智能遥控窗帘系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

智能遥控窗帘系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7E AA L E / P R O GP S E NP 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 8 图 单片机引脚图 引脚功能 P0口： P0口是一个 8位漏极开路的双向 I/O口。 作为输出口，每位能驱动 8个 TTL逻辑电平。 P1 口： P1 口是一个拥有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 作为输出缓冲器能够驱动 4 个TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口电平拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入口使用时，被外部器件拉低电平的引脚由于内部电阻存在的原因 ，将输出电流（ IIL）。 此外， 2的外部计数输入（ ）和定时器 /计数器 2的触发输入（ ），具体如下表。 表 引脚功能 引脚号 第二功能 T2（定时器 /计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器 /计数器 T2的 捕捉 /重载触发信号和方向控制） P2口： P2口是一个拥有内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2输出缓冲器能驱动 4个 TTL逻辑电平。 P3口： P3 口是一个拥有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻 陕西理工学院 毕业设计 第 12 页 共 54 页 辑电平。 对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻会把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入口使用时，被外部器件拉低的引脚由于内部电阻存在的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，第二功能如下表。 表 P3 口引脚功能 引脚号 第二功能 RXD（串行输入） INT0 (外部中断 0) RST： 复位引脚。 单片机最小系统内部的晶振工作时， RST引脚持续大于 2 个机器周期的高电平将使单片机初始化。 看门狗计时完成后， RST 脚输出 96个晶振周期的高电平。 特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位能够让此功能无效。 在 DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 XTAL1： 振荡器反相放大器和内部时钟产生电路的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 晶振电路 电路中的晶振即石英晶体震荡器。 因为石英晶体震荡器具备良好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，因此，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。 通过基准频率来调节电路中的频率的准确性。 同时，它还可以产生振荡电流，向单片机传输时钟信号。 图。 片内电路与片外器件构成了一个时钟产生电路， CPU的所有操作都是在时钟脉冲同步下进行。 片内振荡器的振荡频率与晶振频率非 常接近，一般都在 ～ 24MHz之间取值。 C1和 C2是反馈电容，它的取值在 20pF～ 100pF之间选取，这里的经典取值为 30pF。 本次电路选取的电容值为 30pF，晶振频率为 12MHz。 振荡周期＝ s121 ；机器周期 sSm 1 ； 指令周期＝ s4~1。 XTAL1接外部晶体的一个端口， XTAL2接外部晶体的另一 个端口。 在单片机内部接入上述振荡器的反相放大器的输出端。 通常，晶振的输出时钟频率为 ，经典值为 12MHz或者。 电容 C1和 C2可以帮助起振，经典值为 30pF，调节 C1和 C2可以达到微调晶振频率的目的。 图 单片机晶振电路图 陕西理工学院 毕业设计 第 13 页 共 54 页 复位电路 复位电路的主要功能是让单片机进行复位初始化，在初始化的整个过程中需要在复位引脚上加上大于 2个机器周期的高电平。 复位后的单片机初始化地址为 0000H，然后继续从 0000H单元开始执行程序。 在复位电路中作用复位信号，等到系统电 源稳定后，再去除复位信号。 但是为了要在复位按键稳定的之前，电源稳定后还要经一定的延时去抖才能撤除复位信号，以防在按键过程中引起的延时抖动执行错误程序而影响单片机复位。 图 RC 复位电路可以实现上述基本功能。 图 复位电路图 外围电路 键盘电路 按键按下后单片机引脚电平改变调用相关程序运行。 K2 是手动开关， K3是手动和自动的模式转换键。 按键与单片机连接电路如图。 图 键盘接口电路 陕西理工学院 毕业设计 第 14 页 共 54 页 示电路 指示灯显示模块主要是显示当前窗帘的工作模式与窗帘此时所处的状态。 本次设计的窗帘共有4个 LED指示灯来指示。 如图。 LED1与 LED2分别表示该系统的工作方式， LED1为自动方式、 LED2为手动方式， LED3与 LED4分别表示为窗帘的关状态与开状态。 图 指示灯电路 红外线接收电路 HS38B是用于红外线遥控接收的小型一体化接收头，它的主要功能包括放大 ,选频 ,解调几大部分 ,要求输入的信号必需是已经被调制了的信号。 经过它的接收放大和电光转换及解调后会在输 出端直接输出原始信号的反相信号。 其不需要任何外接元件，就能实现从红外线接收端到输出与 TTL电平信号兼容的所有工作内容，而体积和普通的塑封三极管大小差不多，从而使电路达到最简化，使用更加方便。 它的灵敏度和抗干扰性都非常好，适用于各种红外线遥控和红外线数据的传输，中心频率。 接收器对外只有 3个引脚：从左至右依次为 OUT、 GND、 VCC。 OUT脚即图示 1号脚与单片机 IO口直接相连 [4]。 芯片如图。 红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，依次在接收头的供电脚上必须加上滤波电容。 故红 外接收部分电路如图。 红外遥控模块的工作原理是在红外遥控器发射端发射数字信号，经调制后进入电光转换电路驱动发光二极管发射红外光信号，在接收端，接收红外线信号，经解调后进入电光转换电路，恢复出原始信号输出到单片机的。 单片机 ，利用这一功能在单片机收到信号后立刻停止当前工作状态，接收并处理红外信号以完成红外遥控功能 [1]。 陕西理工学院 毕业设计 第 15 页 共 54 页 图 HS38B 引脚 图 红外 线接收电路图 模块介绍 光敏传感器 自动窗帘控制系统的光控功能是可以按照光照的不同强度来实现自动控制窗帘的开关的，因此需要用到光照传感元器件，在本次设计中采用了光敏电阻。 光照检测电路如图。 光敏电阻又称 光导管 ，常用的制作材料是 硫化镉 ，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。 这些制作材料具备在特定 波长 的光度照射下，其阻值迅速减小的性质。 这是因为光照产生的载流子都参与了导电，在外加电场的作用下做漂移运动，电子流向 电源 的正极，空穴流向电源的负极，因此能够让光敏电阻的阻值迅速减小。 光敏电阻属于半导体光敏检测器件，除了具备灵敏度高，反应速度快，光谱特性及 r值一致性良好等性质外，在高温、多湿的恶劣 环境 下，扔然能够保证高度的稳定性和可靠性，可广泛运用于 照相机 ， 太阳能庭院灯 ， 草坪灯 ， 验钞机 ，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控 玩具 ，光控灯饰等光控自动 开关 控制范畴。 图 光照检测电路部分 陕西理工学院 毕业设计 第 16 页 共 54 页 步进电机 步进电 动 机是一种将电脉冲 信号 转换成角位移或 者 线位移的机电元 器 件。 步进电机的输入是脉冲序列，输出则 是 相应的增量位移或步进运动。 正常 运行条件 下，它每转一周具有固定的步数 ； 做连续步进 转 动时 ， 其旋转 的 转速与 其 输入 的 脉冲 序列的 频率保持 一一 对应 的 关系， 它 不受电压波动和负载变化的 任何 影响。 下图。 图 电机运行原理图 在步进电机驱动电路中，步进控制器的作用是把输入脉冲转变成环型脉冲，用来控制步进电机的转向。 在实际使用中则由软件代替步进控制器模块，其优点是使线路布局简单，降低成本，提高可靠性和稳定性。 在智能窗帘控制体系中选用了型号为 28BYJ48的 4相 5线步进电动机，它的优点是力矩大，精度高，它的步进角度是。 步进电机驱动电路与单片机的连接如图。 图 步进电机电路与单片机的连接 电压比较模块 LM393芯片 是由两个独立的、高精度电压比较器 构 成的集成电路，失调电压低，最大为。 它专 门 为获得 加 宽电压范围、单电源供电而设计，也可以 用 双电源 对其进行 供电；而且 不 管 电源电控制 指令 脉冲控制单元 功率驱动电路 步进电机 反馈与保护 陕西理工学院 毕业设计 第 17 页 共 54 页 压 是多少 ，电源消耗的电流都很低。 它还有 另 一个 性质就是 即使是单电源供电，比较器的共模输入电压范围接近地电平 电压。 主要 运用在 限幅器、简单的模 /数转换器、脉冲发生器、延时发生器、宽频压控振荡器、 MOS时钟计时器、多频振荡器和高电平数字逻辑门电路 中。 LM393被设计成 一种 能直接连接 TTL和 CMOS的芯片 ；当 利 用双电源 对其 供电时，它能 构 兼容 MOS逻辑电路 ， 这是低功耗的LM393相 对 于标准比较器的独特优势 [8]。 它还有其他优势如 ； 的失调电压； ； 电压范围接近地电平；。 它的特点如下：  电源电压范围 大 ： 单电源： 36V 双电源： 177。 177。 18V  电源电流消耗低（ ）；  输入共模电压范围接近地电平；  差模输入电压范围等于电源电压；  输出电平兼容 TTL， DEL， ECL， MOS和 CMOS逻辑 电路。 LM393管脚 图 如下图 ，引脚功能如表。 （ a） (b) 图 管脚排列图 表 引脚功能 引出端序号 符号 功能 1 OUT A 输出 A 3 IN A+ 同相输入 A 2 IN A 反相输 入 A 4 GND 接地端 5 IN B+ 同相输入 B 6 IN B 反相输入 B 7 IN B 输出 B 8 VCC 电源电压 陕西理工学院 毕业设计 第 18 页 共 54 页 3 软件设计 本次系统软件设计部分的 电路主要分为 5个模块，分别是电源模块、红外遥控模块、手动控制模块、电机驱动执行模块、单片机主控器件模块。 本章介绍了智能遥控窗帘控制体系的主程序设计以及各主要模块子程序的设计过程，程序代码和仿真详见附录 B。 主程序设计 主程序主要实现体系结构初始化操作及各个子程序之间的共同作用， 主程序是能够无限循环的，主要的功能是让单片机初始化不断运行程序实现窗帘各种状态的运转。 对按键与红外遥控信号进行扫描，控制步进电机工作等功能。 主程序流程图如图。 开 始系 统 初 始 化按 键 与 红 外 遥 控 按 键 扫 描处 理手 / 自 动 按 键 按 下切 换 工 作 方 式对 应 指 示 灯 点 亮手 动 方 式。 开 / 关 按 键 按 下。 切 换 窗 帘 状 态亮 度 较 高亮 度 较 低打 开 窗 帘关 闭 窗 帘是是是是。