基于紅外遙控窗簾的控制系統(tǒng)

1、商 丘 工學(xué)院2016-JX-SJ080701-004本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于紅外遙控窗簾的控制系統(tǒng) 學(xué) 院信息與電子工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)電子信息工程學(xué) 號(hào)1112020152學(xué)生姓名劉萌指導(dǎo)教師高善坤提交日期2016年 5 月 12 日誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫(xiě)過(guò)程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成,沒(méi)有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果,沒(méi)有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理,并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年月日摘要本設(shè)計(jì)是基STC89

2、C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的遙控窗簾。工作狀態(tài)有兩種，分為手動(dòng)模式和智能模式。手動(dòng)模式是利用無(wú)線遙控來(lái)控制窗簾，通過(guò)控制繼電器來(lái)控制智能窗簾的開(kāi)關(guān)，智能模式是根據(jù)環(huán)境光線的亮度自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)合狀態(tài)，可以通過(guò)LED燈顏色顯示當(dāng)前窗簾狀態(tài)，利用限位開(kāi)關(guān)的原理來(lái)控制窗簾停止，以防窗簾發(fā)生過(guò)卷現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)主要在智能家居，大型會(huì)議室等領(lǐng)域得到廣泛的使用，為人們提供了更方便，快捷的生活環(huán)境。關(guān)鍵字：窗簾;直流電機(jī);紅外遙控ABSTRACTThe design of the remote control is based on STC89C51 Microcomputer design. Its working s

3、tate has two kinds , manual model and intelligent model. The manual model is use of wirerless remote control to control The curtain, And it controls The switch Of intelligent curtain by Electric Relay. However, intelligent model is according to The brightness of ambient light to control The opening

4、and closing sate of cutain automatically, and It can show that by LED light. Currently, The state of The curtain uses the principle of Limit Switch to control The curtain to stop, The purpose is to prevent , the phenomenon of the curtain. The design is mainly widely used In smart home and large mett

5、ing room so that it may provide people with more convenient And efficient living environment.Key Words:：curtain; Dc motor; wireless remote control目 錄1緒 論11.1 選題背景與意義11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11.3 設(shè)計(jì)目的和功能22 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)思路32.2 主控芯片的方案選擇32.2.1 方案一32.2.2 方案論證32.3 無(wú)線模塊的方案和論證42.3.1 方案一42.3.2 方案二42.3.3 方案論證42.4 系統(tǒng)方案論證43

6、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)53.1.1 時(shí)鐘電路53.1.2 復(fù)位電路53.2 遙控發(fā)射模塊參數(shù)63.3 PT2262/PT2272編解碼集成電路原理說(shuō)明63.4 遙控電路設(shè)計(jì)73.5 光線檢測(cè)模塊93.6 正反轉(zhuǎn)控制模塊93.7 顯示模塊103.8 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1 軟件介紹134.2 程序設(shè)計(jì)過(guò)程144.3 主程序流程圖155.系統(tǒng)調(diào)試175.1 Protues0軟件仿真電路圖175.2 硬件測(cè)試17結(jié) 論18致謝19參考文獻(xiàn)20附錄211緒 論1.1 選題背景與意義智能窗簾作為物聯(lián)網(wǎng)智能家居的一員,向著人性化和舒適化的方向發(fā)展，相比傳統(tǒng)窗簾有非常多

7、的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的窗簾，你必須手動(dòng)去拉，每天早晚都要拉窗簾也是非常麻煩的一件事情，尤其是在別墅或復(fù)式房中，所以人們需要一個(gè)智能窗簾控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾的開(kāi)關(guān)，方便人們的生活;因此遙控電動(dòng)窗簾在最近幾年發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于智能樓宇，高級(jí)公寓，酒店和別墅等領(lǐng)域。只要在遙控器上輕輕點(diǎn)擊，就可以自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉窗簾，非常方便4。在本次設(shè)計(jì)中，我們主要研究的是利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控電路的設(shè)計(jì)。智能家居系統(tǒng)是一個(gè)大的社會(huì)系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國(guó)智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。智能窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個(gè)很重要的部分,需要在我國(guó)智能家居這一領(lǐng)域快速發(fā)展,建立起一個(gè)具有中國(guó)特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓智能窗簾控制系統(tǒng)技術(shù)

8、在我國(guó)變得更加成熟。當(dāng)今，遙控已經(jīng)很普遍，技術(shù)也非常的成熟，為了進(jìn)一步滿(mǎn)足人們高水生活的需求，家用電器產(chǎn)品性能也在不斷的更新?lián)Q代，從始初的晶體管、到電子管；由分立式元件到現(xiàn)在的集成電路；從普通向高性能、多功能型；紅外遙控是當(dāng)前遠(yuǎn)程控制的最廣泛使用的裝置8。由于具有體積小，功耗低，功能性和低成本的的特點(diǎn)。因此，彩電，錄像機(jī)，音響設(shè)備，空調(diào)，玩具，遙控車(chē)和門(mén)鈴標(biāo)志和其它小型設(shè)備都在使用紅外遙控器。與此同時(shí)，窗簾作為裝飾和不可缺少的一部分，它也越來(lái)越受歡迎，目前，常用的窗簾軌道是鋼絲繩手拉式和滑輪式，價(jià)格非常昂貴，只有高收入家庭的一部分用戶(hù)使用電動(dòng)遙控軌道，不具有普遍性。所以，現(xiàn)在的重點(diǎn)是如何研制出

9、功能全、造價(jià)省的家用自動(dòng)控制裝置。所以本設(shè)計(jì)中將探討如何能研究出功能強(qiáng)大且成本很低的智能遙控窗簾控制系統(tǒng)。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)窗簾已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用了，技術(shù)也比較的成熟。在十年前電動(dòng)窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我國(guó)，但是沒(méi)有得到很好的推廣，最近幾年由于電控技術(shù)的快速發(fā)展和成本的不斷下降，電動(dòng)窗簾熱在我國(guó)又卷土重來(lái)，據(jù)了解我國(guó)已經(jīng)有170多種電動(dòng)智能窗簾獲得了國(guó)家專(zhuān)利。盡管遙控智能窗簾系統(tǒng)在我國(guó)還是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，但是他的發(fā)展十分迅速，在智能窗簾引進(jìn)我國(guó)的短短的幾年內(nèi)，它以豐富的功能，人性化的控制被人們慢慢接受并喜歡。在未來(lái)的幾年內(nèi)，技術(shù)的成熟性有望超過(guò)國(guó)外。隨著自動(dòng)遙控窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的

10、日漸興起，隨著中國(guó)電子技術(shù)的快速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高，智能電子技術(shù)在生活中被廣泛應(yīng)用 ,自動(dòng)窗簾已經(jīng)成為未來(lái)家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向,在不久的將來(lái),沒(méi)有自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,在未來(lái)的20年時(shí)間里,自動(dòng)窗簾行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一,其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。1.3 設(shè)計(jì)目的和功能本次課程設(shè)計(jì)的主要是通過(guò)單片機(jī)為控制芯片對(duì)各部分電路進(jìn)行控制，以達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的，設(shè)計(jì)前期預(yù)想主要功能如下：1、可以手動(dòng)控制窗簾的開(kāi)關(guān)。2、具有防過(guò)卷功能。3、具有無(wú)線遙控功能。4、能夠指示運(yùn)行狀態(tài)。5、具有智能模式，可以根據(jù)環(huán)境光線控制窗簾的開(kāi)合。2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.

11、1 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的遙控窗簾，利用8位的STC89C51單片機(jī)做微控制器，程序采用C語(yǔ)言。我們利用直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，對(duì)窗簾的開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。無(wú)線遙控功能的主體芯片是SC2262/SC2272 編碼解碼芯片，在該芯片中的無(wú)線發(fā)送接收模塊是核心組件，采用紅外遙控方式,不會(huì)干擾其它電器的正常工作,也不會(huì)影響鄰近的無(wú)線設(shè)備。超距離遙控,可達(dá)89m。SC2272能實(shí)現(xiàn)對(duì)D0、D1、D2、D3的信號(hào)進(jìn)行接收，來(lái)控制單片機(jī)，集合繼電器原理倆實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切換，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉。檢測(cè)模塊功能則使用行程控制進(jìn)行設(shè)置，保障窗簾的防過(guò)卷功能實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、抗

12、干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作可靠等特點(diǎn)。其系統(tǒng)框圖如圖2.1所示:狀態(tài)指示無(wú)線接收模塊STC89C51單片機(jī)電機(jī)控制模塊光線檢測(cè)模塊圖2.1 系統(tǒng)框圖2.2主控芯片的方案選擇2.2.1方案一采用AT89C51做為本設(shè)計(jì)的主控芯片。AT89C51具有2K字節(jié)的存儲(chǔ)器是8位的微處理器，而且?guī)в?K字節(jié)的可擦出只讀存儲(chǔ)器。它有40個(gè)引腳，完全可以滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)需求。2.2.2方案二采用STC89C51做為本設(shè)計(jì)的主控芯片。STC89C51是單片發(fā)展以來(lái)的升級(jí)版本，它具有8K的可擦除只讀存儲(chǔ)器，增強(qiáng)行1T流水線和保留了8051的精簡(jiǎn)代碼集，并且可以STC-SPI來(lái)進(jìn)行程序下載，功耗非常低運(yùn)行穩(wěn)定可靠。2.2.

13、3方案論證STC89C51和AT89C51相比價(jià)格相差無(wú)幾，但是STC89C51乃是單片機(jī)長(zhǎng)期發(fā)展以來(lái)的增強(qiáng)版本，功能和運(yùn)行速度遠(yuǎn)比AT89C51要快。故本設(shè)計(jì)采用方案一的STC89C51來(lái)做為本設(shè)計(jì)的主控芯片。2.3無(wú)線模塊的方案和論證2.3.1方案一采用Si4432無(wú)線模塊做為本設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)i4432具有完整的FSK收發(fā)器，它的工作頻率在430.24439.75MHz也可以工作在900.72929.27Mhz。它的接受林敏度高達(dá)128Kbps.功率低。在空曠的場(chǎng)合傳輸距離可以達(dá)到800米。2.3.2方案二采用PT2262/2272作為本設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，PT2262/2272是一對(duì)帶地址、

14、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線遙控發(fā)射/接收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡(jiǎn)潔。2.3.3方案論證 采用PT2262/2272作為本設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)雖然傳輸距離沒(méi)有Si4432遠(yuǎn)，但考慮到本設(shè)計(jì)知道室內(nèi)使用，沒(méi)有必要大材小用故選擇方案二。2.4系統(tǒng)方案論證通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)本著成本低功能多的理念，所以系統(tǒng)的主控芯片選擇了STC89C51，此芯片完成可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求且成本低廉，遙控部分采用PT2262/2272作為本設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，對(duì)于直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制采用一對(duì)價(jià)格低廉的小型繼電器和三極管相互配合來(lái)完成這個(gè)動(dòng)作，系統(tǒng)負(fù)載的供電采用一個(gè)交

15、流220V輸入，直流5V輸出的開(kāi)關(guān)電源可以完全滿(mǎn)足。至此，設(shè)計(jì)的硬件主要模塊的選型已經(jīng)完成。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)加上適當(dāng)?shù)耐鈬骷蛻?yīng)用程序后，所構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)稱(chēng)為最小系統(tǒng)。主要由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路加上單片機(jī)芯片就構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)。3.1.1時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)的一部分，它用于產(chǎn)生單片微機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片微機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作，系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的元件組成的一個(gè)振蕩電路。單片機(jī)AT89C51的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成高增益反相放大器

16、的振蕩電路，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入和輸出。這個(gè)放大器與反饋元件片外的晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩放大器。外接晶體諧振放大器以及和電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值沒(méi)有固定的一個(gè)要求，但會(huì)對(duì)電容的大小會(huì)產(chǎn)生影響，比如震蕩器頻率的高低和震蕩器的穩(wěn)定性或著是起振的快速性和溫度的準(zhǔn)確性，電容應(yīng)盡量的使用陶瓷電容，電容值最好為22pF。振蕩器的工作頻率一般在1.2MHz12MHz之間，由于制造工藝的改進(jìn)，有些單片微機(jī)的頻率范圍正向兩端延伸，高端可達(dá)40MHz，低端可達(dá)0Hz，一般用11.0592MHz晶振。時(shí)鐘電路圖如下圖所示其原理圖如3.1所

17、示：圖3.1 時(shí)鐘電路3.1.2復(fù)位電路單片機(jī)小系統(tǒng)常采用的復(fù)位形式是手動(dòng)按鍵以及上電自動(dòng)復(fù)位兩種形式。其中前者保障在電源接通的前提下，運(yùn)行單片機(jī)期間，使用按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行復(fù)位操作。后者則是接通電源后，自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的觸發(fā)操作。兩者都需要在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，這樣系統(tǒng)才會(huì)更加完善，更加具有智能化，并且在調(diào)試的時(shí)候也是比較方便的，所以加了手動(dòng)按鍵在系統(tǒng)上電的情況下來(lái)完成復(fù)位動(dòng)作，下圖展示了手動(dòng)復(fù)位的原理圖。上電自動(dòng)復(fù)位依據(jù)C1電容來(lái)完成，在電路中，手動(dòng)按鍵復(fù)位以按鍵形式連接電阻R1與VCC，S4是一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)S4與C1接觸的時(shí)候，完成手動(dòng)復(fù)位的動(dòng)作，其原理圖如圖3.2所示：圖3.2 復(fù)位電路3.2遙控發(fā)射

18、模塊參數(shù)（1）通訊方式：調(diào)幅AM （2）工作頻率：315MHZ/433MHZ （3）頻率穩(wěn)定度：±75KHZ （4）發(fā)射功率：500MW （5）靜態(tài)電流：0.1UA （6）發(fā)射電流：350MA （7）工作電壓：DC 312V3.3 PT2262/PT2272編解碼集成電路原理說(shuō)明PT2262/2272是一對(duì)帶地址、PT2262/2272是一對(duì)帶地址、PT2262/2272是一對(duì)帶地址,數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片。其中發(fā)射芯片 PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡(jiǎn)潔。 一、 PT2262特點(diǎn)：（1）CMOS工藝制造，功率較低（2）外

19、部元器件缺失 （3）RC振蕩電阻 （4）工作電壓的值域廣：2.6-15v （5）數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位（6）地址碼最多可達(dá)531441種二、 應(yīng)用范圍：（1）汽車(chē)防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）個(gè)人防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) （3）遙控玩具 （4）家用電器遙控 （5）其他智能儀器在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。大部分產(chǎn)品都是用2262/1.2M2272/200K組合的，模塊的其他關(guān)鍵的作用就是配合單片機(jī)來(lái)進(jìn)行有序的數(shù)據(jù)通訊，通訊時(shí)的基本特征是：1、控制合適的通訊速度 數(shù)據(jù)模塊的極限傳輸數(shù)據(jù)速率可達(dá)到9.6KBs，?？刂圃?.5KBs左右，若傳輸數(shù)據(jù)

20、速率過(guò)高，則會(huì)使得接收靈敏度下降，且使得誤碼率變得更大，甚至失效。 2、控制合適的信息碼格式 控制模塊中的單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，常常需要考慮新的傳輸協(xié)議，協(xié)議的調(diào)制不同，其對(duì)應(yīng)的信息碼格式也不同，信息格式直接決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。信息碼組格式的經(jīng)典形式是以前導(dǎo)碼同步碼數(shù)據(jù)幀集合而成，其中前導(dǎo)碼的長(zhǎng)度高于10ms，以避開(kāi)背景噪聲。因此選擇CPU編譯碼以亂碼添加形式來(lái)排除零電平的干擾。與前導(dǎo)碼及數(shù)據(jù)幀不同的是同步碼具特征位代碼，使得系統(tǒng)能在算法幫助下甄別出同步碼，接收數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)幀切忌使用長(zhǎng)0和長(zhǎng)1，一般通用形式為POCSAG或曼徹斯特編碼。 3、控制單片機(jī)對(duì)接收模塊的干擾 單片機(jī)模擬2262時(shí)，功能實(shí)

21、現(xiàn)較為正常，測(cè)試2272解碼則出現(xiàn)異常情形，表現(xiàn)為遙控的實(shí)際距離減少了。究其原因，時(shí)鐘頻率的倍數(shù)較大，接收的模塊干擾性影響大，使得調(diào)制結(jié)果有所偏差。事實(shí)上，PIC的抗干擾水平較差，單片機(jī)的接受電路供電源為5V電源。采用接收模塊降低，單片機(jī)工作頻率減小以及加入中間屏障等方式來(lái)避免單片機(jī)受干擾程度加深。 接收模塊正常狀態(tài)下的脈沖信號(hào)為高電平輸出形式，萬(wàn)用表無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得。變通的測(cè)試手段是發(fā)光二極管與3K的電阻監(jiān)控其輸出狀態(tài)。對(duì)無(wú)線形式的編解碼選擇芯片時(shí)，PT2262/PT2272能夠積極的連接起來(lái)，傳輸效果較好，正常能傳至600米以外。如果和單片機(jī)或者微機(jī)配合使用時(shí)，會(huì)受到單片機(jī)或者微機(jī)的時(shí)鐘干擾，

22、造成傳輸距離明顯下降，一般實(shí)用距離在200米以?xún)?nèi)。3.4 遙控電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用sc2262和sc2272遙控和接收，SC226是CMOS工藝的低功耗通用的編碼電路，它和SC2272配對(duì)使用，最多有12位三態(tài)編碼。電路具有省電模式，主要用于無(wú)線電和紅外線路遙控發(fā)射等應(yīng)用。其特點(diǎn)有1、CMOS工藝制造，低功耗。2、外部應(yīng)用線路元器件少。3、工作電壓范圍寬：2V15V。4、地址A和數(shù)據(jù)D位通用。5、數(shù)據(jù)A可以多達(dá)6位。其主要應(yīng)用在車(chē)輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具等諸多行業(yè),因其價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大所以一直成為紅外遙控的首選，尤其在中低端產(chǎn)品中更為常見(jiàn)。其原理圖如圖3.3所示：圖3.3 遙控電路設(shè)計(jì)

23、圖遙控器部分用12V電池供電，按下按鍵后電池的正極才會(huì)和芯片和發(fā)射模塊的電源端連通并發(fā)出信號(hào)，這樣設(shè)計(jì)也是為解決電池耗電量快的問(wèn)題。如圖3.4所示：圖3.4 接收部分電路圖接收電路輸出端通過(guò)npn三極管9013將輸出的高電平轉(zhuǎn)變成低電平，單片機(jī)可以更好的識(shí)別低電平變化。3.5 光線檢測(cè)模塊該模塊切入自動(dòng)模式時(shí)，窗簾閉合依照光線自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)。亮的時(shí)候開(kāi)暗的時(shí)候關(guān)，更好的實(shí)現(xiàn)了窗簾的自動(dòng)化水平。對(duì)光線的檢測(cè)就是以光敏元件的光敏特征，光線較暗時(shí)，阻值大，三極管的基級(jí)電壓下降，管路截止?fàn)顟B(tài)，輸出為低電平；光線明亮?xí)r，阻值小，三極管的基級(jí)電壓上升，管路聯(lián)通狀態(tài)，輸出為高電平。圖3.5為光線傳感器的原理圖

24、：圖3.5 光線傳感器的原理圖3.6 正反轉(zhuǎn)控制模塊該模塊的主要功能是控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)作，通過(guò)直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)控制窗簾的拉開(kāi)與閉合。繼電器采用5V的小型繼電器，通過(guò)9012三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)完成，當(dāng)p3.0輸出一個(gè)低電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，線圈得電，繼電器觸點(diǎn)吸合，此時(shí)電路中有電流流過(guò)，直流電機(jī)開(kāi)始工作，當(dāng)窗簾拉開(kāi)到一定程度觸碰到行程開(kāi)關(guān)的時(shí)候，繼電器閉合，直流電機(jī)停止工作，反轉(zhuǎn)也是同樣的原理來(lái)完成這個(gè)動(dòng)作，這樣我們就完成了窗簾的拉開(kāi)與閉合的動(dòng)作。正反轉(zhuǎn)控制模塊的詳細(xì)電路圖如圖3.6所示： 圖3.6正反轉(zhuǎn)模塊電路圖3.7顯示模塊在該模塊中對(duì)狀態(tài)的表示功能采用多個(gè)LED實(shí)現(xiàn)，紅燈表示自動(dòng)狀態(tài)，自

25、動(dòng)狀態(tài)下，會(huì)依據(jù)光線的明暗隨時(shí)打開(kāi)窗簾，亮度高時(shí)開(kāi)啟，亮度低時(shí)關(guān)閉。藍(lán)色指示燈則表示電機(jī)此時(shí)處于正向運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，黃燈表示電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。行程開(kāi)關(guān)觸發(fā)時(shí)，指示燈閃，次數(shù)為三次，此后電機(jī)進(jìn)入停止運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。該顯示模塊的相關(guān)電路圖如下圖所示：圖3.7 顯示模塊接線圖3.8 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期想要實(shí)現(xiàn)的功能，單片機(jī)是本電路中的核心器件，擔(dān)負(fù)整個(gè)電路的管理，通過(guò)單片機(jī)發(fā)送信號(hào)并利用光電耦合器的隔離作用使信號(hào)更加穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的遙控。主要通過(guò)無(wú)線遙控效作為交互信號(hào)的傳遞，且能夠通過(guò)相應(yīng)的led燈及時(shí)告知運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；同時(shí)利用光敏元件來(lái)根據(jù)環(huán)境光線的變化控制窗簾的開(kāi)合狀態(tài)，使窗簾可以晚上關(guān)

26、閉白天自動(dòng)打開(kāi)從而實(shí)現(xiàn)了智能控制，該設(shè)計(jì)更智能更人性化系統(tǒng)師利用限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制窗簾停止，防止過(guò)卷，通過(guò)C語(yǔ)言程序來(lái)進(jìn)行編程，是設(shè)計(jì)軟件與硬件完美結(jié)合。電路分為7個(gè)部分，分別是電源部分、顯示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存部分、光控電路測(cè)光部分、電機(jī)控制執(zhí)行部分、單片機(jī)主控器件部分，各部分相互工作來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾的智能化。本設(shè)計(jì)的電源部分采用5V直流電源給控制部分和負(fù)載進(jìn)行供電，可采用交流220V輸入直流5V輸出的開(kāi)關(guān)電源來(lái)供電 。前期先進(jìn)行了原理圖的繪制和仿真，先在理論上對(duì)設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，以遍為后期的實(shí)物制作提供幫助，本設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)附錄3。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)對(duì)于指令系統(tǒng)兼容MCS51系列的單片機(jī)

27、，以往研究人員經(jīng)常使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程；C語(yǔ)言屬于結(jié)構(gòu)化編程類(lèi)型的常規(guī)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可形成壓縮代碼和語(yǔ)句。C語(yǔ)言的硬件結(jié)構(gòu)依賴(lài)性較低，一般只要求對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)器等具備簡(jiǎn)單的知識(shí)儲(chǔ)備即可。對(duì)于寄存器的差別，不同的存儲(chǔ)器的類(lèi)型不一樣，管理方式也相應(yīng)改變。C語(yǔ)言程序的編制與硬件關(guān)系較小?；旧夏軌螂S意移植入新的單片機(jī)形式中，相互的移植復(fù)制度較優(yōu)良。C語(yǔ)言程序按照不同的函數(shù)以及結(jié)構(gòu)等形成了不同的結(jié)構(gòu)特征，具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理的能力。C語(yǔ)言作為一種方便、容易掌握的語(yǔ)言得到了廣泛的應(yīng)用，是目前單片機(jī)編程中應(yīng)用最多的語(yǔ)言之一。4.1 軟件介紹Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列

28、兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，稍稍關(guān)注編譯后的匯編代碼，我們能夠體會(huì)到Keil C51的生成效率較高，匯編形成的語(yǔ)句具有明顯的緊湊特征，也更加容易理解。所以在大型的開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，語(yǔ)言?xún)?yōu)勢(shì)更明顯。以下詳細(xì)說(shuō)明了Keil C51的開(kāi)發(fā)功能及如何實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。具體的Keil_c軟件界面如圖4.1：圖4.1Keil軟件界面圖Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2

29、000/NT系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)類(lèi)應(yīng)用，其設(shè)計(jì)模式采用開(kāi)源形式，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)3d設(shè)計(jì)。而對(duì)于數(shù)據(jù)交換形式，其應(yīng)用32位設(shè)計(jì)特征能較好實(shí)現(xiàn)電路圖的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)任務(wù)。包含了可編程邏輯器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)以及印制電路板的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等。32個(gè)設(shè)計(jì)層一共有16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。一、Protel99SE軟件的特點(diǎn)：（1）可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)； （2）強(qiáng)大的全局編輯功能（3）安裝包比較?。?）易于初學(xué)者入手Protel99SE的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，包括：主菜單、標(biāo)題欄、繪圖工具欄、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯

30、窗口。本設(shè)計(jì)中我們使用Protel99SE進(jìn)行原理圖的繪制，軟件使用起來(lái)比較方便，界面比較簡(jiǎn)潔。4.2 程序設(shè)計(jì)過(guò)程軟件程序的設(shè)計(jì)對(duì)硬件工作有著至關(guān)重要的作用，有時(shí)候一段好的程序甚至可以節(jié)省一些硬件的成本。對(duì)于MCS51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，常用的編程語(yǔ)言是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言，用起來(lái)比較簡(jiǎn)單，C語(yǔ)言是非常強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，C語(yǔ)言程序自身并不依賴(lài)于硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可以在不同類(lèi)型的單片機(jī)上相互移植，匯編語(yǔ)言同樣在單片機(jī)編程中得到了廣泛的應(yīng)用，具有簡(jiǎn)單實(shí)用，控制靈活等特點(diǎn)，匯編語(yǔ)言有著極強(qiáng)的硬件控制能力，用其他語(yǔ)言可以實(shí)現(xiàn)的功能，在匯編語(yǔ)言紅豆可以實(shí)現(xiàn)，但是匯編語(yǔ)言的編程

31、比較復(fù)雜，綜合考慮，本系統(tǒng)采用了C語(yǔ)言編程。本設(shè)計(jì)主要使用了if、while等判斷語(yǔ)句，當(dāng)遙控器上有按鍵按下時(shí)，無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)出信號(hào)，接收模塊解碼后響應(yīng)相應(yīng)功能，當(dāng)限位開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，說(shuō)明窗簾已經(jīng)到達(dá)指定位置，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在自動(dòng)模式的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用執(zhí)行自動(dòng)模式的子程序，根據(jù)光敏電阻的明暗來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的子程序來(lái)控制窗簾的正反轉(zhuǎn)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。在軟件編程的時(shí)候采用了Keil C51軟件來(lái)進(jìn)行程序的編程，首先新建一個(gè)文件，并且給予適當(dāng)?shù)拿?，在程序的開(kāi)頭變成一個(gè)頭文件，然后根據(jù)前面的系統(tǒng)框圖和硬件電路執(zhí)行每個(gè)動(dòng)作的順序來(lái)進(jìn)行程序的編寫(xiě)，初始化系統(tǒng)，并且定義一些有需要的變量。子程序包括智能模式和手

32、動(dòng)模式兩個(gè)部分，通過(guò)if判斷語(yǔ)句來(lái)完成子程序的調(diào)用，當(dāng)我們選擇智能模式的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)立即調(diào)用智能模式的子程序，當(dāng)然我們?cè)谥悄苣Ｊ骄幊痰臅r(shí)候又要考慮很多因素來(lái)嵌入一些新的子程序文件，因?yàn)槲覀兊能浖O(shè)計(jì)的目的就是為了硬件能夠更好的工作，在智能模式的情況下，我們要考慮到光線的明暗來(lái)進(jìn)行一些子程序的編寫(xiě)，最后要執(zhí)行的程序就是限位開(kāi)關(guān)的部分，當(dāng)硬件部分觸碰到行程開(kāi)關(guān)并且開(kāi)關(guān)閉合時(shí)候，單片機(jī)的IO口會(huì)得帶一個(gè)信號(hào)，然后軟件會(huì)執(zhí)行停止動(dòng)作，這樣我們就完成智能模式情況下的程序構(gòu)思與編寫(xiě)。在手動(dòng)模式的情況下也基本與智能模式大同小異，手動(dòng)模式添加了按鍵的子程序來(lái)完成手動(dòng)模式的動(dòng)作。只有軟件與硬件的有效結(jié)合，設(shè)計(jì)才

33、會(huì)更加智能化，更加人性化。4.3 主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.3所示：開(kāi)始系統(tǒng)是否是智能模式否是光線明暗打開(kāi)按鈕是否按下關(guān)閉按鈕是否按下否暗亮是是關(guān)閉窗簾打開(kāi)窗簾打開(kāi)窗簾關(guān)閉窗簾否否關(guān)閉限位是否閉合打開(kāi)限位是否閉合是是停止動(dòng)作結(jié)束圖4.3 主程序流程圖5.系統(tǒng)調(diào)試5.1Protues軟件仿真電路圖由于無(wú)線部分遙控不了，其實(shí)就是給單片機(jī)低電平，所以用按鍵代替。然后將所編寫(xiě)的程序，生成可執(zhí)行的hex文件并加載到Protues仿真軟件的單片機(jī)中，執(zhí)行軟件程序，在執(zhí)行過(guò)程中能順利的完成所需執(zhí)行的任務(wù)，正常正傳，反轉(zhuǎn)，停車(chē)，對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行方式，不同顏色的的燈光顯示不同的狀態(tài)，仿真效果如圖5-1所

34、示圖5-1 系統(tǒng)仿真圖5.2硬件測(cè)試按照設(shè)計(jì)的電路將硬件電路焊接完畢后，進(jìn)對(duì)硬件電路進(jìn)行了一系列的測(cè)試，分別對(duì)智能模式和手動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)試，前期預(yù)想功能都能完美的實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)遙控器或者手動(dòng)鍵盤(pán)來(lái)使電機(jī)達(dá)到正反轉(zhuǎn)的效果。為了防止窗簾過(guò)卷所添加的限位開(kāi)關(guān)，未在軟件仿真中使用，但在硬件測(cè)試中，當(dāng)觸碰到行程開(kāi)關(guān)的時(shí)候，能夠能很好的工作。在測(cè)試時(shí)遇到的問(wèn)題是無(wú)線遙控的一個(gè)控制鍵不靈敏，需要靠近接收裝置才能進(jìn)行控制，開(kāi)始的供電的時(shí)候系統(tǒng)沒(méi)有任何動(dòng)作，并且LED燈無(wú)顯示，后來(lái)用萬(wàn)用表排查后發(fā)現(xiàn)，主電路輸入部分有個(gè)焊點(diǎn)虛焊了，然后用電烙鐵重新焊接了一下，完美解決問(wèn)題，系統(tǒng)正常工作。總體來(lái)說(shuō)，硬件電路和程序都沒(méi)有

35、大問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的效果。結(jié) 論該設(shè)計(jì)通過(guò)分析智能遙控窗簾系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及人們對(duì)自動(dòng)窗簾系統(tǒng)功能的需求，對(duì)自動(dòng)窗簾系統(tǒng)控制器進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)采用以單片機(jī)為控制元件，執(zhí)行窗簾開(kāi)閉的主要?jiǎng)幼?；以光敏電阻為檢測(cè)元件，為提供單片機(jī)外界光照變化；以紅外檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制；以89C51單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行；在各模塊的配合下，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求。當(dāng)然任何東西都沒(méi)有十全十美的，如果我們保持于現(xiàn)狀那肯定會(huì)被時(shí)間所淘汰，當(dāng)設(shè)計(jì)完成了，發(fā)現(xiàn)了一些確定以及有待改進(jìn)的地方。下一步準(zhǔn)備在給系統(tǒng)添加一個(gè)紫外線檢測(cè)系統(tǒng)，我們知道紫外線過(guò)強(qiáng)會(huì)對(duì)身體有壞處，如果當(dāng)外面紫外線達(dá)到一定質(zhì)的時(shí)候窗簾會(huì)自動(dòng)

36、自行閉窗動(dòng)作，那樣設(shè)計(jì)會(huì)更加完美。理論出真知，實(shí)踐出才干，設(shè)計(jì)是一個(gè)漫長(zhǎng)而又艱辛的過(guò)程的，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不斷查詢(xún)相關(guān)的資料和書(shū)籍，從圖書(shū)館到互聯(lián)網(wǎng)，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行，任何成果的得來(lái)都要付出艱辛的努力，同時(shí)也感覺(jué)到自己所學(xué)知識(shí)的不足。致謝每年都有畢業(yè)的這個(gè)季節(jié)，對(duì)于理科生的我們而言畢業(yè)設(shè)計(jì)更是少不了的一門(mén)功課，開(kāi)始在構(gòu)思的時(shí)候感覺(jué)很簡(jiǎn)單就可以實(shí)現(xiàn)自己想要的功能，但是真正自己動(dòng)手去做的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)并不是自己想象的那么簡(jiǎn)單。在實(shí)物設(shè)計(jì)期間。得到了導(dǎo)師高善坤老師的精心指導(dǎo)，完成了本次畢業(yè)的設(shè)計(jì)。授人以魚(yú)不如授人以漁，置身其間，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)悟了設(shè)計(jì)東

37、西的基本思考方式，掌握了通用的研究方法，千言萬(wàn)語(yǔ)匯成一句話(huà) ，在論文即將完成之際我要感謝所有給過(guò)我?guī)椭念I(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)們。 參考文獻(xiàn)1張則.51系列單片機(jī)(C語(yǔ)言)快速入門(mén)(六)N.電子報(bào)，2010.2陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2010.3彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：高等教育出版社, 2010.4肖俊峰, 鄭小琴.一種紅外線自動(dòng)門(mén)單片機(jī)控制系統(tǒng)J. 2010.5陳連坤.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（C語(yǔ)言版）M,清華大學(xué)出版社, 2010.6陳杰，黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.北京：高等教育出版社, 2010.7康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.上海：高等

38、教育出版社, 2011.8陳永甫.紅外線探測(cè)與控制電路M.北京：人民郵電出版社, 2012. 9胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)J.北京：清華大學(xué)出版社, 2013.10Meehan Joanne, Muir Lindsey. SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ.TQMJournal.2008: 55-59.附錄附錄1 源程序代碼#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<absacc.h>/頭文件#define uc unsigned char#define

39、 ui unsigned intsbit in_go=P13;sbit in_back=P12;/手動(dòng)前進(jìn)后退按鍵 sbit out_go=P30;sbit out_back=P35;/電機(jī)控制輸出 sbit limit_go=P34;sbit limit_back=P36;/前進(jìn)后退限位開(kāi)關(guān) sbit led_go=P14;sbit led_back=P15;/前進(jìn)后退限位指示燈 sbit light=P10;/光線傳感器 sbit change=P11;/手動(dòng)自動(dòng)切換按鍵（默認(rèn)自動(dòng)） sbit led_zhishi =P17;sbit buzz=P16;bit bdata flag1,fl

40、ag2,change_flag,flag_shan,flag_shan1,flag_shan2;uc m,n,shan;void delay(ui x)/延時(shí)函數(shù) ui i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<110;j+);void work()/工作函數(shù) if(change=0)/判斷切換是否按下 buzz=1;delay(50);if(change=0)change_flag=change_flag;/手動(dòng)，自動(dòng)切換if(change_flag=1)out_go=1;out_back=1;led_go=1;led_back=1; buzz=0;while(!

41、change);/釋放 led_zhishi=change_flag;if(change_flag=0)/自動(dòng)模式 if(light=0)/夜間（無(wú)光）時(shí)關(guān)閉窗簾 delay(50);if(light=0)if(limit_go=0)&&(flag_shan=0)out_go=1;out_back=1;led_go=1;for(shan=0;shan<6;shan+)led_go=led_go;buzz=led_go;delay(500);flag_shan=1;else if(limit_go=1)out_go=1;out_back=0;led_back=1;led_go=0;flag_shan=0;else if(light=1)/白天（有光）時(shí)打開(kāi)窗簾 delay(50);if(light=1)if(limit_