紅外遙控感光智能窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

[16]。圖3-14步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖3.4.3遙控器模塊紅外遙控器是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的遙控設(shè)備。遙控器作為紅外發(fā)射端，負(fù)責(zé)獲取按鍵信息將紅外信號(hào)發(fā)送到紅外接收端。紅外接收端作為單片機(jī)的輸入部分，負(fù)責(zé)將信號(hào)放大、濾波和解調(diào)。單片機(jī)獲取經(jīng)過放大濾波和解調(diào)的紅外信號(hào)，進(jìn)行內(nèi)部處理，控制步進(jìn)電機(jī)，通過遙控器上的左右按鍵控制窗簾。遙控器模塊采用NEC編碼的紅外遙控器與紅外接收頭VS1838B配套使用，紅外遙控距離8-9米。

第四章軟件設(shè)計(jì)完整的智能窗簾控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。為了系統(tǒng)的功能能夠完整地實(shí)現(xiàn)出來，系統(tǒng)硬件需要軟件支持。軟件設(shè)計(jì)分為主程序設(shè)計(jì)、按鍵函數(shù)程序設(shè)計(jì)、處理函數(shù)程序設(shè)計(jì)三個(gè)部分。本設(shè)計(jì)所使用的編程環(huán)境是Keil5，相對(duì)于其他軟件編程環(huán)境，Keil5更加的輕便快捷，操作更加的簡單，深受廣大嵌入式軟件開發(fā)者的喜愛。Keil5支持多種芯片，包括51單片機(jī)、STM32、HC32、NXP等。Keil5編譯有三種，一種是單編，一種是部分編譯，還有一種是全部編譯，這樣給開發(fā)人員更多的選擇，并且編譯的結(jié)果，顯示在界面的最下方，供開發(fā)者查找錯(cuò)誤。4.1主程序設(shè)計(jì)在主程序中，系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，接著進(jìn)入While主循環(huán)。在主循環(huán)中，進(jìn)入第一個(gè)函數(shù)按鍵函數(shù)，按鍵函數(shù)可以掃描取得用戶按下的按鍵值，然后根據(jù)已知的按鍵值，接著下一步的執(zhí)行工作，可以變更界面、開關(guān)窗簾和設(shè)置時(shí)間等。進(jìn)入到第二個(gè)函數(shù)監(jiān)測函數(shù)，該函數(shù)能夠獲取時(shí)鐘模塊和光照檢測模塊的時(shí)間、光照強(qiáng)度。第三個(gè)函數(shù)是顯示函數(shù)，每一個(gè)確定的標(biāo)記位對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的界面，第一界面的內(nèi)容有時(shí)間和光照強(qiáng)度，第二界面的內(nèi)容是設(shè)置時(shí)間。進(jìn)入到最后一個(gè)函數(shù)是處理函數(shù)，該函數(shù)的功能是依據(jù)顯示的第一界面或第二界面，執(zhí)行下一步的工作，先判斷是否在界面0，如果在界面0，則先判斷光照強(qiáng)度是否符合設(shè)定的光控閾值條件，再打開或關(guān)閉窗簾。然后判斷設(shè)定的定時(shí)時(shí)間，打開或關(guān)閉窗簾，也可根據(jù)紅外遙控控制窗簾。另外主程序還需要應(yīng)用到延時(shí)函數(shù)，按鍵函數(shù)、監(jiān)測函數(shù)等函數(shù)的掃描時(shí)間相應(yīng)延遲。程序總體流程圖如4-1所示。圖4-1程序總體流程圖4.2按鍵函數(shù)程序的設(shè)計(jì)按鍵函數(shù)子程序流程框圖如圖4-2所示。按鍵函數(shù)先進(jìn)行按鍵掃描，判斷有鍵按下，再獲取按鍵鍵值，如無按鍵按下則結(jié)束。按鍵為1則切換界面；按鍵為2，先判斷界面為0，則打開窗簾。若界面不為0即界面為1/2/3/4/5/6/7,表示“+”鍵，設(shè)置年/月/日/時(shí)/分/秒/日期+1；按鍵為3，先判斷界面為0，則打開窗簾。若界面不為0即界面為1/2/3/4/5/6/7,表示“-”鍵，設(shè)置年/月/日/時(shí)/分/秒/日期+1。按鍵函數(shù)流程圖如圖4-2所示。圖4-2按鍵函數(shù)流程圖4.3處理函數(shù)程序的設(shè)計(jì)處理函數(shù)子程序流程框圖如圖4-3所示。處理函數(shù)部分，首先進(jìn)行初始化，再判斷界面0；若為界面0，先判斷光照強(qiáng)度進(jìn)行處理，其次再判斷時(shí)間進(jìn)行處理。判斷光照強(qiáng)度時(shí)，光照強(qiáng)度大于70lx窗簾 被拉開，光照強(qiáng)度小于30lx時(shí)，窗簾被合上。然后判斷時(shí)間，如果時(shí)間處于早上7點(diǎn)，打開窗簾，時(shí)間處于晚上22點(diǎn)則關(guān)閉窗簾。也可根據(jù)紅外遙控控制，如按下遙控按鍵右則打開窗簾；若按下遙控按鍵左則關(guān)閉窗簾。處理函數(shù)流程圖如圖4-3所示。圖4-3處理函數(shù)流程圖4.4紅外遙控程序的設(shè)計(jì)紅外遙控程序流程圖如圖4-4所示。圖4-4紅外遙控程序流程圖4.5光照檢測程序的設(shè)計(jì)光照檢測程序流程圖如圖4-5所示。圖4-5光照檢測程序流程圖

第五章系統(tǒng)測試5.1測試環(huán)境及工具測試環(huán)境：室內(nèi)。準(zhǔn)備器件：一個(gè)臺(tái)燈。測試方法：觀察步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及顯示屏顯示。5.2系統(tǒng)功能測試在智能窗簾的硬件平臺(tái)中，第一測試對(duì)象是步進(jìn)電機(jī)，觀察步進(jìn)電機(jī)能否左右旋轉(zhuǎn)，檢測驅(qū)動(dòng)功能是否正常實(shí)現(xiàn)。智能窗簾接入電源之后，按下一個(gè)手動(dòng)按鈕，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)時(shí)，說明步進(jìn)電機(jī)能完成驅(qū)動(dòng)功能。然后依次對(duì)紅外遙控功能、光控功能、定時(shí)功能、手動(dòng)控制功能進(jìn)行測試。系統(tǒng)連接5V電源之后，系統(tǒng)啟動(dòng)和初始化正常，能讀出當(dāng)前環(huán)境光照強(qiáng)度以及時(shí)間和日期顯示，時(shí)鐘模塊正常運(yùn)行。系統(tǒng)初始化狀態(tài)如圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)初始化狀態(tài)5.2.1紅外遙控功能第一個(gè)模式為遙控模式,實(shí)現(xiàn)紅外控制功能。用戶在使用遙控器的過程中，按下遙控按鈕的同時(shí)，遙控器發(fā)送出的紅外信號(hào)會(huì)進(jìn)入到紅外接受器，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)相應(yīng)信號(hào)做出處理。進(jìn)行遙控模式,單片機(jī)會(huì)依據(jù)紅外信號(hào)信息來使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。紅外遙控器選擇加號(hào)鍵和減號(hào)鍵控制智能窗簾。在用戶使用紅外遙控器的過程中，加號(hào)鍵表示“開”的功能，減號(hào)鍵表示“關(guān)”功能。加號(hào)鍵控制步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，即電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾處于打開的狀態(tài)。減號(hào)鍵控制步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，即電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾處于關(guān)閉的狀態(tài)。進(jìn)行了紅外遙控模塊的兩次功能測試，檢測智能窗簾能否被打開或關(guān)閉。遙控功能測試記錄數(shù)據(jù)如表5-1所示。由測試結(jié)果可知，紅外控制功能可正常實(shí)現(xiàn)，能有效控制步進(jìn)電機(jī)，紅外控制功能也能順利被應(yīng)用到智能窗簾系統(tǒng)中。表5-1遙控功能測試次數(shù)按鍵步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)智能窗簾狀態(tài)1“4”號(hào)鍵正轉(zhuǎn)打開2“6”號(hào)鍵反轉(zhuǎn)關(guān)閉5.2.2光控功能智能窗簾系統(tǒng)處于光線較弱的室內(nèi)環(huán)境時(shí),光照強(qiáng)度小于設(shè)定值30lx時(shí),步進(jìn)電機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn),窗簾自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)打開臺(tái)燈時(shí),光照強(qiáng)度大于設(shè)定值70lx,步進(jìn)電機(jī)發(fā)生正轉(zhuǎn),窗簾自動(dòng)打開。系統(tǒng)的光控功能實(shí)現(xiàn)。暗環(huán)境光控功能測試結(jié)果如圖5-2所示，亮環(huán)境下光控功能測試結(jié)果圖5-3所示。圖5-2暗環(huán)境下光控功能測試圖5-3亮環(huán)境下光控功能測試5.2.3定時(shí)功能智能窗簾上電之后，用戶使用按鍵鍵盤設(shè)置顯示屏中的時(shí)間和日期，按鍵共有三個(gè)按鍵，左邊第一個(gè)按鍵為界面切換，第二個(gè)按鍵為加號(hào)鍵，第三個(gè)按鍵為減號(hào)鍵。智能窗簾的定時(shí)開關(guān)窗簾時(shí)間通過程序設(shè)定，早上七點(diǎn)到晚上22點(diǎn)處于開窗階段，當(dāng)把時(shí)間設(shè)置接近7點(diǎn)時(shí)，屏幕時(shí)間為7點(diǎn)，窗簾被打開；當(dāng)把時(shí)間設(shè)置接近22點(diǎn)時(shí)，屏幕時(shí)間為22點(diǎn)，窗簾被關(guān)閉。此次調(diào)試實(shí)現(xiàn)了智能窗簾的定時(shí)控制功能。定時(shí)模式為優(yōu)先級(jí)，在晚上22點(diǎn)以后的這段時(shí)間，系統(tǒng)不受光控、紅外遙控和手動(dòng)控制功能控制。系統(tǒng)的定時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)。設(shè)置時(shí)間的界面如圖5-4所示。圖5-4時(shí)間設(shè)置界面5.2.4手動(dòng)控制功能在手動(dòng)功能測試中，按鍵鍵盤的第二個(gè)按鈕表示“ON”，第三個(gè)按鈕表示“OFF”。當(dāng)“ON”鍵按下，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，拉開窗簾，當(dāng)“OFF”鍵按下，合上窗簾。5.3測試結(jié)果分析在上面的功能測試中，智能窗簾可以按照系統(tǒng)給定的光照強(qiáng)度和設(shè)定時(shí)間的信息打開或者關(guān)閉窗簾。按下兩個(gè)獨(dú)立的按鈕后，窗簾會(huì)自動(dòng)打開或者關(guān)閉。紅外遙控過程中，按下紅外遙控器按鈕可以打開或者關(guān)閉窗簾。因此，智能窗簾系統(tǒng)可以很好地實(shí)現(xiàn)光控、定時(shí)、手動(dòng)控制和紅外遙控功能。在系統(tǒng)的自動(dòng)控制模式下，即光控制模式和定時(shí)控制模式下，優(yōu)先順序?yàn)楣饩€>時(shí)間。自動(dòng)控制模式獨(dú)立于手動(dòng)控制和紅外遙控。天黑后，窗簾會(huì)根據(jù)光線的減弱自動(dòng)關(guān)閉。晚上22點(diǎn)以后，它們會(huì)處于定時(shí)模式，智能窗簾不會(huì)受到光控模式、手動(dòng)模式和紅外遙控模式的控制。通過設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)數(shù)，使步進(jìn)電機(jī)只能在正反兩個(gè)方向交替運(yùn)行，從而防止窗簾被卷攏。缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路有延時(shí)誤差，步進(jìn)電機(jī)沒有立即正反轉(zhuǎn)，所以反應(yīng)慢。

第六章總結(jié)與展望智能窗簾控制系統(tǒng)作為此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的作品，其首要功能包括紅外遙控功能和感光功能，此外還有定時(shí)控制功能和手動(dòng)按鍵控制功能。STC89C52單片機(jī)是該系統(tǒng)的控制中心，還需結(jié)合光敏傳感器、紅外信號(hào)發(fā)送和接收電路、DS1302定時(shí)時(shí)鐘加上電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣系統(tǒng)的功能就能完整地實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的控制中心對(duì)輸入的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析變換，然后再綜合處理轉(zhuǎn)變成另一種信號(hào)再輸出，以此來控制其他器件，控制輸入部分和輸出部分，使智能窗簾控制系統(tǒng)的各個(gè)部件能正常運(yùn)行。AT89C52單片機(jī)的最大優(yōu)勢是降低了硬件的復(fù)雜程度。光敏傳感器接收外界環(huán)境的光信號(hào)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后向單片機(jī)發(fā)出電信號(hào)。經(jīng)過單片機(jī)處理后，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)代表窗簾的開和閉狀態(tài)。在實(shí)現(xiàn)光控功能下，又添加了DS1302時(shí)鐘電路，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)控制功能，使窗簾的自動(dòng)化性能得到進(jìn)一步提升。獨(dú)立按鍵電路在所設(shè)計(jì)的電路中，按下按鈕的同時(shí)，窗簾就會(huì)打開或者關(guān)閉。光敏電阻對(duì)光照強(qiáng)弱變化比較敏感是它的一大特征，同時(shí)還具有手動(dòng)、光控、和遙控等多種工作方式去控制步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)能在室外溫度較低或者環(huán)境比較惡劣的情況下正常工作。此次的設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)束讓我系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)、傳感器、自動(dòng)控制技術(shù)的知識(shí)，學(xué)會(huì)了在電路仿真中，合理排列電子元器件以及在萬用板中焊接電路，理解并學(xué)會(huì)了應(yīng)用課本中的理論知識(shí)，動(dòng)手操作能力也逐步提升。在詢問老師的相關(guān)問題和同學(xué)們的討論中，發(fā)現(xiàn)了學(xué)過的一些知識(shí)沒有理解透徹，像程序編寫和編譯的能力有待提高，編譯經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，出現(xiàn)錯(cuò)誤了，自己就會(huì)在網(wǎng)上查找資料或者問同學(xué)，自己去學(xué)習(xí)思考如何應(yīng)用知識(shí)。通過這次設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)期間，每次遇到困難都會(huì)有老師的幫助和指導(dǎo)，還有同學(xué)們的鼓勵(lì)和支持，成功設(shè)計(jì)出畢業(yè)設(shè)計(jì)作品。把以前不明白的知識(shí)弄明白了，提升了自己的綜合能力。

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