1、 .1. 本科毕业设计 (论文 ) (20 届 ) 论文题目 单片机窗帘自动控制器设计 所在学院 专业班级 计算机科学与技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日.2. 诚 信 声 明 我声明，所呈交的毕业设计作品和论文是本人经过近四年的基础课程与专业课程学习的基础上，在指导老师的指导下 ，经过几个月集中的毕业设计学习、实践和努力工作所取得的成果。据本人查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计作品和论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。我承诺，设计作品和论文中的所有内容均真实、可信。 学生签名： 签名日期： .3. 论文目录 摘 要 . 5 Abstract .
2、6 1绪论 . 7 1.1 智能窗帘控制系统的市场价值 . 7 1.2 研究背景与现状 . 7 1.3 本课题的研究内容 . 7 2. 智能窗帘控制系统设计方案 . 8 2.1 相关技术介绍 . 8 2.1.1 红外感应技术 . 8 2.1.2 微波传感技术 . 8 2.1.3 光敏电阻在光控技术中的运用 . 8 2.2 智能窗帘系统的构成 . 9 3.系统硬件设计 . 9 3.1 单片机最小硬件系统 . 9 3.1.1 单片机 STC89C51 介绍 . 9 3.1.2 时钟电路 . 11 3.1.3 复位电路 . 11 3.2 步进电路驱动模块电路 . 12 3.2.1 步进电机驱动芯片介
3、绍 . 12 3.2.2 采用 ULN2003 驱动步进电机 . 12 3.3 显示单元方案设计 . 13 3.4 光控电路模块设计 . 14 3.5 电源电路 . 15 3.6 按键电路 . 16 3.7 人体微波感应电路模块 . 16 3.7.1 微波传感器简介 . 16 3.7.2 微波感应电路 . 16 3.8 硬件制作过程 . 17 4.系统软件实现 . 17 .4. 4.1 系统软件主程序的流程图 . 18 4.2 主要功能子程序设计 . 19 4.2.1 显示子程序流程图 . 19 4.2.2 模式选择子程序流程图 . 19 4.2.3 微波和光感子程序流程图 . 19 5.系统
4、调试 . 20 5.1 硬件调试 . 20 5.2 总结与展望 . 21 致谢 . 22 参考文献 . 23 附录 1：智能窗帘控制系统原理图 . 24 附录 2：智能窗帘 PCB 板图 . 24 附录 3： STC89C51 芯片程序 . 25 附录 4：测试报告 . 35 附录 5：作品说明书 . 36 .5. 摘 要 智能窗帘控制系统多用于家庭、民 用建筑的自动化领域。主要运用环境光亮来控制电机的正反转 ,从而控制窗帘的关闭和打开。本系统采用光控技术、人体传感技术，利用 STC89C51 单片机控制系统，根据其不同控制模式，实现半自动控制、自动控制、手动控制的相互转换来控制窗帘机。该设计
5、包括数码管显示电路、电源转换电路、光控电路、人体微波感应电路、电机执行电路等，可实现窗帘自动升降、关闭和打开。 本设计加入了常用的数码管显示，使得整个设计更加完整，更加灵活，设计中采用步进电机，更适合窗帘的定点定位控制，更好的实现窗帘的关闭与打开到位。该设计已应用于家居上，可 对普通家居窗帘进行自动控制。 关键词 :窗帘 ,STC89C51 单片机 ,步进电机 ,光敏电阻 ,微波传感器 .6. Abstract This paper introduced the basic knowledge of the automatic control furniture firsly, and the
6、n clarifying of an important part of the automatic control furniture-the value of the automatic control curtain system. The intelligent controlled curtain is used for home, construction and other automation. Mainly used to control the light environment to control the motors reversing the curtains cl
7、osed and open. The system uses STC89C51 single chip control system, according to their different modes, to achieve semi-automatic control, automatic control, and manual control of the conversion control curtains. The design includes digital control circuit, power conversion circuits, light control c
8、ircuits, electrical circuits; the implementation can be realized curtain down automatically. The design also includes a common digital display, making the whole design is more complete, more flexible design of the stepper motor used in the design, more suitable for position control curtains, better
9、realization of the close and open the curtains in place. This design has been used in homes, and can automatically control the curtains at home. Keywords: Curtain, STC89C51, Single-chip, Stepper, motor, Photosensitive resistance, Microwave Sensor. .7. 1绪论 本章阐述了单片机控制的智能窗帘系统的市场价值、研究背景、研究现状。本设计所要完成的任务，
10、是解决单片机控制的智能窗帘系统所面临的问题。 1.1 智能窗帘控制系统的市场价值 近几年来，随着信息、自动化和通信等技术的不断进步，城市建设步伐的加快，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆饭店拔地而起，与此同时，窗帘作为家居装修中不可缺少的一部分，它的最基本的作用是保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘，但传统的窗帘必须手动去开关，每天早晚开关也是挺麻烦的，特别是别墅的 大窗帘，比较长，而且重，同时需要很大的力才能开关窗帘，特别不方便。于是，电动窗帘应运而生。现有的电动窗帘都可以自动开关，到设定的时间就自动控制窗帘的开关，也可以根据光的强弱，实现窗帘的自动升降。但是它们也有一些缺点，比如窗帘控制器的自动开关如何
11、让窗帘能够想什么时候开就什么时候开，想停到什么位置就停到什么位置等。所以智能窗帘具有很大的市场应用前景。 经过 30 多年的发展， 宁波别墅项目越来越多。大约有 30-50 个别墅开发项目，比如： 新海景花园规划 5 栋高层， 58 席 360 度全景平层国墅 ； 御玺园源于凡尔赛宫，约 300 平 方米空中豪景花园跃墅 天玺 ， 约 600 平方米超独栋私家庄园 国玺 ； 风格璟院：拥有六个庭院的别墅 ，共计 68 席别墅越来越多的别墅，为智能窗帘控制系统提供了广大的市场。 1.2 研究背景与现状 从上世纪 80 年代开始，在欧美和日本，电动窗帘已广泛应用。在 10 年前 ,电动窗帘就已经进
12、入我国 ,可一直没有大的推广 ,这两年 ,随着电控技术的不断提高及价格的不断下降 ,电动窗帘热才又卷土重来。据了解 ,全国共有 170 多种电动窗帘器获得了国家专利 ,但就其技术本身而言 ,还是大同小异 ,但售价却有很大差别 ,贵的要数千元 ,便宜 的只要 500 块。 尽管遥控自动窗帘系统在国内是一个新兴的行业 ,但是 ,它正以不可抵挡之势迅速崛起。遥控自动窗帘系统走进中国以来 ,在短短四年的时间里 ,生产商由最初的几家公司增加到如今的百余家企业 ,其行业发展之迅速是目前国内任何其它行业所无法比拟的。目前 ,我国遥控自动窗帘系统生产厂商、分销商、集成商与装饰公司都形成了相当大的规模 ,不少国
13、内知名企业纷纷涉足遥控自动窗帘系统行业 ,如青岛海尔、清华同方、 TCL 等 ,并涌现出一些较具影响力的智能家居专业厂商 ,如上海索博智能电子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能 家居电子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自动窗帘产品已开始走进中国的家庭。据报道 ,我国 2004 年售出商品房 1.9亿 m,如果每 20 m需要一套窗帘架产品 ,仅此一项一年就可以新增窗帘架产品近千万套。年新增窗帘架产品市场需求将不低于 2000 万套。如果单片机控制的遥控自动窗帘 ,销售占市场的 5%左右 ,就可实现年产值上亿元。 1.3 本课题的研究内容 本设计的内容是智能窗帘控制系统，
14、控制对象是窗帘。本系统设计的目的是实现一种可调节时间以及通过光敏电阻、人体微波传感器控制窗帘的系统，它应用广泛，功能强大，小巧 美观， 灵敏度高、抗干扰性强、 便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。 本设计有几大功能： 1、手动控制：该功能使电动窗帘具有手动正转、反转和手动停止功能，在手动控制的状态下，只能实现 窗帘 手动 控制 操作 ； 2、半自动手动控制：半自动手动控制是在需要关闭或者打开窗帘的时候，只需要人工按下正转或者反转按键后，窗帘到位自动停止，半自动状态时也可 转换到手动 控制； 3、光控、微波控制功能： 根据不同用户窗帘安装位置处的环境亮度不同，光线不够且有人在场.8. 时，窗
15、帘打开，保证室内光线充足；否则，保持原来状态。 4、定时控制功能：根 据用户需要，预先设定输入的开启或者关闭时间，来控制窗帘的关闭和打开。 5、时间显示功能：将时钟集成到智能窗帘系统中，节省了室内空间，同时方便了用户对窗帘的定时控制。 2. 智能窗帘控制系统设计方案 2.1 相关技术介绍 2.1.1 红外感应技术 红外感应器 :红外感应器探头是靠探测人体或其他物体发射的红外线而进行工作的 ,探头收集外界的红外辐射 ， 通过聚集到红外感应源上 .红外感应源通常采用热释电元件 ,这种元件在接收了红外辐射 后， 温度发生变化时就会向外释放电荷 ,检测处理后产生报警 .在电子防盗探测器领域 ,红外探测
16、器的应用非常广泛 。 红外感应器的缺点是容易受各种热源 ,光源干扰 ;被动红外穿透力差 ,人体的红外辐射容易被遮挡 ,不易被探头接收 ;易受射频辐射的干扰 ;环境温度和人体温度接近时 ,探测和灵敏度明显下降 ,有时造成短时失灵 ;另外红外探测器只对相对 于 背景明显发射红外线的物体或人体有效 ,对于不发射红外线的物体需要有附加的红外光源 。所以本设计选择使用微波传感技术。 2.1.2 微波传感技术 微波半导体器件及微波集成电路，从雷达、导航、电子对抗等军事运用领域，迅速扩展到微波中继通讯、卫星通讯、移动通讯、无影电话、 无线电缆电视等众多商用领域。这些运用领域的发展，方兴未艾，前景广阔。市场需
17、求的增长，有力地促进了微波半导体器件及微波集成电路品种的发展和性能的提高。 电磁波包括的频谱范围极宽，它们的特性因频率不同而各异。微波是频率最高的电磁波，具有一系列特性，用来进行非电参量的无损检测是很合适的。利用微波特性可以制成众多的传感器。按其工作原理，可分为以下几类： 利用微波在自由空间传播速度的恒定性，根据接收、发射信号的时间差来测定距离； 利用微波的多普勒频移特性来测量速度、加速度、流速等机械量； 利用微波对许多材料的穿透性， 可以探测这些材料的内部结构特性。 当然还有很多利用其他微波特性制成的传感器，这里不一一列举。 本设计利用多普勒频移原理检测活动目标。它所检测的是活动目标，或是一
18、个空间区域，只要有活动目标出现在这个区域内，它就会有相应的电信号输出。有灵敏度高、作用距离远（ 2m-50m）、监视面积大（ 10-50 ）等特点。 2.1.3 光敏电阻在光控技术的运用 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。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）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达 110M欧 ,在强光条件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至
19、数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（ 0.40.76） m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻.9. 值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 光敏电阻可应用于照相机，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，灯具等光自动开关控制领域。主要有以下几个典型应用： 光敏电阻调光电路：根据周围环境的光线亮暗，可实现自动调节灯光的亮暗程度。 光敏电阻式光控开关：当周围照度发生改变，上升或下降到设置值时，由于光敏电阻电阻发生改变，继而实现对外
20、电路的控制。 2.2 智能窗帘系统的构成 本设计主要以单片机 STC89C51为核心，与光敏电路、数码管显示电路、电机驱动电路、电机控制电路等形成一个系统。 系统的硬件总体设计框图如下图所示： 图 2-1 硬件总体设计框图 硬件总体设计框架 ： 该系统主要以单片机为核心，通过光敏电路和人体微波感应电路实现窗帘的控制：在光线不足的条件下，有人则窗帘打开，否则保持原来状态。 通过按键控制，用户选择不同的需要，可自由切换不同的控制模式，也可以按事先输入的开启和关闭时间进行定时控制，使用更灵活。 显示电路：显示当时的时间、窗帘此刻的控制模式和定时开关窗帘的时间。 3.系统硬件设计 智能窗帘控制系统主要
21、由单片机 STC89C51、电源模块、光控电路模块 、人体微波感应模块、电机驱动模块、步进电机、数码管显示模块、按键输入等模块构成 4。 3.1 单片机最小硬件系统 3.1.1 单片机 STC89C51 介绍 1 主 要特性： 与 MCS-52 兼容 放大处理 按键控制 单片机 显示电路 输出控制信号 信号感知与传送 控制执行器动作 .10. 8K字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000写 /擦循环 数据保留时间： 10年 全静态工作： 0Hz-40Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部 RAM 32可编程 I/O线 两个 16位定时器 /计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功 耗的闲置和
22、掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： 1、 VCC：供电电压 ； 2、 GND：接地 ； 3、 P0 口： P0 口为一个 8 位漏 极 开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 4、 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口 管脚写入 1 后，被
23、内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 5、 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址 “1” 时，它 利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存
24、储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 6、 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。当 P3口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 STC89C51 的一些特殊功能口，如下表 3 1 所示： 表 3-1 P3 口的第二功能 引 脚 第二功能 信 号 名 称 P3.0 RXD 串行数据接收 P3.1 TXD 串行数据发送 P3.2 INT0 外部中断 0 请求 P3.3 INT1 外部中断 1 请求 P3.4 T0 定时器 /计数器 0 计数输入 P3.5 T1 定时器 /计数器 1 计数输入 P3.6 WR 外部 RAM 写选通 P3.7 RD 外部 RAM 读选通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 7、 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。
