单片机的电动窗帘控制系统的设计
目 录
引言 1
（一）课题研究的背景和意义 1
（二）研究内容 1
一、系统设计方案 1
（一）方案的选取 1
（二）系统的基本功能 2
（三）系统总体结构设计 3
二、单片机介绍 3
（一）单片机简介 3
（二）引脚功能介绍 3
三、系统的硬件设计 4
（一）电源电路 4
（二）晶振电路 4
（三）复位电路 5
（四）时钟电路 5
（五）键盘电路 6
（六）显示电路 6
（七）A/D转换电路 7
（八）信号采集与放大电路 8
（九）步进电机电路 9
四、系统软件 10
（一）主程序设计 10
（二）键盘子程序设计 11
（三）定时子程序设计 11
（四）步进电机控制子程序设计 12
（五）显示子程序设计 13
结束语 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 源程序 17
致谢 24
引言
我利用业余时间，在电动窗帘生产公司学习参观。由此来完成这篇论文的编写。从公司中我了解到智能产品在日常家居中的使用是越来越广泛的，并且在逐渐改变人们的生活习惯，改变人们生活习惯的同时人们也对智能产品提出更加全面、快捷、安全、人性化的要求。单片机在现代智能商品中有着很高的使用率，它的价格相对低廉的优点一直在家用智能产品的生产中有着一席之地。
电动窗帘有着很多的优点同时也给人们带来更多的便利，窗帘的自动开合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
是根据光照的强度来完成的。光敏电阻接收光照的变化，光敏电阻信号被放大成电压变化，电压变化传递给单片机。由单片机的电动驱动模块来实现窗帘的正反翻转。为家居智能设备打下了良好的基础。
（一）课题研究的背景和意义
这个课题的研究背景是我对于自己家里窗帘在使用方面有所欠缺，有感而发。而后上网查阅资料和向老师咨询而产生的。窗帘是我们日常生活所必须的东西，电动窗帘的研究生产能给我们的生活带来极大的便利。也使我们的生活更加高效快捷。
（二）研究内容
本设计中单片机的控制元件为步进电机，执行窗帘自动闭合的任务。检测元件则是选用了光敏电阻。主控制芯片的设计是以AT89C51单片机为核心，系统中的所有指令是由它下达以及各个电路模块的联合操作控制，完成自动窗帘智能化。
该设计主要分为以下部分：
1.引言：介绍了本课题的思想来源和课题研究的实际作用。
2.总体设计方案：整个系统的选型和硬件选型的设计。
3.硬件设计：主要的控制核心是AT89C51单片机以及各个外围电路。
4.软件设计：介绍每个模块的设计的流程以及思路。
5.总结：对这次设计进行了回顾，发现了很多做的不够好的地方，同时提出本系统还可以做出很多的扩展。
一、系统设计方案
（一）方案的选取
基于单片机的在现今电子产品中的地位和它的各种优点，所以此本次设计选用单片机作为主要控制元件。
方案（一）温度的检测和声控检测器件的自动控制。
方案（二）光照强度器件的自动控制。
方案（一）的系统流程图如图1。
图1 方案（一）的原理框图
方案（二）的系统流程图如图2。
图2 方案（二）的原理框图
方案（一）和（二）的不同体现在检测装置，通过检测方法（一）元素和声音的温度采集，是集窗帘温度闭环控制，为了降低光照强度对室内温度的影响，语音控制器虽然比较方便，但是它造成的误差很大。方案（二）所使用用的时钟模块比较方案（一）几乎不存在任何误差，所以我采用了方案（二）。
（二）系统的基本功能
传统的窗帘都是采用用手去开关，十分的不便捷，而且还会错过最佳光照时间，特变是大号窗帘，十分的笨重，而且比较长，在开合时要也比较大麻烦，；根据市场情况，电动窗帘应运而生。大多的电动窗帘都是通过按动按钮来实现操作。较之传动的窗帘是省时省力，但是再很多方面还是有很大的欠缺。因为，本设计根据用户的切身需求，设计出可以依照光照强度，用户定时来控制窗帘的开合。功能有：（1）手动控制状态：顾名思义，这个功能就是普通的传统的窗帘，需要用户手动去完成各项操作。（2）半自动控制状态：这个功能跟现有的电动窗帘相同，用户通过按动按钮利用电机实现窗帘的开和关。（3）光照强度的自动控制：这个功能主要是根据实时光照和使用者自己设定的光照强度进行对比，完成条件即可执行命令。（4）自动定时控制：该电路的功能是依照用户设定的时间来控制窗帘的开合。
（三）系统总体结构设计
`自动窗帘控制系统设计的总体流程图如图3所示。
图3 电动窗帘控制器结构流程图
由光照强度控制窗帘的开和关，它的工作原理是光敏电阻收集光照的变化把得到的信号传递给放大电路放大，最后输入给A/D转换器，由于A / D转换设备需要在这段时间里花费一些时间的转换，一旦信号变化，转换得到的数据将会有很大的误差，所以在这段时间里一定要利用采样保持电路，AT89C51会把传进的信号进行处理。处理完的信号会被发出，由此来完成电机的整个运转过程。这里的显示模块和键盘模块主要是辅助作用，使用户对窗帘的使用更加简单，快捷。
二、单片机介绍
（一）单片机简介
单片机就是单片微型计算机，是对芯片对计算机设备的各种功能的集成。AT89C51单片机的特点是功耗，高性能，8K快闪存储器芯片的系统，允许程序员重写。单片机引脚图如图4。
（二）引脚功能介绍
1.VCC：供电电压
2.GND：接地
3.PO（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7。
4.P1（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 。
5.P2（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7。
6.P3（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7。
图4 引脚图
图7 复位电路图
（四）时钟电路
图8 时钟电路图
时钟芯片和单片机的接口电路如图8所示。在整个系统中由时钟电路产生震荡，从而为单片机提供时钟周期运行，单片机每执行一个指令都要经过一个时钟周期。因为自动窗帘要具有自动开合的功能，所以时钟电路在本设计中是用于定时，用户可以对窗帘实现定时自动开合，用户通过对定时时间的设定，利用单片机实现对窗帘的自动开合的控制。
模数需要被转换，A/D电路就是作用就是完成这个任务，它把模拟信号转换为数字信号输出，这里要注意的是第一次转换一定要选好精度，转速和转换位数等，然后再选择A/D转换，A/D转换位数的确定在整个测量中有着很重要的作用，直接影响控制的范围和精度。
引言 1
（一）课题研究的背景和意义 1
（二）研究内容 1
一、系统设计方案 1
（一）方案的选取 1
（二）系统的基本功能 2
（三）系统总体结构设计 3
二、单片机介绍 3
（一）单片机简介 3
（二）引脚功能介绍 3
三、系统的硬件设计 4
（一）电源电路 4
（二）晶振电路 4
（三）复位电路 5
（四）时钟电路 5
（五）键盘电路 6
（六）显示电路 6
（七）A/D转换电路 7
（八）信号采集与放大电路 8
（九）步进电机电路 9
四、系统软件 10
（一）主程序设计 10
（二）键盘子程序设计 11
（三）定时子程序设计 11
（四）步进电机控制子程序设计 12
（五）显示子程序设计 13
结束语 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 源程序 17
致谢 24
引言
我利用业余时间，在电动窗帘生产公司学习参观。由此来完成这篇论文的编写。从公司中我了解到智能产品在日常家居中的使用是越来越广泛的，并且在逐渐改变人们的生活习惯，改变人们生活习惯的同时人们也对智能产品提出更加全面、快捷、安全、人性化的要求。单片机在现代智能商品中有着很高的使用率，它的价格相对低廉的优点一直在家用智能产品的生产中有着一席之地。
电动窗帘有着很多的优点同时也给人们带来更多的便利，窗帘的自动开合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
是根据光照的强度来完成的。光敏电阻接收光照的变化，光敏电阻信号被放大成电压变化，电压变化传递给单片机。由单片机的电动驱动模块来实现窗帘的正反翻转。为家居智能设备打下了良好的基础。
（一）课题研究的背景和意义
这个课题的研究背景是我对于自己家里窗帘在使用方面有所欠缺，有感而发。而后上网查阅资料和向老师咨询而产生的。窗帘是我们日常生活所必须的东西，电动窗帘的研究生产能给我们的生活带来极大的便利。也使我们的生活更加高效快捷。
（二）研究内容
本设计中单片机的控制元件为步进电机，执行窗帘自动闭合的任务。检测元件则是选用了光敏电阻。主控制芯片的设计是以AT89C51单片机为核心，系统中的所有指令是由它下达以及各个电路模块的联合操作控制，完成自动窗帘智能化。
该设计主要分为以下部分：
1.引言：介绍了本课题的思想来源和课题研究的实际作用。
2.总体设计方案：整个系统的选型和硬件选型的设计。
3.硬件设计：主要的控制核心是AT89C51单片机以及各个外围电路。
4.软件设计：介绍每个模块的设计的流程以及思路。
5.总结：对这次设计进行了回顾，发现了很多做的不够好的地方，同时提出本系统还可以做出很多的扩展。
一、系统设计方案
（一）方案的选取
基于单片机的在现今电子产品中的地位和它的各种优点，所以此本次设计选用单片机作为主要控制元件。
方案（一）温度的检测和声控检测器件的自动控制。
方案（二）光照强度器件的自动控制。
方案（一）的系统流程图如图1。
图1 方案（一）的原理框图
方案（二）的系统流程图如图2。
图2 方案（二）的原理框图
方案（一）和（二）的不同体现在检测装置，通过检测方法（一）元素和声音的温度采集，是集窗帘温度闭环控制，为了降低光照强度对室内温度的影响，语音控制器虽然比较方便，但是它造成的误差很大。方案（二）所使用用的时钟模块比较方案（一）几乎不存在任何误差，所以我采用了方案（二）。
（二）系统的基本功能
传统的窗帘都是采用用手去开关，十分的不便捷，而且还会错过最佳光照时间，特变是大号窗帘，十分的笨重，而且比较长，在开合时要也比较大麻烦，；根据市场情况，电动窗帘应运而生。大多的电动窗帘都是通过按动按钮来实现操作。较之传动的窗帘是省时省力，但是再很多方面还是有很大的欠缺。因为，本设计根据用户的切身需求，设计出可以依照光照强度，用户定时来控制窗帘的开合。功能有：（1）手动控制状态：顾名思义，这个功能就是普通的传统的窗帘，需要用户手动去完成各项操作。（2）半自动控制状态：这个功能跟现有的电动窗帘相同，用户通过按动按钮利用电机实现窗帘的开和关。（3）光照强度的自动控制：这个功能主要是根据实时光照和使用者自己设定的光照强度进行对比，完成条件即可执行命令。（4）自动定时控制：该电路的功能是依照用户设定的时间来控制窗帘的开合。
（三）系统总体结构设计
`自动窗帘控制系统设计的总体流程图如图3所示。
图3 电动窗帘控制器结构流程图
由光照强度控制窗帘的开和关，它的工作原理是光敏电阻收集光照的变化把得到的信号传递给放大电路放大，最后输入给A/D转换器，由于A / D转换设备需要在这段时间里花费一些时间的转换，一旦信号变化，转换得到的数据将会有很大的误差，所以在这段时间里一定要利用采样保持电路，AT89C51会把传进的信号进行处理。处理完的信号会被发出，由此来完成电机的整个运转过程。这里的显示模块和键盘模块主要是辅助作用，使用户对窗帘的使用更加简单，快捷。
二、单片机介绍
（一）单片机简介
单片机就是单片微型计算机，是对芯片对计算机设备的各种功能的集成。AT89C51单片机的特点是功耗，高性能，8K快闪存储器芯片的系统，允许程序员重写。单片机引脚图如图4。
（二）引脚功能介绍
1.VCC：供电电压
2.GND：接地
3.PO（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7。
4.P1（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 。
5.P2（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7。
6.P3（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7。
图4 引脚图
图7 复位电路图
（四）时钟电路
图8 时钟电路图
时钟芯片和单片机的接口电路如图8所示。在整个系统中由时钟电路产生震荡，从而为单片机提供时钟周期运行，单片机每执行一个指令都要经过一个时钟周期。因为自动窗帘要具有自动开合的功能，所以时钟电路在本设计中是用于定时，用户可以对窗帘实现定时自动开合，用户通过对定时时间的设定，利用单片机实现对窗帘的自动开合的控制。
模数需要被转换，A/D电路就是作用就是完成这个任务，它把模拟信号转换为数字信号输出，这里要注意的是第一次转换一定要选好精度，转速和转换位数等，然后再选择A/D转换，A/D转换位数的确定在整个测量中有着很重要的作用，直接影响控制的范围和精度。
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