机械设计专业毕业论文-基于单片机的自动窗帘控制系统设计1.doc

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1、本科毕业论文(20 届)基于单片机的自动窗帘控制系统设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明:本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名: 年 月 日毕业设计任务书设计题目: 基于单片机的自动窗帘控制系统设计 1课题意义及目标学习并掌握单片机及相关知识;系统要求实现窗帘的自动控制,并且可通过多种方式控制,如手动控制、通过设定时间控制或根据光照强度进行控制等;在查阅资料基础上,完成系统整体方案设计;完成系统硬件设计,完成系统元器件的选型,在掌握电子线路图绘制工具软件的基础上,完成

2、系统组成框图的绘制、完成相关电路图及系统原理图的绘制;完成系统软件设计包括软件流程图的绘制及程序的编制。2主要任务(1)、认真阅读任务书,通过查阅相关文献资料,在了解课题研究目的意义及现状等基础上,构建设计方案并进行充分论证,并撰写开题报告;(2)、进行系统总体设计,熟悉开发环境;(3)、系统硬件设计,系统软件设计;(4)、毕业设计说明书;3主要参考资料1李晓林.单片机原理与接口技术M . 北京:电子工业出版社, 20132徐沐龙.单片机原理及应用M . 北京:机械工业出版社, 20134进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1阅读任务书,通过查阅资料,撰写开题报告并进行开题答辩;3 月 3

3、日3 月 23 日2 系统总体方案设计,硬件选型及原理图绘制; 3 月 24 日4 月 13 日3 绘制软件流程图,中期答辩; 4 月 14 日5 月 4 日4 程序编制及调试; 5 月 5 日6 月 1 日5 撰写设计说明书,准备毕业答辩 6 月 2 日6 月 22 日审核人: 年 月 日I基于单片机的自动窗帘控制系统设计摘 要: 本论文首先对于自动窗帘的基本知识,发展历史和应用前景做了一个充分的介绍,从而阐明了自动窗帘对于现代生活的重要作用。本论文所设计的自动窗帘系统,既能减除每天用手开关窗帘的不便,也能提高生活的档次,同时根据光照和温度来控制窗帘的开闭,可以调节室内的光线和温度,进一步满

4、足人们对于更高生活水平的追求。本设计采用容易操作,方便实现的设计理念,以 AT89C51 单片机为控制核心。软件主要是以流程图和代码的方式对光照控制、温度控制和电机控制进行介绍。硬件控制系统主要由 DS18B20 温度检测模块,三极管驱动 LED 显示模块,L298 电机驱动模块和光敏电阻组成。关键词:自动窗帘控制系统、AT89C51 单片机、DS18B20、LED 、L298IIThe Design of the Control System of Automatic Curtain based on MCUAbstract: This paper firstly give a suffic

5、ient introduction of the basic information of automatic curtain, history of development and application prospect so as to clarify the importance of automatic curtain to modern life. The system of automatic curtain designed in this paper not only can reduce the inconvenient of opening and closing cur

6、tain by hands everyday, but also can enhance the level of life. Meanwhile, to control the curtain switch according to light and temperature, it can adjust the light and temperature indoor, to satisfy peoples pursuit of a higher standard of living.This design uses principles that are easy to handle a

7、nd convenient to realize, it uses AT 89C51 SCM to be the control center. The software mainly uses the methods of flow chart and code to introduce light control, temperature control and motor control. Hardware controlling system mainly consist of the module of temperatures control, LED module of trio

8、de tubes prime mover, driver module of electric motor and photo resistor.Keywords: the Control System of Automatic Curtain; AT 89C51 SCM; DS18B20、LED、L298III目 录1 绪论 .11.1 选题的意义和目的 .11.2 本课题在当今社会的研究现状和发张趋势 .11.3 本课题设计的主要内容 .21.4 单片机的简介 .31.5 单片机的发展历史 .31.6 单片机的特点 .42 系统整体方案的设计 .52.1 单片机硬件设计的基本原则 .52.

9、2 单片机软件设计的基本原则 .62.3 系统整体设计的结构方框图 .63 系统的硬件设计 .83.1 系统主要的模块结构 .83.2 单片机最小系统的模块设计 .93.2.1 AT89C51 单片机的简介 .93.2.2 晶振电路 .93.2.3 复位电路 .103.3 温度检测模块 .113.4 LED 显示模块 .123.5 光照检测模块 .123.6 电机控制模块 .133.7 系统硬件的原理图 .144 系统的软件设计 .164.1 程序的结构分析 .164.2 主程序的设计 .174.3 汇编语言和 C 语言 .184.4 各个子程序的设计 .194.4.1 光照强度的检测和转换子

10、程序 .19IV4.4.2 DS18B20 温度检测程序 .214.4.3 4 位 LED 数码管显示程序 .224.4.4 LN298 电机驱动子程序 .24总结 .26致谢 .27参考文献 .28附录 .29附录一 系统硬件原理图 .29附录二 程序 .30太原工业学院毕业设计11 绪论本章主要阐述了本课题选择的目的与意义、当前的发展现状和未来的发展趋势,同时综述了本次设计的主要内容。1.1 选题的意义和目的伴随着生活水平的逐步提高,时代的不断进步,人们对于生活追求的不断提高,对于居住空间和环境的要求也越来越高,高档的智能家居成为越来越多人们的生活必须品。由单片机为主要控制的自动窗帘控制系

11、统,不但可以解决每天人们用手开关窗帘的繁琐,而且也是一个人生活档次的体现,与此同时可以通过温度和光照强度来控制窗帘的开关,可以调节室内的采光,更深层次的满足了人们对于生活档次更高追求。1.2 本课题在当今社会的研究现状和发展趋势早在二十世纪初,自动窗帘已经被作为一种比较成熟的技术在欧洲和北美广泛的应用。直到 2010 年左右,这项技术才被一些技术人员带入中国,但由于不被大部分人群认可和价格昂贵,一直没有得到很好的发展。直到最近,由于中国的单片机的不断发展和自动窗帘的价格有所下降,自动窗帘的热潮才席卷而来。根据不完全的数据统计,在我国大概有 170 多家自动窗帘的生产厂商已经获得了相关的专利,但

12、是对于自动窗帘的核心技术而言,并没有多大的差距,但是价格却有天壤之别。目前在我国市场中主要流通的自动窗帘的主要控制防止主要是以下几种:声音控制、光照控制、时间控制等。声音控制和遥控控制主要是半自动的控制,而光照控制则属于全自动的控制。当前我国的发展趋势就是以声音控制和遥控为主,而且这些技术还是比较成熟,然而全自动的光照控制,因为其结构复杂,性能并不稳定,太原工业学院毕业设计2虽然勉强实现了自动化,但由于其价格昂贵,没有被广大的消费者所认可。随着时代的飞速发展,智能家居这个新兴的产业也越来越被大家所接受,智能家居最基本的表达就是基于家居这个平台,结合建筑、自动化与智能化为一体的舒适、便利、安全的

13、居家环境。它的主要目标是通过通信技术和远程控制实现对于家居的智能使用,使其按照人的某些要求进行运行。此外,自动窗帘可以满足一下人们的要求:一、在某种程度上改善人们的生活水平,自动窗帘为人们提供了一个更为舒适、方便、高档的居家环境。二、促进一大批企业的发展,家居市场为很多的单片机公司提供了一个新的市场,鉴于当今社会的发展,其发展前景也是无可限量的,市场必定是十分庞大的,必定会吸引大批的企业投资,牵动这些企业的发展。三、将一些先进的技术与人们的居家环境结合起来,必定会创造出一大批新颖的市场,它不仅促进单片机行业的发展,同时也给家居产业带来一次良好的机遇,同时发展了专业公司与家居产业,所以智能窗帘必

14、定会在未来的市场占有一席之地,它的普及必定是大事所趋。1.3 本课题设计的主要内容本课程设计所设计的自动窗帘主要是通过周围的光照强度的变化来控制电压的变化,进而控制电机的正转和反转。假如光照强度低于某一数值时,电机开始进行正转,转动几秒后停止。这时候电机处于静止状态,而当周围的光照强度上升达到某一数值后,电机便开始进行反转,转动几秒后停止。通过这个过程便实现了自动光照控制窗帘的开闭。而且可以加以温度的辅助调控,当温度的数值大于或小于某一数值时,可以自动控制窗帘的开闭。另外,在满足自动控制的同时,还加以手动控制,手动控制与自动控制可以实现互相转换,这样可以进一步满足人们的需求,具体的内容如下:1

15、、跟指导老师讨论硬件部分的设计方案,主要包括温度检测模块、光照强度检测模块、温度显示模块、电机驱动的模块。2、根据硬件部分的设计方案来制定软件设计的主要流程图。3、根据软件的主要流程图来编制相关的程序,然后进行软件的调试。4、进行软件与硬件的结合调试。太原工业学院毕业设计31.4 单片机的简介单片机是单片微型计算机的简称,同时又被称为嵌入式微控制器(Embedded microcontroller) 。最常用英文字母 MCU 的缩写来表示单片机,单片机最初是用于工业控制的领域。单片机是由芯片中的 CPU 专用处理器发展而来的。而单片机最早的设计理念是将 CPU 和大量的设备集中在一个简单的芯片

16、当中,从而使计算机系统的体积更小,进而满足更高的要求。INTEL 公司所研究的 Z80 是最早的根据这些要求所设计出来的微型处理器,从那以后,单片机和专用的处理器的便出现不同的设计理念,单片机的诞生是计算机发展历史中的一个新的里程碑。单片机与专用的处理的器相比更适合运用于嵌入式系统,同时还可以获得最多的应用。单片机是世界上运用数量最多计算机,在我们的日常生活中几乎每一件电子和机械产品中都有单片机的存在。电子玩具、手机、钟表、各种家用电器等其中都会配有一到二部单片机,而 PC 中会有更多的单片机工作,一般的小轿车中都有40 至 50 部单片机在同时工作,而在一些特殊且复杂的工业系统中,则会有几百

17、部单片机的工作,单片机无处不在,它的数量远远超过了 PC 的总和,甚至比世界的人类数量还有多,可见单片机的数量之多。单片机就是单片微控制器,它并不是去完成某些逻辑功能的芯片,而是将某些计算机系统集中在一个芯片上,其实在功能上就相当于一个计算机,与计算机的不同只是单片机缺少了 I/O 端口设备,简单来讲,就是一个单片机芯片就成了一个计算机。单片机的主要优点在于它的体积小、质量小、同时价格便宜,便于学习和开发,为其提供了很多的便利条件。学习单片机是为了更好的了解计算机的结构与原理。单片机与计算机也有很多相似的地方,比如 CPU、内存,还有和硬盘功能相似的存储功能,只是相对于家用的计算机而言,它的功能确实弱了很多,与此同时,它的价格也十分的便宜,一般来说都不会超过 10 元。它的主要作用还是用来控制部分的核心部件,它的功能其实还是有限的,并不是无所不能。

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