stc89c51的智能晾衣杆控制系统设计
本论文选择智能晾衣杆控制系统作为研究对象，使用 STC89C51单片机作为核心部件，设计了一款可以实现天气检测、光照强度检测、自动收杆以及报警等功能的智能晾衣杆控制系统。这款控制系统的实现主要依靠了51单片机强大的控制作用，通过输入输出各种形式的电平信号来对光敏传感器、步进电机以及LCD1602液晶屏等模块的控制，从而将各模块的功能融为一体。本文在硬件和软件两个层面上对智能晾衣杆控制系统进行了分别设计，经过了大量的测试和验证，本文所设计的系统能够达到很高的性能指标，非常适合将其推向智能晾衣杆的市场之中，并且具有取代现有相关产品的实力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能晾衣杆控制系统的发展背景 1
（二） 智能晾衣杆的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） STC89C51单片机 4
（三） 步进电机简介 4
（四） LCD1602液晶屏幕介绍 5
（五） 光敏传感器模块介绍 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 智能晾衣杆的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
（三） 步进电机及其驱动器电路设计 8
（四） LCD1602电路设计 9
（五） 光照检测电路设计 9
（六） 蜂鸣器式报警电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 智能晾衣杆系统的软件工作流程设计 11
（二） 步进电机工作流程图设计 11
（三） LCD1602显示流程设计 12
（四） 光照检测流程设计 13
五、 硬件调试 14
（一） 实物展示 14
（二） 问题总结 14
总结 15
参考文献 16
致谢 17
附录一原理图 18
附录二元件列表 19
附录三 程序 20
引言
智能晾衣杆控制系统的发展背景
智能晾衣杆控制
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配室外天气状况检测、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种智能晾衣杆控制系统主要为了完成根据天气状况自动收取衣服从而实现对衣物进行保护等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的智能晾衣杆在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的。随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统智能晾衣杆中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如电动收取衣架等功能的加入，使得传统智能晾衣杆有实用性，大大节省了人力物力，使用者在用这种传统智能晾衣杆时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统智能晾衣杆内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统智能晾衣杆迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的智能晾衣杆系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将温湿度传感器、光照传感器等模块的搭配，实现了根据天气条件自动收取衣架等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型智能晾衣杆控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能智能晾衣杆的最佳搭配。
智能晾衣杆的国内外发展现状
智能晾衣杆控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到智能晾衣杆控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于智能晾衣杆的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于智能晾衣杆控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进智能晾衣杆向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得智能晾衣杆也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本文从多个角度对智能晾衣杆控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二部分紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四部分着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述。
本课题将选用STC89C51单片机作为主控芯片，实现了一款能够实现光照强度检测、自动收杆以及报警等功能的智能晾衣杆控制系统。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本。另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片用来成为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片用来成为为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
而如果采用Altera公司或者赛灵思等公司推出的高性能FGPA器件用来成为控制系统的核心处理器，那么将能够实现系统更高的集成度，许多硬件结构以及软件结构都能够通过程序的配置而在FPGA芯片内部实现，尤其是一些逻辑器件，FPGA在这方面最强。FPGA在开发成本相对51单片机来说较高，这不仅和FPGA高超的处理性能有关，而且还和FPGA造价昂贵的程序下载仿真器件有密切关系，另外笔者对于开发FPGA的VHDL等语言较为陌生，如果采用FPGA用来成为主控处理器，那么必须花费一段时间来对VHDL语言进行熟悉，这样急促的毕业设计时间来说非常浪费。FPGA芯片在内部资源模块上相对于51单片机来说具有更多的功能，内置的IP核以及DSP处理核，能够辅助用户大大提高数字信号的处理能力，是51单片机所不能相提并论的，另外FPGA的IO管脚数量一般都能够达到100以上，是51单片机的数倍。
目录
一、 引言 1
（一） 智能晾衣杆控制系统的发展背景 1
（二） 智能晾衣杆的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） STC89C51单片机 4
（三） 步进电机简介 4
（四） LCD1602液晶屏幕介绍 5
（五） 光敏传感器模块介绍 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 智能晾衣杆的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
（三） 步进电机及其驱动器电路设计 8
（四） LCD1602电路设计 9
（五） 光照检测电路设计 9
（六） 蜂鸣器式报警电路设计 10
四、 软件系统设计 11
（一） 智能晾衣杆系统的软件工作流程设计 11
（二） 步进电机工作流程图设计 11
（三） LCD1602显示流程设计 12
（四） 光照检测流程设计 13
五、 硬件调试 14
（一） 实物展示 14
（二） 问题总结 14
总结 15
参考文献 16
致谢 17
附录一原理图 18
附录二元件列表 19
附录三 程序 20
引言
智能晾衣杆控制系统的发展背景
智能晾衣杆控制
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配室外天气状况检测、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种智能晾衣杆控制系统主要为了完成根据天气状况自动收取衣服从而实现对衣物进行保护等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的智能晾衣杆在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的。随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统智能晾衣杆中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如电动收取衣架等功能的加入，使得传统智能晾衣杆有实用性，大大节省了人力物力，使用者在用这种传统智能晾衣杆时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统智能晾衣杆内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统智能晾衣杆迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的智能晾衣杆系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将温湿度传感器、光照传感器等模块的搭配，实现了根据天气条件自动收取衣架等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型智能晾衣杆控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能智能晾衣杆的最佳搭配。
智能晾衣杆的国内外发展现状
智能晾衣杆控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到智能晾衣杆控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于智能晾衣杆的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于智能晾衣杆控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进智能晾衣杆向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得智能晾衣杆也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本文从多个角度对智能晾衣杆控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二部分紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四部分着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述。
本课题将选用STC89C51单片机作为主控芯片，实现了一款能够实现光照强度检测、自动收杆以及报警等功能的智能晾衣杆控制系统。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本。另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片用来成为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片用来成为为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
而如果采用Altera公司或者赛灵思等公司推出的高性能FGPA器件用来成为控制系统的核心处理器，那么将能够实现系统更高的集成度，许多硬件结构以及软件结构都能够通过程序的配置而在FPGA芯片内部实现，尤其是一些逻辑器件，FPGA在这方面最强。FPGA在开发成本相对51单片机来说较高，这不仅和FPGA高超的处理性能有关，而且还和FPGA造价昂贵的程序下载仿真器件有密切关系，另外笔者对于开发FPGA的VHDL等语言较为陌生，如果采用FPGA用来成为主控处理器，那么必须花费一段时间来对VHDL语言进行熟悉，这样急促的毕业设计时间来说非常浪费。FPGA芯片在内部资源模块上相对于51单片机来说具有更多的功能，内置的IP核以及DSP处理核，能够辅助用户大大提高数字信号的处理能力，是51单片机所不能相提并论的，另外FPGA的IO管脚数量一般都能够达到100以上，是51单片机的数倍。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1036.html
