基于单片机的自动窗帘控制系统

1、题目年一月一日摘要自动控制属于电子及信息科学的一个重要分支，并且在现代家居中有着较好 的U前发展前景。LI前，家庭居住环境的采光及避光问题主要采用的是手动开闭 窗帘，手动开闭不仅费力而且很多方面不够人性化，可能对用户造成一定的困扰, 窗帘控制系统可以解决这些问题。本文综述了自动窗帘控制系统的设讣与制作过 程，介绍了设计制作一个完整的窗帘控制系统需要做的理论分析以及其制作过 程。自动窗帘控制系统核心采用的是单片机AT89S52,其次利用了光照传感器、 键盘显示接口电路以及信号调理电路等外兩电路，整个系统在各模块的配合下可 实现半自动控制、自动控制、定时控制等功能。该设计在理论层面上，用程序语 言

2、驱动各模块工作，实现系统的内在联系，在应用层面上则采用Protel软件进 行原理图设计。自动窗帘控制系统的构成主要山光照传感电路、系统主控模块电路、电源转 换电路、电机控制电路、键盘以及显示电路等组成，重点讨论了窗帘自动控制系 统的设汁过程、硬件选用和软件调试等问题，通过本系统可实现利用光照强度以 及设置时间来控制窗帘自动开闭。关键字：单片机，自动控制，AT89C52, ProtelABSTRACTElectronics and automatic control is an importsnt branch of information science, and they now have

3、a better prospect. Now, According to the requirements of living environments, this design made full use of the SCM controlling system of AT89C52, followed by the sensor, keyboard and display interface circuit and the signal conditioning on the different controlling mode, we realize to control the cu

4、rtain machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlling and infrared remoter.Focusing on the curtain during automatic control system design, hardware and software debugging process and other issues, the system can be realized through the illumination intensity in accordance

5、control the curtains down.KEY WORDS:SCM, automatic control, AT89C52, Protel目录刖 s1第1章绪论2课题研究背景及意义2基本内容安排2设计思想及基本功能3第2章 总体电路设计及其原理说明4方案选取4系统总体结构设计5第3章 硬件分析与设计7电源电路设计789C52单片机及相关电路8单片机概述812显示电路13AD转换电路1517 步进电机1819第4章 程序分析与设汁21主程序设计21主要子程序设计22键盘程序设计2224 总结26致谢27参考文献28附录一29附录二30刖 s伴随着信息化时代的到来，人们的主活速度以及对

6、生活质量的追求也在大幅 提高。电子产品智能化速度的加快，也使人们的工作、生活和通讯的关系日益紧 密。智能化的产品设计在改变人们工作方式与生活习惯的同时，让人们对生活质 量的提升提出了更高的要求，方便、舒适成了人们所追求的生活方式，在现代家 庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个 安全、方便、舒适的环境。智能化的电子产品以及设计将以前的被动静止物体转 变为人们能够方便操控的工具，这些产品具有提供全方位的信息交换的功能，不 仅能够优化人们的生活方式，帮助人们合理的安排时间，增强居家环境的安全性, 甚至还可以为各种能源费用节约资金。在智能化产品中，单片机的应用已经越来

7、越广泛，单片机以它体积小、质量 轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、 家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域， 在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了 传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据 人们设定的时间来控制窗帘。该系统利用光敬电阻检测光照强度的变化，并且将 光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单 片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。本设讣正

8、 是把利用AT89C52单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对智能控制的 要求，并且为智能化的家居设备提供了良好的基础。此外，对该系统进行扩展， 比如可以加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该系统更具有实 用性，而且也完善了系统。第1章绪论课题研究背景及意义21世纪是信息化的时代，知识与科技成为时代的潮流，在它们的推动下， 智能化也因此得到了很大的发展，其作用在社会生活中日益得到彰显。智能控制 系统主要利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术等现代化技术的有机结 合而发挥作用。在通信技术、计算机技术、网络技术、智能控制技术的迅猛发展 潮流下，家庭生活实现了现代化与智能化，居家

9、环境也变得更加舒适与安全。智 能化控制的工作原理自然离不开运算和控制单元，而该系统采用的主控器件 AT89C52,正是运算与控制单元的集合体。系统的整体主要山硬件和软件两部分 组成。硬件部分山单片机扩展的外围电路以及各种实现单片机系统控制功能的接 口电路组成；软件部分主要山单片机系统实现其特定控制功能的各种程序组成。 本设计中介绍了自动窗帘控制系统的硬件构成以及软件设计过程，以尽最大可能 满足不同人对窗帘开闭的不同需求。同时，系统在针对人们一般需求的设计开发 外，还提出多种解决方案，在考虑到经济性和简便性的前提下，可以供日后对控 制系统的功能进行扩展。基本内容安排该设汁通过分析电动窗帘的现状和

10、人们对自动窗帘控制系统的功能的需求， 从而对自动窗帘控制器进行总体的设计。系统的总体设计采用以步进电机作为单 片机控制元件，执行窗帘开闭的主要任务；以光敏电阻作为检测元件，以提供单 片机外界光照的变化；89C52单片机作为主控制芯片，控制着整个系统的运行， 此外，辅助以键盘和显示电路，在各个电路模块的配合下最终实现了自动窗帘控 制系统的智能化要求。自动窗帘控制系统设汁过程主要分为一下儿个章节：（1）绪论：介绍目前国内外电动窗帘的发展现状和研究的目的和意义。（2）总体设计方案：概括自动窗帘控制系统的的总体设讣方案选取以及硬 件设计的总况。（3）硬件设计：采用89C52单片机作为控制核心，并且辅助

11、以外围电路，其 中包括电源电路，定时电路，步进电机控制电路，键盘/显示电路等一系列相关 电路。（4）软件设计：介绍各个功能模块的的设讣流程以及设计思路。（5）总结：针对设计中的不足进行再思考以及提出自动窗帘控制系统功能 的扩展。设计思想及基本功能该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗 帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定 时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单 实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的 器件来达到设计要求。自动窗帘控制系统具有以下儿个基本功能：（1）手动控

12、制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功 能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态；（2）光照自动控制：系统可以根据用户设定的光照强度值通过感光器釆集 光照自动开光窗帘；（3）时间控制：此功能是根据用户设定的时间一次性开关窗帘，并显示当 前温度。（4）温度报警系统：可以自行设置温度报警温度。（5）时间显示及闹钟系统：可以自行设置闹钟时间。（6）手动自动控制按键随时切换。第2章总体电路设计及其原理说明方案选取单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片 机所取得的便利性得到了人们的好评，针对单片机控制的自动窗帘控制系统的智 能化要求，实现其自动控制的方案有两种：方案

13、（一）基于温度检测以及声控检测器件的自动控制方案（二）基于光照强度器件的自动控制这二个方案都是基于单片机控制的，釆用步进电机控制以及液晶显示，不同 的设计部分在于检测器件的选取上。方案（一）的系统框图如图：图方案（一）的原理框图方案（二）的系统框图如图。单片机图方案（二）的原理框图方案（一）与方案（二）的区别主要在于检测器件的应用，方案（一）采用 温度采集和声音检测元件，通过设定的温度来控制窗帘的开闭，以减少光照对室 内的温度影响，利用声音控制虽然方便性有所提高，但是其误差较大。方案（二） 采用的时钟模块实用性更强。综合考虑以上因素，系统设计采用方案（二）。 总体方案设计自动窗帘控制系统总体方

14、案设汁是基于满足设汁要求的前提并且根据理论 上的可实现性和硕件上的经济实用性，而进行设计的重要环节。本章从人们对系 统功能需求出发，在综合考虑各种因素的情况下，设讣出自动控制系统的总体构 架，并且在基本功能需求的基础上尽可能考虑系统的可扩展性。2.2.1系统基本功能随着人民生活水平的不断提高，人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈, 窗帘作为每个家庭生活中最必须的家居用品之一，自然也需要满足人民更舒适性 的需求。窗帘最基本的作用无非是保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘等功能，但 传统的窗帘您必须手动去开关，每天早开晚关也是挺麻烦的，特别是别墅或复式 房的大窗帘，比较长，而且重，用时需要很大的力才能开

15、关窗帘，特别不方便; 于是电动窗帘应运而生。现有的电动窗帘都可以自动开关闭窗帘，到了时间自动 控制窗帘的开关，可以根据光的但是他们也有些缺点。窗帘控制器的自动开关如 何让窗帘能够开关自如，停机的时间是否到位。电动窗帘主要有以下儿大功能：（1）手动控制：该功能使电动窗帘具有手 动正传、手动反转 和手动停止的功能。而且增加了工作状态指示，电机工作在 正传、反转和停止状态的时候，发光二极管管均有不同工作状态指示。（2）自动 控制：根据光照强弱来控制窗帘的打开与关闭。（3）时间控制“天黑关闭，天 亮打开”具有智能管理，不产生误动作。窗帘的正转、反转和停止功能可山单片 机输出电平来控制步进电机的运转以实

16、现。环境亮度的控制通过光敬电阻和运放 组成的电路来控制单片机输出电平继而控制电机的正转和反转。时间自动控制可 以由定时器来控制2. 2. 2系统总体结构设计自动窗帘控制系统设计的总体框图如图所示。图电动窗帘控制器结构框图根据光照来开闭窗帘主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度，从光传感器 采集的信号利用信号校正电路放大，滤波后输入单片机。传入的信号山89C52单 片机来控制，并且做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来 显示自动窗帘控制器的各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制单片 机进行各种运转状态。第3章硬件分析与设计AT89S52单片机及相关电路AT89S52单片机概

17、述AT89S52的塑封图如图所示，它为DIP40双列直插塑料封装。AT89S52作 为系统的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件进入正常工作 状态。因此，下面对AT89S52进行必要的说明，AT89S52的管脚如图所示。图AT89C52封装图图AT89s52引脚图单片机电路在本系统中作为主控芯片首先对外部电路采集到的温度信号进行反应，发PWM信号给L297,然后通过L298驱动步进电机。同时 按键扫描实现手动H动控制。用DS1302时钟芯片，DS18B20温度传感器，以及1602液晶，实现时间、温度的显示。以及闹钟、温度报警等功能。（1）VCC： 40脚，供电电压，一般接+5V电压

18、。（2）GND： 20脚，接工作地。（3）P0 口： 18脚，P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口, 每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗 输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0 口也被作为低8位地址/数据复用。 在这种模式下，P0具有内部上电阻。但是P0 口在程序校验作为输出指令字 节时，需要外部加上拉电阻，一般上拉电阻选10K为宜。本设计中用的排阻对P0 口进行上拉电平。（4）Pl 口： 3239脚，Pl 口是一个内部具有上拉电阻的8位双向I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出4个TTL fl电流。P1端口写入“1”后，被内部 上拉电阻把端

19、口拉高，此时可以作为作输入口使用。作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。（5）P2 口： 2027脚，P2 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口， P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部 上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。（6）P3 口： 1017脚，P3 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口， P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部 上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。（7）RESET： 9脚，复位输入端。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机 器周期的高电平时间。（8）A

20、LE/P： 30脚，当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁 存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在 平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率 的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于系统校验。（9）PSEN： 29脚,外部程序存储器的选通信号。（10）RST/VP： 31脚，访问外部程序存储器控制信号。当鬲为低电平时， 读取外部程序存储器；当云端为高电平时，则读取内部程序存储器， 设计中一般接高电平。(11) XTAL1： 19脚，振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。如采用外部时钟源时，XTAL1为输入端。(12) XT

21、AL2： 18脚，振荡器反相放大器的输出端。如采用外部时钟源时，XTAL2应悬空不接。3. 2. 2晶振电路电路中的晶振即石英晶体震荡器。山于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳 定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。通过 基准频率来控制电路中的频率的准确性。同时，它还可以产生振荡电流，向单片 机发出时钟信号。图是单片机的晶振电路。片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路,CPU 的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频 率，一般多在24MHz之间选取。Cl、C2是反馈电容，其值在20pFlOOpF之间 选取，典型值为30pFo本电路选用的电

22、容为3OpF,晶振频率为12MHz。 振荡周期=1/12烬；机器周期九='声指令周期XTAL1接外部晶体的一个引脚,XTAL2接外晶体的另一端。在单片机内部, 接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机, 该引脚接外部振。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的 机械变形，而这种机械振动乂会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一 般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交 变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这 一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。石英晶振起振后要能在

23、XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC电路按石 英晶振相同频率自激振荡。通常,OSC的输出时钟频率fOSC为,典型值为12MHz 或者。电容Cl和C2可以帮助起振，典型值为30pF,调节它们可以达到微调fOSC 的目的。图单片机晶振电路图3. 2. 3复位电路复位电路的主要功能是使单片机进行初始化，在初始化的过程中需要在复位 引脚RST上加大于2个机器周期的高电平。复位后的单片机地址初始化为0000H, 然后继续从0000H单元开始执行程序。在复位电路中提供复位信号，等到系统电 源稳定后，再撤销复位信号。但是为了在复位按键稳定的前提下，电源稳定后还 要经一定的延

24、时才撤销复位信号，以防在按键过程中引起的抖动而影响复位。图 所示的RST复位电路可以实现上述基本功能。图复位电路图3. 2. 4时钟电路DS1302芯片的接口电路如图所示。图时钟电路图本设计使用的实时时钟电路芯片是美国DALLAS公司生产的一种高性 能、低功耗、带RAM的实时时钟电路芯片DS1302,时钟芯片在本系统中除 了起到时间的显示外，还在时间控制中起到重要作用，所以是必不可少的。其引脚如图所示。Vg为后备电源，Vg为主电源。在主电源关闭的情 况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由V©或V©两考中的较大者供 电；当Voc2大于Vg+时,Vg给DS1302供电;当

25、Vg小于Vg时,DS1302 由VL供电。XI和X2是振荡源，外接晶振。雨是复位/片选线，通过把両输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。VCC2 匸18VCC1xiD27SCLKX2C36J I/Ognd45P RSTS1302 引脚图丽输入有两种功能。首先，両接通控制逻辑，允许地址/命令斥列 送入移位寄存器；其次，丽提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当丽为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。 如果在传送过程中丽置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变 为高阻态。上电运行时在VccM之前，丽必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将両置为高电平。I

26、/O为串行数据输入输出端（双向）， SCLK始终是输入端。本设计入端。本设计连接图如图所示，其中C1和C2 起微调晶振的作用。温度检测器模块温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相 关，DS18B20装置适用于人民的日常生活和工、农业生产用于温度测 量。由半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一 代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等 领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小, 接口方便，传输距离远等特点。本系统中，DS18B20作为温度传感器，在木系统中可以实时的采 集环境温度，并在液晶屏进行显示。当温度超过设定的

27、上限时，进行 温度报警。DS18B20的性能特点：采用单总线专用技术，既可通过串行口 线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直 接输出被测温度值(9位二进制数，含符号位)，测温范围为-55°C -+125°C,测量分辨率为°C,内含64位经过激光修正的只读存储器 ROM,适配各种单片机或系统机，用户可分别设定各路温度的上、 下限，内含寄生电源。DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位光刻ROM,温度传感 器，非挥发的温度报警触发器TH和TL,配制寄存器。DS18B20的管 脚排列如图2所示。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的

28、，他可以看作是 该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位(28h) 是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8 位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=x8+x5+x4+l)。光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上 挂接多个DS18B20的目的。采用数字温度传感器DS18B20,与传统的热敬电阻相比，他能够直接读出被 测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可 以分别在和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（

29、单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总 线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用 DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高，成本更低。测量温度范围为 55°C+125°C。C,在一 10°C+85°C。C范围内，精度为±0. 5°C。DS1822的精度 较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统 的抗干扰性。其引脚分布如图2-4所示图2-4 DS18B20引脚图引脚功能如下：NC（1、2、6、7、8脚）：空引脚,悬空不使用。YDD（3脚）：可选电

30、源脚，电源电压范围3。DQ（4脚）：数据输入/输出脚，漏极开路，常态下高电平。3. 2. 5键盘电路键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人 工干预单片机的主要手段。本设讣中的键盘采用独立键盘式。SW1为调整时间以 及温度、闹钟的进入、退出按键。SW2为选择调整时间、调整闹钟、调整温度报 警上限。SW3为加1键。SW4为减1键。SW5为窗帘自动、手动控制切换。SW6 为手动控制时打开与关闭的控制。如图所示。图键盘接口电路获取键盘信息的方法有2种，我们经常用到的是扫描法。在扫描法中，所有 的行线固定为输出端口，并依次输出低电平；所有列线固定为输入端口，用来检 测按键状态

31、。当全部按键均松开时，从列线上检测不到行线输出的低电平。当某 个按键按下时，只有在对应的行线输出低电平时才能在对应的列线端口检测到低 电平。按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定 的，如果不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。一般消除抖动 采用软件方法来解决，将在软件部分介绍这点。3. 2. 6显示电路液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在各种小系统中得到了更广泛的应用。本设计中使用的液晶显示模块是LCD1602o图所示为本设计LCD 1602的连接图。图LCD1602连接图LCD1602是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显

32、示器模块，它显 示的容量为2行16个字。其实物如图和图所示，它的显示内容丰富、体 积小、美观和易于控制都是本设计选择作为显示模块的原因。其引脚结构 图如图所示。图LCD 1602正面图图LCD 1602反面图图LCD1602引脚结构图工作原理：线段的显示点阵图形式液晶山M行XN列个显示单元组成, 假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1个字节的8个位， 即每行由16字节，共16X8=128个点组成，屏上64X16个显示单元和显示 RAM区1024个字节相对应，每一字节的内容和屏上相应位置的亮暗对应。例如 屏的第一行的亮暗山RAM区的000H00FH的16个字节的内容决定，当(00

33、0) 二FFH时，则屏的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当(3FFH二FFH时，则 屏的右下角显示一短亮线;当(000H)二FFH, (001H)二OOH, (002H)二FFH, (003H) =00H,(00EH)二FFH, (00FH) =00H时，则在屏的顶部显示一条由8段亮线 和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本意思。字符的显示.当用LCD显示一个字符时就较复杂了，因为一个字符由6X8 或8X8点阵组成，即要找到和屏上某儿个位置对应的显示RAH区的8个字节, 并且要使每个字节的不同的位为其它的为为的点亮，为0 的点暗，这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制器(

34、如T6963C) 来说，显示字符就比较简单了，可让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开 始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上 该字符对应的代码即可。汉字的显示.汉字的显示一般采用图形方式，事先从微机中提取要显示的汉 字的点阵码，每个汉字占32字节，分左右两半部，各占16字节，左边为1、 3、3:右边为2、4、6:根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找 出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一个字节，光标位 置加b送第二字节，换行按列对齐，送第三字节直到32字节显示完就可在 LCD上得到一个完整的汉字。带中文字库的128X64是一种具有

35、4位/8位并行、2线或3线串行多种接口 方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示 分辨率为128X64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集. 利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图 形界面。可以显示8X4行16X16点阵的汉字.也可完成图形显示低电压低功 耗是其又一显着特点。其中：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影S使用时可以通过一个10K的电 位器调整对比度。第4脚：RS为

36、寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令 寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高 电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为始能端，当E端由高电平变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：DOD7为8位双向数据线。第1516脚:空脚。第17脚：复位端，低电平有效。第18脚：显示驱动电压输出端。第19脚：VDD背光电源正端+3V。第20脚：VDD背光电源负端。12864液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，它的读写操作.屏幕和 光标的操

37、作都是通过指令编程来实现的。指令如下：指令1：清显示。指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位。光标返回到地址00H。指令3：光标和现实模式设置I/D。光标移动方向，高电平右移，低电平左 移S：屏幕上所有文字是否左移或右移。高电平有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示， 低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光 标B:控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示以为S/C。高电平时移动显示的文字，低电平时移动光 标。指令6：功能设置命令DLo高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：

38、低电平时为单行显示，高电平双行显示。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8： DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BFo为忙标志，高电平表示忙，此时模块不 能接受命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3. 2. 7光敏传感器窗帘自动控制系统的光控功能是可以根据光照的强弱来自动控制窗帘的开 闭的，因此需要用到光照传感元器件，在本设讣中采用了光敏电阻。光敏电阻乂称，常用的制作材料为，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化钮 等材料。这些制作材料具有在特定的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是山 于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子

39、奔向的 正极，空穴奔向电源的负极，从而使的阻值迅速下降。光敬电阻属半导体光敬器 件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温, 多湿的恶劣下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于，石英钟， 音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控，光控 灯饰，灯具等光自动控制领域。应用光控原理工作，天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭。山运放组成比 较电路，同向输入端有两个电阻分压得到一个电压值，作为基准电压进行比较， 而反相输入端用一个光敏电阻对外部环境的光线进行采集，利用光敬电阻暗时电 阻大，亮时电阻小的特点，来确定反向输入端的电压值。再两者进行比较，比

40、较 后的信号再送入单片机AT89S52的P3 口，从而通过单片机来控制电机的正反 转。来实现天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭这一自动控制功能。O光敏电阻连接如图所示。图光敏传感器3.2.9步进电机步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电 动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情 况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲 的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。下图为步进电机运行原理框图。在步进电机控制电路中，步进控制器的作用是把输入脉冲转换成环型脉冲, 以控制步进电机的转向。在实际应用中山软

41、件代替步进控制器，其优点是使线路 简化，降低成本，可靠性提高。在窗帘控制系统中选用了型号为130HZ308-450 的三相反应式步进电机，其优点是力矩大，精度高，其步进角度是。步进电机 电路与单片机的连接如图。图步进电机电路与单片机的连接第4章程序分析与设计系统软件设计主要有儿部分组成，其中包括显示子程序，按键子程序，定时 时钟程序，步进电机控制程序等。本章介绍了自动窗帘控制系统的主程序以及各 主要部分功能程序的设汁过程，程序代码详见附录。主程序设计主程序构成无限循环，主要完成单片机初始化，关中断，菜单显示内容初始 化，按键扫描，电机运行，计时等功能。主程序的流程图如图所示。图主程序流程图启动

42、主程序，先关中断并且设置堆栈，接着初始化寄存器，初始化显示内容; 然后执行按键查询，执行相应的操作。如果是设定键，则设定时间，开始计时； 到时间后步进电机开始相应的工作，工作完成后停机。如果是电机控制键，则也 执行相应的工作。如果都不是，则是复位键，采取复位操作。主要功能子程序设计4. 2. 1步进电机程序设计步进电机程序设计的主要任务是：判断旋转方向；按顺序传送控制脉冲；判断所要求的控制步数是否传送完毕。图4. 2.1步进电机工作流程图4. 2. 2显示程序显示程序开始后，起始地址60H发送到RO, 01H发送至显示位代码R2,再 将位代码发送到单片机A 口，单片机取显示数据查表转换成显示代

43、码发送至单 片机B 口，延时2ms,指针RO加1,然后判断6显示是否完成。如果完成则返回， 没完成则位代码R2左移一位，继续显示查表，一直到6位显示完成后返回。显示子程序流程图如图4. 2. 2所示。图4.2.2显示部分流程图4. 2. 3键盘程序设计按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定 的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或者重复执行。现在用软件延 时的方法来避开抖动阶段。在判断是否有键闭合后都延时5ms,按下键后再延时 12ms就可以避免键盘的抖动。然后键码分析，执行相应的模块，显示后返回。键盘子程序如图4. 2. 3所示。图4. 2.3键盘程序流程图4

44、. 2. 4定时程序设计定时的主要功能是在设定时间单片机能够得到中断信号，从而控制窗帘的开 关。时钟发出50ms的信号给单片机，计数器计数,当计数到20,则过了 1秒， 秒单元数值加1,当秒单元到达60,分单元数值加1,秒单元清零。当时单元到 达24,时单元清零。标志1天时间计满，把他们的值放到存储单元的指定单元。 图4. 2. 4是定时功能流程图。图4. 2.4定时功能流程DS18B20测温流程图DS18B20的测温原理如图2-5所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影 响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变 化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉

45、冲输入。讣数器1和温度寄 存器被预置在-55°C所对应的一个基数值。讣数器1对低温度系数晶振产生的脉冲 信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1,计数 器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进 行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温 度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线 性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20在正常使用时的测温分辨率为 0.5°C,如果要更高的精度，则在对DS18B20测温原理进行详细分析的基础上，采 取直接读取DS18B2

46、0内部暂存寄存器的方法，将DS18B20的测温分辨率提高到 0. 01°Co图2-5测温流程图总结本次设计系统地介绍了自动窗帘控制系统的硬件电路设计以及软件设计。在 总体方案设汁中以光敏电阻作为传送信号的传感器，用步进电机作为信号输出的 执行元件，89C52单片机作为主要的控制元器件，并且应用了按键以及和显示电 路。应用89C52单片机的优势减少了硬件的复杂性，光敬电阻接收外界光照信号, 经过AD转换后，传送给单片机一个电信号，单片机经过处理后，控制步进电机 做出相应的动作，以控制窗帘的开闭。在实现一般应用的基础上，乂添加了定时 元器件电路，使窗帘的自动化性能得到进一步提升。光敬电阻

47、的良好感光性以及 步进电机的结构简单，控制方便的优点使窗帘控制开关更加稳定。本次毕业设汁的整个研究与设汁过程包括选题、设讣以及完善等。首先，在 选题方面查阅了很多与题有关的资料和课题并且制定设计方案，进行设汁的总 体规划，然后将这些方案落实到设计环节中。其次，在制定的方案基础上运用所 学的知识对硬件以及软件进行设讣，并用相关软件进行仿真设计。最后，对设计 内容进一步修缮，以求达到最佳设计结果。虽然设计内容完成了基本的功能，但 是其中还是存在一定欠缺，比如在设计中没有考虑到窗帘工作方式的显示以及没 有添加类似红外遥控的设计等。此次设计过程中，在完成设计任务之外也让我系统性地认识和全面地掌握了 单

48、片机相关技术，从本次毕业设计中我更加深刻地认识到理念来源于实际的含 义。在和同学以及老师的就相关问题的互相讨论交流中，我认识到自己的很多不 足，但在这些不足中我乂学到了很多知识，使我的综合应用能力有了很大提高。致谢经过这么长时间的忙碌，毕业设计和论文已经接近尾声。在毕业设计的过程 中，山于经验的缺乏以及知识的局限性，难免有许多考虑不周全的地方，在选题, 设计等方面，如果没有导师的督促指导，没有同学们的支持和帮助，单独完成这 个设计，其中还是有一定难度的。在论文完稿之际，我想借此机会对在完成毕业 设计期间关心、帮助、支持和鼓励过我的老师、同学以及朋友们致以最诚挚的谢 意和最衷心的祝福！首先我要感

49、谢的是我的导师老师，在完成整个毕业设计的过程中，老师给我 提供了很大的帮助，在选题、设讣以及修改论文的各个环节里老师给我指出了很 多错误，提出了很多宝贵意见，对于设计中存在的问题也是耐心的回答和指导， 让我能够顺利的完成毕业设计。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。其次要感谢的是所有在大学四年中教育指导过我的所有老师，你们传授给我 的专业知识是我完成本设汁的基础，也是日后踏入工作岗位的重要基石，对于老 师们一丝不苟，兢兢业业的精神表示衷心的感谢。最后我还要向所有关心和支持我学习的朋友和同学们表示真挚的谢意！感谢你们对我的关心、关注和支持。参考文献11姚福安.电子电路设计与实践.济南：山东科学技术出版社，2005.2 何西才，杨静，任力英实用传感器接口电路实例.北京：中国电力出版社,20073 刘守义.单片机应用技术.陕西：西安电子科技大学出版社，20074 李广第.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，20015 瞿贵荣.电动窗帘红外遥控电路.家庭电子,2005,2: