基于单片机的智能窗帘控制器的设计

陕西理工学院毕业设计基于单片机的智能窗帘控制器的设计周士晨（陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业2012级3班，陕西汉中723001）指导教师：蒋媛[摘要]在社会经济快速增长，人们的生活质量也在不断飞升的时代里，人们对生活的舒适度的需求越来越高，窗帘作为每个家庭的必须用品，当然也需要满足人们更高的舒适性需求，因此就有设计一款智能的遥控窗帘的需要。本设计是基于8位的单片机STC89C51所设计的智能遥控窗帘。采用了无线遥控，和智能模式，通过直流电机控制窗帘的开和关。[关键词]STC89C51;直流电机;无线遥控DesignofintelligentcurtaincontrollerbasedonsinglechipmicrocomputerZhouShichen（Grade12,Class03,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong,723000Shaanxi）Tutor:JiangYuanAbstract:Intherapidgrowthofsocialeconomy,people'squalityoflifealsointheeraofcontinuouslyrising,peopleishigherandhigherdemandforthecomfortoflife,thecurtainaseachfamilymustsupplies,ofcoursealsoneedstomeetthedemandofpeopletoahighercomfort,sothereisaneedtodesignaintelligentremotecontrolcurtains.Thisdesignisbasedon8-bitmicrocontrollerSTC89C51designintelligentremotecontrolcurtains.Usingthewirelessremotecontrol,andintelligentmode,thecurtainopenedandclosedbydcmotorcontrol.Keywords:STC89C51;DCmotor;wirelessremotecontrol陕西理工学院毕业设计目录1概述...............................................11.1设计的背景与意义..................................11.2主要任务..........................................22系统总体方案及硬件设计.............................22.1设计思路..........................................22.2工作原理..........................................22.3硬件系统设计......................................22.3.1主控芯片......................................22.3.2单片机最小系统...............................42.3.3按键设计......................................52.3.4遥控发射模块参数.............................52.3.5PT2262/PT2272编解码集成电路原理说明..........62.3.6遥控电路设计.................................82.3.7光线检测模块.................................92.3.8正反转控制模块...............................92.3.9正反转与模式显示模块........................103系统软件设计......................................103.1软件介绍.........................................113.2程序设计.........................................123.3系统程序流程图....................................134毕业设计体会......................................14陕西理工学院毕业设计参考文献............................................15附录A..............................................16附录B..............................................20陕西理工学院毕业设计第1页共20页1概述对每个家庭来说窗帘已经是不可缺少的家具用品，众所周知窗帘的最基本作用就是保护个人隐私以及遮挡阳光挡灰尘等。但是，每天会面临一个问题就是早上开晚上关有些麻烦并且会容易忘记导致家里一天没有光线，特别是一些比较大窗帘不仅仅比较沉重，而且还特别的长，要很大的力气去拉开和合并窗帘，这样是非常费力气和麻烦的。随着中国的科学的不断的进步与技术不断的创新，人们的生活水平也逐渐的步入了小康的生活水平，人们对能通过自动化控制的产品的需求也就越来越高。所以有需求就有市场，于是在近几年中遥控电动的产品如同光的速度一般地发展着，并且得到广泛的应用。自动窗帘也包括在其中，我们只需轻按一下遥控器，就可以看着窗帘不费吹灰之力的根据按键的指令自动的进行拉开和闭合，就是这么的简单，这么的方便。为了更加的了解自动窗帘的运作过程，所在这本次设计中，我主要利用单片机模块无线遥控模块来设计的电路。1.1设计的背景与意义随着社会经济的发展，科学的进步，人民生活质量也越来越好，同时伴随的是生活中的压力和工作的压力以及竞争力也渐渐变大，人们都希望有一个舒适的环境去工作或者休息，这就使得自动化技术快速的发展。当今，自动化的控制已经非常普遍。为了进一步满足人们高水准生活的需求，他依然有很高的研究价值，在这个家用电器不断的升级不断地换代的时候，从最早的几个元气件组成的电路到现在几万个元器件组成的大型集成电路；从普通“傻瓜”机向高性能、智能型、多功能型发展；由手动的控制向红外线遥控、声控、光控、向智能化发展。而无线遥控具有低成本、低功耗、功能强等特点是目前应用最广泛的一种遥控方式。与此同时，智能窗帘作为家居中不可缺少的一部分，也开始被人们所关注起来，目前，绝大多数的家里用的都时钢丝绳手动的窗帘，只有极少部分的家里用的时电动控制的窗帘。但价格相当昂贵，而且不能达到智能化，更不能普及。所以，现在的重点是如何研制出功能全、智能化高的、造价低的试用于所有家用智能自动控制窗帘。51单片机就以它的功能强、成本低、消耗低、可靠性强等特点，就是因为这样单片机也有它突出的优点。从1974年开始，开始不断发展，并广泛应用于生活中的方方面面像工业中的测量、家用电器中的控制、医疗设备、等多种专用设备的智能化管理及过程控制等领域。从国内的情况来看，单片机成为了我们生活中不可缺少的一部分：在以后的几年里，8位和16位单片机将是单片机的发展主流，它的新发展表现在：(1)CPU功能的增加。(2)内部资源的增多。(3)引脚的多功能化。(4)低成本、低功耗。由此可以得到单片机的发展方向将是容量教大、性能较高、功耗较低等方面发展，还有就是对CPU、存储器以及片内I/O的改进，特别重要的一点是系统的单片机是目前单片机发展的重要趋势之一。正因为单片机是众多优点集于一身，使得单片机在工业控制中和家用电器的领域上得到了广泛的应用。单片机系统具有以下特点：1、具有“小、轻、廉、省”的特点，特别是耗电方面是相对较少的，另一方面它供电电源的体积小、重量轻，就因这一点就特别适用于“电脑型产品”，可以在收银机、办公设备、家电、电子秤、厨房设备等许多产品上得到广泛应用。2、具有实现数字化和智能化可以适用于仪器仪表的测量，不仅单单完成测量还能够处理、监控等。3、可以对各种工业进行控制，例如温度控制、液面控制、生产线顺序控制等。我对单片机的认识大部分是来自于书本以及网上资料，就算仅仅如此我已经知道单片机的应用极大地推动了计算机技术的普及和发展，已渗透到我们生活中的方方面面，由此可以陕西理工学院毕业设计第2页共20页猜测，随着单片机性能的一步一步提高，它的应用领域会更加普遍广泛。单片机的应用不单单可以实现较多的功能并且在另一方面可以降低设计和生产成本。以至于它对我国许多产品的升级、换代做出了很大的贡献[8]。1.2主要任务本次毕业设计的课题是设计基于STC89C51单片机的遥控窗帘。主要功能如下：1）设计能够控制窗帘的开关。2）要具有防过卷功能。3）具有无线遥控的功能。4）能够指示运行的状态。5）具有智能控制模式，可以根据环境光线控制窗帘的开合窗帘。2系统总体方案及硬件设计本系统主要由单片机最小系统、无线发射、接收模块、按键部分、电机控制执行部分和限位开关组成。2.1设计思路本设计是基于单片机的遥控窗帘，采用8位的STC89C51单片机做控制器，程序采用C语言编程来实现。窗帘的闭合和打开是利用直流电机正反转来实现的。无线遥控模块是由SC2262（发射）/SC2272（接收）编码解码芯片组成的无线发送接收模块。接收信号是通过SC2272，利用SC2272的D0、D1、D2、D3端口输出的信号控制单片机，单片机控制电磁继电器的吸合来控制直流电机的正反转，实现窗帘的打开和闭合，再电机工作的过程中程序会时刻检测是否碰到行程开关，如果碰到程序会终止电机的工作，从而实现窗帘的防过卷。系统框图如下：图2.1系统框图2.2工作原理本设计它采用的是通过无线遥控的控制方式，其中无线发送接收模块是由SC2262/SC2272编码解码芯片组成的；控制窗帘的开关是通过控制直流电机的正反转来实现，并且根据指示来运行状态；另一方面可以根据环境光线的强弱变化让窗帘的开合状态得到控制，利用限位开关来控制窗帘停止，防止过卷，就是通过这么一个过程来完成对窗帘的智能控制，并很好的体现出更智能更人性化的系统。2.3硬件系统设计2.3.1主控芯片本设计的主控芯片是单片机STC89C51。是一个具有4K可编程Flash存储器，允许程序存储器在系统可编程，他的指令和管脚的功能和工业的80c51是一致的，所以STC89C51在许多嵌入式控制系统中得到广泛应用。STC89C51单片机主要功能:在晶片内部具时钟振荡器；其中内部程序存储器（ROM）陕西理工学院毕业设计第3页共20页为4KB；内部数据存储器（RAM）为256字节；具有32个可编程I/O口线；包括8个中断向量源；可以看到有两个16位计数器/定时器；同时是具有全双工UART串行通道的；还具有三级加密程序存储器；在掉电后中断可被唤醒；并且会有低功耗空闲和掉电模式；还有一个看门狗定时器[1,2]。在运用到STC89C51时，必须要了解各引脚功能：P40_VCC引脚中单片机电源正端输入，接+5V；P20_GND引脚是单片机电源地端；P18_XTAL1引脚是单片机系统时钟的反相放大器输入端；P19_XTAL2引脚是系统时钟的反相放大器输出端，只需在XTAL1和XTAL2上接一只12M石英晶振，并且需要在两引脚与地之间加上一两个30PF的小电容，这样就组成晶振系统，为单片机提供精准的时钟，避免噪声干扰而死机；P9_RESET引脚是单片机的复位引脚，高电平使能，当要对单片机复位是，只要将引脚低电平拉高至高电平，并维