智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、 .PAGE44 / NUMPAGES50畢業(yè)設(shè)計說明書題 目：智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（

2、論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使

3、用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘 要隨著生活水平的提高，智能家居越來越被人們關(guān)注。智能窗簾也隨著科技發(fā)展悄然興起，它不但具備窗簾優(yōu)雅美觀的特點，而且還能提供智能化的服務(wù)，使家居生活更加舒適、溫馨與貼心。本文設(shè)計的是基于單片機控制系統(tǒng)的智能窗簾。它具備光感、紅外遙控、溫度顯示、定時等功能。該窗簾可以根據(jù)外界的光亮程度來控制窗簾

4、開啟，從而達到調(diào)節(jié)室光線，同時還提供按鍵來控制窗簾的關(guān)合。為了方便用戶使用，增設(shè)定時模塊，用戶可根據(jù)自身的需要對某段時間，設(shè)置窗簾的開啟程度。當(dāng)定時結(jié)束，窗簾自動切換到光感模式實現(xiàn)對室光線的控制。同時，還增設(shè)溫度顯示，使用戶可以了解溫度狀況。關(guān)鍵詞：智能窗簾：紅外遙控；光感控制；單片機AbstractWith the improvement of living standards, more and more intelligent household is paid close attention to people. Intelligent curtain alsoarisen quick

5、ly with science and technology development , it not only has the characteristics of elegant and beautiful , and still can provide intelligence service, make household life more comfortable, warm and sweet. In this paper the design is based on single chip microcomputer control system of intelligent c

6、urtain. It has light feeling, infrared remote control, temperature display, timing, and other functions. The curtain can according to outside of light to control the curtain open, so as to adjust light, while still providing button to control of the curtain close. In order to facilitate the user use

7、, add timing module, the user can the need according to oneself for a period of time, setting of the curtain open degree. When the timing end, the curtain to switch to light sensor model to achieve control of indoor light. At the same time, it also add temperature display, the user can understand te

8、mperature conditions. Key words: Intelligent curtain: infrared remote control; Light sensor control; Single-chip microcomputer目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc28905 摘 要 PAGEREF _Toc28905 I HYPERLINK l _Toc28860 Abstract PAGEREF _Toc28860 II HYPERLINK l _Toc11708 第1章 緒論 PAGEREF _Toc11708 1 HYPERLI

9、NK l _Toc15933 1.1 設(shè)計的背景和意義 PAGEREF _Toc15933 1 HYPERLINK l _Toc32617 1.2 本設(shè)計的容 PAGEREF _Toc32617 1 HYPERLINK l _Toc18506 1.3 存在的主要問題 PAGEREF _Toc18506 2 HYPERLINK l _Toc23337 第2章 總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc23337 4 HYPERLINK l _Toc25079 2.1 主控制系統(tǒng)CPU PAGEREF _Toc25079 4 HYPERLINK l _Toc14201 2.2 硬件總體方案 PAGER

10、EF _Toc14201 5 HYPERLINK l _Toc16547 2.3 窗簾結(jié)構(gòu)安裝與電機選擇 PAGEREF _Toc16547 6 HYPERLINK l _Toc29128 第3章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計 PAGEREF _Toc29128 8 HYPERLINK l _Toc31582 3.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 PAGEREF _Toc31582 8 HYPERLINK l _Toc16062 3.2 端口分配 PAGEREF _Toc16062 9 HYPERLINK l _Toc28323 3.3 屏幕顯示模塊 PAGEREF _Toc28323 9 HYPERLINK l _

11、Toc24984 3.4 電機驅(qū)動模塊 PAGEREF _Toc24984 10 HYPERLINK l _Toc28352 3.5 光感模塊 PAGEREF _Toc28352 10 HYPERLINK l _Toc2913 3.6 33按鍵模塊 PAGEREF _Toc2913 11 HYPERLINK l _Toc18082 3.7 紅外模塊 PAGEREF _Toc18082 12 HYPERLINK l _Toc2334 3.8 溫度顯示模塊 PAGEREF _Toc2334 12 HYPERLINK l _Toc11746 3.9 蜂鳴器 PAGEREF _Toc11746 13

12、HYPERLINK l _Toc24606 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc24606 14 HYPERLINK l _Toc30782 4.1 主程序設(shè)計 PAGEREF _Toc30782 14 HYPERLINK l _Toc4586 4.2 光感程序設(shè)計 PAGEREF _Toc4586 14 HYPERLINK l _Toc20120 4.3 電機驅(qū)動模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc20120 16 HYPERLINK l _Toc14171 4.4 定時模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc14171 16 HYPERLINK l _Toc18009 4.5 倒計時程序

13、設(shè)計 PAGEREF _Toc18009 17 HYPERLINK l _Toc3196 4.6 溫度模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc3196 18 HYPERLINK l _Toc13296 4.7 外部中斷子程序 PAGEREF _Toc13296 19 HYPERLINK l _Toc5737 第5章 制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc5737 22 HYPERLINK l _Toc20787 5.1 制作 PAGEREF _Toc20787 22 HYPERLINK l _Toc29732 5.2 調(diào)試 PAGEREF _Toc29732 22 HYPERLINK l _Toc25

14、493 附錄1 電路原理圖 PAGEREF _Toc25493 26 HYPERLINK l _Toc21990 附錄2 電路PCB圖 PAGEREF _Toc21990 27 HYPERLINK l _Toc8374 附錄3 安裝示意圖 PAGEREF _Toc8374 28 HYPERLINK l _Toc28660 附錄4 實物圖 PAGEREF _Toc28660 29 HYPERLINK l _Toc29790 附錄5 元件清單 PAGEREF _Toc29790 30 HYPERLINK l _Toc19747 附錄6 源程序 PAGEREF _Toc19747 31 HYPERL

15、INK l _Toc7035 致 45第1章 緒論1.1 設(shè)計的背景和意義21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進步。利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。在現(xiàn)代社會，對室設(shè)計而言，窗簾不僅具有遮光作用，更有美化功能，它不僅可以協(xié)調(diào)居室的色彩搭配，而且能夠柔化空間造型的線條，營造溫馨愜意的環(huán)境。隨著高新技術(shù)與電子器件的發(fā)展，光控、溫控與遙控窗簾應(yīng)運而生，給人們的生活帶來了很多方便。單片機控制的自動窗簾控制系統(tǒng)，既能解決每天手動拉開和關(guān)上窗簾的不便，又顯示出了生活

16、的檔次，同時還可以根據(jù)光線的明暗來自動控制窗簾的開關(guān)，以調(diào)節(jié)室的光線，更進一步地滿足了人們的享受要求。同時，遙控和定時的組合控制，可以讓人們在需要的時段，方便、快捷使用。自動控制窗簾系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義，它改變了人們的生活方式，單片機控制的自動窗簾控制系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶營造一個高效、舒適、便利的居住環(huán)境，給人們?nèi)粘Ｉ顜砹藰O方便。自動控制窗簾系統(tǒng)又牽扯一大批產(chǎn)業(yè)，單片機控制的自動控制窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批各類企業(yè)介入，從而牽動一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2 本設(shè)計的容主要設(shè)計容：窗簾結(jié)構(gòu)設(shè)計、窗簾安裝布局的設(shè)計、控

17、制系統(tǒng)軟件的設(shè)計和硬件的選擇。窗簾結(jié)構(gòu)設(shè)計：在現(xiàn)代的審美觀念中，人們往往追求的整體美觀，同時窗簾作為整體家居環(huán)境的一部分，它的結(jié)構(gòu)和尺寸大小有一定的限制。為了滿足人們對美的追求，在設(shè)計過程中采用硬度高、質(zhì)量輕的鋁合金材料來制作窗簾的整體框架。窗簾安裝布局的設(shè)計：窗簾光感模塊依靠兩個光感模塊和三個限位開關(guān)來實現(xiàn)。對于不同尺寸的窗簾，可根據(jù)實際情況改變限位開關(guān)的距離來實現(xiàn)控制?？刂葡到y(tǒng)軟件的設(shè)計：智能窗簾的智能化體現(xiàn)在其自身光控部分，當(dāng)人們在室休息、工作的時候，由于外界光線強度的改變，可能給在室的人們造成不適，而光控剛好解決了這一缺陷。只要事先設(shè)置好光感的強度，程序就可根據(jù)這個光線改變而實現(xiàn)窗簾的

18、開合，從而改變室光線強度，給人們一個舒適、溫馨的環(huán)境。系統(tǒng)的定時部分可提供任何狀態(tài)下12個小時的定時功能，在定時結(jié)束后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到光感模式，同時用戶也可在未到時間的情況下重新開啟光感模式。本系統(tǒng)還可提供溫度時時檢測，時刻提醒用戶注意溫度變化。1.3 存在的主要問題1.3.1 光感功能的實現(xiàn)光感部分主要可分成光感檢測和光感執(zhí)行兩部分。光感檢測依靠的是光敏電阻的使用。光敏電阻可分成暗電流和亮電流兩部分。暗電流：光敏電阻在室溫條件下，全暗（無光照射）后經(jīng)過一定時間測量的電阻值，稱為暗電阻，此時在給定電壓下流過的電流。亮電流：光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時流過的電流。光敏電

19、阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。實用的光敏電阻的暗電阻往往超過1M,甚至高達100M，而亮電阻則在幾k以下，暗電阻與亮電阻之比在102106之間，可見光敏電阻的靈敏度很高。而本設(shè)計中在光感電路加入一個滑動電阻，用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)毓饩€的實際情況來改變光感元件對光線的敏感程度，從而達到完美的控制目的。光感執(zhí)行部分主要包括一個直流電機和三個限位開關(guān)來實現(xiàn)。當(dāng)光敏電阻判斷光線強度改變時，電機按相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動。以光線程度變強為例，電機向窗簾關(guān)合的方向運動，當(dāng)繞繩碰到某一限位開關(guān)時，電機停止轉(zhuǎn)動。再進入另一光敏電阻的判斷，如果還是超過設(shè)定的位

20、置，電機繼續(xù)以同方向轉(zhuǎn)動，碰到行程開關(guān)停止。1.3.2 遙控功能的實現(xiàn)遙控器使用方便，功能多。目前已廣泛應(yīng)用在電視機、VCD、DVD、空調(diào)等各種家用電器中，且價格便宜，市場上非常容易買到。如果能將遙控器上許多的按鍵解碼出來，用作單片機系統(tǒng)的輸入，則解決了常規(guī)矩陣鍵盤線路板過大、布線復(fù)雜、占用IO口過多的弊病。而且通過使用遙控器，操作時可實現(xiàn)人與設(shè)備的分離，從而更加方便使用。紅外線的是一種波長為950nm的光，超出人類的可視光譜圍，因此是不可見的。這也是我們用它來做遙控的原因之一，另一個原因就是紅外線很容易人工生成，成本低廉。雖然人眼不能直接看到紅外線，但是通過攝像機或者數(shù)碼相機，我們就能在圖片

21、里看到它們。不幸的是我們周圍有很多紅外源。太陽是最大的紅外源，其它的比如燈泡，蠟燭，中央加熱系統(tǒng)，甚至是我們的身體都是紅外源。事實上，只要是發(fā)熱的物體，就會發(fā)射紅外線。所以我們必須采取一些措施來防止我們的控制信號受到干擾，采用調(diào)制可以使我們的控制信號免受干擾。通過調(diào)制，我們把紅外線以特殊的頻率發(fā)射，然后紅外接收設(shè)施以一樣的頻率來接收，從而避免干擾?？傮w方案設(shè)計2.1 主控制系統(tǒng)CPU方案一：STC單片機STC公司的單片機主要是基于8051核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強. 其中，STC公司

22、推出了了STC89系列單片機，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系列單片機是MCS-51系列單片機的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片資源上與標準8052單片機完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機高速(最高時鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。方案二：MOTOROLA單片機 MOTOROLA是世界上最大的單片機廠商。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點，在8位機方面有68HC05和生級產(chǎn)品68HC08，68HC05有30多個系列，200多個品種，產(chǎn)量已超

23、過20億片。8位增強型單片機68HC11也有30多個品種，年產(chǎn)量在1億片以上。生級產(chǎn)品有68HC12。16位機68HC16也有十多個品種。32位單片機的683XX系列也有幾十個品種。近年來，以PowerPC、Coldfire、M.CORE等為CPU，將DSP未為輔助模塊集成的單片機也紛紛推出，目前仍是單片機的首選牌品。MOTOROLA單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強，更適合用于工控領(lǐng)域與惡劣的環(huán)境。MOTOROLA8位單片機過去的策略是以掩膜為主，最近推出OTP計劃以適應(yīng)單片機發(fā)展趨勢，在32位機上，M.CORE在性能和功耗

24、方面都勝過ARM7。方案三：Scenix單片機 Scenix單片機的I/O模塊有新意。I/O模塊的集成與組合技術(shù)是單片機技術(shù)不可缺少的重要方面。除傳統(tǒng)的I/O功能模塊如并行I/O、URT、SPI、I2C、A/D、PWM、PLL、DTMF等，新的I/O模塊不斷出現(xiàn)，如USB，CAN、J1850，最具代表性的是MOTOROLA32位單片機，它集成了包括各種通信協(xié)議在的I/O模塊，而Scenix單片機在I/O模塊的處理上引入虛擬I/O的新概念。Scenix采用了RISC結(jié)構(gòu)的CPU，使CPU最高工作頻率達50MHz。運算速度接近50MIPS。有了強有力的CPU，各種I/O功能便可以用軟件的辦法模擬。

25、單片機的封裝采用20/28引腳。公司提供各種I/O的庫函數(shù)，用于實現(xiàn)各種I/O模塊的功能。這些用軟件完成的模塊包括多路UART、多種A/D、PWM、SPI、DTMF、FSK、LCD驅(qū)動等，這些都是通常用硬件實現(xiàn)起來也相當(dāng)復(fù)雜的模塊。綜合比較三個方案，方案一工具好用，DEMO易搞，成本偏低，所以此次選用的是AT89C52單片機。這是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C52 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。同時具有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針

26、，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。圖2.1 80C52圖2.2 硬件總體方案硬件設(shè)計的好壞決定整個方案的成功與否，所以在硬件設(shè)計時，在實現(xiàn)功能的情況下電路設(shè)計越簡單越好，這樣才能保證這個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本系統(tǒng)硬件原理如圖2.2所示。圖2.2 硬件設(shè)計圖2.3 窗簾結(jié)構(gòu)安裝與電機選擇2.3.1 窗簾

27、結(jié)構(gòu)安裝家居窗簾不僅要美觀，而且得低噪音，高穩(wěn)定性。因此采用在滑線上縛有一或二只永磁體，與之相對應(yīng)有一或二只吊環(huán)是磁性材料制成，滑線上縛有永磁體，在封閉的簾桿腔運行，而吊環(huán)全部套在簾桿外周或嵌進下部開的縫，永磁體用磁力透過簾桿牽引吊環(huán)，這種新型電動窗簾滑線不外露，不會蒙塵和纏繞，可以電動手拉兼容。 圖2.3 窗簾結(jié)構(gòu)示意圖2.3.2 電機選擇表2.1 直流電機參數(shù)型號峰值堵轉(zhuǎn)最大空載轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m） 電流（ A） 電 壓 （V）功率（W）GW31ZY-63 7.5 1.5 12 18 63本設(shè)計采用的是12V的來直流電機驅(qū)動，計算轉(zhuǎn)數(shù)與扭矩如下：按上表參數(shù)計算電機在9V下的扭矩

28、，N=最大空載轉(zhuǎn)數(shù)（運行電壓峰值電壓）=63（912）=47.25r/minM=峰值堵轉(zhuǎn)扭矩（運行電壓峰值電壓）=7.5(912)=5.625N.m 在9V的狀態(tài)下，電機產(chǎn)生5.625的扭矩足以帶動繞繩的轉(zhuǎn)動。 圖2.4 GW31ZY-63直流電機圖控制系統(tǒng)電路設(shè)計根據(jù)上述設(shè)計方案，完成的硬件設(shè)計電路包括：屏幕顯示電路，電機驅(qū)動電路，紅外接收電路，光感采集電路，溫度采集電路，33的矩陣按鍵電路，蜂鳴器電路和定位開關(guān)電路。3.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計最小系統(tǒng)包括單片機電源接入，復(fù)位按鍵與晶振電路。單片機工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機

29、器周期，這是一個時間基準。機器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機器周期也是單片機定時器和計數(shù)器的時間基準。復(fù)位電路對單片機系統(tǒng)意義非凡，單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。最小電路如圖3.1所示。 圖3.1 最小系統(tǒng)圖3.2 端口分配89C52芯片同時具有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，

30、2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時鐘電路。合理安排端口如表3.1表3.1 端口分配圖單片機端口外圍電路P0.0-P0.7,P2.0-P2.2屏幕顯示模塊P2.5-P2.7電機驅(qū)動模塊P2.3-P2.4光感模塊P1.0-P1.2，P1.3-P1.533矩陣按鍵模塊P1.6-P1.7，P3.0定位開關(guān)模塊P3.2紅外線P3.3溫度模塊P3.7蜂鳴器3.3 屏幕顯示模塊1602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定

31、的代碼。屏幕上主要顯示定時時間和時時溫度。定時模塊的時間顯示小時和分鐘，采用倒計時模式。液晶模塊電路圖如圖3.2圖3.2 液晶模塊圖3.4 電機驅(qū)動模塊本次設(shè)計采用的是12V直流電機提供動力，所以設(shè)計使用3個繼電器組合成電機控制模塊控制。1號繼電器打開時，電動機正轉(zhuǎn)：1號、2號、3號三個繼電器同時打開時，電動機反轉(zhuǎn)：1號、2號、3號三個繼電器同時關(guān)閉，電機停止轉(zhuǎn)動。電機驅(qū)動電路如下圖3.3圖3.3 電機驅(qū)動模塊圖3.5 光感模塊光感模塊采用光敏電阻和滑動變組組合，通過改變滑動變阻組值的大小可以改變光感模塊對光線的感應(yīng)敏感度。本設(shè)計采用兩個光感模塊，這樣用戶就可以設(shè)定兩個光線值，當(dāng)1號光感模塊檢

32、測到光線強度達到設(shè)定值時，LED燈點亮，同時反饋主電路產(chǎn)生窗簾關(guān)合的動作。當(dāng)光線強度再次加強，達到2號模塊設(shè)定值，模塊再次反饋給主電路產(chǎn)生關(guān)合窗簾的動作。光線減弱則相反。光感模塊電路如圖3.4 圖3.4 光感模塊圖3.6 33按鍵模塊本設(shè)計需要按鍵較多，為了減少端口的使用，所以采用了3X3的矩陣鍵盤設(shè)計。鍵盤功能如下：1號鍵：定時模式開啟，溫度顯示關(guān)閉，光感模式關(guān)閉。2號鍵：每按一下，分鐘加一。3號鍵：每按一下，小時加以。4號鍵：定時模式關(guān)閉，溫度顯示開啟，光控模式開啟。5號鍵：定時時間清零。6號鍵：定時時間分鐘部分顯示30.7號鍵：電動機停止轉(zhuǎn)動。8號鍵：電動機正轉(zhuǎn)，窗簾開啟。9號鍵：電動機

33、反轉(zhuǎn)，窗簾閉合。33鍵盤模塊電路如圖3.5 圖3.5 33按鍵模塊圖3.7 紅外模塊為了方便用戶使用，本設(shè)計還提供紅外線遙控功能，采用的VS1838紅外接頭。其中的九個按鍵和33的矩陣按鍵功能一樣。紅外模塊電路圖如圖3.6圖3.6 紅外模塊圖3.8 溫度顯示模塊為了時刻提醒用戶注意溫度變化，本設(shè)計特別增加了溫度顯示模塊。采用18B20單線數(shù)字式溫度計，時時檢測室溫度，液晶屏幕上同步顯示。溫度模塊電路如圖3.7 圖3.7 溫度模塊圖 3.9 蜂鳴器為了提醒用戶定時結(jié)束，使用蜂鳴器發(fā)出警報音，同時在使用紅外遙控解碼時，蜂鳴器發(fā)出嘀的一聲，提醒用戶解碼成功。本設(shè)計采用的是無緣蜂鳴器。蜂鳴器電路圖如圖

34、3.8圖3.8 蜂鳴器模塊圖系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計此次程序設(shè)計包括，溫度、時間顯示，鍵盤和紅外遙控設(shè)計，光感模式設(shè)計。當(dāng)單片機上電，程序完成初始化，調(diào)用溫度、時間顯示程序，調(diào)用光感子程序并開啟，同時鍵盤和紅外被按檢測開啟。當(dāng)有按鍵被按下，執(zhí)行按鍵相對應(yīng)程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計如下圖4.1圖4.1 主程序流程圖4.2 光感程序設(shè)計利用硬件滑動變阻器設(shè)定光敏電阻的光感值，使用三個行程快關(guān)控制電機的停止，同時為了更好的控制電機轉(zhuǎn)動引入了多個虛擬開關(guān)。設(shè)定光感2號的光感值高于1號。當(dāng)光線達到1號設(shè)定值時，電動機正轉(zhuǎn)，窗簾逐步閉合，同時碰到行程開關(guān)停止。當(dāng)光線達到光感2號光感值時，電動機再次正轉(zhuǎn)，窗簾

35、全部閉合。反之，窗簾開啟。流程圖如下：圖4.2 光感模式流程圖4.3 電機驅(qū)動模塊設(shè)計本次電機驅(qū)動模塊采用的是三個繼電器控制電機的正反轉(zhuǎn)，編號為1號，2號，3號。當(dāng)三個繼電器同時關(guān)閉時，直流電機停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)1號繼電器開啟，2號、3號繼電器關(guān)閉，直流電機正轉(zhuǎn)；當(dāng)三個繼電器同時開啟時，直流電機反轉(zhuǎn)。電機驅(qū)動模塊流程圖如下：圖4.3 電機驅(qū)動流程圖4.4 定時模塊設(shè)計為了方便用戶使用，特別增加了定時模塊。待鍵盤或者遙控按鍵時間設(shè)定以后，開啟定時功能鍵，溫度顯示隱藏，光感功能暫停，利用遙控或者鍵盤設(shè)置窗簾開合狀態(tài)。在定時過程中，用戶可隨時改變窗簾開啟的大小，也可在定時未結(jié)束時暫停定時功能重新開啟光感模

36、塊。等到定時時間結(jié)束，溫度顯示，光感功能自動開啟。 圖4.4 定時模塊流程圖4.5 倒計時程序設(shè)計為了使用戶知道定時時間，本設(shè)計采用倒計時模式顯示定時時間。秒表累計到60，分鐘減一；當(dāng)分鐘為0時，判斷小時是否為0；小時為0，倒計時結(jié)束；小時不為0，分鐘變?yōu)?0，小時減一。倒計時程序流程圖如下： 圖4.5 倒計時流程圖4.6 溫度模塊設(shè)計根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋

37、放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。溫度模塊流程圖如下: 圖4.6 溫度流程圖4.7 外部中斷子程序紅外線外部中斷，采用萬能遙控器和VS1608紅外接受。9個按鍵實現(xiàn)矩陣鍵盤對應(yīng)的功能。紅外線中斷流程圖：圖4.7 紅外中斷流程圖定時中斷程序主要功能是對窗簾定時使用，單片機通過定時器單片機輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng)12 分頻后得到的，所以定時器也可看作是對計算機機器周期的計數(shù)器，本次采用的是11.0592M 的晶振，故每接收一個輸入脈沖的時間約為1.085s，設(shè)定脈沖溢出的個數(shù)來確定1S的時間值。定時中斷程

38、序流程圖如下： 圖4.8 定時中斷流程圖制作與調(diào)試5.1 制作制作電路板最重要的并且最難的一塊便是最小系統(tǒng)的焊接，因為這是核心的部分，之后焊接的電路都得和它連接，它的好壞直接決定著整個設(shè)計的成敗。在焊接電路前，得先準備好焊接所需要的電器元件，電阻，三極管，電容等都有很多的規(guī)格，所以得找到本次設(shè)計電路所需的。根據(jù)以設(shè)計的好的原理圖，逐步焊接晶振電路，復(fù)位電路，紅外電路，屏幕顯示電路和蜂鳴器電路。調(diào)用單片機程序，測試這些局部功能，馬上就發(fā)現(xiàn)了問題，紅外遙控經(jīng)常失效，解碼失敗。仔細比較原理圖的元器件的連接電路，發(fā)現(xiàn)在焊接晶振時，自己使用了12M的晶振，所以導(dǎo)致了遙控的失效問題。發(fā)現(xiàn)問題后，直接將晶振

39、換成了11.0592的晶振，再次測試遙控功能，遙控馬上成功。在焊接完屏幕顯示電路后，發(fā)現(xiàn)屏幕白屏，不顯示任何數(shù)據(jù)，用萬用表檢測電路，但是沒有發(fā)現(xiàn)任何問題,后來還是王老師說的，原來是滑動變阻器調(diào)節(jié)的幅度不夠，重新調(diào)整了滑動變組后，屏幕顯示的功能馬上也解決了。在制作好最小系統(tǒng)后，開始了外圍電路的焊接，在電機驅(qū)動電路焊接的時候，問題又出現(xiàn)了。利用繼電器來控制直流電機正反轉(zhuǎn)，需要的是改變接入電流正負，通過三個繼電器的組合，一個起到電流總開關(guān)的作用，另外兩個實現(xiàn)電流的變相。焊接好電路后，接下來的就是程序的調(diào)試了。5.2 調(diào)試 等到全部的硬件焊接完成后，確認電路沒有短路，虛焊后就進入了程序調(diào)試階段。程序的

40、調(diào)試也是按部就班，所以按照能功能實現(xiàn)顯性來安排。從電機驅(qū)動模塊開始，在電機驅(qū)動效果出現(xiàn)后，在增加按鍵功能，實現(xiàn)定時功能。調(diào)試到這里，就到了本設(shè)計核心程序，光感模塊程序了。光感模塊實際上就在電機驅(qū)動模塊的基礎(chǔ)上增加光感開關(guān)，虛擬開關(guān)，組合而成，在這個模塊里，最重要的就是虛擬開關(guān)的設(shè)置了，因為每個步驟都有好幾個開關(guān)的需要設(shè)置。所以需要一個一個慢慢的調(diào)試。最后的就是遙控功能，實現(xiàn)按鍵功能復(fù)制到遙控鍵盤上。遙控功能采用的是外部中斷，老是出現(xiàn)遙控按鍵緩慢，要重復(fù)按好幾下才能實現(xiàn)，所以就直接把遙控功能鍵部分放到中斷里面，問題馬上就解決了。圖5.1 調(diào)試過程圖參考文獻1邱麗芳,志剛,胡漢輝. 單片機原理與應(yīng)

41、用M. ：大學(xué)，2011.2學(xué)海. 標準80C51單片機基礎(chǔ)教程原理篇M. ：航空航天大學(xué)，2006.3偉. 單片機C語言程序設(shè)計實訓(xùn)100例M. 電子工業(yè)，2009.4童詩白,華成英. 模擬電子技術(shù)（第四版）M. 高等教育，2006.5閻石. 數(shù)字電子技術(shù)（第五版）M. 高等教育，2005.6康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M. 高等教育，2005.7葉冰,董欣,家維. 智能園區(qū)系統(tǒng)集成技術(shù)J. 工程設(shè)計CAD與智能建筑，1999，33(3)：29-31.8騰飛. 智能家居就在眼前J. 中國計算機用戶，2001，11(3)：25-27.9丁元杰. 單片微機原理與應(yīng)用M. 機械工業(yè)，2003.1

42、0王明順,吳省. 可涓流充電的串行實時時鐘芯片DS1302與其應(yīng)用J. 電子技術(shù)應(yīng)用，1996，10(3):49-51.11惠柳. 串行實時時鐘芯片DS1302與其應(yīng)用J. 工業(yè)學(xué)院，1998，9(2):30-34.12徐發(fā)榮. DS1302、HT1380時鐘芯片與8031單片機的接口技術(shù)J. 國外電子原器件，1999，1(3):25-27.13徐福成,會成. 電子制作,2004年合訂本上,自己動手搭建單片機學(xué)習(xí)開發(fā)系統(tǒng)J. 2004，3(4):25-28.14光飛,樓然苗,胡佳文等. 單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)M. ：航空航天大學(xué)，2004.15覃韋玲. 利用單片機進行紅外線編、解碼遙控J. 電

43、子世界，2002(2):30-31.16侯勇,王泊林,顧燕. 一體化紅外線接收模塊與其在紅外秒表通訊中的應(yīng)用J. 儀器儀表與裝置，2001.5.17鄒書文,黃光桂. 紅外遙控單片機J. 電腦與信息技術(shù)，1995，2(3):21-23.18學(xué)軍. 如何用MCS-51單片機擴展串口進行通訊J. 機械，2003，2(2):31-32.19海濤. 關(guān)于如何提高單片機系統(tǒng)可靠性的探討J. 機械，2005，3(3):26-28.20高彥波,巖,畢曉燕. PC與單片機之間的遠距離并行通訊卡J. 電站設(shè)備自動化，2001，3(3):29-31.21艷紅. 單片機I/O口不宜用作直接驅(qū)動出口J. 電站設(shè)備自動化

44、，2003，2(2):29-30.22方建軍,仕良. 機械動態(tài)仿真與工程分析M. ：化學(xué)工業(yè),，2004.23單泉,狄,吳高陽等. Pro/Engineer Wildfire 3.0中文版標準實例教程M. ：機械工業(yè),，2006.24瑞新,朱維克,于梅. AutoCAD2005中文版應(yīng)用教程M. ：機械工業(yè),，2005.25杜文豐. AutoCAD2005中文版機械制圖M. ：大學(xué)，2003.26世昌. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)M. ：大學(xué)，2002.27 秀艷. 畫法幾何與機械制圖M. ：高等教育,，2004.28朝青. 單片機原理與接口技術(shù)M. ：航空航天大學(xué)，1998.29何立民. 單片機應(yīng)用技

45、術(shù)選編M. ：航空航天大學(xué)，1997.30譚浩強. C語言程序設(shè)計M. ：清華大學(xué)，2005.附錄1 電路原理圖附錄2 電路PCB圖附錄3 安裝示意圖附錄4 實物圖附錄5 元件清單器件名稱型號數(shù)量器件名稱型號數(shù)量芯片STC89C521紅外遙控接頭VS18381光感集成塊LM2932溫度集成塊18B201液晶顯示器LCD16021排阻10K3 電容 30pf2 電阻 1K110pf22K2滑動變阻器10K110K1電解電容10uf11008晶振11.05921 開關(guān)按鍵開關(guān)10繼電器JQC-3F3行程開關(guān)4蜂鳴器普通1接線柱300V10A2直流電機12V1三極管PNPS85503附錄6 源程序#

46、include /包含單片機寄存器的頭文件#include /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件sbit IR=P32; /將IR位定義為P3.2引腳sbit RS=P20; /寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P21; /讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P22; /使能信號位，將E位定義為P2.2引腳sbit BF=P07; /忙碌標志位，將BF位定義為P0.7引腳sbit BEEP = P37; /蜂鳴器控制端口P36 unsigned char flag;#define uint unsigned int #define uchar unsign

47、ed charint i;unsigned char second;unsigned char min;unsigned char hour;unsigned char code digit11=0123456789-; /定義字符數(shù)組顯示數(shù)字char code w_d=dsz;unsigned char code Temp=W; /說明顯示的是溫度unsigned char code Cent=C; /溫度單位unsigned char flag1,tltemp;/負溫度標志 和臨時暫存變/*以下是DS18B20的操作程序 */ sbit DQ=P33;unsigned char time;

48、 /設(shè)置全局變量，專門用于嚴格延時unsigned char a4; /儲存用戶碼、用戶反碼與鍵數(shù)據(jù)碼、鍵數(shù)據(jù)反碼unsigned int LowTime,HighTime; /儲存高、低電平的寬度sbit f1=P25;sbit f2=P26;sbit f3=P27;sbit k1=P23;sbit k2=P24;sbit k3=P36;sbit k4=P16;uchar k5=0;bit k6=0;bit k7=1;bit k8=0;bit k9=1;bit k10=0;bit k11=0;sbit hang1=P10;sbit hang2=P11;sbit hang3=P12;sbit

49、lie1=P13;sbit lie2=P14;sbit lie3=P15;sbit g1=P16;sbit g2=P17;/*函數(shù)功能：延時1ms*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33;j+); /*函數(shù)功能：延時若干毫秒入口參數(shù)：n*/ void delay(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); /*/void beep()/蜂鳴器響一聲函數(shù) unsigned char i; for (i=0;i100;i+) delay

50、1ms(); BEEP=!BEEP; /BEEP取反 BEEP=1; /關(guān)閉蜂鳴器 delay(250); /延時 /*函數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/ unsigned char BusyTest(void) bit result;RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS為低電平，RW為高電平時，可以讀狀態(tài) RW=1; E=1; /E=1，才允許讀寫 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 result=BF; /將忙碌標志電平賦給resultE=0;

51、return result; /*函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊入口參數(shù)：dictate*/void WriteInstruction (unsigned char dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS和R/W同時為低電平時，可以寫入指令 RW=0; E=0; /E置低電平(根據(jù)表8-6，寫指令時，E為高脈沖， / 就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置0 _nop_(); _nop_(); /空操作兩個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 P0=dictate; /將數(shù)據(jù)送入P0口，即寫入指令或地址 _nop_(); _

52、nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 E=1; /E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 E=0; /當(dāng)E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊開始執(zhí)行命令 /*函數(shù)功能：指定字符顯示的實際地址入口參數(shù)：x*/ void WriteAddress(unsigned char x) WriteInstruction(x|0 x80); /顯示位置的確定方法規(guī)定為80H+地址碼x /*函數(shù)功能：將數(shù)據(jù)(字符的標準ASCII碼)寫入液晶模塊入口參數(shù)：y(為字符常量)*/ v

53、oid WriteData(unsigned char y) while(BusyTest()=1); RS=1; /RS為高電平，RW為低電平時，可以寫入數(shù)據(jù) RW=0; E=0; /E置低電平(根據(jù)表8-6，寫指令時，E為高脈沖， / 就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置0 P0=y; /將數(shù)據(jù)送入P0口，即將數(shù)據(jù)寫入液晶模塊 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 E=1; /E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個機器周期，給硬件反應(yīng)時間 E=0; /當(dāng)E由高

54、電平跳變成低電平時，液晶模塊開始執(zhí)行命令 /*函數(shù)功能：對LCD的顯示模式進行初始化設(shè)置*/void LcdInitiate(void) delay(15); /延時15ms，首次寫指令時應(yīng)給LCD一段較長的反應(yīng)時間 WriteInstruction(0 x38); /顯示模式設(shè)置：162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口delay(5); /延時5msWriteInstruction(0 x38);delay(5);WriteInstruction(0 x38);delay(5);WriteInstruction(0 x0C); /顯示模式設(shè)置：顯示開，有光標，光標閃爍delay(5);Write

55、Instruction(0 x06); /顯示模式設(shè)置：光標右移，字符不移delay(5);WriteInstruction(0 x01); /清屏幕指令，將以前的顯示容清除delay(5); /*函數(shù)功能：對4個字節(jié)的用戶碼和鍵數(shù)據(jù)碼進行解碼說明：解碼正確，返回1，否則返回0出口參數(shù)：dat*/bit DeCode(void) unsigned char i,j;unsigned char temp; /儲存解碼出的數(shù)據(jù)for(i=0;i4;i+) /連續(xù)讀取4個用戶碼和鍵數(shù)據(jù)碼 for(j=0;j1; /temp中的各數(shù)據(jù)位右移一位，因為先讀出的是高位數(shù)據(jù) TH0=0; /定時器清0 TL

56、0=0; /定時器清0 TR0=1; /開啟定時器T0 while(IR=0) /如果是低電平就等待 ; /低電平計時 TR0=0; /關(guān)閉定時器T0 LowTime=TH0*256+TL0; /保存低電平寬度 TH0=0; /定時器清0 TL0=0; /定時器清0 TR0=1; /開啟定時器T0 while(IR=1) /如果是高電平就等待 ; TR0=0; /關(guān)閉定時器T0 HighTime=TH0*256+TL0; /保存高電平寬度 if(LowTime640) return 0; /如果低電平長度不在合理圍，則認為出錯，停止解碼 if(HighTime420)&(HighTime130

57、0)&(HighTime=4; /右移四位得到高四位碼 date&=0 x0f; /與0 x0f想與確保高四位為0 if(date=0 x09) WriteData(0 x30+date); /lcd顯示鍵值高四位 else date=date-0 x09; WriteData(0 x40+date); date=temp; date&=0 x0f; if(date=0 x09) WriteData(0 x30+date); /lcd顯示低四位值 else date=date-0 x09; WriteData(0 x40+date); WriteData(0 x48); /顯示字符H /*函數(shù)

58、功能：1602LCD顯示*/void Disp(void) WriteAddress(0 x40); / 設(shè)置顯示位置為第一行的第1個字 two_2_bcd(a0); WriteData(0 x20); two_2_bcd(a1); WriteData(0 x20); two_2_bcd(a2); WriteData(0 x20); two_2_bcd(a3);/*函數(shù)功能：將DS18B20傳感器初始化，讀取應(yīng)答信號出口參數(shù)：flag */bit Init_DS18B20(void) bit flag1; /儲存DS18B20是否存在的標志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在 D

59、Q = 1; /先將數(shù)據(jù)線拉高 for(time=0;time2;time+) /略微延時約6微秒 ; DQ = 0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，要求保持480960us for(time=0;time200;time+) /略微延時約600微秒 ; /以向DS18B20發(fā)出一持續(xù)480960us的低電平復(fù)位脈沖 DQ = 1; /釋放數(shù)據(jù)線（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time=0;time10;time+) ; /延時約30us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20輸出存在脈沖） flag1=DQ; /讓單片機檢測是否輸出了存在脈沖（DQ=0表示存在） for(time=0;time200

60、;time+) /延時足夠長時間，等待存在脈沖輸出完畢 ; return (flag1); /返回檢測成功標志/*函數(shù)功能：從DS18B20讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù)出口參數(shù)：dat*/ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0;unsigned char dat; /儲存讀出的一個字節(jié)數(shù)據(jù)for (i=0;i8;i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一個機器周期 DQ = 0; /單片機從DS18B20讀書據(jù)時,將數(shù)據(jù)線從高拉低即啟動讀時序 _nop_(); /等待一個機器周期 DQ = 1; /將數(shù)據(jù)線人為拉高,為