单片机的智能窗帘控制系统设计
引言 2
一、系统整体设计 2
(一)设计内容 2
(二)各模块所用芯片的选择 2
1.中央处理器选择 2
2.模数转换芯片选择 3
3.电源模块选择 3
4.时钟芯片的选择 3
5.显示模块的选择 3
6.驱动芯片的选择 3
(三)方案设计 4
二、硬件系统设计 5
(一)硬件系统总体描述 5
1.单片机最小系统 5
2.模数转换模块 6
3.光敏模块 7
4.液晶显示模块 8
5.按键模块 9
6.时钟电路 10
7.电源电路 10
8.步进电机模块的设计 11
(二)窗帘构架系统设计 11
(三) 整体电路框图 12
三、软件系统设计 13
(一)主程序框图 13
(二)主要子程序设计 14
1.定时程序设计 14
2.步进电机程序设计 15
总结 17
致谢 18
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 部分程序 23
引言
在第二十一世纪网络技术高速发展的时代,我们经常使用窗帘轨绳手拉或滑动方式,只有很少一部分的高收入家庭可以使用的是电动遥控器的窗帘,其主要是由台湾和广东等地生产,价格相当昂贵。随着智能电子产品迅速的加快,也使人们的生活、工作和交流日益密切的联系起来。智能电子产品迅速的加快,也使人们的生活、工作和交流日益密切的联系起来。智能产品发展潜移默化的影响人们工作和生活习惯,使人们对生活质量的追求有了越来越高的的要求,方便、舒适已成为人们的生活方式,在现代家庭生活环境中,占据着家庭的环境不仅是对身体的空间,更是一种安全、方便、舒适的环境。
现代人类追求舒适化,住房建筑趋向于有大的窗户以便于欣赏,但是在追求舒适的生活下,人们对隐私的保护也逐渐加强,大型窗户配对大型窗帘对待一部分
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、工作和交流日益密切的联系起来。智能产品发展潜移默化的影响人们工作和生活习惯,使人们对生活质量的追求有了越来越高的的要求,方便、舒适已成为人们的生活方式,在现代家庭生活环境中,占据着家庭的环境不仅是对身体的空间,更是一种安全、方便、舒适的环境。
现代人类追求舒适化,住房建筑趋向于有大的窗户以便于欣赏,但是在追求舒适的生活下,人们对隐私的保护也逐渐加强,大型窗户配对大型窗帘对待一部分人是很难操作,不方便而且很累,所以本课题针对于之前手工窗帘的劣势进行设计。
对现阶段人们的心理需求,智能窗帘很有可能将取代手动传统窗帘。智能窗帘不仅适用于家庭建筑,还有很多其他应用场所,例如:轿车的挡光窗帘可以保护个人隐私,舞台上的垂帘等,可以说应用很广泛。在本设计智能窗帘控制系统以外界光照强度和时间设定控制窗帘,依赖于单片机AT89C51简单实用的优势,实现智能窗帘的自动化控制,为一些行动不变的人或是不好操作的大型工厂窗帘以及多方位置的窗帘提供了有利的安全环境和便利。
一、系统整体设计
(一)设计内容
本论文设计使用AT89C51单片机作为主控制芯片,并且利用步进电机作为驱动器控制单片机,以此来进行控制窗帘的闭合;光探测系统的一部分是通过光敏电阻来检测光强的变化的光探测模块信号传送给单片机,然后单片机通过控制步进电机驱动器,并使其实现正反转,同时智能窗帘关闭功能。本系统可以在不同模式下时将不同控制信号传给单片机:第一种模式是在手动模式时:通过按键模块来控制系统。其二是设置时间模式时:通过设置单片机内部时间控制系统,完成的操作。
(二)各模块所用芯片的选择
1.中央处理器选择
本设计的中央处理器选择使用AT89C51作为主控部分,它是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS的8位微处理器和带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机,并为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且便宜的方案。
2.模数转换芯片选择
由于所用单片机芯片没有AD转换模块,因此这里采取PCF8591T芯片来实现AD与DA的转换功效,用PCF8591T AD芯片,还需要搭建外围检测电路,而且IIC两条线与单片机相连,PCF8591T是Philips公司生产的8位分辨率A/D、D/A 转换集成芯片,PCF8591的功能包括多数模拟输入、内置跟踪保持它有4路模拟输入,1路模拟输出,一个I^2C-BUS接口,3个给硬件地址编程的脚,通过I^2C总线与处理器通信。因其价格适中,操作方便等优点,所以PCF8591T芯片在单片机中应用方面非常多。
3.电源模块选择
本设计选用的电源使用三端稳压器LM7805桥式整流稳压电路,因为三端固定集成稳压电路的使用方便,所以在电子制作中经常采用。在这里选用LM7805三段稳压芯片来组成稳压电源所需的外围设备极少,芯片后面数字代表该三端稳压电路的输出电压,这里输出电压5V。
4.时钟芯片的选择
本论文设计的窗帘需要在给定的时间内完成人们要操作的开和关,为此在需要用到一个和单片机时间相一致的实时定时器来确定时间,这里使用DS1302实时时钟芯片来完成这项功能。DS1302是DALLA公司生产的实时日历时钟芯片,其主要功能包括非易失性时日历时钟、报警器、百年历、可编程中断、方波发生器和114字节的非易失静态RAM。使用DS1302时应注意以下几点:VCC正常情况下为5V,当VCC逐渐下降的时候,所有的输入都会被忽,并且所有输出都变成高阻值状态,接着外部电源会被关闭,和内部锂电池作为试试时钟和RAM供电,在断电情况下,时钟电路将会继续运行,并且对其数据保存十年来上。
5.显示模块的选择
LCD1602显示器在现实生活中已很普遍了,但针对于现在来讲,还是有许多地方使用HD44780液晶芯片的,两者控制原理是相同的,但是相比较LCD1602是对应用于市面上大部分的字符型液晶是很有利益的。液晶显示器常用LCD1602液晶显示器(LCD),当LCD1602液晶显示芯片上的每个点接收到的信号的时将保持相同的颜色和亮度,有别于在阴极射线管(CRT)显示,当CRT在接收到的信号。另外LCD1602显示是数字式,和单片机相连的话操作更加简单易懂方便。
6.驱动芯片的选择
步进电机和交流电机相比较有着很大的好处,步进电机更加方便控制转向和转动圈数,灵活可靠。随着时代的发展,单片机应用广泛,利用单片机的进行对步进电机的驱动使用方法也慢慢地
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