光电系统智能窗帘控制课程设计

大学光电系统课程设计（基于单片机的智能窗帘控制系统）设计课题：________________________姓名：________________________学院：________________________专业：________________________指导教师：________________________20___年___月___日摘要随着社会的进步和科技的发展，智能家居系列产品正慢慢进入人们的生活，智能窗帘逐渐走入人们的视野。然而，目前传统的窗帘多为手动式，而自动窗帘大多只能实现对光线的检测。针对这些问题，设计了一款智能窗帘，具有实用性强、灵敏度高、价格相对低和方便快捷的特点。本文综述了自动窗帘控制系统的设计与制作过程，介绍了设计制作一个完整的窗帘控制系统需要做的理论分析以及其制作过程。自动窗帘控制系统核心采用的是单片机STC89C52，其次利用了光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等外围电路，整个系统在各模块的配合下可实现半自动控制、自动控制、定时控制等功能。该设计在理论层面上，用程序语言驱动各模块工作，实现系统的内在联系，在应用层面上则采用Protel软件进行原理图设计。自动窗帘控制系统的构成主要由单片机最小系统、蜂鸣器报警模块、电源模块、按键模块、LCD1602液晶显示模块、步进电机驱动模块、DS1302时钟模块、光照检测模块和温度检测模块组成。重点讨论了窗帘自动控制系统的设计过程、硬件选用和软件调试等问题，通过本系统根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态；可实现利用光照强度以及设置时间来控制窗帘自动开闭。具有温度测量和报警功能。关键词：单片机STC89C52；智能窗帘；光敏电阻目录第一章前言.............................................................................................................................11.1课题来源.........................................................................................11.2课题目的.......................................................................................21.3智能窗帘的国内外现状..............................................................2第二章设计方案及论证...............................................................................................32.1设计思想及基本功能.....................................................................32.2电路设计及其方案论证.................................................................3第三章主要元器件选择...............................................................................................73.1STC89C52单片机.........................................................................73.2光敏电阻..........................................................................................73.3时钟芯片DS1302.........................................................................83.4温度传感器DS18B20...................................................................93.5液晶显示器LCD1602...................................................................93.6步进电机..........................................................................................93.7蜂鸣报警器....................................................................................10第四章程序分析设计....................................................................114.1主要程序设计................................................................................114.2主要功能子程序设计...................................................................12第五章心得体会............................................................................21参考文献.............................................................................................17附录.....................................................................................................18附录一protel电路图........................................................................18附录二PCB板....................................................................................19附录三控制电路图............................................................................20附录四程序清单................................................................................21第一章前言1.1课题来源伴随着信息化时代的到来，人们的生活速度以及对生活质量的追求也在大幅提高。电子产品智能化速度的加快，也使人们的工作、生活和通讯的关系日益紧密。智能化的产品设计在改变人们工作方式与生活习惯的同时，让人们对生活质量的提升提出了更高的要求，方便、舒适成了人们所追求的生活方式，在现代家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个安全、方便、舒适的环境。智能化的电子产品以及设计将以前的被动静止物体转变为人们能够方便操控的工具，这些产品具有提供全方位的信息交换的功能，不仅能够优化人们的生活方式，帮助人们合理的安排时间，增强居家环境的安全性，甚至还可以为各种能源费用节约资金。在智能化产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域，在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据人们设定的时间来控制窗帘。该系统利用光敏电阻检测光照强度的变化，并且将光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。本设计正是把利用STC89C52单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对智能控制的要求，并且为智能化的家居设备提供了良好的基础。此外，对该系统进行扩展，比如可以加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该系统更具有实用性，而且也完善了系统。1.2课题目的设计一个不仅能实现手动和光线来控制窗帘的开合，而且还能实现语音、温湿度来控制窗帘的开合的系统，以尽最大可能满足不同人对窗帘开闭的不同需求。1.3智能窗帘的国内外现状21世纪是信息化的时代，知识与科技成为时代的潮流，在它们的推动下，智能化也因此得到了很大的发展，其作用在社会生活中日益得到彰显。智能控制系统主要利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术等现代化技术的有机结合而发挥作用。在通信技术、计算机技术、网络技术、智能控制技术的迅猛发展潮流下，家庭生活实现了现代化与智能化，居家环境也变得更加舒适与安全。智能化控制的工作原理自然离不开运算和控制单元，而该系统采用的主控器件STC89C52，正是运算与控制单元的集合体。系统的整体主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分由单片机扩展的外围电路以及各种实现单片机系统控制功能的接口电路组成；软件部分主要由单片机系统实现其特定控制功能的各种程序组成。本设计中介绍了自动窗帘控制系统的硬件构成以及软件设计过程，以尽最大可能满足不同人对窗帘开闭的不同需求。同时，系统在针对人们一般需求的设计开发外，还提出多种解决方案，在考虑到经济性和简便性的前提下，可以供日后对控制系统的功能进行扩展。第二章设计方案及论证2.1设计思想及基本功能该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：（1）手动控制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态；（2）光照自动控制：系统可以根据用户设定的光照强度值通过感光器采集光照自动开光窗帘；（3）时间控制：此功能是根据用户设定的时间一次性开关窗帘，并显示当前温度。（4）温度报警系统：可以自行设置温度报警温度。（5）时间显示及闹钟系统：可以自行设置闹钟时间。（6）手动自动控制按键随时切换。2.2电路设计及其方案论证2.2.1单片机芯片设计与论证方案一:采用FTC10F04单片机，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。方案二:采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案三:采用传统的STC89C52