基于单片机的自动窗帘系统毕业设计

华科学院本科毕业设计（论文）基于单片机的自动窗帘系统设计摘要 目前，家庭居住环境的采光及避光问题主要采用的是手动开闭窗帘，手动开闭不仅费力而且很多方面不够人性化，会对用户造成一定的困扰，本文设计的自动窗帘控制系统可以解决这些问题。本文主要阐述了自动窗帘控制的设计过程。以AT89C51单片机为控制核心，以光敏电阻和雨滴传感器为传感器件，以步进电机为执行器件。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。硬件采用分块的模式，对整个系统的电路设计进行分析，分别给出了系统整体框图、显示电路、检测电路、系统总控制模块、等相关电路；随后说明系统软件的编写过程，同样采用的是分块的模式，且每一个模块都给出了相应的流程图。本设计利用单片机实现了半自动控制、自动控制、定时控制的相互转换，智能的控制窗帘的动作。通过调试，时钟控制、手动开关窗帘、自动开关窗帘等控制方面的设计基本达到了预期效果。具有较强的实用价值。关键词：单片机，自动窗帘，步进电机，自动控制。 System design based on single chip microcomputer automatic curtainAbstract Now，according to the requirements of living environments. This paper describes the process of intelligent curtain controller. This design uses AT89C51 microcontroller as the control，introduce microcontroller-based optical curtain curtain system，the main structural principle of the hardware and software programming to explain.In the design for monolithic integrated circuits，and peripheral to expand the basic the theories of knowledge was fairly comprehensive preparation. Block the model of hardware used，the circuit design of the entire system to analyze the overall block diagram of the system are given，display circuit，photoelectric switch circuit，system control module，power conversion circuits，protection circuits and other related circuit；then describes the software the preparation process，but also by the sub-block pattern，with each module to draw a corresponding flow chart.In this paper，use the AT89C51 microcontroller，according to their different modes，to achieve semi-automatic control，automatic control，timing control of the conversion and intelligent motion control curtains. Debugging by simulation，clock control，manual switch curtains，the curtains automatically switch the basic design of such control to achieve the desired effect，with a strong practical value.Key words：SCM 、intelligent curtain、stepping motor、automatic control.目录摘要IAbstractIII第1章 绪论- 1 -1.1 研究目的和意义- 1 -1.2 国内外发展状况- 2 -1.3 课题的目的任务和要求- 2 -第2章 系统方案论证- 5 -2.1 方案选取- 5 -2.2 总体设计方案- 8 -2.2.1 系统基本功能- 8 -2.2.3 系统总体结构设计- 9 -第3章 系统硬件分析设计- 11 -3.1 系统硬件总设计- 11 -3.2 各单元电路设计- 12 -3.2.1 控制电路设计- 12 -3.2.2 检测电路设计- 16 -3.2.3 执行电路设计- 18 -3.2.4 键盘/显示接口电路- 21 -第4章 系统软件设计- 27 -4.1 系统软件总设计- 27 -4.2 系统软件子程序设计- 28 -4.2.1 步进电机程序设计- 28 -4.2.2 键盘程序设计- 29 -4.2.3 定时程序设计- 31 -第5章 测试和调试- 33 -5.1 硬件调试- 33 -5.1.1 28BYJ-48步进电机：- 33 -5.1.2 1602液晶显示器- 35 -5.1.3 DS1302时钟芯片- 36 -5.1.4 LM双电压比较器集成电路- 37 -5.2 软件调试- 38 -5.3 系统联调- 38 -总结- 43 -参考文献- 45 -致谢- 47 -附录- 49 -I第1章 绪论1.1 研究目的和意义 21世纪是科技飞速发展的时代，单片机的应用也随之越来越广泛。在这样高速发展的环境下，各种新型产品犹如雨后春笋，单片机的作用也越发重要单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。单片机具有高集成度、高可靠性，控制功能强，低电压、低功耗，优异的性价比。由于这些优良的特性，单片机广泛的应用到工业控制，智能家电，汽车电子，楼宇自动化，医疗器械。日常生活中，验钞机、门禁系统、电子监控、变频空调等也使用到了单片机。 在材料科学、工业技术、计算机技术的发展与进步的带动下，电路系统向着高度集成的方向发展。CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。其告诉的发展可以用日新月异来形容。其中单片机的重要性越来越越突出，在控制系统中的应用越来越普遍。要进行单片机系统的设计首先，要有一定的基础知识；第二，需要具有一定的软件设计能力，能够根据设计的要求，写出所需程序；第三，要灵活的把知识综合运用。另外，单片机也经常应用到一些小系统的设计。本系统就是依靠AT89C51单片机的优点顺利设计出来的。 随着科技的发展，人们生活水平不断提高，使得人们对于居住的空间的环境有了更高的要求，人们希望居住空间更加的舒适、便捷。这是人类发展的必然规律。科技把人们的生活变的更加智能化，使人们生活的更加舒适、便捷。人们的生活离不开窗帘，它保护了人们的隐私。对于现代的建筑，对于窗帘的要求也越来越高，既能解决每天手动开关的麻烦，又能显示出生活的档次，所以窗帘自动系统会越来越普及。并且可以广泛的应用到普通住宅、宾馆饭店、写字楼等各种场所，因此自动窗帘系统有着广阔的市场前景，因此研究这方面的产品也显得更加的重要。由于我国的科技刚刚发展起来，各种科技产品还明显的落后于发达国家，人民的生活也刚刚开始富裕起来，许多智能系统也刚刚在我国兴起。但是，发展前景却广阔。这种系统可以为我们营造出高效、舒适、便捷的居住环境。并且它可以牵动一大批产业。如此广泛的应用，他的前景也必将非常广阔。随着科学技术的飞速发展，人们的生活观念也在渐渐的发生转变。各种家电也在发生着变化。由于单片机技术和计算机技术的的不断成熟，家电越来越智能化。窗帘也不例外，在欧美等发达国家，智能窗帘系统已广泛应用。智能窗帘在国内算是高端前沿产业，市场广阔，有推广和应用的意义，在发达的欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛运用于平常百姓家中，所以有必要在国内推广。1.2 国内外发展状况 随着科学技术的飞速发展，人们的生活观念也在渐渐的发生转变。各种家电也在发生着变化。由于单片机技术和计算机技术的的不断成熟，家电越来越智能化。窗帘也不例外，在欧美等发达国家，电动智能窗帘已广泛应用。自动窗帘在国内算是高端前沿产业，市场广阔，有推广和应用的意义，在发达的欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛运用于平常百姓家中。本设计通过分析自动窗帘的发展和现状来规划其智能功能，从而对窗帘进行智能控制。采用步进电机为执行原件，以光敏电阻和雨滴传感器作为传感原件，AT89C51单片机作为控制芯片，辅助键盘和显示，实现自动窗帘的多项智能项目。 自动窗帘控制系统设计过程主要分为以下几个章节：（1）绪论：介绍目前国内自动窗帘的发展现状和研究的目的和意义。总体设计方案：给出智能窗帘系统的总体方案设想，智能项目，和设计结构规划。（2）硬件设计：选用AT89C51单片机为核心的各种电路设计，包括复位电路，电源电路，时钟电路，步进电机控制电路，传感器电路，键盘/显示电路等一系列相关电路。（3）软件设计：主要介绍了各项功能的设计流程。（4）总结与展望：针对设计中的不足进行再思考以及提出自动窗帘控制系统功能的扩展，和对此设计发展前景的展望。1.3 课题的目的任务和要求自动窗帘控制系统总体设计方案是确定能满足设计要求的总体方案环节。本章从系统功能的需求出发，规划并确定系统的总体结构，并在次基础上考虑了系统的可扩展性以及可实现性。该系统除了具有一般窗帘控制系统的最基本功能以外，还通过单片机的控制实现了根据光照强度，空气湿度和设定时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该设计本着简单实用经济的思想，尽量使电路的设计简单化，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计的需求。智能窗帘主要有一下功能（1）手动控制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态；（2）光敏控制：根据光的强弱，实现窗帘的自动开关。（3）雨滴传感器控制：若传感器上有水滴，则窗帘自动关闭，水干后，自动开启。（4）时间自动控制：根据用户设置的时间来控制开启或者关闭窗帘。