智能遥控窗帘系统设计毕业设计(编辑修改稿)

智能遥控窗帘系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

杂又耗时的平面规划、布局布线、时间分析。 但是对于智能遥控窗帘系统，需要有输入以及相应的操作，用 FPGA来实现系统并不优异 ， 并且 也不符合实物制作的要求。 方案 二： 用 单片机 为控制核心来实现。 单片机软件编程的自由度大，可编译多种算法和逻辑，并且体积小，易安装等优点。 配合光感、遥控等控制电路来实现智能遥控窗帘 的控制。 这种方案来实现智能遥控窗帘的开合比较简单，同时也完全满足本课题的制作实物的 要求。 通过上面的分析 和 综合比较。 发现方案二更加适用于智能遥控窗帘系统的设计与实现， 主要优势为可靠性高，操作维修 方便， 结构简单、原理清晰明了，因此本此设计采用方案二。 对设计题目进行深入的分析和思考，现可将整个系统分区几个主要部分即：遥控电路、系统主控电路、电源电路等主要部分。 主要元器件的 选择 一个单片机应用系统的设计与实现 ， 需要不少元器件的协作。 但不同的元器件在规格 ， 型号 ， 性能 ，价格上往往差别加大，什么样的元器件即经济而又满足设计的需求呢，这里就涉及到元器件的选择的问题。 根据系统的设计原理主要的元器件的选择有：控制器的选择，按键的选择， 遥控发射 /接收模块及电阻的选择，电源的选择。 智能遥控窗帘系统的设计与实现 5 控制器的选择 在单片机的家族中常见的单片机 主要有 AVR 系列单片机、 51 系列单片机或者ARM 系列单片机。 考虑到智能 遥控 窗帘系统所需的主控制器的运算速度要求并不很高，设计任务所需的控制系统并不复杂，使用 51 系列单片机来控制绰绰有余。 据了解 Atmel 公司结合自身的 Flash 存储技术和 80C31 核，推出了 AT89 系列，该单片机有明显的优势 ，如内部有存储器容易修改程序，缩短开发周期；和 MCS51 单片机引脚同步，可直接替换；功能更强； 同时考虑到成本的高低和编程程序的大小和难易，因此本设计选用 51 系列单片机 的 AT89C51 作 为主控制器。 按键的选择 日常生活中常见到的按键主要有三种即：机械触点式按键、 导电 橡胶按键和柔性按键 （又称触摸式键盘），其特点分别如下所述。 机械触点式按键是利用机械弹性使键复位，手感明显，连线清晰，工艺简单，适合单件制造。 但是 噪声大、易磨损的特性、并且 触点处易侵入灰尘而导致接触不良，体积相对较大。 导电 橡胶按键 是利用橡胶的弹性来复位，通过压制的方法把面板上所有的按键制成一块，体积小，装配方便，适合批量生产。 但是时间长了，橡胶老化而使弹力下降，同时易侵入灰尘。 柔性按键是近年来迅速发展的一 种新型按键，可以分为凸球型和平面型两种。 柔性按键最大特点是防尘、防潮、耐蚀，外形美观，装嵌方便。 而且外形和面板的布局、色彩、键距可按照整机的要求来设计。 但是由 于客观条件与经济能力有限及系统的需求，本系统采用了机械触点式按键，其中电源开关键为带锁按键，没有弹性，按一下按键后触点闭合导通并锁定在闭合状态，再按一下按键后触电才能断开。 遥控 发射 /接收 模块 及电阻的选择 本设计计划用红外遥控器来实现遥控窗帘的功能，但由于红外发光二极管的发射功率一般都较小，红外接收二极管接收到的信号比较 弱，控制距离很短 ，需要增加高增益放大电路，鉴于电路繁琐调试麻烦和本着经济实用的原则， 本此设计 遥控采用 无线发射 /接收模块。 无线发射模块采用 SC2262 编码芯片编码再经 315M 发射模块电路发射信号，接收模块采用 LM358 接收模块电路接收信号再经 SC2272 解码芯片解码，完成信号的发射接收工作。 SC2262 内部有个时钟电路，其频率由接在其引脚上的外智能遥控窗帘系统的设计与实现 6 接电阻决定，电阻小，频率小，随之码率高；反之亦然。 而 SC2272 内置的振荡回路，通过在 OSC1 和 OSC2 端外接一个电阻可构成一个精密的震荡器。 为确保 SC2272 能正确地对接收到的波形解 码，要求 SC2272 的振荡频率约 3～ 6 倍于 SC2262 的频率 ， 即要求其时钟频率比 SC2262 略高一些，接的外接电阻要小一些，发射 /接收的电阻一般有如下配对： SC2262 SC2272 200K 270K 390K 680K 820K 所用电阻的大小与码率的高低有一定的关系，一般是电阻小码率高 ，电阻大则码率低。 码率高则控制速度快，低则会出现误动作。 如若出现遥控失灵的情况，可选择大一档的电阻进行配对，降低码率。 本设计 SC2262 选用 的电阻， SC2272 选用200K 的电阻 配对。 电源的选择 单片机应用系统的可靠性是极为重要的，在影响单片机系统可靠性的诸多因素中，电源干扰可谓首屈一指。 据统计计算机的运行故障有 90%以上是由电源噪声引起的。 为了提高系统供电的可靠性，可以采用交流稳压器防止电源的过压和欠压；采用不间断电源，在系统电网临时停电是向计算机系统供电等。 本部分电源分主控电路电源和 遥控电路电源， 由于遥控电路 DF数据模块具有较宽的工作电压范围 3～ 12V，当电压变化时发射频率基本不变 ,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。 当发射电压为 3V时， 理论 空旷地传输距离约 20～ 50 米，发射功率较小，当电压 5V 时约 100～ 200 米，当电压 9v 时 理论值 约 300～ 500 米，当发射电压为 12V 时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，因此 本着 制作实物 简单方便 和工作最佳 的原则采用 遥控电源采用 12V 电池供电；而主控电路 有个 3V 的直流电机，并且 手机充电插头 和 现阶段比较流行的手机充电宝 的 电压 约为 ，考虑到电路可能产生的电压降，可以通过 USB 线 连接手机充电宝或手机充电器来提供电源。 智能遥控窗帘系统的设计与实现 7 3 系统 的 硬件设计 实现智能遥控窗帘系统的设计，硬件部分由单片机最小系统模块 ，无线发射 /接收模块，指示灯模块， 光感模块， 继电器驱动模块 等电路组成。 单片机最小系统模块 单片机 简介 Atmel 公司的 MCS51 系列单片机是目前最受欢迎的单片机，它提供了丰富的外围接口和专用控制器，例如电压比较器、 USB 控制、 MP3 解码及 CAN 控制等。 Atmel公司还把 ISP 技术集成在 MCS51系列单片机中，使 用用户能够方便地改变程序代码，从而方便地进行系统调试。 AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 外形及引脚排列如图所示。 智能遥控窗帘系统的设计与实现 8 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U3AT89C51 图 31 单片机引脚图 单片机最小系统是能够让单片机工作的最小硬件电路，除了单片机外，最小系统还包括复位电路和时钟电路。 复位电路是用于将单片机内部各电路的状态复位到初始值。 时钟电路为单片机提供基本时钟，因为单片机内部由大量的时序电路构成，没有时钟脉冲即“脉搏”的跳动，各个部件将无法工作。 单片机复位电路 (1)复位电路的用途：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑 内部的程序从头开始执行。 单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 单片机复位电路如下图： (2)复位电路的工作原理在书本上有介绍， 51 单片机要复位只需要在第 9引脚接个高电平持续 2US 就可以实现，那这个过程是如何实现的呢。 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。 所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么会复位：在电路图中，电容的的大小是 10uF，电 阻的大小是10k。 所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的 倍（单片机的电源是 5V，所以充电到 倍即为 ），需要的时间是 10K*10UF=。 也就是说在单片机启智能遥控窗帘系统的设计与实现 9 动的 内，电容两端的电压时在 0~ 增加。 这个时候 10K 电阻两端的电压为从5~ 减少（串联电路各处电压之和为总电压）。 所以在 内， RST 引脚所接收到的电压是 5V~。 在 5V 正常工作的 51 单片机中小于 的电压信号为低电平信号，而大于 的电压信号为高电平信号。 所以在开机 内，单片机系统自 动复位（ RST 引脚接收到的高电平信号时间为 左右）。 按键按下的时候为什么会复位：在单片机启动 后，电容 C 两端的电压持续充电为 5V，这是时候 10K 电阻两端的电压接近于 0V， RST 处于低电平所以系统正常工作。 当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。 随着时间的推移，电容的电压在 内，从 5V 释放到变为了 ，甚至更小。 根据串联电路电压为各处之和，这个时候 10K 电阻两端的电压为 ，甚至更大，所以 RST 引 脚又接收 到高电平。 单片机系统自动复位。 如下图所示； R610K+C110uF1234K0RESETVCCGND 图 32 复位电路 单片机时钟电路 单片机是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格点时许进行工作。 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。 在单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端引脚 XTAL1，其输出端引脚为 XTAL2。 只要在 XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，就可以构成一个稳定的自激振荡器。 结构图 2 中 X C C2。 可以根据情况选择 6MHz、 12MHz或 24MHz 等频率的晶振，补偿电容通常选择 30pF 左右。 智能遥控窗帘系统的设计与实现 10 12MHzC22 30C23 30 图 33 时钟电路 无线发射 /接收 模块 编码 /解码芯片 简介 SC2262 是与 SC2272 配对使用的遥控编码解码集成电路。 采用 CMOS 工艺制造，它最大拥有 12 位的三态地址管脚，可支持多达 531441 个地址的编码。 因此极大减少了码的冲突和非法对编码进行扫描以使之匹配的可能性。 其中遥控接收板上的2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有 L/M/T， L表示互锁输出，数据一路接收就能一直保持对应的点评状态，接收到任意其他路的数据则恢复到原始状态；M 表示非锁存输出，又称点动输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制； T 表示自锁输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。 其数据输出又分为 0、 6，本设计接收芯片选用 SC2272M4即数据输出为 4 位的暂存型接收芯片。 编码芯片 SC2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 SC2272 接收到信号 后，其地址码经过两次比较核对后， VT 脚才输出高电平。 当发射机没有按键按下时， SC2262不接通电源，其 17脚为低电平，所以 315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时， SC2262 得电工作，其第 17 脚输出经调制的串行数据信号，当 17脚为高电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17 脚为低平期间 315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于 SC2262 的 17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ A。