智能窗帘系统设计

智能窗帘系统设计内容摘要：

，字节 0 为秒，字节 2 为分，字节 4 为时，字节 6 为星期，字节 7 为日，字节 8 为月，字节 9 为年，字节 0AH0DH 用作控制和状态寄存器，剩下的 114 字节为用户 RAM，所有的这 128 字节都是掉电非易失性的。 第 8 页 图 时钟电路图 DS12887时钟芯片和 AT89C5l单片微机的接口电路如图。 模式选择脚MOT接地， DS12887时钟芯片的 AS端口和 89C51单片机的 AIE端直接相联；而 DS、 R／ W 读写控制线与单片机的 RD/WR控制线制线相连； DS12887的高位地址由 89C51单片机的 P2． 7端口来片选，则 DS12887的高 8位地址定为 7FH，而其低 8位则由芯片内部各单元的地址来决定 (00H3FH)； DS12887的中断输出端 IQR和 89C51的外部中断 INT0端相联，给单片机提供中断信号； DS12887的 SQW端与 89C5I的 TO端相连。 电源电路 单片机工作需要使用 5V 电压，因此需要给单片机设计电源电路。 图 是单片机的电源电路。 它采用 LM7805 三端集成稳压器，可输出 +5V 的直流电压供电。 图 电源电路图 第 9 页 步进电机控制系统电路 步进电机为一种数字伺服执行元件，具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。 为了实现步进电机的简易运动控制，一般以单片机作为控制系统的微处理器，通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。 单片机在 本次试验中对步进电机的控制从而达到对转角和位移的控制的方法。 本次设计采用两个型号为 130HZ308450 的三相反应式步进电机对旋转角度和位移进行控制，该步进电机力矩大、耐负载冲击、精度高。 其步距角为 176。 ，即 N? =176。 ，即本次设计的测控系统对回转台转角的控制精度可以达到 176。 步进电机的驱动电路是根据控制信号工作的。 而本次测控系统是以单片机位控制中心的，下面将介绍步进电机控制系统。 步进电机控制系统主要由脉冲分配器， 功率驱动电路，步进电机几部分构成的。 步进电机控制系统的方框图如图 所示： 图 步进电机控制系统方框图 图 步进电机控制系统电路图 脉冲控制器 功率驱动电路 步进 电机 负 载 脉冲信号 第 10 页 单片机输出步进脉冲后，再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的通断。 本设计由软件完成脉冲分配工作，不仅使线路简化，成本下降，而且可根据应用系统的需要，灵活地改变步进电机的控制方案。 软件控制脉冲将在软件设计部分说明。 步进电机功率驱动电路工作在较大脉冲电流状态，采用光电耦合器将单片机与步机 电机隔离可以避免单片机与步进电机功率回路的共地干扰，防止强功率的干扰信号反串进主控系统。 此外，万一驱动电路发生故障，也不致让功放中较高的电压串入单片机而使其损坏。 步进电机的驱动电路有很多种，但最为常见的就是用单电压驱动，双电压驱动，斩波驱动，细分驱动等。 但电压驱动是步进电机控制中最为简单的一种驱动电路，它在本质上是一个单间的反相器。 它最大的特点是结构简单，工作效率低。 而且它的 外接电阻要消耗相当一部分能量，这样会影响电路的稳定性。 双电压驱动电路是采用两种电源电压，缺点在于在高低电压连接处电流出现谷点，这样必然引起力矩在谷点处下降，不易于电机的正常运行。 对于斩波驱动则可以克服这种缺点，并且还可以提高步进电机的效率。 从提高效率的角度来看这是一个很好的驱动电路，它可以用较高的电源电压，同时无需外接电阻来限定额定电流和减少时间常数。 但由于其波形顶部呈现锯齿形波动，所以产生较大的电磁噪声。 细分驱动是用脉冲电压来供电的，对于一个电压脉冲，转子就可以转动一步。 本设计采用的是恒频脉宽调制细分驱动 电路，电路图如 所示。 图 恒频脉宽调制细分驱动电路 键盘 /显示接口电路 液晶模块的简介 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶。 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的 点阵 型液晶模块，它有若干个 5 7 或者 5 11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔 第 11 页 起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此 所以它不能显示图形。 液晶显示部分与 单片机 的接口 用 AT89C51 单片机的 P2 口作为数据线，用 、 、 分别作为 LCD的 EN、 RW、 RS。 其中 EN 是下降沿触发的片选信号， RW 是读写信号， RS 是寄存器选择信号。 LCD1602 与单片机的接口电路如图 所示。 GND1+5V2VCOM3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA+15BLA16LCD 液晶 LCD602VCC VCCRS RW E12SE11602 背光R210K 图 LCD1602 与单片机的接口电路 键盘电路 键盘在由单片机控制的窗帘自动控制系统中的主要作用是通过按键向单片机输入指令，其中主 要包括设定时间，控制窗帘的开关功能。 键盘接口电路如图 所示，在窗帘控制系统设 计中的键盘采用的是 4 个独立键盘，这 4 个按键分别为： S1 键是电机正转键，主要是用来设定自动窗帘打开； S2 键是电机反转键，主要是用来设定自动窗帘闭合； S S4 键的作用主要是用于设定时间。 S3键是设定窗帘打开的时间，设定一个时间值，当时间与设定值相同时，单片机控制电机正转，窗帘自动打开； S4 键是设定窗帘闭合的时间，设定一个时间值，当时间与设定值相同时，单片机控制电机反转，窗帘自动闭合。 S1S2KEY1KEY2S3S4KEY3KEY410KR2610KR2710KR2810KR25VCC 图 键盘接口电路 第 12 页 传感器 光电传感器 电动窗帘要根据光照的情况而自动开关窗帘，因而需要使用到光电传感器。 这 里使用光敏电阻。 光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管，他是基于半导体光电效应工作的。 光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时可以加直流电压，也可以加交流电压。 当无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小。 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减少，因此电路中电流迅速增加。 光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应从紫外区一直到红外区。 而且体积小、重量轻、性能稳定。 因此在自动化技术中得到广泛的应用。 光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化 ）。 通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。 当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子 — 空穴对，参与导电，使电路中电流增强。 根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器： 紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。 锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。 可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、 锗、硫化锌光敏电阻器等。 主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 这里选用Ф 3 系列的 GL3526。 第 13 页 应用光控原理工作，天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭。 由运放组成比较电路，同向输入端有两个电阻分压得到一个电压值，作为基准电压进行比较，而反相输入端用一个光敏电阻对外部环境的光线进行采集，利用光敏电阻暗时电阻大，亮时电 阻小的特点，来确定反向输入端的电压值。 再两者进行比较，比较后的信号再送入单片机 89C2051 的 P0 口，从而通过单片机来控制电机的正反转。 来实现天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭这一自动控制功能。 温度传感器 DS18B20 概述 DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。 DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。 温度测量范围为 55~+125 摄氏度，可编程为 9 位 ~12 位转换精度，测温分辨率可达 摄氏度，分辨率设定参数存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用。