基于51单片机智能窗帘的研究与设计

基于51单片机智能窗帘的研究与设计内容摘要：

即通信信道。 发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射信号。 接收端将接收到的信号装成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制信号后输出。 常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（ PPM）两种方法。 简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调。 红外遥控系统主要 由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成。 遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头 来 完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。 遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部 CPU 完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。 红外遥控控制过程 ： 本系统以 89C51 单片机为核心，由发射和接受两部分组成，发射部分主要完成编码和调制，接收部分完成调解和解码。 其发射部分主要由 89C51 单片机完成编码，然后由红外发射管发射红外线，接 收部分主要由光电转换，放大，解调，解码组成。 其中光电转换，放大调解由红外线一体化接头来完成，接收单片机主要完成解码功能。 遥控器发射及其编码 ： 红外线遥控采用自定义编码方式 ， 由发送单片机来完成。 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分为脉冲宽度调制和香味调制两大类。 当发射器案件按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同，这码具有以下特征： 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的“ 1”（如图 311A），其特征是脉冲中高电平的宽度等于 ，相当于 10 个 26μ s 的宽度；以脉宽为 、间隔为 、周期为 的组合表示二进制的“ 0”（如图 311B），其特征是脉冲中而低电平的宽度是高电平的二倍 ,等于 ，相当于 20 个 26μ s 的宽度。 可以根据传输数据的不同来调节脉冲的宽度。 表示 1 表示 0 A B 图 311 二进 制信号 二进制信号的调制 ： 二进制信号的调制由发送单片机来完成 ,它把编码后的二进制信号调制成频率为 38KHz 的间断脉冲串 ,相当于用二进制信号的编码乘以频率为 38KHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串 ,即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 如图 3 所示 ,A 是二进制信号的编码波形 ,B 是频率为 38KHz(周期为26μ s)的连续脉冲串 ,C 是经调制后的间断脉冲串 (相当于 C=A B),用于红外发射二极管发送的波形。 1 0 A 编码 后的二进制信号 10 个脉冲 20 个脉冲 B 单个脉冲 26us 10 个脉冲 C=A*B 调制后的二进制信号 (发送 ) 图 312 二进制信号的调制 二进制信号的解调 ： 二进制信号的调制仍由发送单片机来完成 ,它把编码后的二进制信号调制成频率为 38KHz 的间断脉冲串 ,相当于用二进制信号的编码乘以频率为 38KHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串 ,即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 如图 所示 ,是二进制信号的编码波形 ,B 是频率为 38KHz(周期为26μ s)的连续脉冲串 ,C 是经调制后的间断脉冲串 (相当于 C=A B),用于红外发射二极管发送的波形。 二进制信号的解码 ： 二进制 信号的解码由接收单片机来完成 ,它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码 ,还原出发送端发送的数据。 D 红外接收头接收的波形（输入） 表示 1 表示 0 表示 1 E 红外接收头调解后输出的波形 图 313 HS0038的输入输出波形 基于字节传输的红外遥控数据格式 ： 在发送字节的开始先通过单片机发送20 个脉冲宽度 (每个脉冲周期 26μ s)的高电平作为传输开始 ,接着发送 8 位数据(字节高位在前 ,低位在后 ),最后发送 10 个脉冲宽度的低电平作为传输结束 ,如图314 所示。 传输开始 8 位数据 传输结束 20 个脉冲 高位在前，低位在后 10 个脉冲 图 314 基于字节传输的红外遥控数据格式 第 4章 程序分析设计 主程序 程序流程为：当清晨是阳光较强，此时光敏二极管呈现低电阻，相当于接入单片机为低电平，可以通过程序控制步进电机正转，来打开窗帘，单片机输出停止，电动机 M 停转。 当傍晚时光线比较弱，此时光敏电阻呈现高电阻，相当于接入单片机为高电平，可以通过程序输出负相脉冲控制步进电机反转，来关闭窗。 帘单片机输出停止，电动机 M 停转。 重要子程序设计 主要包括：光敏传感程序，红外控制程序，温度检测程序，步进电机程序，液晶显示程序等，参照附录二。 第 5章 总结 该设计通过分析自动窗帘系统的现状和人们对自动窗帘系统功能的需求，对自动窗帘系统控制器进行总体设计。 总体设计采用步进电机为单片机控制元件，执行窗帘开闭的主要任务；以光敏电阻为检测元件，提供单片机外界光照变化；以红外检测电路，实现手动控制；以 89C51 单片机为主控制芯片，控制整个系统运行；此外辅助以按键和显示电路，在各模块的配合下，最终实现自动 窗帘控制系统的智能化要求。 自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能： 光照控制：根据光照强度值，通过感光器采集，自动打开或关闭窗帘。 即当早晨光照强度增强到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机打开窗帘；当夜晚光照强度减弱到设定值，通过感光器采集，单片机控。