单片机课程设计报告1

1、单片机课程设计（论文）用纸单片机课程设计 基于单片机的遥控窗帘设计学院： 通信与电子工程学院 班级： 电子082 学号： 2008131022 姓名： 麦振宝 同组成员： 指导老师： 王艳春 日期： 2011年12月25日 摘 要本设计是设计一款基于单片机的遥控窗帘，其中的单片机是遥控控制的核心，用于接收处理遥控信号，通过对一台直流电机的正反转控制，模拟实现对窗帘开、合的控制。此系统具有无线控制与手动控制两种方式，以保证一种控制方式出现问题，可以及时使用另一种控制方式对单片机进行控制。本报告简要介绍了基于单片机技术的遥控窗帘的设计原理，并根据系统的基本原理制作出了实物模型。本控制系统主要由以下几个模块组成：无线信号发射模块、无线信号接收模块、电机驱动模块、电机运行转数检测模块以及单片机控制模块。其中无线信号发射模块的控制核心是编码芯片PT2262，配套使用的是以解码芯片PT2272为核心的无线信号接收模块，这两组模块配合将对电机控制的正反转控制信息转变为单片机可以识别的二进制代码，通过与单片机内部的程序配合实现对窗帘正反停运行状况的无线遥控控制；电机驱动模块是以L298N芯片以及光耦芯

2、片TLP521-4为核心的功率驱动电路；电机运行转数检测模块是根据霍尔元件对磁钢磁场变化而发出电压脉冲信号的原理做成的；单片机控制模块的核心组成元件是AT89S52芯片，配以单片机的最小系统电路，作为无线遥控窗帘系统的总的控制模块。此外系统可以实现电机运行状态的显示，比如当电机正转是某对应信号灯亮等。关键词：单片机技术；无线遥控；自动窗帘；位置检测；目 录1 概述41.1课题背景以及课题研究的意义41.2课题的研究工作41.3课题研究中存在的困难52系统总体方案及硬件设计62.1系统总体设计方案62.2核心器件简介72.2.1 AT89S52简介72.2.2 L298N电机控制芯片简介72.2.3 315M PT2262/PT2272简介82.2.4 霍尔传感器简介92.3硬件设计92.3.1 电源电路92.3.2 复位电路与时钟电路102.3.3 直流电机控制电路112.3.4 霍尔检测电路123 软件设计133.1 直流电机正转程序设计133.2 直流电机反转程序设计143.3 单片机待机程序设计144 Proteus软件仿真165课程设计体会16参考文献19附1：源程序代码20附

3、2：系统原理图22第1章 概述1.1课题背景以及课题研究的意义随着人民生活水平的不断提高，人民对于生活的质量和舒适度的要求也在不断提高，人们在日常生活的同时在不断寻求各种更便捷的生活方式。传统的生活方式已经远远不能满足人们对随心所欲的生活的要求，而智能家居的出现则满足了人们在家庭生活上要求生活资料符合人性化、控制实现智能化、简便化的需求。本课题就是在智能家居作为一个新的概念，并正在逐步进入人民的生活的大环境中进行的，是具有极强的实用价值的。通过单片机实现对窗帘的自动控制属于智能家居的一部分，所以这个课题设计是具有很鲜明的时代意义的。同时社会经济的进步带动社会科学的长足发展，这也在无形中改变着人民的生活环境，进而逐渐改变着人民的生活习惯。尤其是在各种科学都迅速发展的今天，宽大窗户的办公和生活建筑是人民生活的追求，这种建筑不仅结构美观，而且采光良好。但是，窗户的高度或者宽度超过4米以后手拉窗帘却比较困难。而现在的放地产商几乎却都没有为用户考虑这个问题，使一些高档住宅反而带来了生活上的不便，解决这个问题的方法是使用窗帘机。本课题就是针对窗帘机的设计与开发，由于手动控制不能满足人民对生活舒适的

4、要求，所以考虑进行遥控控制，也即是操作者通过遥控按键对窗帘进行远距离控制。这样，使用起来更为方便，并可以为人民的生活提供适当的便利，为人民的工作与生活创造一个良好舒适的环境。更主要的是本设计系统可以进行其他外围模块的扩展，比如安装温度检测模块、光强检测模块等，就可以实现窗帘的完全自动控制，而无需人工参与，真正实现了智能家居。遥控自动窗帘系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。其一，改变人们的生活方式。单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。单片机控制的遥控自动窗帘只用一个多功能遥控器就能控制和监测住房的窗帘开关问题，给人们日上生活带来极大的方便。这些都将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。其二、牵动一大批产业。单片机控制的遥控自动窗帘产品面向家庭用户，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批有远见的各类企业介入，从而牵动一大批产业的发展。这里最先受益的应该是房地产业，单片机控制的遥控自动窗帘不仅是一个很好的概念与“卖点”，同时也是直接提升住宅档次的一个条件，这

5、将会给房地产商带来新的利润空间。在家居集成化、网络化的趋势下，家居集成也成为一种潮流，许多更专业的、美观的、智能化的家居集成产品相继出现。其三，开拓一个崭新的市场。遥控自动窗帘系统牵动了许多的行业，它将不仅仅是目前的IT系统集成商或建筑弱电工程总包商的市场，而且是专业公司和智能化装饰公司的市场。1.2课题的研究工作智能家居系统是一个庞大的社会系统工程，我国应当加快智能家居标准化进程。自动窗帘系统作为智能家居中一个组成部分，应该在智能家居这一行业领域，建立起一个具有中国特色的新兴、健康的产业链。使智能家居成为人民生活不能离开的一部分。现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控等，其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好，这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等电器综合控制系统中，睡在床上就能控制窗帘的开闭。利用触摸开关，实现全自动断电，既安全又节能，但最重要的一点就是没有实现自动化，不能摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能完全断

6、电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。窗帘机的控制方式大体上有三种：声控、光控、时控，声控和遥控属于半自动类；而光控虽属全自动式，但因光敏器件的灵敏度，冬夏等不同季节的光照度的不同，以及人们对起闭窗帘在时间上的要求不同，而不便实施和普及。因此，时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化；有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定；有些虽然实现了完全的自动化，且性能还可以，但价格昂贵不适合普通消费者使用。所以作者准备利用价格相对便宜的无线编码解码芯片、单片机作为主要控制器件，来完成自动窗帘系统的设计。该系统主要有如下几方面的特点：（1）发射无线电磁波的发射装置采用通常意义上的遥控器，这样既方便又实惠，可谓一物两用；（2）对电机转数的准确监控，可以实现窗帘在开闭时准确定位，不卷帘、无空隙；（3）采用高精度的无线电磁波遥控控制，方便快捷，干扰少，控制灵敏；（4）另一种控制方式为手动控制方式，防止无线设备故障而影响人民的日常生活；（5）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。1.3课题研究中存

7、在的困难每一个课题在研究过程中都需要考虑很多因素，不仅要考虑研究课题的实用价值，还要求系统开销经济节省，符合人民的消费能力要求，因此在系统设计时为了统筹兼顾各个因素，所以在课题研究中存在以下几个困难：系统的高性能要求与系统经济性要求相矛盾。因为单片机控制遥控窗帘系统属于弱电控制领域，因此在控制过程中就为了防止外部干扰就要引进一些其他辅助设备，这在无形中就增加了系统开发成本，致使系统经济性不高。同时由于要控制电机设备，一般的电机都存在噪声，而从增加人民生活的舒适程度出发，这些噪声是不允许的，但消除噪声就需要引入外在设备或采用高性能电机，经济性不好；单片机系统需要5V低压供电，需要额外附加整流装置，增加了系统成本，同时也增加了系统故障的几率。如何实现遥控窗帘电源直接接入是一项很棘手的问题；由于本系统所示用的控制信号采用无线遥控控制，使用的是无线电磁波作为载波媒介，而人民的生活环境中又不可避免地存在电磁干扰，如何消除电磁干扰也是本系统设计的一个难点。第2章 系统总体方案及硬件设计2.1系统总体设计方案本系统主要由以下几个模块组成：无线信号发射模块、无线信号接收模块、电机驱动模块、电机运行转数

8、检测模块以及单片机控制模块。这些模块中单片机控制模块是控制核心，是完成接收处理控制信号以及接收处理反馈信号的中枢。各个模块的具体功能介绍如下：无线信号发射模块的控制核心是编码芯片PT2262，配套使用的是以解码芯片PT2272为核心的无线信号接收模块，这两组模块配合将对电机控制的正反转控制信息转变为单片机可以识别的二进制代码，通过与单片机内部的程序配合实现对窗帘正反停运行状况的无线遥控控制；电机驱动模块是以L298N芯片以及光耦芯片TLP521-4为核心的功率驱动电路；电机运行转数检测模块是根据霍尔元件对磁钢磁场变化而发出电压脉冲信号的原理做成的,作为系统控制通道的反馈量，用于检测电机的运行状况；单片机控制模块的核心组成元件是AT89S52芯片，配以单片机的最小系统电路，作为无线遥控窗帘系统的总的控制模块。在实际控制过程中信号的流通通道如下：用户控制欲望无线收发装置单片机控制单元电机驱动反馈检测单片机控制单元电机驱动 根据控制系统的信号流通过程可以画出系统的结构图，如图1所示。从图1所示的系统框图可以看出单片机模块是系统的核心模块。同时系统配有一套手动控制方式，与无线控制方式是并列的，

9、所以这里就不在赘述。2.2核心器件简介本系统所使用的核心器件如下：AT89S52单片机、L298N电机控制芯片、无线信号收发芯片为315M PT2262/PT2272、霍尔传感器。2.2.1 AT89S52简介AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.2.2 L298N电机控制芯片简介L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dua

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