基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计说明书1

机电工程学院毕业设计说明书设计题目基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计学生姓名彭华云学号201028050130专业班级机械设计制造及其自动化（专升本）1001班指导教师颜丙生年月日1目录1背景意义311光控自动窗帘系统的背景、意义312国内外研究现状42方案论述821方案设计说明822方案选择说明83硬件设计1031光电传感器信号采集模块设计1032单片机信号处理模块设计1433执行单元模块设计184软件设计2441程序流程2442程序设计255总体设计27PROTEL总电路图/2相励磁正转表26UCHARCODEREV0XF9,0XF3,0XF6,0XFC/2相励磁反转表SBITK1P30/定义K1开关UINTM1VOIDDELAYUINTX/延时函数UCHARIWHILEX/IX即延时约X毫秒FORI0I60I/以下是步进电机正转函数/VOIDSETP_MOTOR_FFWUCHARNUCHARI,JFORI0I5NI/转N圈FORJ0J4JP1FFWJ/取正转数据DELAY250/转一个角度停留的时间,可调节转速/以下是步进电机反转函数/VOIDSETP_MOTOR_REVUCHARNUCHARI,JFORI0I5NI/转N圈FORJ0J4J/IFK20BREAK27P1REVJ/取反转数据DELAY250/转一个角度停留的时间,可调节转速/主程序/VOIDMAINWHILEM/电机转M圈IFK11/K1送入高电平DELAY10IFK11SETP_MOTOR_FFW3/调用电机正转函数ELSE/K1送入低电平DELAY10SETP_MOTOR_REV3/调用电机反转函数5总体设计随着社会的发展，人们对生活追求，各式各样的窗帘出现。窗帘不仅具有遮挡作用,还具有美观性，给大家带来美的视觉享受。人们对居室的舒适度和自动化程度要求越开越高，为了满足生活的需要，通过以往的人为的通过拉动使窗帘开与闭则就比较费事，也易损坏。因此，设计一种能够控制居室窗帘的检测自动控制装置，能够在夜间关闭，白天打开，具有很强的实用性。本文设计通过光电传感器采集数据光强28度，反映出光信号变化，然后将光电元件光数字信号输送到单片机中。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等特点，且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样。该设计通过检测光线的强弱，并根据光线的强弱自动将窗帘打开和关闭，实现了自动控制的功能，极大地方便了人们的日常生活，并在生活中得到了广泛的应用。PROTEL总电路图PROTUES仿真图图15基于单片机的室内光线自动控制系统总体原理图上图是我的设计完整原理图，本文主要光敏传感器ULN3330，它是一个开关型的光电传感器，直接输出数字信号，OUTPUT端根据外部光照度的变化输出相应的数字信号高电平或低电平，ULN3330的其他相应引脚分别接地或电源，然后把OUTPUT端接单片机的P30端口。单片机本身包括复位电路和振荡电路，片内振荡电路通常外接一个晶振，两个电容，电容值取值范围1545PF,取值范围晶振值024MHZ；复位电路当振荡器运行时，在此引脚上出现2个机器周期以上的高电平使单片机复位，一般在此引脚与VSS之间接一个下拉电阻，与VCC引脚之间接一个电容；驱动步进电机芯片采用L298，通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，改变绕组脉冲信号的顺序即可对电机实现正反转。L298的输入引脚与单片机的P10P13口分别相连，IN1IN4引脚从单片机输入控制电平，控制步进电机的正反转，OUT1OUT4分别接步进电机的四个相线，ENA、ENB接控制使能端控制步进电机的转、停。当ENA、ENB同时接高电平时29L298芯片是工作的，即使能端有效，控制IN1IN4引脚电平的频率即可控制步进电机的转速。芯片的输出引脚分别接2个续流二极管，起到保护电路作用。芯片的VCC和VSS引脚与地必须连接100NF电容器，图中01F和100F电容并联即为100NF。对本自动系统的设计还必须满足用户想要窗帘停的某一位置停下来的需求，为此设计了步进电机停止开关，为简化程序，更加利用L298芯片本身的功能，本文采用了一个单刀双掷开关SW1，开关一端接使能端ENA、ENB，另两端一段接5V的电源，为芯片使能端提供高电平，另外一端接地，限制使能端的使用，当开关接到地时，两个使能端接地，L298芯片不再起作用，电机停止运动，由此达到停止的目的。行程开关控制步进电机极限位置停止天亮时，光敏传感器接受到高电平，依程序所设步进电机正转，顺时针转动，窗帘以某一速度被慢慢拉开，走到极限位置时，窗帘碰到右端的行程开关SW3，开关闭合使能端关闭，电机停止转动。当天暗时，光敏传感器输出低电平，电机要逆时针转动了，窗帘打开，障碍物去除，开关断开，使能端打开，电机反转，同样电机反转碰到左边的行程开关SW4时，开关闭合，使能端关闭，电机停止转动。图16基于单片机的室内自动光线控制仿真图52主要元器件清单器件名称器件数量AT89C52微控制器1片电机驱动芯片L2981片42BYG型号步进电机1个电阻、电容、按键、肖特基二极管等若干表8主要元器件清单306结论我经过将近四个月的努力，终于完成了基于单片机的室内自动光线系统的设计，虽然有部分功能尚未实现，但总体上完成了一个从硬件到软件完整的设计的流程。论文设计的核心控制器选用AT89C52单片机，光线采集选用光电传感器ULN3330。它输出单片机能读入数字信号，然后由L298驱动芯片驱动步进电机转动，调节其转动角度。电机选用比较容易进行角度调节的步进电机，单片机与步进电机之间的连接采用L298驱动器，它是一种两相和四相步进电机专用驱动芯片。该系统经过多次改进，参考了现在实际电路通用的做法，在现有技术的状态下各项指标已经达到技术要求，但由于自身水平有限，电路中还有些技术方面还可以进一步加强。如电路可以进一步调试其精确度和灵敏度，通过多只光敏电阻更加准确的控制窗帘升降。通过此次毕业设计，使我进一步熟悉MCS51单片机和步进电机的工作原理及应用，对于C51程序设计的编写也较熟练了，锻炼了独立思考与勤快耐心的能力。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不不足之处，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，将使我终身受益。7致谢在此要感谢我的指导老师颜丙生老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。颜老师在整个系统设计的过程中给了我很大的帮助，在论文任务制定时，他不仅肯定了我们项目的大方向，而且又帮我具体分析设计的各个模块，这在我对室内自动光线控制这个具体目标的设计时起到了不可估量的作用，受能力限制，在论文提纲制定时，我的思路不是很清晰，经过老师的指导，我的设计思路逐渐明晰。完成初步方案论证后，颜老师认真查看了我的各个方案，指出了方案中存在的很多问题。在软件仿真环节，我遇到了些许困难，每每请教老师时，颜老师都很负责的耐心解决了我无法解决的问题，之后在多次修改论文的过程中他以极大的耐心帮助修改我的论文，使我深受感动。同时感谢所有曾经教导过我、帮助过我的老师，正是因为他们多年来孜孜不倦的教诲才使得我的专业技能有很大的提高。最后要感谢在整个论文写作过程中帮助过我的每一位校友、宿友31参考资料1光敏窗帘自动控制器设计，陈莉明，彭芳芳，内江科技2008年第三期。2自动窗帘控制系统设计，孙勇，杨文月，赵宇新，电子技术应用。3光电传感器在自动窗帘中的应用，刘芹，秦魏，赵继聪，科技向导2011年第08期。4余瑞芬传感器原理M北京航空工业出版社,19955康华光电子技术基础，高等教育出版20066沈聿农传感器