基于单片机的自动窗帘控制系统软件设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6262】
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基于
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毕业设计
论文
a6262
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文档包括:
说明书一份，36页，13400字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
PPT一份。
- 内容简介：
-
答辩人 :黄松柏 导 师 :杨学存 课题背景及意义 背景：生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流。 意义：单片机控制的自动窗帘控制系统既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗和温度的变化来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。 系统硬件结构图 S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2 单 片 机电 机 驱 动 电路光 强 检 测 电路温 度 检 测 电路晶 振 电 路 复 位 电 路数 码 管 显 示电 路电 机程序结构 程 序 结 构数 码 管 显 示程 序温 度 信 号 处 理程 序光 强 检 测 程 序电 机 驱 动 程 序 光 强 转 换 程 序主程序流程图 开 始初 始 化检 测 温 度 检 测 电 压电 机 正 转显 示 温 度判 断 温 度U U 1电 机 正 转电 机 反 转 电 机 正 转电 机 停 止结 束U U 2正 转 时 间t = t 1 ?反 转 时 间t = t 2 ？正 转 时 间t = t 3 ？正 转 时 间t = t 1 ？开 始D S 2 8 B 2 0 初 始 化温 度 超 出 范围 ？显 示不 显 示结 束开 始单 片 机 寄 存 器初 始 化D S 1 8 B 2 0 存在 ？温 度 转 换 命 令读 取 温 度温 度 数 据 处 理显 示 温 度温 度 比 较超 出 范 围 ？电机驱动流程图 开 始初 始 化判 断 是 否 为电 压 信 号U U 1 ?U U 2 ?电 机 正 转电 机 反 转 电 机 正 转结 束 时 间t 1 = t 3正 转 时 间t = t 2 ?正 转 时 间t = t 1 ?电 机 停 止N 开 始初 始 化光 线 采 集 电压 信 号A / D 转 换转 换 成 单 片机 需 要 信 号输 入 单 片 机中结 束实物模型 总结 毕业设计是一个通过思考、发问、自己解惑并动手、提高的过程。这次毕业设计不仅让我巩固了旧知识、学到了新知识，而且让我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能更有效的解决问题。 不足：虽然此次设计实现了课题所要求的功能，但由于知识所限还有许多不完善之处。 阅读文献 电路分析 电路仿真 程序结构设计 程序编写及调试 完成内容 致谢 大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本毕设能够顺利完成，要特别感谢我的导师杨学存老师和给予我帮助的各位老师。 最后向所有关心和帮助过我的人表示最真挚的谢意。 西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表 题 目 基于单片机的自动窗帘控制系统软件设计 学生姓名 黄松柏 学 号 08102080234 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 杨学存 检查时间 级 08 机械 2 班 毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过查阅学习相关的知识和资料，现基本完成以下基本设计工作： 本课题要实现的目标有了深刻的认知；查阅和学习相关的资料，对自动窗帘系统的控制有了深刻的理解。 电路的设计方案，根据已有思路学习和掌握需要使用的主要元器件（光线采集模块 光敏二极管 ;温度采集模块 示模块 74片驱动数码管；电机模块 片驱动直流电机；电源模块 片机 相关知识。 成了部分模块程序的编制。 保程序能够和硬件部分配合起来。 指 导 教 师 意 见 综上所述，同意按照设计进度进行后续工作。 签字 ： 年 月 日 教研室意见 签字 ： 年 月 日 西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书 题 目 基于单片机的自动窗帘控制系统软件设计 学生姓名 黄松柏 学 号 08102080234 专业班级 08 机械 （ 2）班 指导教师 杨学存 职 称 讲师 教 研 室 毕业设计（论文）任务与要求 任务： 熟悉自动窗帘控制系统的各项功能和硬件结构， 完成 自动窗帘 控制系统软件设计。 另外，在硬件的基础上完成软硬件的联合调试。 要求： 1、 收集并整理 自动窗帘 控制系统的相关资料，熟悉相关功能； 2、确定软件设计总体流程图及各子 程序流程图； 3、完成软件的仿真调试和软硬件联合调试。 4、撰写毕业论文。 毕业设计（论文）工作进程 起止时间 工作内容 第 12 周 34 周 56 周 7 周 89 周 10 周 11 周 12 周 7阅资料，了解 自动窗帘 的目前需求，熟悉 自动窗帘 控制系统的主要功能，设计硬件设计框图，撰写开题报告。 设计 自动窗帘 控制系统软件总体流程图及各子程序流程图。 编写程序代码。 完成程序的软件仿真，并进行软硬件联合调试。 撰写毕业论文。 论文定稿 整理资料准备答辩。 答辩。 开始日期 2012.0 完成日期 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 1 页 附录三 外文翻译 外文资料原文 of in to a s of to In of it of in 0th to in 1st as of of of to as is of in in 0th of is a to a is as a of at to of to a of to to is So of of of of to of of to of 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 2 页 of to so to of of to of of of no of a of to of of in A of as to to to as of to in of in of of us a of to be a of of n 970s, to a as in to to at of in of is of 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 3 页 of to of In 980s, of is in in is of be A of is to in of to of If as be as in a of of in on of It an to a is of to of of In to of in 0th 0s, in a s on a of of in to in in is CU 安文理学院本科毕业设计（论文） 第 4 页 of A in is of to to to of 1、 A to in a of as s is a by it in to as in an of is in of CM is is of in of CU to of in so 2、 of is a it be to to as a to to CM to a to as as it CM is be At to 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 5 页 3、 in to as to to of to in to in by of of in to as as to a of If of in 0s, s a of 1、 A to If we as a is a of of in of it to a of be of it a of of It is in a of 2、 to 1st is of in of is in we of s 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 6 页 of in s of of 3、 in to to of be to as of be as of or of of a of an in in 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 7 页 中文资料译文 从无线电世界到单片机世界 现代计算机技术的产业革命，将世界经济从资本经济带入到知识经济时代。在电子世界领域，从 20 世纪中的无线电时代也进入到 21 世纪以计算机技术为中心的智能化现代电子系统时代。现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统 (简称嵌入式系统 )，而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。 一、无线电世界造就了几代英才 在 20 世纪五六十年代，最具代表的先进的电子技术就是无线电技术，包括无线电广播、收音、无线通信 (电报 )、业余无线电台、无线电定位、导航等遥测、遥控、遥信技术。早期就是这些电子技术带领着许多青少年步入了奇妙的电子世界，无线电技术展示了当时科技生活美妙的前景。电子科学开始形成了一门新兴学科。无线电电子学、无线通信开始了电子世界的历程。 无线电技术不仅成为了当时先进科学技术的代表，而且从普及到专业的科学领域，吸引了广大青少年，并使他们从中找到了无穷的乐趣。从床头的矿石收音机到超外差收音机；从无线电发报到业余无线电台；从电话、电铃到无线电操纵模型。无线电技术成为当时青少年科普、科技教育最普及、最广泛的内容。至今，许多老一辈的工程师、专家、教授当年都 是无线电爱好者。无线电技术的无穷乐趣、无线电技术的全面训练，从电子学基本原理、 电子元器件 基础到无线电遥控、遥测、遥信电子系统制作，培养出了几代科技英才。 二、从无线电时代到电子技术普及时代 早期的无线电技术推动了电子技术的发展，其中最主要的是真空管电子技术向半导体电子技术的发展。半导体电子技术使 有源器件 实现了微小型化和低成本，使无线电技术有了更大普及和创新，并大大地开阔了许多非无线电的控制领域。 半导体技术发展导致集成电路器件的产生，形成了近代电子技术的飞跃，电子技术从分立器件时代走进了电路集成时代。 电子设计 工程师不再用分立的电子元器件设计电路单元，而直接选择集成化的电路单元器件构成系统。他们从电路单元设 计中解放出来，致力于系统设计，大大地解放了科技生产力，促进了电子系统更大范围的普及。 半导体集成电路首先在基本数字逻辑电路上取得突破。大量数字逻辑电路，如门电路、计数器、定时器、移位寄存器以及模拟开关、比较器等，为电子数字控制提供了极佳的条件，使传统的机械控制转向电子控制。功率电子器件以西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 8 页 及传感技术的发展使原先以无线电为中心的电子技术开始转向工程领域中的机械系统的数字控制，检测领域中的信息采集，运动机械对象的电气伺服驱动控制。 半导体及其集成电路技术将我们带入了一个电子技术普及时代，无线电技术成为电子技术应用领域的一个部分。 进入 20 世纪 70 年代，大规模集成电路出现，促进了常规的电子电路单元的专用电子系统发展。许多专用电子系统单元变成了集成化器件，如收音机、电子钟、计算器等，在这些领域的 电子工程师 从电路、系统的精心设计、调试转变为器件选择、外围器件适配工作。电子技术发展了，电子产品丰富了，电子工程 师的难度减少了，但与此同时，无线电技术、电子技术的魅力却削弱了。半导体集成电路的发展使经典电子系统日趋完善，留在大规模集成电路以外的电子技术日益减少，电子技术没有了往昔无线电时代的无穷乐趣和全面的工程训练。 三、从经典电子技术时代到现代电子技术时代 进入 20 世纪 80 年代，世纪经济中最重要的变革是计算机的产业革命。而计算机产业革命的最重要标志则是计算机嵌入式应用的诞生。近代电子计算机是应数值计算要求诞生的。在很长的时间内，电子计算机都是以发展海量数值计算为己任。但是电子计算机表现出的逻辑运算、处理、控制能 力，吸引了电子控制领域的专家，他们要求发展能满足控制对象要求，实现嵌入式应用的计算机系统。如果将满足海量数据处理的计算机系统称为通用计算机系统，那么则可把嵌入到对象体系 (如舰船、飞机、机车等 )中的计算机系统称作嵌入式计算机。显而易见，两者的技术发展方向是不同的。前者要求海量数据存储、吞吐、高速数据处理分析及传输；而后者要求在对象环境中可靠运行，对外部物理参数的高速采集、逻辑分析处理和对外部对象的快速控制等。早期人们将通用计算机加上数据采集单元、输出驱动电路勉为其难地构成一个热处理炉的温控系统。这样的通用计算 机系统不可能为大多数电子系统采用，而且要使通用计算机系统满足嵌入式应用要求，必然影响高速数值处理技术的发展。为了解决计算机技术发展的矛盾，在 20 世纪 70 年代，半导体专家另辟蹊径，完全按照电子系统的计算机嵌入式应用要求，将一个微型计算机的基本系统集成在一个芯片上，形成了早期的单片机 (单片机问世后，在计算机领域中开始出现了通用计算机系统和嵌入式系统的两大分支。此后，无论是嵌入式系统，还是通用计算机系统都得到了飞速的发展。 早期虽然有通用计算机改装而成的嵌入 式计算机系统，而真正意义上的嵌入式系统始于单片机的出现。因为单片机是专门为嵌入式应用设计的，单片机西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 9 页 只能实现嵌入式应用。单片机能最好地满足嵌入式应用的环境要求，例如，芯片级的物理空间、大规模集成电路的低价位、良好的外围接口总线和突出控制功能的指令系统。 单片机有计算机系统内核，嵌入到电子系统中，为电子系统智能化奠定了基础。因此，当前单片机在电子系统中的广泛使用，使经典电子系统迅速过渡到智能化的现代电子系统。 四、单片机开创了现代电子系统时代 1单片机与嵌入式系统 嵌入式系统源于计算机的嵌入式应用，早期 嵌入式系统为通用计算机经改装后嵌入到对象体系中的各种电子系统，如舰船的自动驾驶仪，轮机监测系统等。嵌入式系统首先是一个计算机系统，其次它被嵌入到对象体系中、在对象体系中实现对象要求的数据采集、处理、状态显示、输出控制等功能，由于嵌入在对象体系中，嵌入式系统的计算机没有计算机的独立形式及功能。单片机完全是按照嵌入式系统要求设计的，因此单片机是最典型的嵌入式系统。早期的单片机只是按嵌入式应用技术要求设计的计算机单芯片集成，故名单片机。随后，单片机为满足嵌入式应用要求不断增强其控制功能与外围接口功能，尤其 是 突 出 控 制 功 能 ， 因 此 国 际 上 已 将 单 片 机 正 名 为 微 控 制 器 ( 2单片机构成的现代电子系统将成为主流电子系统 单片机是器件级计算机系统，它可以嵌入到任何对象体系中去，实现智能化控制。小到微型机械，如手表、助听器。集成器件级的低价位，低到几元、十几元，足以使单片机普及到许多民用家电、电子玩具中去。单片机构成的现代电子系统已深入到各家各户，正改变我们的生活，如家庭中的音响、电视机、洗衣机、微波炉、电话、防盗系统、空调机等。单片机革新了原有电子系统，如微波炉采用单片机控制后， 可方便地进行时钟设置、程序记忆、功率控制；空调机采用单片机后不但遥控参数设置方便，运行状态自动变换，还可实现变频控制。目前许多家用电器如 有单片机出现后才可能实现其功能。 3嵌入式系统带动了整个电子产业 目前电子元器件产业除了微处理器、嵌入式系统器件外，大多是围绕现代电子系统配套的元器件产业，例如满足人机交互用的按键， 示驱动、示单 元、语音集成器件等，满足数据采集通道要求的数字传感器、据采集模块、信号调理模块等，满足伺服驱动控制的 体继电器、西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 10 页 步进电机 控制器、变频控制单元等，满足通信要求的各种总线驱动器、电平转换器等。 世界电子元器件在嵌入式系统带动下，沿着充分满足嵌入式应用的现代电子系统要求发展。这就使原来经典电子系统的天地愈来愈小。电子系统中的各类从业人员应尽早转向现代电子系统的康庄 大道。 五、单片机将造就新一代电子精英 如果说五十年代起，无线电世界造就了几代精英，那么当今的单片机世界将会造就出新一代电子精英。 1单片机带你进入智能化电子领域 若将经典电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有 “ 生命 ” 的电子系统。单片机应用系统的硬件结构给予电子系统“ 身躯 ” ，单片机应用系统的应用程序赋予其 “ 生命 ” 。例如，在设计智能化仪器显示器的显示功能时，可在开机时显示系统自检结果，未进入工作时显示各种待机状态，仪器运行时显示运行过程，工作结束后可显示当前结果、自检结果 、原始数据、各种处理报表等。在无人值守时，可给定各种自动运行功能。 电子系统的智能化为无止境境界，常常不需硬件资源的增添就能实现各种翻新功能。这也是当前许多家用电器功能大量增设的因素之一。 2单片机带你进入计算机工控领域 21 世纪是全人类进入计算机时代的世纪，许多人不是在制造计算机便是在使用计算机。在使用计算机的人们中，只有从事嵌入式系统应用的人才真正地进入到计算机系统的内部软、硬件体系中，才能真正领会计算机的智能化本质并掌握智能化设计的知识。从学习 单片机应用技术 入手是当今培养计算机应用软、硬件技术人才的最佳道路之一。 3单片机带你进入最具魅力的电子世界 独具魅力的单片机能使你体会到电脑的真谛，你可以用单片机亲自动手设计智能玩具，可以设计不同的应用程序实现不同的功能。既有硬件制作又有软件设计，既动脑、又动手。初级水平可开发智能玩具，用宏指令编程。中级水平可开发一些智能控制器，如 电脑鼠 、智能车、各种遥控模型。高级水平可开发机器人，如机器人足球赛，开发工业控制单元，网络通信等，并用汇编语言或高级语言设计应用程序。围绕单片机及嵌入式系统形成的电子产业的未来，将会为电子爱好者提供广阔的天地，一个比当年无线电世界更广阔、更丰富、更持久、更具魅力的电子世界。投身到单片机世界来，将使你一生受益。 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于单片机的自动窗帘控制系统 软 件设计 学生姓名 黄松柏 学 号 08102080234 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 杨学存 开题时间 级 08 机械 2 班 一、 选题目的和意义 生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流 。 单片机控制的自动窗帘 控制 系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗 和温度的变化 来自 动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求 。 二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 在欧美等发达国家自动窗帘技术已经非常成熟而且被广泛使用。在 2010 年前自动窗帘已经进入我国，但一直没有大的推广，这两年随着电控技术的不断进步和自动窗帘售价的不断降低，自动窗帘热才又卷土重来。据了解全国共有 170 多家窗帘生产厂家获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却相差甚远。 目前国内的自动窗帘产品 按 控制方式 分 大体上有三种：声控、光控、时控，声控和遥控属于半自动类；而光控属全自动式。 目前国内在遥控和声控方面技术比较成熟而 完全自动化的光控型 ， 因 结构复杂，性能不够稳定 或者说 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 而没有被广泛的使用 。 目前智能家居的概念已经越来越被大家所了解和接受，所谓智能家居就是指 以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境 。 它的目标是通过网络 等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行 ，而不论距离的远近。 另外全自动的光控窗帘有以下优点： 其一，改变人们的生活方式。单片机控制的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。其二、牵动一大批产业。单片机控制的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。其三，开拓一个崭新的市场。自动窗帘系统牵动了许多的行业， 它将不仅仅是目前的 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 。 因此，全自动的光控窗帘 机的普及那是大势所趋。 三、 主要研究内容 程序流程图 : 1、光敏检测方案 :利用光敏二极管检测光照强度的变化，利用模拟电路将电阻变化转化为电压变化，将微小的电压变化用 化为单片机可以识别的高低电平。 2、 电机驱动方案 :由于单片机输出电流太小，不能有效作为电机的直接控制，电机的驱动电路，驱动芯片采用 芯片的输出引脚 步进电机相连接 ,通过给单片机输出脉冲来间接控制电机各线圈的接通与切断。 3、 温度检测方案 :我们 选用了 由半导体公司生产的 单线智能温度传感器 ,经过我们测试， 温度反应灵敏，符合我们项目的要求。 4、 显示方案 :显示模块主要由 74片驱动八段数码管 ，来显示实时温度。 5、撰写毕业论文，准备答辩工作。 指导教师意见及建议： 签字 ： 年 月 日 教研室审核意见： 签字 ： 年 月 日 注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。 开始 单片机处理 光敏检测 温度检测 显示 电机正转 电机反转 电机停止 1 西安文理学院机械电子工程系 本科毕业设计（论文） 题 目 基于单片机的自动窗帘 控制系统软件设计 专业班级 08 机械（ 2）班 学 号 08102080234 学生姓名 黄松柏 指导教师 杨学存 设计所在单位 西安文理学院 2012 年 5 月 2 基于单片机的自动窗帘控制系统软件设计 摘要： 单片机控制的自动窗帘控制系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗和温度的变化来自动控制窗帘的开闭，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。本文采用容易实现、方便操、贴近实用的设计理念，以 片机为控制核心，并采用包括光强控制及温度控制和手动控制等在内的多个控制源来控制窗帘的启闭。这里介绍了基于单片机技术的自动控制窗帘的设计原理， 以流程图方式对本系统的光强控制、温度控制及电机控制的软件设计进行了较为详细的介绍，并制作出了实物模型。该系统主要由基于 温度检测模块、基于三极管驱动数码管的显示模块、基于 机驱动模块和基于光敏电阻的光敏检测模块组成。 关键词：自动窗帘、单片机、 3 of by of by of it of to of to to at of to to is in is as of is to of of on of CU is in of by is is of on 298N on 1 目录 第一章 绪论 . 1 题的目的与意义 . 1 课题在国内外的研究状况及发展趋势 . 1 课题主要设计内容 . 2 第二章 系统整体方案设计 . 3 片机硬件系统设计的基本原则 . 3 片机软件系统设计的基本原则 . 3 统整体设计方案框图 . 4 章小结 . 4 第三章 系统硬件设计 . 5 统主要模块结构 . 5 片机最小系统模块设计 . 5 片机的选择 . 5 片机简介 . 5 度检测模块 . 7 示模块 . 8 照采集模块 . 8 机控制模块 . 8 统硬件原理图 . 9 第四章 系统软件设计 . 11 序结构分析 . 11 程序的设计 . 12 编语言与 C 语言 . 13 子程序设计 . 13 强检测及转换子程序 . 13 度检测程序 . 15 位 码管显示子程序 . 16 机驱动子程序 . 17 第五章 系统 真与 设计 . 19 件介绍 . 19 真 . 19 第六章 片机的烧制 . 21 目录 2 件简介 . 21 片机烧写程序 . 22 第七章 总结 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 . 28 附录一 系统硬件原理图 . 28 附录二 程序 . 29 附录三 外文翻译 . 错误 !未定义书签。 目录 3 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 绪论 本章综述了本课题选题的目的和意义以及目前的研究现状和发展趋势，并提出本文的主要设计内容。 题的目的与意义 生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流 。 单片机控制的自动窗帘控制系统，既能解 决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗和温度的变化来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。 课题在国内外的研究状况及发展趋势 在欧美等发达国家自动窗帘技术已经非常成熟而且被广泛使用。在 2010 年前自动窗帘已经进入我国，但一直没有大的推广，这两年随着电控技术的不断进步和自动窗帘售价的不断降低，自动窗帘热才又卷土重来。据了解全国共有 170 多家窗帘生产厂家获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却相差甚远。 目前国内的 自动窗帘产品按控制方式分大体上有三种：声控、光控、时控，声控和遥控属于半自动类；而光控属全自动式。目前国内在遥控和声控方面技术比较成熟而完全自动化的光控型，因结构复杂，性能不够稳定或者说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而没有被广泛的使用。 目前智能家居的概念已经越来越被大家所了解和接受，所谓智能家居就是指以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。它的目标是通过 网络 等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。另外全自动的光控窗帘有以下优点：其一，改变人们的生活方式。单片机控制的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。其二、牵动一大批产业。单片机控制的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。其三，开拓一个崭新的市场。自动窗帘系统牵动了许多的行业，它将不仅仅是目前的 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 。 因此，全自动的光控窗帘机的普及那是大势所趋。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 2 页 课题主要设计内容 本课题设计的自动窗帘主要通过周围环境的光照变化来控制电压变化，从而控制直流电机的正转和反转。当周围光照降低到某一数值时，电机开始正转，数秒后停止。此时电机处于停止状态。当周围光照上升到某一数值时，电机开始反转，数秒后停止。这一个来回的过程就达到了自动光控窗帘的效果了。并且可以通过对温度的检测进行微调，当温度大于某一值或小于某一值时，控制电机实现窗帘的闭合。另外 在自动控制的基础上添加了手动控制，可以再自动与手动两种模式进行切换满足人们的生活需求。具体内容如下： 和组员商讨硬件部分的设计方案，主要包括温度检测模块，光强检测模块，温度显示模块，电机驱动模块。 根据硬件方案制定软件主程序流程图。 编写相应的软件程序，进行软件调试。 进行系统软、硬件结合进行整机调试，实现自动控制窗帘的目的。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 3 页 第二章 系统整体方案设计 根据设计要求，本章概括的介绍了应用系统运行的整体方案，阐述了硬件电路的设计原则以及软件程序的编写方案，是其他各模块 开始设计前的重要准备工作。 片机硬件系统设计的基本原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 I/O、定时器 /计数器、中断系统等，不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、 A/D、D/A 转换器等，要设计合适的接口电路 4。系统的扩展和配置应遵循以下原则： 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统标准化、模块 化打下良好的基础。 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求。但 要注意在满足性能指标的前提下，尽可能地降低价格，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素。因为系统在设计完成后，主要的成本便集中在硬件方面，当然也成为产品争取市场关键因素之一。 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用 间。 4、系统中 的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用 片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分。 完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施，对电磁干扰的屏蔽，正确接地、高输人阻抗下的防止漏电等。 6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。 片 机软件系统设计的基本原则 1、 结构合理。程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充或完善，而且也有利于程序的后期修改和维护。 2、 操作性能好，使用方便，具备良好的人机界面。 3、 具有一定的保护措施和容错功能。系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序，以便系统发生故障时，便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储，以防止因掉电而丢失数据。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 4 页 4、 提高程序的执行速度，尽量减小占用系统的内存。 5、 给出必要的程序说明，便于后期程序维护。 统整体设计方案 框图 我们把系统的数据输入称为数据采集，系统的输出称为数据的分配。本设计的基本要求是能够采集温度信号并显示温度及采集光强信号，以便实现对电机的控制。由此可见其应具有以下几方面的功能：温度的检测、温度的显示、光强的检测及转换和控制电机的正反转。 本设计以自带 核心处理器，将温度检测输入的模拟量转换成数字信号，经单片机处理后输出显示在数码管上，并把检测出的光强转换成模拟电压信号从而控制直流电机的工作状态。此外，为了实现开关信号的直接输出，本系统还采用开关输入的方式控制单片机的工作， 进而控制直流电机的启停。系统的总体方案设计框图如图 示。 图 系统的总体方案设计框图 章小结 本章重点介绍了单片机硬件系统设计时需要注意的七个原则，以及软件编程时影响较大的五大准则，然后分析了系统所要实现的功能，进而设计出系统的整体方案。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 5 页 第三章 系统硬件设计 本章采用模块化设计的思想对系统硬件进行细化，介绍了系统硬件各个模块的工作原理、以及与单片机的接口电路。本次系统硬件部分主要包括 度检测及显示模块、光强检测模块以及 制模块。 统主要模块结构 根据系统运行的功能要求，系统硬件结构的主要模块如图 示。 图 统硬件结构图 片机最小系统模块设计 本文所涉及到的单片机的最小系统主要包括电源，时钟电路和复位电路。下面分别对这几部分的参数进行设计。 片机的选择 D/列单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快 8。内部集成 用复位电路 ,2 路 路高速 10 位A/D 转换 (250K/S),针对电机控制，强干扰场合。基于以上原因，该系统采用片机作为核心处理系统。 片机简介 D/列单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 6 页 8051,但速度快 8。内部集成 用复位电路 ,2 路 路高速 10 位A/D 转换 (250K/S),针对电机控制，强干扰场合。 051 1T，单时钟 /机器周期，指令代码完全兼容传统 8051 列工作电压： 5V 单片机）列工作电压： 3V 单片机） 0 - 35当于普通 8051 的 0 420K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节 。 280 字节 （ 36/40/44 个），复位后为：准双向 口 /弱上拉（普通 8051 传统 I/ 可设置成四种模式：准双向口 /弱上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏 每个 I/O 口驱动能力均可达到 20整个芯片最大不要超过 55. 系统可编程） /应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（ 接下载用户程序，数秒即可完成一片 能 (D/内部 9. 看门狗 用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可 直接 1 在 有一个低压门槛比较器 ； 5V 单片机为 差为 +/片机为 差为 +/部高精度晶体 /时钟，内部 R/C 振荡器 (温漂为 +/ +/内 ) 1 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体 /时钟 ， 常温下内部 R/C 振荡器频率为： 片机为： 11片机为： 812精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实 际测试为准 个 16 位定时器 ， 两个与传统 8051 兼容的定时器 /计数器 ,16 位定时器 1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器 ， 再加上 2路 块可再实现 2 个 16 位定时器 14. 2 个时钟输出口，可由 溢出在 0 输出时钟，可由 1 输出时钟 ,传统的下降沿中断或低电平触发中断 ,并新增支持上升沿中断的 块， 式可由外部中断唤醒， 可通过寄存器设置到 , 也可通过寄存器设置到 路） /编程计数器阵列 ,2 路）也可用来当 2 路 D/A 使用也可西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 7 页 用来再实现 2 个定时器 ， 也可用来再实现 2 个外部中断 (上升沿中断 /下降沿中断均可分别或同时支持 ) 转换 , 10 位精度 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟 25 万次 ) 由于 列是高速的 8051，可再用定时器或 件 实现多串口 19. 列有双串口，后缀有 志的才有双串口， 通过寄存器设置到 通过寄存器设置到 (工业级 ) / 0 - 75 (商业级 ) 口不够时，可用 2 到 3 根普通 I/O 口线外接 7465/595（均可级联）来扩展 I/O 口 ,还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/用双 线通信，还多了串口。 度 检测模块 本设计温度采集选用了 度传感器，其特点如下： （ 1）在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 双向通讯。 （ 2）测温范围 55 125，固有测温分辨率 （ 3）支持多点组网功能，多个 以并联在唯一的三线上，最多只能并联 8 个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。 （ 4）工作电源 : 35V/ （ 5）在使用中不需要任何外围元件。 （ 6）测量结果以 912 位数字量方式串行传送。 温度检测模 块接线如图 图 度传感模块 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 8 页 示模块 4 位 码管有静态显示和动态显示两种结构。为了减少元器件及连线，本设计选用动态显示的 4 位一体的 码管。用单片机的某个 I/O 口送数码管的显示段码（字符数据），用另一 I/O 口的其中 4 位经过三极管驱动后分别作为 4 个数码管的显示控制信号，当三极管导通时候对应的数码管显示。数码管接线如图 示。 图 码管接线图 照采集模块 本设计 由光敏电阻和一个普通电阻串联构成分压电路，当周围环境的光照强度改变时光敏电阻阻值改变，从而改变了 输入电压。光强检测电路接线如图 图 强检测电路接线图 机控制模块 本设计采用 制电机的工作， 单片机 2 个输出端口连接 2 个输西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 9 页 入控制端， 片机收到输入信号后判断此时的电压值，如果小于某一数值，输出端 时为 1 和 0，信号送到正反转控制芯片 控制端 制电机正转，数秒后停止；如果大于某一数值，输出端变为 0 和 1，经制电机反转。电机驱动电路接线如图 示。 图 电机驱动电路接线图 统硬件原理图 根据各功能模块和单片机的接口电路画出系统整体硬件原理图，如 图 示。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 10 页 图 件电路接线图 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 11 页 第四章 系统软件设计 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是主程序，它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是子程序，它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示等。每一个子程序也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行 模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划主程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的主程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排主程序和各执行模块之间地调度关系。 序结构分析 主程序调用了 5 个子程序，分别是数码管显示程序、光强检测程序、光强转换程序、温度信号处理程序、 制程序。 光强检测程序：采集光强信号的程序。 温度信号处理程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。 数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。 光强转换程序：把光强信号转换 为电压信号的程序。 制程序：控制 而控制直流电机正反转的程序。 程序结构如图 示。 图 序结构图 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 12 页 程序的设计 流程框图如图 示。 图 程序设计框图 主程序说明：电路由单片机系统最小系统，显示，温度检测，驱动电机电路，光强检测等模块组成。电源部分可以由下载线提供，也可由 据线提供，外加电压 5V。 根据设计要求系统先由 测温度并由数码管显示，判断温度是否小于30 C,不是则电机正转至窗帘闭合 ;与此同时由光敏电阻检测光强信号，当 温度小于30 C 时，当周围光照上升到某一数值时，电机开始正转至窗帘半闭合后停止。当周围光照上升到另一数值时，电机开始正转至窗帘闭合后停止。此时电机处于停止状态。当周围光照下降到某一数值时，电机开始反转，数秒后停止。这一个来回的西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 13 页 过程就达到了自动窗帘的效果了。 编语言与 C 语言 汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的 汇编语言可能有所差异，所以不易移植。 而 C 语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言 的特点，并具备汇编语言的功能。 C 语言有功能丰富的库函数 ,运算速度快
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