智能電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)闡明書題目:智能電動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)院系名稱：專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)語：評(píng)語：設(shè)計(jì)成績(jī)：指導(dǎo)教師：創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)任務(wù)書學(xué)院（系）選題教師姓名專業(yè)專業(yè)技術(shù)職務(wù)實(shí)訓(xùn)題目智能電動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)課題介紹本設(shè)計(jì)規(guī)定基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)窗簾的智能控制，規(guī)定實(shí)現(xiàn)功效：1.根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)來實(shí)現(xiàn)窗簾的打開與關(guān)閉。

2.還可實(shí)現(xiàn)按鍵控制功效，能夠通過按鍵將窗簾拉開或關(guān)閉，此時(shí)不受光線的控制。設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。報(bào)告規(guī)定（涉及應(yīng)含有的條件、圖表等）設(shè)計(jì)規(guī)定：

1.理解單片機(jī)工作原理，提出控制方案，規(guī)定經(jīng)濟(jì)可靠。2.熟悉protel或其它畫圖軟件，完畢硬件電路設(shè)計(jì)。3.選擇元器件，搭建硬件電路。4.完畢軟件與硬件設(shè)計(jì)并加以調(diào)試。5.按照規(guī)定撰寫創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)闡明書。課題預(yù)計(jì)工作量大小大適中小課題預(yù)計(jì)難易程度難普通易√√參考資料[1]胡漢才．單片機(jī)電路及其接口技術(shù)[M]．清華大學(xué)出版社，．[2]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第四版）清華大學(xué)出版社，.[3]劉印春．傳感器原理.北京國(guó)防科技大學(xué)出版社，[4]瞿貴榮．電動(dòng)窗簾紅外遙控電路.家庭電子，目錄TOC\o"1-3"\h\u103191設(shè)計(jì)背景 12設(shè)計(jì)目的與規(guī)定1277662.1設(shè)計(jì)目的1150302.2設(shè)計(jì)規(guī)定13設(shè)計(jì)方案260303.1系統(tǒng)原理框圖2213083.2電源模塊設(shè)計(jì)3140713.3復(fù)位電路3113173.4晶振電路4185023.5光敏電阻AD轉(zhuǎn)換電路497633.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路627563.7窗簾位置檢測(cè)電路672873.8按鍵控制電路882524程序設(shè)計(jì)框圖 95724總結(jié) 1015224參考文獻(xiàn) 11程序121設(shè)計(jì)背景隨著人民生活水平的不停提高，人們對(duì)家庭生活舒適性的需求越來越強(qiáng)烈，窗簾作為每個(gè)家庭生活中最必須的家居用品之一，自然也需要滿足人民更舒適性的需求。窗簾最基本的作用無非是保護(hù)業(yè)主的個(gè)人隱私以及遮陽擋塵等功效，但傳統(tǒng)的窗簾您必須手動(dòng)去開關(guān)，每天早開晚關(guān)也是挺麻煩的，特別是別墅或復(fù)式房的大窗簾，比較長(zhǎng)，并且重，用時(shí)需要很大的力才干開關(guān)窗簾，特別不方便；于是智能電動(dòng)窗簾應(yīng)運(yùn)而生。51單片機(jī)是對(duì)全部兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來隨著Flashrom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)多個(gè)檢測(cè)對(duì)象和大量控制單元，需要運(yùn)用多個(gè)接口原則和MCU進(jìn)行連接，再通過MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)解決，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而此時(shí)采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅含有采集控制方便、簡(jiǎn)樸、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可運(yùn)用性。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)正是把運(yùn)用AT89C51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，順利的完畢了本設(shè)計(jì)的規(guī)定。并且實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)和自動(dòng)控制功效，為控制家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。2設(shè)計(jì)目的與規(guī)定2.1設(shè)計(jì)目的智能電動(dòng)能夠根據(jù)外界光照強(qiáng)度的變化實(shí)現(xiàn)窗簾的張開與關(guān)閉，即早上拉開窗簾，晚上關(guān)閉窗簾，也能夠認(rèn)為操控窗簾，給人營(yíng)造溫馨與舒適的環(huán)境。設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.2設(shè)計(jì)規(guī)定（1）手動(dòng)控制：實(shí)現(xiàn)按鍵控制功效，能夠通過按鍵將窗簾拉開或關(guān)閉此時(shí)不受光線的控制。（2）光線強(qiáng)度自動(dòng)控制：窗簾的關(guān)閉和啟動(dòng)通過光線強(qiáng)度自動(dòng)完畢窗簾的啟動(dòng)或關(guān)閉操作控制，“天黑關(guān)閉，天亮打開”能夠智能管理。3設(shè)計(jì)方案3.1系統(tǒng)原理框圖圖3.1系統(tǒng)原理框圖3.2電源模塊設(shè)計(jì)78L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器,其合用于諸多應(yīng)用場(chǎng)合.象牽涉到單點(diǎn)穩(wěn)壓場(chǎng)合需要限制噪聲和解決分布問題的在-卡調(diào)節(jié).另外它們還能夠和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅(qū)動(dòng)輸出電流高達(dá)100毫安的穩(wěn)壓器.其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別合用于過載的狀況.當(dāng)用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管-電阻組的時(shí)候,其輸出阻抗得到有效的改善,其偏置電流大大減少.78L05是“78”系列穩(wěn)壓集成電路，用在輸出5V的電源上并起穩(wěn)壓作用。

也就是說，你從78L05的輸入端輸入一種比5V高的電壓，然后78L05通過穩(wěn)壓作用，就輸出5V的電壓。本智能電動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)采用的是7.2v電壓，7.2v的電壓是由220v電壓通過變壓器整流得到的，通過穩(wěn)壓模塊78L05轉(zhuǎn)換后得到5v的電壓。圖3.2電源電路3.3復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也同樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。本設(shè)計(jì)采用的控制器是STC89C51單片機(jī)，其復(fù)位電路以下圖所示：圖3.3復(fù)位電路3.4晶振電路理論上來說，振蕩頻率越高表達(dá)單片機(jī)運(yùn)行速度越快，但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的速度和印刷電路板的規(guī)定也就越高。猶如木桶原理。同時(shí)單片機(jī)性能的好壞，不僅與CPU運(yùn)算速度有關(guān)，并且與存儲(chǔ)器的速度、外設(shè)速度等都有很大關(guān)系。因此普通選用6~12MHZ。并聯(lián)諧振電路對(duì)電容的值沒有嚴(yán)格規(guī)定，但會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩器頻率高低、起振快速性等。因此普通C1、C2選值20~100pF，在60~70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。陶瓷封裝電容能夠進(jìn)一步提高溫度穩(wěn)定性。STC89C51單片機(jī)工作需提供一種時(shí)序，因此，本次智能窗簾的設(shè)計(jì)采用的是11.0592MHz的晶振，給51單片機(jī)提供工作時(shí)序，其電路圖以下圖所示：圖3.4晶振電路3.5光敏電阻AD轉(zhuǎn)換電路光敏電阻又稱光導(dǎo)管，慣用的制作材料為硫化鎘，另外尚有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些材料在特定波長(zhǎng)的光照射下，產(chǎn)生載流子參加導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值快速下降。光敏電阻器普通用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。慣用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.4~0.76）μm的響應(yīng)很靠近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引發(fā)它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。AD轉(zhuǎn)換離不開采樣保持電路，采樣保持電路也叫取樣保持電路，它的定義是指將一種電壓信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí)需要保持穩(wěn)定性直到完畢轉(zhuǎn)換工作。在采樣電壓快速變化時(shí)，需要用到含有FET開關(guān)的采樣與保持電路。PCF8591是一種單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8-bitCMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591含有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I2C總線接口。PCF8591的3個(gè)地址引腳A0,A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個(gè)I2C總線上接入8個(gè)PCF8591器件，而無需額外的硬件。PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。PCF8591的功效涉及多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I2C總線的最大速率決定。本設(shè)計(jì)采用的光敏電阻AD轉(zhuǎn)換電路以下圖所示：圖3.5光敏電阻AD轉(zhuǎn)換電路3.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用直流電流來轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)叫直流電動(dòng)機(jī)。因磁場(chǎng)電路與電樞電路連結(jié)之方式不同，又可分為串激電動(dòng)機(jī)、分激電動(dòng)機(jī)、復(fù)激電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)中，也不只有一種線圈，而是有許多個(gè)線圈牢固地嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，當(dāng)導(dǎo)體中通過電流、在磁場(chǎng)中因受力而轉(zhuǎn)動(dòng)，就帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。智能電動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)采用的是QRK-380DA電機(jī)，此款電機(jī)，性能可靠，坑干擾能力強(qiáng)，動(dòng)力大，價(jià)格便宜，性價(jià)比高，非常適合本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其驅(qū)動(dòng)電路以下所示：圖3.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.7窗簾位置檢測(cè)電路紅外線又稱紅外光，它含有反射、折射、散射、干涉、吸取等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身含有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且敏捷度高，響應(yīng)快。

紅外線傳感器涉及光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按構(gòu)造不同可分為透射式和反射式兩類。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件慣用的是光敏元件，普通由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器特別是運(yùn)用遠(yuǎn)紅外線范疇的感度做為人體檢出用，紅外線的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實(shí)上不是如此，但凡存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會(huì)射出紅外線，只是其波長(zhǎng)因其物體的溫度而有差別而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10μm的遠(yuǎn)紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5μm的中間紅外線。窗簾位置檢測(cè)的原理是通過紅外傳感器，通過51單片機(jī)控制來獲取窗簾底部所在的位置，進(jìn)而為單片機(jī)控制電機(jī)與否工作提供根據(jù)。窗簾的拉開與閉合，以及拉開的多少，與外界光照強(qiáng)度關(guān)，多個(gè)模塊共同工作，從而做到智能控制窗簾，檢測(cè)窗簾位置電路以下圖所示：圖3.7.1窗簾位置檢測(cè)電路圖3.7.2窗簾位置檢測(cè)電路3.8按鍵控制電路在按鍵控制電路中，其中s2代表夜間模式控制開關(guān)，s3代表手動(dòng)控制與智能控制切換開關(guān)，s4代表拉開窗簾，s5電表關(guān)閉窗簾，s6代表停止開關(guān)。其按鍵功效的實(shí)現(xiàn)離不開軟件的編程，即程序的控制。按鍵控制電路以下圖所示：圖3.8按鍵控制電路4程序設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用的程序框圖以下圖所示：圖4.1程序流程總結(jié)在老師的指導(dǎo)下通過自己的不懈努力，終于完畢了智能電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的全部功效，完畢了一種從硬件到軟件完整的設(shè)計(jì)流程，獲益匪淺。通過這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我對(duì)51單片機(jī)以及C語言編程有了一種更深刻的理解，也理解了當(dāng)代智能窗簾的工作過程以及設(shè)計(jì)流程，做到了理論知識(shí)與實(shí)踐的相結(jié)合。不僅強(qiáng)化了自己所學(xué)習(xí)的課本知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力。最后，非常感謝指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)，從而使本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)完美結(jié)束！參考文獻(xiàn)[1]胡漢才．單片機(jī)電路及其接口技術(shù)[M]．清華大學(xué)出版社，．[2]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第四版）清華大學(xué)出版社，.[3]劉印春．傳感器原理.北京國(guó)防科技大學(xué)出版社，[4]瞿貴榮．電動(dòng)窗簾紅外遙控電路.家庭電子，[5]張毅剛，彭喜元，蔣守達(dá)，等編著．新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[6]李東生等編著．Protel99SE

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