家用窗帘自动开关控制器家用窗帘自动开关控制器.doc

摘 要 本文旨在设计一个家用窗帘自动开关控制器。当外界光照度高于某一参考值时窗帘自动打开，低于该参考值是窗帘自动关闭。通过本学期对单片机的学习，利用单片机为控制器，设计单片机控制系统，最终实现控制功能。本设计具有一定的的推广价值，能更加方便人们的生活起居。本系统先确定了设计方案，再分别通过硬件设计和软件设计来完善方案。在设计中用到了89C51单片机作为控制器，执行机构为步进电机，使用光敏电阻作为传感器。系统在天气不稳定等外界干扰下会有可能影响其稳定性。 关键词：家用窗帘；89C51单片机；步进电机；光敏电阻 目 录 第1章 绪论 1 第2章 课程设计的方案 2 2.1 概述 2 2.2 系统组成总体结构 2 第3章 硬件设计 4 3.1 系统控制器单片机的选择 4 3.2 检测电路的设计 5 3.3 电机驱动电路的设计 7 3.4 显示电路的设计 8 3.5 时钟电路设计 9 第4章 软件设计 10 4.1 A/D转换子程序设计 10 4.2 电机驱动程序设计 13 4.3 时钟电路程序设计 15 第5章 系统分析 18 第6章 课程设计总结 19 参考文献 22 绪论 随着经济社会的快速发展，人们的生活节奏也越来越快，高效、方便、节能也越来越引起人们的重视。特别是随着电子技术产业向集成化、智能化转变以后，人们对居家生活的各方面都要求方便干净，而且美观。同时，也为人们的生活环境以及智能家居的实现提供了依据，为此，研究与设计智能窗帘控制系统具有深远的现实意义本设计介绍了一种自动窗帘的控制系统，自动窗帘的控制系统包括电路控制部分和机械传动部分，电路控制部分光信号获取及转换为电信号，利用电信号实现控制，以及各种控制状态的自动转换，机械部分由限位开关和继电器控制电机正反转。本设计是对在校所学理论知识的一次实践应用，同时一定程度上填补了市场上自动控制窗帘的空白；采用目前广泛使用的模块化设计理念，成品具有体积小、可靠性高、易于安装检测维修等传统人为控制电动窗帘不可比拟的优点；该作品设计简单实用，能自动控制，一经安装，无需人工管理此外，本产品成本低廉，适用性广，能在各种窗口场合使用，对不便人工作业的场合效果尤为显著，具有很大的市场推广空间和经济效益前景。但值得注意的是，就目前国内的社会发展水平和国人的消费水准来说，与其说本设计是一种生活必需品，倒不如说是一种家庭装饰品，其推广过程中可能遇到一些暂时性的困难。就目前而言，所设计产品虽适用范围广阔，但与当今普通手动窗帘相比造价要高，只适于部分场合的使用，其市场前景可能会随着社会的发展越来越好。其主要意义在于达到了学以致用的目的；同时，具有一定的现实意义，经改进完善后能进行生产，投入使用。所以，国内外对该课题的研究并没有广泛开展。JL-48E500 / 520是供电源为5V的4相5线的步进电机。用两个LED灯显示窗帘的打开和关闭状态。整个电路使用了5V电源供电。 图2.1 系统总体结构框图 对于电机如何停止的问题，本设计在窗帘滑杆上安装了微动开关，一旦窗帘拉动到指定位置就会触碰微动开关，从而送给单片机一个低脉冲，单片机在接收到低脉冲后，则认为窗帘已完全拉开或关闭，调用程序实现电机的停止转动；当接收到光控信号时，单片机调用相应的程序，驱动光敏二极管检测环境亮度，根据检测结果，实现窗帘的拉开或关闭。在设计过程中遇到一些典型的问题，但采取了相应的措施(1) 电机驱动问题。电机的驱动电压为5 V，但是经过三极管的降压后，电机驱动能力明显下降，为了增大电机驱动能力，在控制部分与电机执行部分加了光耦隔离，将两部分隔离开来，外接12 V电压，以增大电机的驱动能力。(2) 电机停机问题。单独靠程序来实现电机的停机，对时间控制的要求非常高，且不易实现。如果通过继电器来实现停机也可以，但由于继电器响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高，故采用了微动开关，通过送单片机低脉冲来实现电机停机，实时性也很好。 图3.1 AT89C51实物图 图3.2 AT89C51引脚图 检测电路的设计 PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的