基于89c51单片机的智能窗帘

河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute毕业设计主题智能窗帘控制系统机电0906名字叫刘云飞领导教师张国同河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计目录1引言11.1研究目的和意义及国内外发展现状11.2基本内容和章节布置22总体方案设计32.1控制器行业智能项目32.2整个系统的结构规划43系统硬件设计53.1 89C51单片机及相关电路53.1.1晶体振荡电路63.1.2复位电路63.1.3时钟电路73.1.4电源电路93.2步进电机93.3键盘/显示接口电路113.4传感器133.5信号调整电路143.5.1放大滤波器电路143.5.2 A/D转换器144系统软件设计164.1主程序软件设计164.2主要功能子程序设计174.2.1步进电机编程175总结和展望21程序22谢礼29参考文献30河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计1引言1.1研究目的和意义及国内外发展现状21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。 智能家庭控制系统可以定义为过程或系统。 利用先进的计算机技术、互联网通信技术、综合布线技术，有机结合家庭生活相关的各种子系统，通过集中管理，使家庭生活更加舒适、安全、有效。 与普通家庭相比，智能家庭不仅具有传统的居住功能，还提供了舒适、安全、高品位、舒适的家庭生活空间。 还将原被动静止结构转变为主动智能工具，提供全方位的信息交换功能，使家庭与外部的信息交换顺畅，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，提高家庭生活安全性，节省各种能源费用。 系统的网络化功能可以提供遥控器、家电(空调、热水器等)控制、照明控制、室内外遥控器、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程计时器控制、计算机控制等各种功能和手段。 使生活更加舒适、方便、安全。 智能家居控制系统布线简单，功能灵活，易于扩展，得到广泛接受和应用。在设计本系统时，需要针对各种检查对象和大量的控制单元，通过各种接口基准和MCU进行连接，通过MCU进行数据处理，实现实时的测量控制。 在这种情况下，使用单片机实现智能家庭控制系统不仅具有收集控制方便、简单、灵活等优点，还可以显着提高各个模块和芯片的协调性，并大大提高系统的使用性。 本系统设计系统具有利用AT89C51单片机的优点，顺利完成了本设计的要求。 为实现学习型时机和自动控制功能，控制家庭设备提供了良好的基础。通过通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅速发展和提高，家庭实现了生活现代化、居住环境的舒适化和安全化。 这些高科技已经影响了人们生活的各个方面，改变了人们的生活习惯，提高了人们的生活质量，家庭智能化也是在这种情况下产生的。 智能家居控制系统的主要功能有通信、设备自动控制、安全防范三个方面。 随着新技术和自动化的发展，传感器的使用量越来越多，功能也越来越强大，各种传感器被标准化、模块化，使智能家居控制系统的设计变得非常方便。电话遥控作为一个新的课题，与传统遥控方式相比，显示出一定的优越性，无需专门布线，无需占用射频资源，避免了电磁污染。 同时，电话线路可以在各地连接网络，利用现有的电话网，远程操作距离可以跨省市，跨国。 另外，电话是双重通信手段。 因此，这大大显示了电话遥控器的优越性。 操作者可以通过各种提示声音立即知道有关控制对象的信息，并且可以执行附加的操作。 电话遥控器的一些问题目前还有参与者，但由于还只限于实验室阶段，距实际应用还有一定的距离，特别是日常生活还存在一定的差异，无法完全体现电话遥控双工通信的特点。 本设计在这方面做出了很大改进，采用单片机智能控制，利用不同提示音实现对不同操作的提示和对受控状态的信息反馈，使操作者能够立即理解受控信息，将产品进行交互式通知。 此外，本设计的调试均为在线调试，已通过电信、铁通交换机进行实验，成功使用手机进行操作。随着社会信息化的加快，人们工作、生活和通信、信息的关系越来越紧密。 信息化社会在改变人们的生活方式和工作习惯的同时，挑战传统住宅，社会、技术和经济的进步使人们的观念发生了巨大的变化。 人们对家庭的要求已经不仅关注物理空间，还关注安全、方便、舒适的家庭环境。 家庭智慧的技术产生于美国，它是以房子为平台设计的。 智能家居控制系统以HFC、以太网、现场总线、公用电话网、无线网传输网为物理平台，以计算机网络技术为技术平台，以现场总线为应用操作平台，完善家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范智能家居控制系统的总体目标是采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术，建立从家庭到园区的城市综合信息服务和管理系统，提高住宅高新技术含量和居民居住环境水平。 大型智能家庭控制系统通常是系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器的头设备CMTS、交换机、通信器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种致动器、打印机等主要部分现代智能化离不开运算和控制单元，该系统采用89C51作为主要设备，单片机应用系统由硬件和软件组成。 硬件由外围电路芯片和部件构成的软件或单片机的应用系统，其特征在于，该外围电路芯片和部件与实现单片机扩展的存储器、输入输出设备和单片机的系统控制请求的接口电路相关联在开发单片机应用系统的过程中，要不断调整软硬件，协调软硬件设计，提高工作效率，系统硬件与软件紧密配合，协调一致，就要把高性能的单片机应用系统本课题完成了单片机应用系统开发过程中系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调整，根据开发实际需求，协调、交叉、有机地进行。 本文从智能家居的一个项目智能电动窗帘的设计入手。1.2基本内容和章节配置本设计通过分析电动窗帘的发展与现状，规划电动窗帘的智能功能，设计电动窗帘控制器。 采用步进电机作为驱动器，以受光电阻作为传感器元件的传感器作为检测元件，以89C51单片机作为控制芯片，辅助键盘和显示，最终实现了电幕控制器的多个智能项目。主要部分如下：(1)总体设计方案：揭示了电动幕控制器的总体构想、智能项目、设计结构计划。(2)硬件设计：以89C51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、键盘/显示电路等一系列相关电路。(3)软件设计：主要介绍了各功能的设计流程。(四)总结和展望2总体方案设计电动幕控制器总体方案设计是决定满足设计要求总体方案的环节。 本章从系统功能的需求出发，在规划和决定系统的整体结构的基础上，考虑了系统的扩展性和可行性。2.1控制器生产线智能项目随着人们生活水平的提高，人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈，窗帘作为家庭生活中最需要的家庭用品之一，当然需要满足人们更加舒适的需求。 窗帘最基本的作用就是保护老板的隐私和遮阳等功能，传统的窗帘必须手动开关，每天早上开夜也很麻烦，特别是别墅和复式房间的大窗帘，比较长，很重。 使用时开关窗帘需要很大的力量，产生了非常不方便的电动窗帘。 现有的电动窗帘可以自动拉上窗帘，到时间自动控制窗帘的开关，对光也有缺点。 如何让窗帘控制器的自动开关能够开闭窗帘，有时间停止。电动窗帘主要具有(1)手动控制：该功能使电动窗帘具有手动正传、手动反转、手动停止的功能。 另外，加上工作状态的指示，当电机成为正传、反转、停止状态时，数字管有不同的工作状态的指示。 (2)半自动手动控制：半自动手动控制需要关闭或打开窗帘时，只要手动按下“正转”或“反转”按钮，窗帘就会自动停止。 (3)环境亮度的控制：通过窗帘的关闭和打开环境的亮度自动完成窗帘的打开/关闭操作的控制，有“暗而关闭，天亮而打开”的智能管理，不会引起误动作。 (4)时间自动控制：根据设定输入的on/off时间，控制窗帘的off/on。窗帘的正转、反转、停止功能可以通过单片机的输出水平控制步进电机的运行来实现。 环境亮度的控制通过由光电阻和输送电路构成的电路来控制单片机的输出电平，控制电动机的正转和反转。 时间自动控制可以用计时器控制2.2系统整体结构规划电动帘控制器的整体结构框图如图2.2所示。光电传感器信号调整电路模数转换器单片机电脑显示单元键盘步进电机图2.1电动窗帘控制器的结构框图由于用光电传感器检测外部的光的强度，来自传感器的信号在信号调整电路中被放大、滤波调整后输入到A/D转换器，到A/D转换器完成转换过程为止需要时间，在该时间内信号的振幅变化会影响转换结果，所以在该期间内使用采样保持电路。 变换后的信号是单片机控制器，实现电机的运转和停止。 显示单元用于显示电动窗帘控制器的各种状态信息。 键盘是主要的输入设备，控制单片机的各种参数。3系统硬件设计整个系统的硬件布线图如图3.1所示。图3.1系统整体的硬件接线图整体硬件电路图包括单片机外围电路、A/D转换电路、信号调整电路、检测电路、键盘/显示接口电路、步进电机控制电路等模块。 检测到单片机外围电路提供各模块所需的5V电源和时钟模块的信号的是模拟信号，进行烹调放大并进入A/D转换后，将数字信号输出给单片机。 单片机的P2端口控制步进电机的运行控制窗帘的升降。 显示器和键盘更容易更换。 以上各模块构成了电动窗帘控制器的整体电路。3.1 89C51单片机及相关电路89C51为具有可编程只读存储器(fpe mom-falhpragementalprogrationanderassablereadonlymemory )的低压且高性能的CMOS8位微处理器，通常为4K字节闪烁这是美国ATMEL公司的低压，高性能的CMOS8位单片机。 89C2051是具有可以以2K字节闪烁编程的可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可重复100次。 该设备使用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。 由于在一个芯片中嵌入了多功能的8位CPU和闪存，ATMEL的89C51是高效的微控制器，89C2051是其紧凑版本。 89C51单片机为许多嵌入式控制系统提供了灵活、廉价的方案。3.1.1晶体振荡电路电路中的晶体振荡器是晶体振荡器。 石英振子具有非常高的频率稳定性和抗干扰能力，因此使用石英振子来产生基准频率。 用参考频率控制电路中频率的准确性。 同时，可以产生振荡电流并向单片机发送时钟信号。图3.1.1是单片机的石英振荡电路。 电路中的电容器C1和C2的代表值通常被选定为30PF左右，该电容器的大小会影响振荡电路频率的高低、振荡器的稳定性和振荡的迅速性。 晶体振荡频率的范围通常为1.212MHz。 晶体频率越高，系统的时钟频率越快，单片机运行速度越快。 相反，运转速度要求存储器的速度要求越高，印刷基板的处理要求也越高，即线间的寄生电容越小。 晶体和电容应尽量靠近单片机芯片，减少寄生电容，保证振荡器的稳定、可靠工作。 89C51经常选择振荡频率为12MHz的石英晶体。图3.2单片机的石英振动电路图3.1.2复位电路所述复位操作是单片机的初始化操作，并且仅通过向89C51的复位引脚RST添加大于或等于两个机器周期(即24时钟振荡周期)的高电平就可以复位89C51。 复位时，单片机初始化为0000H，从0000H单元运行程序。 除了进入系统的正常初始化以外，由于程序的执行错误(程序飞行等)或操作错误，系统变成锁定状态时，需要用复位键使RST脚成为高电平，使89C51从“跑步”状态或“死锁”状态解除并重新启动。 图3.1.2是复位电路图。图3.3复位电路图3.1.3时钟电路在本设计中，需要在规定的时间内自动开闭窗帘，因此需要使用计时器，为了使单片机与外部时钟一致，需要使用实时时钟电路。 使用DS12887实时时钟芯片执行此功能。DS12887是DALLAS生产的实时日历芯片，主要功能为非易失性日历时钟、报警器、百年日历、可编程中断、方波发生器和114字节非易失性静态RAM。 使用DS12887，如果Vcc正常，则5V，如果Vcc下降到4.25V，则忽略所有输入，输出为高电阻状态，如果Vcc下降到3V，则关闭外部电源，内部锂电池向实时时钟和RAM供电，如果电源关闭，则时钟继续工作，其中DS12887具有MOTOROLA和INTEL定时，在MOT引脚