单片机的智能电动窗帘控制器设计
目录
引言 1
研究的背景和意义 1
一、总体方案设计 2
（一）控制器智能项目 2
（二）系统总体结构规划 3
二、系统总体设计规划 4
（二）89C51单片机及相关电路 4
1、89C51的简介 4
2.晶振电路 6
3.复位电路 7
4.时钟电路 7
5.电源电路 7
（二）电机系统 8
（三）控制显示电路（键盘） 9
（四）传感器 10
（五）信号调理电路 11
1. 放大滤波电路 11
2. 模数转换器 12
三、系统软件设计 14
（一）主要软件设计 14
（二）子程序设计 14
1.电机程序设计 14
2.显示程序 15
3.键盘设计 16
4.定时程序设计 17
四、总结 19
参考资料 20
致谢 21
附录 22
附录一 22
引言
研究的背景和意义
21世纪是信息化的时代，在科技和生活方面都有着巨大的改变，在这日新月异的时代里面，科技还在不断的发展。现在的一些工作人员使用先进的科技技术将与人们生活环境息息相关的一些内容结合在一起，打造出一个让人们生活更加舒适的环境。智能家居与普通家居相比，它在原来的基础上增加了一些智能化的东西，让人们使用起来更加的舒适和方便。比如说，智能窗帘可以根据天气的变化来控制窗帘的开关。像一些远程电话，还有时间控制的热水器都可以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
很好的控制，通过网络和手机或者其他设备都可以随时观察家里的情况，这样也很节约时间和精力，目前对于这些功能的实现还是能被人们广泛的应用和接受。
目前的智能系统都是以单位进行的，我们的家居的智能化肯定是以家为一个单位，但是现在科技越来越发达，科技员就逐渐开始以城市，以国家为单位来发展。像一些家里的大型智能系统是由各种路由器、各种网络信号集成器、各种信号发射器、接收器等组成，通过这些来提高人们的生活水平和生活质量。
现在的智能化都是靠着一些高技术结合产生的，像计算机的运算单元和控制单元都在里面发挥一定的作用。本次设计用的是我们都熟悉的89C51这一个单片机来使用，总的系统还是用的是硬件方面和软件方面相结合。硬件方面就是从电路出发，用什么芯片，怎么排线设计，包括接口电路和外围电路的芯片组成。软件就是使用调试程序及其应用系统来实现功能的一个程序。当然在这期间肯定是要不断的调试，不断的使硬件和软件进行兼容，直到完美的兼容，才能调试出很好的高性能的单片机应用系统。我们必须从人们现在使用的情况来考虑，设计出一款实际一点的项目。咱们至此的项目便是以我们熟悉的51单片机为基础计划的智能电动窗帘。
这次项目以我们所熟悉的51单片机作为研究的主要元素。因为比较熟悉这个单片机，所有研究起来还是比较方便的，并且实现了控制系统和定时系统的自动化，也为本次设计打下了一个很好的基础。
一、总体方案设计
本次的课题是设计智能电动窗帘的控制器，说实话这一步骤是主体，也是关键，以控制器为初步想法，勾画出之后的设计的总体方案和规划，在设计的同时也要考虑到此次设计到底能不能实行和在实行之后可不可以安全的使用。
（一）控制器智能项目
在解放之后，人们的生活有了巨大的改变，同时对生活的环境有了很大的一个转变。从在建筑住宅有了窗户之后，人们总是想挡住夏天强烈的阳光或者其他东西，窗帘就应运而生。窗帘对于人们的基本功能就是可以遮挡住隐私和灰尘，但是对于目前人们的使用情况来说，大部分使用需要手动拉开或者关闭于是电动窗帘应运而生。现在在商店里面售卖的电动窗帘基本上都可以自动开关，通过时间的控制器来控制窗帘的自动开关。同时它也可以根据光线的变化来实现窗帘的开关，但是它也有缺点，比如说有的时候天气变化不明显，智能窗帘的灵敏度就有所下降。
智能控制窗帘的几个功能：（1）手动控制：手动控制会让窗帘正常运转、反向运转的功能，使用二极管通过不同的状态指示灯来指示，什么时候停止、什么时候运转来显示，不同的状态用不同颜色的指示灯来显示。（2）半自动手动控制：该功能是在手动功能之上加上正常运转和反向运转的两个按键，在窗帘关闭的时候或者开的时候按下这个按键。（3）?环境亮度控制：窗帘会根据外界亮度的变化来控制窗帘的开或关。通过精确的设计，天亮的时候开，天黑的时候关，不能出任何差错。（4）?时间自动控制：在咱们设置的时间范围开控制什么时候开，什么时候关。
窗帘的正常运转、反向运转都是通过硬件方面的步进电机来控制实现。窗帘的使用主要依靠光为主，以光为主的传感器来感受光的强度共同来实现这个功能。
（二）系统总体结构规划
控制系统总体规划图如图2.1所示：首先是由光电传感器对外界环境进行探测，然后将探测到的信号通过放大电路进行放大，再通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号之后就发送给单片机，用来实现每个控制系统的运转。
图2.1 控制系统总体规划图
二、系统总体设计规划
这一次的传感器我们使用的是对光线强度反映比较灵敏的叫做光电传感器，它根据外面的白光强度反映出来的信号经过信号放大器放大之后，继续使用滤波器调节之后输入到A/D转换器，在这里面需要一定的时间转换，需要注意的是，转换出来的结果肯定要和之前的结果一样，根据之后在设计的过程加上保持电路，使出来的结果跟原来一样。最终出来的信号要通过控制器来显示，以步进电机运转来实现窗帘的开始和停止。键盘用作输入配置，来控制89C51的各类参数。
（二）89C51单片机及相关电路
1、89C51的简介
51单片机是低电压的具有擦除功能的只读存储器。将存储器和多个CPU相结合的存在一个芯片中，89C51称之为高效微处理器。像比较普遍的设计当中都有用到它。
1）主要性能参数
全静态操作： 128×8字节内部RAM
32个可编程I/O口线
2个16位定时/计数器
可编程串行UART通道
低耗空闲和掉电模式
兼容系统
1000次擦写周期
2）单片机引脚功能说明
图2.2 AT89C51引脚
RST：复位输入。
ALE／PROG：是单片机51系列的其中一个针脚。
EA／VPP：该引脚还用与外部编程器对内部程序存储器范围时，输入变成电 压VPP。
XTAL1：当一个外部时钟输入的时候，晶振就代表外部晶体震荡器。
XTAL2：反相振荡器的输出。
2.晶振电路
如图2.3就是我们所熟悉的51单片机中的晶振电路。电容是关键，它可以决定振荡器起振的速度大小还有震荡频率的高低。振荡范围一般都1.2~12MHz，像我们走路一样，脚步越快，速度肯定越快。这个晶体震荡电路也是一样，时钟频率跟震荡频率成正比。速度快的单片机不是想快就快的，需要好的电路板来陪衬，电路板的设计要求越精密，那运行速度自然就慢慢提高的，在布线的时候，就要减少所谓的寄生电容。
引言 1
研究的背景和意义 1
一、总体方案设计 2
（一）控制器智能项目 2
（二）系统总体结构规划 3
二、系统总体设计规划 4
（二）89C51单片机及相关电路 4
1、89C51的简介 4
2.晶振电路 6
3.复位电路 7
4.时钟电路 7
5.电源电路 7
（二）电机系统 8
（三）控制显示电路（键盘） 9
（四）传感器 10
（五）信号调理电路 11
1. 放大滤波电路 11
2. 模数转换器 12
三、系统软件设计 14
（一）主要软件设计 14
（二）子程序设计 14
1.电机程序设计 14
2.显示程序 15
3.键盘设计 16
4.定时程序设计 17
四、总结 19
参考资料 20
致谢 21
附录 22
附录一 22
引言
研究的背景和意义
21世纪是信息化的时代，在科技和生活方面都有着巨大的改变，在这日新月异的时代里面，科技还在不断的发展。现在的一些工作人员使用先进的科技技术将与人们生活环境息息相关的一些内容结合在一起，打造出一个让人们生活更加舒适的环境。智能家居与普通家居相比，它在原来的基础上增加了一些智能化的东西，让人们使用起来更加的舒适和方便。比如说，智能窗帘可以根据天气的变化来控制窗帘的开关。像一些远程电话，还有时间控制的热水器都可以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
很好的控制，通过网络和手机或者其他设备都可以随时观察家里的情况，这样也很节约时间和精力，目前对于这些功能的实现还是能被人们广泛的应用和接受。
目前的智能系统都是以单位进行的，我们的家居的智能化肯定是以家为一个单位，但是现在科技越来越发达，科技员就逐渐开始以城市，以国家为单位来发展。像一些家里的大型智能系统是由各种路由器、各种网络信号集成器、各种信号发射器、接收器等组成，通过这些来提高人们的生活水平和生活质量。
现在的智能化都是靠着一些高技术结合产生的，像计算机的运算单元和控制单元都在里面发挥一定的作用。本次设计用的是我们都熟悉的89C51这一个单片机来使用，总的系统还是用的是硬件方面和软件方面相结合。硬件方面就是从电路出发，用什么芯片，怎么排线设计，包括接口电路和外围电路的芯片组成。软件就是使用调试程序及其应用系统来实现功能的一个程序。当然在这期间肯定是要不断的调试，不断的使硬件和软件进行兼容，直到完美的兼容，才能调试出很好的高性能的单片机应用系统。我们必须从人们现在使用的情况来考虑，设计出一款实际一点的项目。咱们至此的项目便是以我们熟悉的51单片机为基础计划的智能电动窗帘。
这次项目以我们所熟悉的51单片机作为研究的主要元素。因为比较熟悉这个单片机，所有研究起来还是比较方便的，并且实现了控制系统和定时系统的自动化，也为本次设计打下了一个很好的基础。
一、总体方案设计
本次的课题是设计智能电动窗帘的控制器，说实话这一步骤是主体，也是关键，以控制器为初步想法，勾画出之后的设计的总体方案和规划，在设计的同时也要考虑到此次设计到底能不能实行和在实行之后可不可以安全的使用。
（一）控制器智能项目
在解放之后，人们的生活有了巨大的改变，同时对生活的环境有了很大的一个转变。从在建筑住宅有了窗户之后，人们总是想挡住夏天强烈的阳光或者其他东西，窗帘就应运而生。窗帘对于人们的基本功能就是可以遮挡住隐私和灰尘，但是对于目前人们的使用情况来说，大部分使用需要手动拉开或者关闭于是电动窗帘应运而生。现在在商店里面售卖的电动窗帘基本上都可以自动开关，通过时间的控制器来控制窗帘的自动开关。同时它也可以根据光线的变化来实现窗帘的开关，但是它也有缺点，比如说有的时候天气变化不明显，智能窗帘的灵敏度就有所下降。
智能控制窗帘的几个功能：（1）手动控制：手动控制会让窗帘正常运转、反向运转的功能，使用二极管通过不同的状态指示灯来指示，什么时候停止、什么时候运转来显示，不同的状态用不同颜色的指示灯来显示。（2）半自动手动控制：该功能是在手动功能之上加上正常运转和反向运转的两个按键，在窗帘关闭的时候或者开的时候按下这个按键。（3）?环境亮度控制：窗帘会根据外界亮度的变化来控制窗帘的开或关。通过精确的设计，天亮的时候开，天黑的时候关，不能出任何差错。（4）?时间自动控制：在咱们设置的时间范围开控制什么时候开，什么时候关。
窗帘的正常运转、反向运转都是通过硬件方面的步进电机来控制实现。窗帘的使用主要依靠光为主，以光为主的传感器来感受光的强度共同来实现这个功能。
（二）系统总体结构规划
控制系统总体规划图如图2.1所示：首先是由光电传感器对外界环境进行探测，然后将探测到的信号通过放大电路进行放大，再通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号之后就发送给单片机，用来实现每个控制系统的运转。
图2.1 控制系统总体规划图
二、系统总体设计规划
这一次的传感器我们使用的是对光线强度反映比较灵敏的叫做光电传感器，它根据外面的白光强度反映出来的信号经过信号放大器放大之后，继续使用滤波器调节之后输入到A/D转换器，在这里面需要一定的时间转换，需要注意的是，转换出来的结果肯定要和之前的结果一样，根据之后在设计的过程加上保持电路，使出来的结果跟原来一样。最终出来的信号要通过控制器来显示，以步进电机运转来实现窗帘的开始和停止。键盘用作输入配置，来控制89C51的各类参数。
（二）89C51单片机及相关电路
1、89C51的简介
51单片机是低电压的具有擦除功能的只读存储器。将存储器和多个CPU相结合的存在一个芯片中，89C51称之为高效微处理器。像比较普遍的设计当中都有用到它。
1）主要性能参数
全静态操作： 128×8字节内部RAM
32个可编程I/O口线
2个16位定时/计数器
可编程串行UART通道
低耗空闲和掉电模式
兼容系统
1000次擦写周期
2）单片机引脚功能说明
图2.2 AT89C51引脚
RST：复位输入。
ALE／PROG：是单片机51系列的其中一个针脚。
EA／VPP：该引脚还用与外部编程器对内部程序存储器范围时，输入变成电 压VPP。
XTAL1：当一个外部时钟输入的时候，晶振就代表外部晶体震荡器。
XTAL2：反相振荡器的输出。
2.晶振电路
如图2.3就是我们所熟悉的51单片机中的晶振电路。电容是关键，它可以决定振荡器起振的速度大小还有震荡频率的高低。振荡范围一般都1.2~12MHz，像我们走路一样，脚步越快，速度肯定越快。这个晶体震荡电路也是一样，时钟频率跟震荡频率成正比。速度快的单片机不是想快就快的，需要好的电路板来陪衬，电路板的设计要求越精密，那运行速度自然就慢慢提高的，在布线的时候，就要减少所谓的寄生电容。
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