基于单片机的智能窗帘系统.docx

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1、JINGCHUuniversityoftechnology本科毕业设计论文基于单片机的智能窗帘系统学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化年级班别2023级一班学号学生姓名张祥指导教师部云峰2023年6月12日目录1绪论11.1 本课题研究的意义11.2 国内外研究现状及存在的问题11.3 本课题研究的内容和目标11.4 本课题拟解决的关键问题12总体设计方案12. 1系统简介12.2系统功能方框图22. 3各模块功能的介绍23. 4硬件方案的选择24. 4.1CPU方案的选择25. 4.2电源模块方案的选择26. 4.3按键输入方案选择37. 4.4红外遥控方案的选择32. 4.5时钟方案

2、的选择33. 4.6显示模块方案的选择44. 4.7驱动芯片方案的选择43主要元器件介绍55. 1AT89C51单片机介绍53. 2HT6221遥控器芯片介绍63.1 光敏电阻介绍63.2 1.CD1602液晶显示介绍73.3 1.298N驱动芯片介绍84硬件电路设计94. 1单片机最小系统94. 2电源电路94.1 按键信号输入电路94.1 光敏电阻电路104.5 红外遥控电路114. 6显示电路115. 7L298N电机驱动电路115软件编程116. 1总程序流程115. 2独立键盘子程序125. 3红外遥控子程序125.4液晶显示子程序12电机驱动子程序136硬件仿真局部13致谢13参考

3、文献14附录（程序）14基于单片机的智能窗帘系统摘要设计可以实现对窗帘的手动、定时、自动控制,经过改良可以用于窗帘的无人化控制。本文用AT89C51单片机与光敏电阻实现了对窗帘的监测，并对数据用LCD1602液晶进行显示，用直流电机执行输出。论文主要研究了：在硬件方面利用AT89C51单片机技术参数的检测以及他的相关电路；无线红外遥控电路的原理和信号传输：用于显示温度的液晶显示模块；用于定时时间设定的按键输入模块：用于执行的电机模块。在软件方面主要是研究定时器和液晶显示电路。并且对电路进行了模拟仿真制作。本文的特色在于可设定窗帘的无人化操作，对不同环境要求的用户提供了很好的解决方案。关键词：单

4、片机;红外;光敏电阻;LCDl602;直流电机BasedonSingleChipMicrocomputerIntelligentCurtainSystemAbstractDesigncanbeimplementedtothemanualofthecurtain,timing,automaticcontrol,improvedcanbeusedfortheunmannedcontrolofthecurtain.ThispaperuseAT89C51andphotosensitiveresistanceforthemonitoringofthecurtainisachieved,and(hedat

5、ausingLCD1602LCDdisplay,executeindemotoroutput.Thesismainlystudiedthe:intheaspectofhardwareusingAT89C51microcontrollertechnologyparameterdetectionandhisrelatedcircuit;Theprincipleofwirelessinfraredremotecontrolcircuitandsignaltransmission;Usedtodisplaythetemperatureofliquidcrystaldisplaymodule;Usedf

6、orlimingtimesettingkeyinputmodule;Usedtoperformthemotormodule.Intheaspectofsoftwareismainlyresearchthetimerandliquidcrystaldisplaycircuit.Andonthecircuitsimulation.Ofthisarticlefeaturestheunmannedoperationofthecurtain,canbesettodifferentenvironmentalrequirementsoftheuserprovidesagoodsolution.Keyword

7、s:Singlechipmicrocomputer;Infrared;Photosensitiveresistance;LCD1602;Dcmotor1绪论1.1 本课题研究的意义基于对传统窗帘的操作方式不满足。设计了单片机控制的自动窗帘遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的要求。除了市民住宅外，还可以广泛应用于别墅、宾馆、饭店等各种场所，本设计采用遥控、光控方式实现智能化的窗帘系统，正符合现今智能家居的方向，具有广阔的市场前景。1.2 国内外研究现状及存在的问题帘机的控制方式大

8、体上有：声控、光控、时控。声控和遥控属于半自动类；光控属全自动式，但存在很多问题，因光敏器件的灵敏度，冬夏等不同季节的光照度的不同，人们对起闭窗帘在时间上的要求不同。时控式的全自动窗帘也是业余电子设计人员的热门课题。自动窗帘有些不能实现完全的自动化；有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂,性能不够稳定；有些虽然实现了完全的自动化，且性能还可以，但价格昂贵不适合普通消费者使用。1.3 本课题研究的内容和目标采用AT89C51单片机的最小系统设计，控制一个可逆、直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。给出了硬件设计方案，以流程图方式对系统的软件设计进行了较为详细的介绍。该系统的局部主要由键盘扫描电路、遥控

9、、光敏电阻、单片机（AT89C51）、电动机驱动控制电路等组成；窗帘控制局部主要由导轨、窗帘、拉绳和电动机等组成。单片机根据接收到的信号不同来控制电动机的正转、反转或停止，从而实现窗帘的翻开、关闭或停止（I1.4 本课题拟解决的关键问题1）光耦电阻的信号传输问题；2）人机交互问题（包括键盘、遥控和显示）：3）直流电机的控制原理问题；2总体设计方案系统简介智能窗帘系统以调节窗帘开关为目的，其输入参数主要是光敏电阻阻值，定时时间,按键命令。输出信号主要是时间显示、电机执行动作。不同模式下工作时将控制信号传给单片机，当手动模式时：通过按键或红外控制系统。当定时模式时：通过设定推片机内部时间来控制系统

10、。当外出模式时：通过光敏电阻可以实现系统全自动化控制。从而满足不同环境下窗帘系统的全自动化、半自动化控制。系统功能方框图图2.2.1系统功能原理图各模块功能的介绍1）光线强度传输：实时反应光线强度给中央处理器.（2）人机交互:2. 1）远程控制：远程设置模式和定时时间。3. 2）按键控制：按键设置模式和定时时间。4. 3）显示输出：显示系统时间和模式。3）中央控制：负责系统的集中控制（I4）电机驱动：控制驱动芯片，从而控制直流电机。硬件方案的选择 1CPU方案的选择按MCU内核可分为：MSP430、ARM、AT89C51等等。MSP430单片机功耗低，速度快，内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周

11、期指令，片内集成资源丰富，但是学习起来比拟复杂。ARM单片机控制能力强，速度快，价格比拟适中，但比51要贵些，可以加操作系统，但是对ARM接触较少，应用起来较为困难。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器）的低电压、高性能CMOS8位微处理器。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。本设计选择AT89C51单片机作为主控局部。 2电源模块方案的选择电源供电局部

12、可采取三端稳压电路进行电源转换、多节干电池串联供电。电源转换用市电220V,50HZ电源转换供电，三端稳压电路使用LM7805构成的桥式稳压整流电路。结构简单、输出电压稳定性强。但为了解决散热问题，安装散热器，增大整个电源设备的体积、重量和本钱团。多节干电池串联方案。单片机机芯片的工作电压是5V,干电池一般都是每节V,需要三节干电池串联进行供电，本钱低，便捷简单，但需要定期更换电池。由于本设计使用需220v供电，综合考虑最终选电源转换作为电源供电局部。 3按键输入方案选择微机键盘主要有两种：一种是全编码键盘，另一种是非编码键盘。全编码键盘，键码全由硬件提供，但硬件结构复杂，本钱高。典型的编码矩

13、阵式键盘接口设计。将I/O口线的一局部作为行线，另一局部作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，构成矩阵式键盘。矩阵式键盘中按键的数量可达行线数n乘以列线数m,如4行、4列的矩阵键盘的按键数可以到达4X4=16个。此类键盘可节省I/O口。非编码键盘，键盘多采用矩阵方式，利用软件识别键码及完成各种键功能处理。实现起来简单，典型的独立式按键是各按键相互独立的接通一条输入数据线，每个键的工作不会影响其它的I/O口。但占用I/O口多考虑简化结构，降低本钱，本系统中多采用非编码的独立式按键。 4红外遥控方案的选择市场上红外芯片种类繁琐，BC7210、TC9012,HT6122等等BC721O比高公司拥

14、有版权的红外遥控解码专用芯片。BC7210可以完成目前国内市场上最常用的飞利浦RC5和、EC两种红外编码信号的解码。BC7210的输出可以设置为并行输出或者串行输出，串行输出方式兼容SPl和UART两种接口，可以轻松完成与各种MCU、PC机的接口。可以取代SAA3049等芯片。TC9012是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用CMoS工艺制造。它可外接32个按键，提供8种用户编码，另外还具有3种双重按键功能。TC9012的管脚设置和外围应用线路都进行了高度优化，以配合PCB的布图和低本钱的要求HT6122芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用CMoS工艺制造,最多可外接64个按

15、键,并有三组双重按键。封装形式为S0P-24和SOP-20。考虑应用方便，本设计用此方案。 5时钟方案的选择常用的时钟芯片有:DS12C887、DS1302,51单片机内部定时等等。DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，DS12C887中自带有锂电池，对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。带有128字节RAM。数据/地址总线复用性能优异，但价格相对较贵口DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。51单片机自带内部定时器，使用方便，价格低廉，但不能断电保存。由于本设计考虑本钱问题，且不会断电，应选用51单片机自带内部定时器。.6显示模块方案的选择一般的显示有LED8位数码管显示、LCD1602lcdl2864等等1.ED8位数码管显示，显示分为动态显示和静态显示，虽然价格比拟廉价，但是其外部电路比拟复杂。