智能電動窗簾的設計

創(chuàng)新設計與實訓設計闡明書題目:智能電動窗簾設計院系名稱：專業(yè)班級：學生姓名：學號：指導教師：評語：評語：設計成績：指導教師：創(chuàng)新設計與實訓任務書學院（系）選題教師姓名專業(yè)專業(yè)技術職務實訓題目智能電動窗簾設計課題介紹本設計規(guī)定基于單片機實現電動窗簾的智能控制，規(guī)定實現功效：1.根據光線強度自動來實現窗簾的打開與關閉。

2.還可實現按鍵控制功效，能夠通過按鍵將窗簾拉開或關閉，此時不受光線的控制。設計打下堅實的基礎。報告規(guī)定（涉及應含有的條件、圖表等）設計規(guī)定：

1.理解單片機工作原理，提出控制方案，規(guī)定經濟可靠。2.熟悉protel或其它畫圖軟件，完畢硬件電路設計。3.選擇元器件，搭建硬件電路。4.完畢軟件與硬件設計并加以調試。5.按照規(guī)定撰寫創(chuàng)新設計與實訓設計闡明書。課題預計工作量大小大適中小課題預計難易程度難普通易√√參考資料[1]胡漢才．單片機電路及其接口技術[M]．清華大學出版社，．[2]譚浩強.C程序設計（第四版）清華大學出版社，.[3]劉印春．傳感器原理.北京國防科技大學出版社，[4]瞿貴榮．電動窗簾紅外遙控電路.家庭電子，目錄TOC\o"1-3"\h\u103191設計背景 12設計目的與規(guī)定1277662.1設計目的1150302.2設計規(guī)定13設計方案260303.1系統(tǒng)原理框圖2213083.2電源模塊設計3140713.3復位電路3113173.4晶振電路4185023.5光敏電阻AD轉換電路497633.6電機驅動電路627563.7窗簾位置檢測電路672873.8按鍵控制電路882524程序設計框圖 95724總結 1015224參考文獻 11程序121設計背景隨著人民生活水平的不停提高，人們對家庭生活舒適性的需求越來越強烈，窗簾作為每個家庭生活中最必須的家居用品之一，自然也需要滿足人民更舒適性的需求。窗簾最基本的作用無非是保護業(yè)主的個人隱私以及遮陽擋塵等功效，但傳統(tǒng)的窗簾您必須手動去開關，每天早開晚關也是挺麻煩的，特別是別墅或復式房的大窗簾，比較長，并且重，用時需要很大的力才干開關窗簾，特別不方便；于是智能電動窗簾應運而生。51單片機是對全部兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著Flashrom技術的發(fā)展，8031單片機獲得了長足的進展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。在設計本系統(tǒng)時，面對多個檢測對象和大量控制單元，需要運用多個接口原則和MCU進行連接，再通過MCU進行數據解決，實現實時測控。而此時采用單片機來實現智能家居控制系統(tǒng)不僅含有采集控制方便、簡樸、靈活等優(yōu)點，并且能夠大幅度提高采各模塊和芯片的協調性，從而大大提高系統(tǒng)的可運用性。本次系統(tǒng)設計系統(tǒng)正是把運用AT89C51單片機的優(yōu)點，順利的完畢了本設計的規(guī)定。并且實現了手動和自動控制功效，為控制家居設備提供了良好的基礎。2設計目的與規(guī)定2.1設計目的智能電動能夠根據外界光照強度的變化實現窗簾的張開與關閉，即早上拉開窗簾，晚上關閉窗簾，也能夠認為操控窗簾，給人營造溫馨與舒適的環(huán)境。設計打下堅實的基礎。2.2設計規(guī)定（1）手動控制：實現按鍵控制功效，能夠通過按鍵將窗簾拉開或關閉此時不受光線的控制。（2）光線強度自動控制：窗簾的關閉和啟動通過光線強度自動完畢窗簾的啟動或關閉操作控制，“天黑關閉，天亮打開”能夠智能管理。3設計方案3.1系統(tǒng)原理框圖圖3.1系統(tǒng)原理框圖3.2電源模塊設計78L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器,其合用于諸多應用場合.象牽涉到單點穩(wěn)壓場合需要限制噪聲和解決分布問題的在-卡調節(jié).另外它們還能夠和其它功率轉移器件一起構成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅動輸出電流高達100毫安的穩(wěn)壓器.其卓越的內部電流限制和熱關斷特性使之特別合用于過載的狀況.當用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管-電阻組的時候,其輸出阻抗得到有效的改善,其偏置電流大大減少.78L05是“78”系列穩(wěn)壓集成電路，用在輸出5V的電源上并起穩(wěn)壓作用。

也就是說，你從78L05的輸入端輸入一種比5V高的電壓，然后78L05通過穩(wěn)壓作用，就輸出5V的電壓。本智能電動窗簾設計采用的是7.2v電壓，7.2v的電壓是由220v電壓通過變壓器整流得到的，通過穩(wěn)壓模塊78L05轉換后得到5v的電壓。圖3.2電源電路3.3復位電路單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也同樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。本設計采用的控制器是STC89C51單片機，其復位電路以下圖所示：圖3.3復位電路3.4晶振電路理論上來說，振蕩頻率越高表達單片機運行速度越快，但同時對存儲器的速度和印刷電路板的規(guī)定也就越高。猶如木桶原理。同時單片機性能的好壞，不僅與CPU運算速度有關，并且與存儲器的速度、外設速度等都有很大關系。因此普通選用6~12MHZ。并聯諧振電路對電容的值沒有嚴格規(guī)定，但會影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩器頻率高低、起振快速性等。因此普通C1、C2選值20~100pF，在60~70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。陶瓷封裝電容能夠進一步提高溫度穩(wěn)定性。STC89C51單片機工作需提供一種時序，因此，本次智能窗簾的設計采用的是11.0592MHz的晶振，給51單片機提供工作時序，其電路圖以下圖所示：圖3.4晶振電路3.5光敏電阻AD轉換電路光敏電阻又稱光導管，慣用的制作材料為硫化鎘，另外尚有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些材料在特定波長的光照射下，產生載流子參加導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值快速下降。光敏電阻器普通用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。慣用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.4~0.76）μm的響應很靠近，只要人眼可感受的光，都會引發(fā)它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。AD轉換離不開采樣保持電路，采樣保持電路也叫取樣保持電路，它的定義是指將一種電壓信號從模擬轉換成數字信號時需要保持穩(wěn)定性直到完畢轉換工作。在采樣電壓快速變化時，需要用到含有FET開關的采樣與保持電路。PCF8591是一種單片集成、單獨供電、低功耗、8-bitCMOS數據獲取器件。PCF8591含有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I2C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0,A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數據信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進行傳輸。PCF8591的功效涉及多路模擬輸入、內置跟蹤保持、8-bit模數轉換和8-bit數模轉換。PCF8591的最大轉化速率由I2C總線的最大速率決定。本設計采用的光敏電阻AD轉換電路以下圖所示：圖3.5光敏電阻AD轉換電路3.6電機驅動電路用直流電流來轉動的電動機叫直流電動機。因磁場電路與電樞電路連結之方式不同，又可分為串激電動機、分激電動機、復激電動機，在實際的直流電動機中，也不只有一種線圈，而是有許多個線圈牢固地嵌在轉子鐵芯槽中，當導體中通過電流、在磁場中因受力而轉動，就帶動整個轉子旋轉。這就是直流電動機的基本工作原理。智能電動窗簾設計采用的是QRK-380DA電機，此款電機，性能可靠，坑干擾能力強，動力大，價格便宜，性價比高，非常適合本次創(chuàng)新設計，其驅動電路以下所示：圖3.6電機驅動電路3.7窗簾位置檢測電路紅外線又稱紅外光，它含有反射、折射、散射、干涉、吸取等性質。任何物質，只要它本身含有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且敏捷度高，響應快。

紅外線傳感器涉及光學系統(tǒng)、檢測元件和轉換電路。光學系統(tǒng)按構造不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。光電檢測元件慣用的是光敏元件，普通由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器特別是運用遠紅外線范疇的感度做為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實上不是如此，但凡存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差別而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10μm的遠紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5μm的中間紅外線。窗簾位置檢測的原理是通過紅外傳感器，通過51單片機控制來獲取窗簾底部所在的位置，進而為單片機控制電機與否工作提供根據。窗簾的拉開與閉合，以及拉開的多少，與外界光照強度關，多個模塊共同工作，從而做到智能控制窗簾，檢測窗簾位置電路以下圖所示：圖3.7.1窗簾位置檢測電路圖3.7.2窗簾位置檢測電路3.8按鍵控制電路在按鍵控制電路中，其中s2代表夜間模式控制開關，s3代表手動控制與智能控制切換開關，s4代表拉開窗簾，s5電表關閉窗簾，s6代表停止開關。其按鍵功效的實現離不開軟件的編程，即程序的控制。按鍵控制電路以下圖所示：圖3.8按鍵控制電路4程序設計框圖本設計采用的程序框圖以下圖所示：圖4.1程序流程總結在老師的指導下通過自己的不懈努力，終于完畢了智能電動窗簾的設計，實現設計規(guī)定的全部功效，完畢了一種從硬件到軟件完整的設計流程，獲益匪淺。通過這次創(chuàng)新設計，我對51單片機以及C語言編程有了一種更深刻的理解，也理解了當代智能窗簾的工作過程以及設計流程，做到了理論知識與實踐的相結合。不僅強化了自己所學習的課本知識，也鍛煉了自己的動手能力。最后，非常感謝指導老師的耐心指導，從而使本次創(chuàng)新設計完美結束！參考文獻[1]胡漢才．單片機電路及其接口技術[M]．清華大學出版社，．[2]譚浩強.C程序設計（第四版）清華大學出版社，.[3]劉印春．傳感器原理.北京國防科技大學出版社，[4]瞿貴榮．電動窗簾紅外遙控電路.家庭電子，[5]張毅剛，彭喜元，蔣守達，等編著．新編MCS-51單片機應用設計．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，[6]李東生等編著．Protel99SE

電路設計技術入門與應用．北京：電子工業(yè)出版社，.2[7]王大為．實用電子電路大全[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1992

[8]毛謙敏主編．單片機原理及應用系統(tǒng)設計．北京：國防工業(yè)出版社，.8 [9]何立民.單片機應用系統(tǒng)設計.北京：航天航空大學出版社,. [10]李廣弟.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社,. [11]何希才.新型實用電子電路400例.電子工業(yè)出版社,. [12]趙負圖.傳感器集成電路手冊,第一版.化學工業(yè)出版社,. [13]楊邦文.新型實用電路制作200例.北京：人民郵電出版社，1998年. [14]鄒其洪.電工電子實驗與計算機仿真.北京：電子工業(yè)出版社,. [15]《電子世界》雜志.《電子世界》出版部,5月刊第一版 [16]《九五年度電子設計精選》.北京理工大學出版社,1997年第一版 [17]王新賢.《通用集成電路速查手冊.科學技術出版社,第一版[18]楊素行.《模擬電子技術基礎簡要教程》.高等教育出版社,1998年10月第二版 [19]杜坤梅.《電機控制技術》.哈爾濱工業(yè)大學出版社,2月第二版 [20]肖景和,趙健.實用遙控電路.北京：人民郵電出版社，.7 [21]王建校,楊建國,51系列單片機及C51程序設計.北京：科學出版社,.4程序#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineAddWr0x90//寫命令#defineAddRd0x91//讀命令sbitRST=P2^4;//復位引腳sbitSda=P2^0;sbitScl=P2^1;sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;sbithongwai1=P1^0;//紅外傳感器1sbithongwai2=P1^1;//紅外傳感器2sbithongwai3=P1^2;//紅外傳感器3sbithongwai4=P1^3;//紅外傳感器4sbitmada1=P1^6;sbitmada2=P1^7;bitADFlag;//AD轉換標志位uintdianya;//d存儲電壓變量ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay_us(void) //延時函數{ ; ; ;}voidmo_open(void){ mada1=1; mada2=0;}voidmo_close(void){ mada1=0; mada2=1;}voidmo_stop(void){ mada1=0; mada2=0;}voiddelay(uintx){ uinta,b; for(a=x;a>0;a--) for(b=110;b>0;b--);}voiddisplay(uchara,ucharb)//數碼管顯示函數{ P0=table[a]; dula=1; dula=0; P0=0xfe; wela=1; wela=0; delay(3); P0=0x80; dula=1; dula=0; P0=0xfe; wela=1; wela=0; delay(3); P0=table[b]; dula=1; dula=0; P0=0xfd; wela=1; wela=0; delay(3); P0=0x3E; dula=1; dula=0; P0=0xf7; wela=1; wela=0; delay(3);}voidStart(void)//開始函數{ Sda=1; delay_us();//延時函數，單位微秒 Scl=1; delay_us(); Sda=0; delay_us(); Scl=0;}voidStop(void)//關閉函數{ Sda=0; delay_us(); Scl=1; delay_us(); Sda=1; delay_us(); Scl=0;}voidAck(void)//應答函數{ Sda=0; delay_us(); Scl=1; delay_us(); Scl=0; delay_us();}voidNoAck(void)//無應答函數{ Sda=1; delay_us(); Scl=1; delay_us(); Scl=0; delay_us();}voidSend(ucharData)//發(fā)送函數{ ucharBitCounter=8; uchartemp; do { temp=Data; Scl=0; delay_us(); if((temp&0x80)==0x80)//如果發(fā)送寄存器有數據 Sda=1; Else//發(fā)送寄存器沒有數據 Sda=0; Scl=1; temp=Data<<1;//數據左移一位 Data=temp; BitCounter--; } while(BitCounter);//等待發(fā)送完畢 Scl=0;}ucharRead(void)//讀取函數{ uchartemp=0; uchartemp1=0; ucharBitCounter=8; Sda=1; do { Scl=0; delay_us(); Scl=1; delay_us(); if(Sda)temp=temp|0x01; else temp=temp&0xfe; if(BitCounter-1) { temp1=temp<<1; temp=temp1; } BitCounter--; } while(BitCounter);//等待數據讀取完畢 return(temp);}ucharReadADC(ucharChl)//讀取ADC轉換的值{ ucharData; Start(); Send(AddWr);//發(fā)送寫命令 Ack();//等待應答 Send(0x40|Chl); Ac