机驱动模块83.6 按键输入模块83.7 原理图94软件设计114.1 程序语言及开发环境H4.2 程序流程图设计115硬件组装与调试165.1 元器件的选择与测量165.2 元件的焊接与组装165.3 电路的调试165.4 调试问题17参考文献171结论1I课题背景及意义智能家居是我们新世纪的一个集温馨和便利的家

2、居生活环境。与一般家居生活相比教，智能家居生活已经不再是单单满足于提供一个日常起居的生活日常，更多的是满足便利的生活所需，还提供了更多信息和互动功能。很长一段时间以来，简单的生活空间已不符合我们对当下的生活空间的要求，一个更智能、方便和舒适的居家环境才是我们所需要的。1.2 国内外发展现状在当前的社会，智能窗帘广泛在国外使用，而我国在这个方面的发展稍微晚一点。随伴随着当今社会的进步以及人们追求更高精神层次的生活，智能家居的发展越来越快需求也越来越大。伴随着更多的智能家居来到我们的身边，人们对智能窗帘的认识也不再像是以前那样无法接受，反而伴随着更多的了解,更多的用户选择了智能窗帘2。目前，国外智

3、能窗帘产品在国内市场上的存在并不多。其次在转型时期，智能窗帘企业在前一阶段的迅猛增长和激烈竞争，在2005年后的智能窗帘行业产生了非常负面的影响：这包括过分夸大功能智能窗帘没有达到这个目标，只是厂商开发人员，但忽视了人员的培训和支持，这使得难于管理人员、商品价格动荡导致较高的用户投诉。智能窗帘的快速增长表明，智能窗帘行业已经进入了一个从停滞到融合和发展的新的转折阶段。1.3 设计思想及基本功能智能窗帘的开启与关闭我们可以通过按键实时控制智能窗帘。我设计的智能窗帘除了这个必备功能之外，还考虑了根据日出日落情况自动判断是否需要打开或者关闭窗帘。我们还考虑到了更多的用户需要个性化的窗帘打开或者关闭时

4、间，于是我们还增加了用户设定时间的自动控制功能。本设计在选用元器件材和设计方案上，选用简单的方案，耐用的器件，简化设计。最大程度的是满足设计需求。131手动控制用户随时依据需要能够随时通过按键打开或者关闭窗帘。达到随心所欲的要求。1.3.2 光照自动控制用户依据日常起居规律而自行设定的系统对于不同光照强度去打开窗帘或者关闭窗帘。1.3.3 时间控制时间控制功能是用户根据个人的作息规律去进行预设系统打开或者关闭窗帘的时间，系统会在指定时间将窗帘打开或者关闭。2系统总体方案设计2.1 设计要求一、灵活使用C语言，掌握单片机的各个接口;二、熟悉电路图的绘制，以及设计的仿真方法；三、能够搭建出设计所需

5、最小系统；四、掌握智能窗帘的方案选择与方案实施。2.2 方案选择和论证2.2.1 单片机的选择方案一：DSPo它的优点有温度和环境干扰小、易于集成等优点。但是,电路复杂以及成本高也是DSP不可忽略的问题。方案二：单片机。它的优点有可靠性强、性价比高、易上手、操作简单等。运算功能强、工程软件多、工程文件实现功能多都是单片机优点。经过以上思考，我们选用单片机，单片机工作稳定、可操作性强和性价比8o2.2.2 显示方案的选择方案一：点阵式数码管。它大都使用在显示大字体的公告以及通知上，如果本设计选用它作为显示器件，就过于多余,不适合本设计需要。所以舍弃点阵数码管。方案二：1CD液晶显示屏。优点就是显

6、示性能强大、价格实惠、清晰可见。这些优点对于本设计最适合不过。经过以上思考，决定选择液晶显示屏，因为它的显示性能更好且性价比更1)o2.2.3 电机的选择方案一：直流电机。使用直流电机作为本设计的动力选择，以此带动窗帘运动。直流电机的优点之一有高转速，经过这一优点可以快速的打开或者关闭窗帘。同时高转速带来的缺点也是不可忽视的，当我们想让让直流电机停止工作，直流电机由于惯性不能立即停止运转，会继续带动窗帘运动，这一缺点会导致窗帘系统受损；如果我们通过系统舍弃电机的高转速转速，通过系统去降低它的转速。这时又可能会出现无法克服运动阻力，窗帘无法正常运行。方案二：步进电机。使用步进电机作为本设计的动力

7、选择。步进电机可以在收到系统给定的停转命令后立即停止转动，窗帘也会跟随停止运动。从而使我们的运动机构完美运行。步进电机和直流电机相比，扭矩会更大，更容易使窗帘按照系统设定运动网。经过以上思考，我们选用步进电机，就可以做到更加精确的控制窗帘的运动。3系统硬件设计3.1 整体方案设计3.1.1 系统概述本次设计是在单片机的基础上加以其他必要器件。这时，我们就可以搭建设计所需的最小系统。然后我们增加其他模块如光照模块，电机模块等。最后进行设计仿真，焊接实物，达到实验所需要求。本次设计所需器件有：1602液晶的显示设备。控制模式、光照强度、时间等基本信息都通过1602液晶显示;光照强度电路是经过光敏电

8、阻接受光信号，然后传达给单片机，最后讲接收到的光信息在液晶上显示；步迸电机的正转与反转就代表了窗帘的运动；用五个按键实现基本的操作，通过这五个按键我们就可以对系统时间、控制模式、光照阈值、设定时间进行更改预设；至于供电环节，选用独立5V电源。系统框图图3-1系统框图3.2 最小系统模块3.2.1 TC89C52简介321.1概述STC89C52是耗能小、性能好的CMC)S8位微控制器9。321.28051单片机的引脚MCS-51系列单片机都是40个引脚，引脚丰富，功能强大，其外部引脚排列如图3-2所示。图3-2STC89C52引脚图3.2.2 小系统电路本设计是单片机的最小系统去围绕展开的。如

9、图33所示，由复位、晶振、电源三个部分组成设计所需最小系统10。复位电路在这里的作用是重启系统，是为了防止我们系统出问题的时候带来的问题。当我们系统出错的时候我们就可以使用复位按钮，从头再来。晶振电路构成是由电容和晶振构成。使此处电容存在的意义是为了帮助晶振更快的起振。电源部分采用5V的USB直接供电，选择多样，更加便捷。GND图3-3单片机的最小系统3.3 液晶显示电路3.3.11602液晶简介1602液晶显示器优点众多，重量轻、耗能小、显示字符简单、控制容易、成本低。液晶显示主要技术参数：最多可以显示32个字符，工作电压在4.5v到5.5v之间，最佳为5v,工作电流在5v的环境下为2.0m

10、A,字符尺寸为2.954.35(WH)mm3.3.2液晶引脚说明液晶的各个引脚说明如表3-1所示：表3/1602液晶引脚说明名称说明名称说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3V1液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7DO数据15B1A背光源正极8D1数据16B1K背光源负极3.4 光照强度采集电路3.4.1 光敏电阻光明电阻的原理是半导体的光电效应。光敏电阻本身并没有正负极之分，是一个构造十分简单的器件。它的阻值会受到入射光的影响而改变，一般情况下，入射光倘若增强的话，它的电导率会跟着变大，也就是说它

11、的阻值会对应变小；反之，阻值受到影响会变大11。3.4.2 光照强度采集电路3.5 该设计有随着光照强度改变自动控制窗帘闭合的功能，需要收集外界光照情况。通过光敏电阻收集光照信息。最后经过ADCo832的处理将数据传递到单片机中。如图3-10所示：3.6 电机驱动模块步进电机能够招脉冲信号转变为角位移。通常情况下，步进电机的转速以及停止的位置是可以通过系统进行很精确的控制。而且步进电机的运动情况仅和系统给出的脉冲信号的频率有关，与其他因素无关。3.7 本设计中的单片机输出的电流不能直接驱动步进电机，所以将U1N2003芯片作为驱动芯片来控制步进电机。3.8 按键输入模块由于本设计中存在模式的切

12、换等其它一些功能，因此需要用到按键来提供给操作者使用。独立键盘及矩阵键盘是我们常见的单片机键盘解决方案。因为本设计对按键上输入模块需求低，不需要过高的要求，所以本实验我们采用的是独立键盘12。为了满足设计需要，本设计使用“模式选择”、“阈值调整”、“时间预设”、“减”、“加”这五个按键。按键的连接图3-6所示:3.9 图3-6按键电路3.10 原理图本设计整个硬件电路如图3-7所示，在单片机的基础上加以时间模块、定时模块、光敏电路模块和步进电机模块。并将整个电路在专业软件中构造出来，进行模拟仿真。对于原理图的构建，首先我们应当将各个模块所涉及到的元器件加到我们新建工程中，然后合理规划布局，连线

13、。最后写入hex文件，进行模拟仿真。J1GNDSW15l-=7181PIOP11P12PBP14P15PI6PI7RESETP30KXDP31TXDP32NTP33示而P34T0P35T1P36WRP37RDXTA12XT11GNDCQl 2 31456 7-A E-N 76543 2 10VCCHMPOPOPOP(MP()POP()EAALSENP2P2P2P2P2P2P2P2VCC产38573635亘5T31302728F23222R6vccI1D141ED51602U3GNDVCCWGNDINIIN2IN3IN4IN5IN6IN7GNDOUTIOUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OU

14、T7VCCU1N2OO312I1StepperMotor101VCC4软件设计4.1 程序语言及开发环境C语言是一种高级计算机编程语言。它很广泛应用于各类研究中，且拥有大数据处理能力，对于任何类型的科学研究需要都有很大作用。4.2 程序流程图设计421总体程序流程图设计主函数流程图如图4-1所示。先读取时钟芯片的时间内容，而后在液晶显示出来时间数据。如果按下按钮，系统）将根据不同的按钮进行不同的数据处理。在手动模式下，通过按键发出指令，系统会打开或者关闭窗帘；在时间模式下，窗帘按照我们设定的时间进行控制；光控模式下，系统依据当前的光照，根据系统预设的光照值，光4.2.21602液晶程序设计液晶先显示位置，进行字符串的表示，例如“zdd”，它在开头以字母“z”开头,然后一个接一个地结束，直到字母“d”的末尾才完成显示14。开始液晶函数的部分程序void1cd1nit()(1cdWriteCmd(0x38);16*2显示，5*7点阵，8位数据口1cdWriteCmd(OxOC);/开显示，不显示光标1cdWriteCmd(0x06);/地址加1,当写入数据后光标右移1cdWriteCmd(OxO1);/清屏)4.2.3 光照采集模块电路设计外界的光照强度由光敏电阻进行采集，然后给出系统信号。