自动启闭光控窗帘的设计
自动启闭光控窗帘的设计[20200128190714]
本文设计一个自动启闭光控窗帘，利用光敏电阻来采集室内光强，用A/D转换器将电路中电流的变化转换成数字信号传送给单片机，单片机用来分析光敏电阻采集的数字信号，将接收的数字信号转换成电脉冲信号。将单片机输出的电脉冲信号传送给步进电机，步进电机会将电脉冲信号转换为角位移，调节窗帘的起闭。为了方便操控，同时引入了红外线遥控，利用红外接收模块——TOSP1838将接收到的遥控器的红外信号传给单片机达到手动遥控的目的，使窗帘不仅更加自动化，而且更加适用于日常生活。
【关键词】：光敏电阻；单片机；数字信号；电脉冲信号；步进电机；红外线接收模块
前言 1
一、自动启闭光控窗帘设计方案 2
二、硬件部分系统设计 3
(一）STC89C52单片机 3
1、STC89C52的特点 3
2、STC89C52的主要引脚功能 3
3、STC89C52的时钟电路和复位电路 4
（二）光控电路测光部分电路设计 5
（三）时钟部分硬件电路设计 7
（四）显示部分硬件电路设计 8
1.液晶显示器LCD1602简介 8
2.显示部分硬件电路 9
（五）电源部分硬件电路设计 10
（六）红外接收部分硬件电路设计 11
1.红外线接收模块——TOSP1838简介 11
2.红外线一体化接收头 11
3.红外线发射码组成 12
4.红外接收硬件电路 13
（七）电机驱动部分和控制部分的设计 13
1.达林顿驱动ULN2003芯片简介 15
2.步进电机简述 16
3.步进电机驱动原理 16
4.步进电机的选择 17
三、系统软件设计 18
（一）主程序设计 18
（二）LCD1602显示程序 18
（三）红外线解码的设计 19
（四）遥控控制部分 21
（五）Keil调试 22
总结 22
致谢 25
参考文献 26
附录1 自动启闭窗帘原理图 27
附录2 自动启闭光控窗帘程序 28
单片机控制的自动启闭窗帘控制系统，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。除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所。因此该产品具有广阔的市场前景，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。
在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。在10年前，电动窗帘就已经进入我国，可一直没有大的推广。这两年，随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，电动窗帘热才又卷土重来。据了解，全国共有170多种电动窗帘器获得了国家专利。但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要500块。尽管自动启闭光控窗帘系统在国内是一个新兴的行业，但是，它也正以不可抵挡之势迅速崛起，发展前景广阔。
现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控、时控式等。其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好。这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等，睡在床上就能控制窗帘的开闭。利用触摸开关实现全自动断电，既安全又节能，但是没有实现完全的自动化，没能摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能完全断电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。声控和遥控属于半自动类。时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化，有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定，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。所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、时钟芯片、光敏电阻、单片机作为主要控制器件来设计一个以光控为主、红外遥控为辅的自动启闭光控窗帘。
一、自动启闭光控窗帘设计方案
自动启闭窗帘的系统总体结构框图如图1所示。光控测光电路部分由光敏电阻、AD转换器ADC0809组成。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱改变的电阻，由光敏电阻检测窗外光强。入射光强，电阻值减小，流入ADC0809的电流模拟量增大，ADC0809的输出相应的数字量；入射光减弱，电阻值增大，流入ADC0809的电流减小，ADC0809输出相应的数字量。STC89C52单片机负责数据处理，对ADC0809传送来的信号进行处理，然后传送给步进电机控制窗帘的自动光控启闭。同时控制LCD显示实时时间，时钟模块所采用DS1302时钟芯片。为了方便操控，同时引入了红外线遥控，利用红外接收模块——TOSP1838将接收到的遥控器的红外信号传给单片机达到手动遥控的目的，使窗帘不仅更加自动化，而且更加适用于日常生活。电源电路中，外接220V电压经变压器后，输入直流12V电压。经过3端集成稳压器LM7805稳压后输出+5V电压VCC,为各模块供电。
本文设计一个自动启闭光控窗帘，利用光敏电阻来采集室内光强，用A/D转换器将电路中电流的变化转换成数字信号传送给单片机，单片机用来分析光敏电阻采集的数字信号，将接收的数字信号转换成电脉冲信号。将单片机输出的电脉冲信号传送给步进电机，步进电机会将电脉冲信号转换为角位移，调节窗帘的起闭。为了方便操控，同时引入了红外线遥控，利用红外接收模块——TOSP1838将接收到的遥控器的红外信号传给单片机达到手动遥控的目的，使窗帘不仅更加自动化，而且更加适用于日常生活。
【关键词】：光敏电阻；单片机；数字信号；电脉冲信号；步进电机；红外线接收模块
前言 1
一、自动启闭光控窗帘设计方案 2
二、硬件部分系统设计 3
(一）STC89C52单片机 3
1、STC89C52的特点 3
2、STC89C52的主要引脚功能 3
3、STC89C52的时钟电路和复位电路 4
（二）光控电路测光部分电路设计 5
（三）时钟部分硬件电路设计 7
（四）显示部分硬件电路设计 8
1.液晶显示器LCD1602简介 8
2.显示部分硬件电路 9
（五）电源部分硬件电路设计 10
（六）红外接收部分硬件电路设计 11
1.红外线接收模块——TOSP1838简介 11
2.红外线一体化接收头 11
3.红外线发射码组成 12
4.红外接收硬件电路 13
（七）电机驱动部分和控制部分的设计 13
1.达林顿驱动ULN2003芯片简介 15
2.步进电机简述 16
3.步进电机驱动原理 16
4.步进电机的选择 17
三、系统软件设计 18
（一）主程序设计 18
（二）LCD1602显示程序 18
（三）红外线解码的设计 19
（四）遥控控制部分 21
（五）Keil调试 22
总结 22
致谢 25
参考文献 26
附录1 自动启闭窗帘原理图 27
附录2 自动启闭光控窗帘程序 28
单片机控制的自动启闭窗帘控制系统，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。除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所。因此该产品具有广阔的市场前景，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。
在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。在10年前，电动窗帘就已经进入我国，可一直没有大的推广。这两年，随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，电动窗帘热才又卷土重来。据了解，全国共有170多种电动窗帘器获得了国家专利。但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要500块。尽管自动启闭光控窗帘系统在国内是一个新兴的行业，但是，它也正以不可抵挡之势迅速崛起，发展前景广阔。
现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控、时控式等。其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好。这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等，睡在床上就能控制窗帘的开闭。利用触摸开关实现全自动断电，既安全又节能，但是没有实现完全的自动化，没能摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能完全断电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。声控和遥控属于半自动类。时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化，有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定，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。所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、时钟芯片、光敏电阻、单片机作为主要控制器件来设计一个以光控为主、红外遥控为辅的自动启闭光控窗帘。
一、自动启闭光控窗帘设计方案
自动启闭窗帘的系统总体结构框图如图1所示。光控测光电路部分由光敏电阻、AD转换器ADC0809组成。光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱改变的电阻，由光敏电阻检测窗外光强。入射光强，电阻值减小，流入ADC0809的电流模拟量增大，ADC0809的输出相应的数字量；入射光减弱，电阻值增大，流入ADC0809的电流减小，ADC0809输出相应的数字量。STC89C52单片机负责数据处理，对ADC0809传送来的信号进行处理，然后传送给步进电机控制窗帘的自动光控启闭。同时控制LCD显示实时时间，时钟模块所采用DS1302时钟芯片。为了方便操控，同时引入了红外线遥控，利用红外接收模块——TOSP1838将接收到的遥控器的红外信号传给单片机达到手动遥控的目的，使窗帘不仅更加自动化，而且更加适用于日常生活。电源电路中，外接220V电压经变压器后，输入直流12V电压。经过3端集成稳压器LM7805稳压后输出+5V电压VCC,为各模块供电。
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