自动感应遮雨伸缩板
摘 要本课题主要对自动感应遮雨伸缩板进行了软硬件方面的全面设计，而且通过可靠的测试数据对设计结果进行了验证，通过不懈的努力最后成功设计出一种自动感应遮雨伸缩板控制系统，实现了下雨时自动将遮雨板伸出从而实现遮雨效果，而未下雨时不伸出或者收回遮雨板，同时系统能够实现一定的液晶显示效果。本设计在系统硬件方面采用的是电路模块设计法，即将整体电路划分成LCD1602显示电路、ADC0832模数转换电路、蜂鸣器电路、雨滴传感器和等子电路进行分别设计，通过这类化复杂为简单的方法保证了各个模块的高效率工作。在软件程序设计方面，通过设计C语言程序把自动感应遮雨伸缩板系统所需要完成的功能进行指令语句编写，把程序代码烧写到微处理器芯片而且上电进行工作后的结果符合系统的预期目标。通过对系统的工作稳定性进行测试知道，无论是在环境剧烈变动还是恒定的环境中，自动感应遮雨伸缩板控制系统都能完成正常的运行，大量的测试数据表明该自动感应遮雨伸缩板系统的性能已超出市面上多数相关产品的整体性能。
目录
一、 引言 1
（一） 智能遮雨板的发展背景 1
（二） 智能遮雨板的发展现状 2
（三） 本文主要内容 2
二、 智能遮雨板的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能遮雨板系统的主控电路设计 5
1. STC89C51微处理器简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 雨量检测电路设计 6
1. 雨滴传感器简介 6
2. ADC0832模数转换芯片简介 7
3. 电路设计 7
（三） 下雨提示电路设计 8
（四） 遮雨板拖动电路设计 9
1. 步进电机简介 9
2. 电路设计 9
（五） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能遮雨板的主程序流程设计 11
（二） 遮雨板拖动流程设计 12
（三） 雨滴检测流程设计 13
（四） 下雨提示流程设计 14
五、 实物调试与安装 15
总结与展望 18
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
引言
智能遮雨板的发展背景
在自动感应遮雨伸缩板控制系统的发展历史中总共出现了两大种形式的自动感应遮雨伸缩板控制系统，其中第一种是较早期的简易系统，而第二种则是微处理器技术成熟之后才出现的以处理器芯片等典型处理器作为主控的智能系统。本论文将以“自动感应遮雨伸缩板控制系统的设计”当作研究课题，配置一种能够完成各个预期功能指标的电子系统出来，以前本毕业设计需要对这类控制系统的发展历程和现如今国际上所取得的研究成果做一个简介。
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图1 智能遮雨板
集成器件以及可编程控制器（PLC）出现之后，具备控制功能的自动感应遮雨伸缩板系统才彻底出现，这其中以PLC控制器作为主控的系统在当时较为流行，设计师通过梯形语言等PLC语言实现对可编程控制器的驱动，通过它的可编程的引脚实现对外部继电器以及其它必要模块的驱动，通过这种核心架构的配置可以完成一些简要的自动感应遮雨伸缩板控制系统，尽管如此，采用这种体积庞大的PLC控制器当作主控，肯定是不能完成嵌入式，并且PLC控制器价格昂贵，对自动感应遮雨伸缩板系统的普及是没有多大推动作用的。通过主控处理器并且结合其他多种不同功能的传感器是完成嵌入式系统的必经之路，参照程序开发人员的设计水平，各种层次不齐的智能特性都可以被优秀的内部设计到自动感应遮雨伸缩板控制系统中，这类以微小型处理器作为里面核心架构的自动感应遮雨伸缩板系统才算得上真正的控制系统，所以它可控制的IO管脚太多了，随便把任何一个智能传感器或电路模块构建到它的系统硬件中，都能够完成优良的驱动，当然这也对微处理器的功效含有相关要求，从最初的8位机到当今成熟的32位机，主控器件控制系统一步一个脚印的走过来，到目前为止已经被大幅度的应用到各种控制系统中去了，它强大的控制作用是设计自动感应遮雨伸缩板系统的首选，所以现如今市面上非常多性能突出的系统亦全是通过高性能微处理器来实现的。
智能遮雨板的发展现状
国内如今对于相关研究所取得的成果主要体现在传感模块的选材上，设计者称要想增加自动感应遮雨伸缩板控制系统的功效必须在其传感电路方面大做文章，所以他们在相关电路的设计上，将主要研究重心都放在了如何计划传感电路的设计。根据前不久某份国外杂志刊登的一个报道显示英国肯特大学的开发人员完成了一种新型设计而且取得了专利，这款设计和本设计所研究的自动感应遮雨伸缩板控制系统有些类似，在性能和使用的主要传感模块上都近乎相似，而他们所取得的成果是将这种类型的自动感应遮雨伸缩板系统中的全部传感模块和采集电路进行了合并，而且把其植入到一片芯片中，为此他们还为这块芯片构建了一个高效率的低沉散热技术，通过这类技术完美的解决了自动感应遮雨伸缩板控制系统在运行过程中的发热问题，非常容易地延长了芯片的使用寿命。
本文主要内容
本课题通过对现如今市面上很多自动感应遮雨伸缩板产品进行了调查之后制订了研究目标，由于功效非常高端的产品成本都相当昂贵，没有办法做到大规模的普及，由此提出应用价格低廉的STC89C51来当作主控核心，结合其他价格低廉的LCD1602、ADC0832、有源蜂鸣器、步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和雨滴传感器，完成一款较高性能的自动感应遮雨伸缩板控制系统，下列为本论文所要实现的功能指标。
设计最小系统电路，实现自动感应遮雨伸缩板控制系统软件程序代码的存储以及指令执行，能够按照程序代码依次实现对遮雨板传感器、显示器以及电机等部件的控制，实现整体功能。
设计雨滴传感器检测电路，通过该传感器对室外是否下雨进行检测，能够直流模拟电压形式来指示室外是否下雨以及雨量大小。
设计模数转换电路，实现对雨滴传感器输出的直流模拟电压值的采集转换，将其生成的数字信号传送给微处理器进行处理，从而控制系统可以得知室外是否下雨，从而执行响应动作。
设计步进电机驱动电路，实现对遮雨板的拖动，当出现下雨时微处理器控制步进电机正转将遮雨板伸出实现遮挡雨滴效果，而不下雨时则通过步进电机反转将遮雨板收回。
设计液晶显示电路，通过该模块能够将智能遮雨板系统的运行状态进行显示。
智能遮雨板的方案设计
在对本课题的设计指标进行确立之后，这里必须对自动感应遮雨伸缩板控制系统的硬件结构框图进行设计，通过此框图可以直观的看到本系统在硬件结构上各子电路模块与处理器芯片相互之间是如何连接的。下图所示的STC89C51芯片、复位电路以及时钟电路组成的是最小系统，此最小系统能够保证微处理器芯片稳定工作目标代码并完成对周围其他子电路的驱动。
下面以下图中的框图来对智能遮雨板系统的设计方案进行详细介绍，首先通过下图中的雨滴传感器来对室外是否降落的雨滴进行检测，通过该传感器内部功能电路将雨量大小转换为直流电压信号，随后将该直流电压信号送入以ADC0832模数转换器为核心电路的A/D转换模块，将该直流电压转换为数字信号后送入微处理器进行处理，使得微处理器获得此时是否下雨并且准确的雨量大小。
在遮雨板的拖动设计方面，本课题设计了下图中的步进电机及其驱动电路，主要由小型四相步进电机以及ULN2003驱动器构成，它们能够实现对微处理器控制指令的接收并转换为对遮雨板的拖动，当出现下雨时微处理器控制步进电机正转将遮雨板伸出实现遮挡雨滴效果，而不下雨时则通过步进电机反转将遮雨板收回。
目录
一、 引言 1
（一） 智能遮雨板的发展背景 1
（二） 智能遮雨板的发展现状 2
（三） 本文主要内容 2
二、 智能遮雨板的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能遮雨板系统的主控电路设计 5
1. STC89C51微处理器简介 5
2. 最小系统电路设计 5
（二） 雨量检测电路设计 6
1. 雨滴传感器简介 6
2. ADC0832模数转换芯片简介 7
3. 电路设计 7
（三） 下雨提示电路设计 8
（四） 遮雨板拖动电路设计 9
1. 步进电机简介 9
2. 电路设计 9
（五） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能遮雨板的主程序流程设计 11
（二） 遮雨板拖动流程设计 12
（三） 雨滴检测流程设计 13
（四） 下雨提示流程设计 14
五、 实物调试与安装 15
总结与展望 18
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
引言
智能遮雨板的发展背景
在自动感应遮雨伸缩板控制系统的发展历史中总共出现了两大种形式的自动感应遮雨伸缩板控制系统，其中第一种是较早期的简易系统，而第二种则是微处理器技术成熟之后才出现的以处理器芯片等典型处理器作为主控的智能系统。本论文将以“自动感应遮雨伸缩板控制系统的设计”当作研究课题，配置一种能够完成各个预期功能指标的电子系统出来，以前本毕业设计需要对这类控制系统的发展历程和现如今国际上所取得的研究成果做一个简介。
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图1 智能遮雨板
集成器件以及可编程控制器（PLC）出现之后，具备控制功能的自动感应遮雨伸缩板系统才彻底出现，这其中以PLC控制器作为主控的系统在当时较为流行，设计师通过梯形语言等PLC语言实现对可编程控制器的驱动，通过它的可编程的引脚实现对外部继电器以及其它必要模块的驱动，通过这种核心架构的配置可以完成一些简要的自动感应遮雨伸缩板控制系统，尽管如此，采用这种体积庞大的PLC控制器当作主控，肯定是不能完成嵌入式，并且PLC控制器价格昂贵，对自动感应遮雨伸缩板系统的普及是没有多大推动作用的。通过主控处理器并且结合其他多种不同功能的传感器是完成嵌入式系统的必经之路，参照程序开发人员的设计水平，各种层次不齐的智能特性都可以被优秀的内部设计到自动感应遮雨伸缩板控制系统中，这类以微小型处理器作为里面核心架构的自动感应遮雨伸缩板系统才算得上真正的控制系统，所以它可控制的IO管脚太多了，随便把任何一个智能传感器或电路模块构建到它的系统硬件中，都能够完成优良的驱动，当然这也对微处理器的功效含有相关要求，从最初的8位机到当今成熟的32位机，主控器件控制系统一步一个脚印的走过来，到目前为止已经被大幅度的应用到各种控制系统中去了，它强大的控制作用是设计自动感应遮雨伸缩板系统的首选，所以现如今市面上非常多性能突出的系统亦全是通过高性能微处理器来实现的。
智能遮雨板的发展现状
国内如今对于相关研究所取得的成果主要体现在传感模块的选材上，设计者称要想增加自动感应遮雨伸缩板控制系统的功效必须在其传感电路方面大做文章，所以他们在相关电路的设计上，将主要研究重心都放在了如何计划传感电路的设计。根据前不久某份国外杂志刊登的一个报道显示英国肯特大学的开发人员完成了一种新型设计而且取得了专利，这款设计和本设计所研究的自动感应遮雨伸缩板控制系统有些类似，在性能和使用的主要传感模块上都近乎相似，而他们所取得的成果是将这种类型的自动感应遮雨伸缩板系统中的全部传感模块和采集电路进行了合并，而且把其植入到一片芯片中，为此他们还为这块芯片构建了一个高效率的低沉散热技术，通过这类技术完美的解决了自动感应遮雨伸缩板控制系统在运行过程中的发热问题，非常容易地延长了芯片的使用寿命。
本文主要内容
本课题通过对现如今市面上很多自动感应遮雨伸缩板产品进行了调查之后制订了研究目标，由于功效非常高端的产品成本都相当昂贵，没有办法做到大规模的普及，由此提出应用价格低廉的STC89C51来当作主控核心，结合其他价格低廉的LCD1602、ADC0832、有源蜂鸣器、步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片和雨滴传感器，完成一款较高性能的自动感应遮雨伸缩板控制系统，下列为本论文所要实现的功能指标。
设计最小系统电路，实现自动感应遮雨伸缩板控制系统软件程序代码的存储以及指令执行，能够按照程序代码依次实现对遮雨板传感器、显示器以及电机等部件的控制，实现整体功能。
设计雨滴传感器检测电路，通过该传感器对室外是否下雨进行检测，能够直流模拟电压形式来指示室外是否下雨以及雨量大小。
设计模数转换电路，实现对雨滴传感器输出的直流模拟电压值的采集转换，将其生成的数字信号传送给微处理器进行处理，从而控制系统可以得知室外是否下雨，从而执行响应动作。
设计步进电机驱动电路，实现对遮雨板的拖动，当出现下雨时微处理器控制步进电机正转将遮雨板伸出实现遮挡雨滴效果，而不下雨时则通过步进电机反转将遮雨板收回。
设计液晶显示电路，通过该模块能够将智能遮雨板系统的运行状态进行显示。
智能遮雨板的方案设计
在对本课题的设计指标进行确立之后，这里必须对自动感应遮雨伸缩板控制系统的硬件结构框图进行设计，通过此框图可以直观的看到本系统在硬件结构上各子电路模块与处理器芯片相互之间是如何连接的。下图所示的STC89C51芯片、复位电路以及时钟电路组成的是最小系统，此最小系统能够保证微处理器芯片稳定工作目标代码并完成对周围其他子电路的驱动。
下面以下图中的框图来对智能遮雨板系统的设计方案进行详细介绍，首先通过下图中的雨滴传感器来对室外是否降落的雨滴进行检测，通过该传感器内部功能电路将雨量大小转换为直流电压信号，随后将该直流电压信号送入以ADC0832模数转换器为核心电路的A/D转换模块，将该直流电压转换为数字信号后送入微处理器进行处理，使得微处理器获得此时是否下雨并且准确的雨量大小。
在遮雨板的拖动设计方面，本课题设计了下图中的步进电机及其驱动电路，主要由小型四相步进电机以及ULN2003驱动器构成，它们能够实现对微处理器控制指令的接收并转换为对遮雨板的拖动，当出现下雨时微处理器控制步进电机正转将遮雨板伸出实现遮挡雨滴效果，而不下雨时则通过步进电机反转将遮雨板收回。
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