多功能自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn) 機械制造自動化專業(yè)

多功能自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計摘要從古至今的家庭生活環(huán)境的光照問題的處理方案通常是手動開閉窗簾來解決的，手動開閉窗簾不但浪費了人的體力并且在許多方面都不夠人性化，會對窗簾的使用用戶形成使用體驗的不理想。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展以及電子和集成電路的逐漸成熟，出現(xiàn)了智能化的自動窗簾。該控制系統(tǒng)是以型號為STC89C52RC的單片機作為主要的控制中心，以光敏電阻等敏感元器件作為傳感器件來感受外界的變化，以步進電機作為主要的驅(qū)動器件控制窗簾的開閉。硬件方面使用分模塊的方式，對整個控制系統(tǒng)進行分析和設(shè)計，分別做出了系統(tǒng)整體框圖、外部電源模塊、顯示電路模塊、傳感器檢測電路模塊、控制系統(tǒng)模塊等相關(guān)的電路模塊；之后寫出系統(tǒng)的軟件編程方面，也是采用的分塊的設(shè)計形式，并且關(guān)于每個模塊都有與之對應的流程圖用來方便瀏覽程序。該系統(tǒng)設(shè)計主要實現(xiàn)了手動控制、自動控制、定時控制和紅外遙控控制的功能，從而控制窗簾的開啟和關(guān)閉。關(guān)鍵詞：單片機/光敏電阻/步進電機/自動控制MULTI-FUNCTIONAUTOMATICCURTAINCONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACTInthemodernsocietyfamilylivingenvironmentlightingproblemsolutionisusuallyaddressedbymanualopenandclosethecurtain,manualopenandclosethecurtainofthephysicalstrengthnotonlywastetheinhumaneandinmanyways,tousetheuserexperienceproblemsandinconveniencecaused.Withthedevelopmentofmodernscienceandtechnologyandthegradualmaturityofelectronicandintegratedcircuits,intelligentautomaticcurtainshaveappeared.ThecontrolsystembasedonmodelSTC89C52RCMCUasthemaincontrolcore,sensitivecomponentssuchasphotosensitiveresistanceasasensortofeelthechangeoftheoutsideworld,drivenbystepmotorasthemaindevicetocontroltheopeningandclosingofthecurtain.Hardwareblockmodelisusedtoanalyzeanddesignthewholecontrolsystem,respectivelymadeanoverallsystemblockdiagram,externalpowersupplymodule,displaycircuitmodule,detectionmodule,controlsystemmoduleandrelatedcircuitmodule;Thenwritethesoftwareprogrammingaspectofthesystem,whichisalsothedesignmethodofblockdesign,andtherearecorrespondingflowchartsforeachmoduletofacilitatethereadingprogram.Thesystemdesignmainlyrealizesthefunctionofmanualcontrol,automaticcontrol,timingcontrolandinfraredremotecontrol,soastocontroltheopeningandclosingofthecurtain.KEYWORDS:singlechipmicrocomputer,photoresistance,steppermotor,automaticcontrol目錄中文摘要 I英文摘要 II1緒論 11.1課題目的和意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3課題的目的和要求 22系統(tǒng)方案論證 32.1方案選取 32.1.1單片機的選擇 32.1.2自動控制方案的選擇 32.2總體方案設(shè)計 43系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 53.1系統(tǒng)硬件電路總設(shè)計 53.2各單元電路設(shè)計 53.2.1控制電路設(shè)計 53.2.2檢測電路設(shè)計 83.2.3驅(qū)動模塊電路設(shè)計 103.2.4鍵盤/顯示接口電路 123.2.5紅外遙控電路 154系統(tǒng)軟件設(shè)計 164.1系統(tǒng)軟件總設(shè)計 164.2系統(tǒng)子程序設(shè)計 174.2.1步進電機程序設(shè)計 174.2.3三種模式控制作用下的系統(tǒng)流程圖 184.2.4按鍵控制下的系統(tǒng)流程圖 205系統(tǒng)調(diào)試及運行 215.1硬件調(diào)試 215.2軟件調(diào)試 226結(jié)論 23致謝 24參考文獻 25附錄 261緒論1.1課題目的和意義現(xiàn)如今我們生活在一個科學技術(shù)在飛速發(fā)展的時代，隨著電子電路，集成電路和微電子的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了單片機這種集成電路芯片。由于單片機的廣泛應用，各種控制類的新產(chǎn)品層出不窮，同時也說明了單片機的重要性。單片機是集成在一個芯片上的計算機，全稱為單片微型計算機。由于單片機具有很高的集成度、良好的可靠性、控制作用強且較少的功耗等優(yōu)良的特性，被普遍應用到工業(yè)控制、水利灌溉、智能家電、汽車電子、門禁系統(tǒng)等各個行業(yè)中。單片機的重要性越來越突出，在各種控制類的行業(yè)和產(chǎn)品中普遍應用。在進行單片機的設(shè)計時，首先必然要有基礎(chǔ)知識，關(guān)于單片機的硬件結(jié)構(gòu)理解和掌握；其次，對于單片機的指令系統(tǒng)進行了解，能夠運用單片機的指令進行軟件程序的編寫；最后，靈活的運用所學知識進行設(shè)計，利用不同的單片機的不同的優(yōu)點進行設(shè)計和編寫程序。人們生活水平的提高讓人們對居住的環(huán)境有了更高的追求。從古至今，人們對于居住的環(huán)境要求不斷的提高，這也側(cè)面說明了科技的發(fā)展對人們居住環(huán)境的影響。因為科學技術(shù)的進步，使人們的生活變得高效、便利、溫馨。窗簾，是人們生活中不可或缺的物品，它不但能夠遮光，裝飾人們的居住環(huán)境更能夠保護人們的隱私。在科技的影響下，窗簾逐漸變得智能化、自動化，這種自動窗簾不但擁有傳統(tǒng)窗簾的功能，而且能夠省去了人的體力勞動，同時顯示出生活檔次的提高?，F(xiàn)在，隨著人們生活觀念的改變，自動窗簾已經(jīng)被廣泛應用到現(xiàn)代生活中，所以具有很大的市場前景，因此自動窗簾的研究也就很有必要了。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀由于單片機技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和逐步成熟，生活中的家用電器正在向智能化的方向靠近，窗簾也不例外。在歐美等發(fā)達的國家，自動窗簾已經(jīng)走入千家萬戶中。由研究的數(shù)據(jù)表明，2016年美國智能家居市場的規(guī)模已經(jīng)達到了97億美元。在美國市場，智能家居產(chǎn)品的滲透率已超過了70%-85%。從數(shù)據(jù)不難看出國外智能家居的發(fā)展較早于我國，而且滲透率的數(shù)據(jù)說明了智能家居已經(jīng)被人們所接受。現(xiàn)在我國的互聯(lián)網(wǎng)滲透率約為50%，具由很好的智能家居發(fā)展的便利條件。利用互聯(lián)網(wǎng)+的思想，智能家居，智慧生活從概念到普及已經(jīng)有了用戶基礎(chǔ)這一條件。所以，智能家居在我國具備良好的發(fā)展條件，而且窗簾也是現(xiàn)代社會生活中不能缺少的家居產(chǎn)品，前景可觀。1.3課題的目的和要求該自動窗簾控制系統(tǒng)除了具備傳統(tǒng)窗簾的所有功能外，還可以通過單片機控制窗簾的開啟和關(guān)閉，從而實現(xiàn)智能化、自動化。在選擇設(shè)計方案和選用元器件方面，本著經(jīng)濟實惠，操作簡單安全的原則，盡可能的實現(xiàn)電路的簡化，選用最簡單的布線排列方式和最經(jīng)濟且達到所需功能的元器件進行硬件電路的設(shè)計。該自動窗簾實現(xiàn)的功能如下：手動控制。該項功能是依據(jù)用戶的需求通過按鍵控制自動窗簾的開啟或者關(guān)閉。自動控制。該項功能是依據(jù)光照的強度設(shè)定參數(shù)從而控制自動窗簾的開啟或者關(guān)閉。定時控制。該項功能是用戶通過設(shè)定好的時間控制自動窗簾的開啟或者關(guān)閉。紅外遙控。該項功能是用戶利用紅外線遙控器控制自動窗簾的開啟或者關(guān)閉。2系統(tǒng)方案論證2.1方案選取2.1.1單片機的選擇80C51單片機80C51單片機主要包含8位的中央處理器；256個RAM單元，其中后128個單元為專用寄存器，因此只有前128個單元可供用戶作為普通RAM存儲器使用；4KB的內(nèi)部ROM；兩個16位的定時器/計數(shù)器；四個8位的并行I/O口；一個全雙工的串行口；五個中斷源；時鐘電路（石英晶體和微調(diào)電容需要外接）；內(nèi)部總線等功能部件。STC89C52RC單片機STC89C52單片機是一種低功耗、高性能的微處理器。它包含8K字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。其最大的特點就是擁有靈巧的8位中央處理器和在系統(tǒng)可編程Flash，可以提供有效而且靈活的解決方案；掉電模式，并且具備在掉電狀態(tài)下的中斷恢復的功能，對于編寫程序和設(shè)計開發(fā)非常的實用。由以上單片機的不同特點及自動窗簾設(shè)計所需功能選擇STC89C52單片機作為自動窗簾控制系統(tǒng)的控制核心。2.1.2自動控制方案的選擇聲音控制檢測及溫度檢測的自動控制聲音控制檢測及溫度檢測的自動控制系統(tǒng)構(gòu)圖如圖2-1所示：LCD16302顯示模塊鍵盤模塊LCD16302顯示模塊鍵盤模塊電機驅(qū)動模塊DS1302時鐘模塊STC89C52RC電機驅(qū)動模塊DS1302時鐘模塊STC89C52RC單片機溫度檢測模塊聲控模塊溫度檢測模塊聲控模塊圖2-1聲音控制檢測及溫度檢測的自動控制系統(tǒng)構(gòu)圖光照強度檢測及紅外遙控的自動控制光照強度檢測及紅外遙控的自動控制系統(tǒng)構(gòu)圖如圖2-2所示：鍵盤模塊LCD6302鍵盤模塊LCD6302顯示模塊STC89C52RCSTC89C52RC單片機電機驅(qū)動模塊DS1302時鐘模塊電機驅(qū)動模塊DS1302時鐘模塊光照強度檢測模塊紅外通信模塊光照強度檢測模塊紅外通信模塊圖2-2光照強度檢測及紅外遙控的自動控制系統(tǒng)構(gòu)圖由圖可知這兩個方案都是由單片機進行計算控制，通過液晶數(shù)碼管顯示器和步進電機進行控制和調(diào)節(jié)，不同的地方只是在檢測元器件的選擇。圖2-1采用的是聲音和溫度的檢測器，控制好溫度和聲音的設(shè)定值可以進行控制，這樣就可以完成自動窗簾的控制功能，聲音檢測器是用來收集聲音，雖然較為方便，但是準確性不高。在圖2-2中則是采用時鐘模塊電路，準確性更高，而且手動不會有誤差的產(chǎn)生。經(jīng)過充分的比較上述條件，系統(tǒng)采用圖2-2的方案更好一些。2.2總體方案設(shè)計由于科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代社會中人們生活水平的不斷提高和社會生活理念的改變。人們對生活品質(zhì)的要求也在不斷的提高，然而傳統(tǒng)的窗簾不僅花費力氣和時間，還有可能會錯過每天的最佳光照的時間，對于大型窗簾更是如此。于是，為了方便生活，人們便把單片機與傳統(tǒng)窗簾結(jié)合起來了。該系統(tǒng)可以根據(jù)光照強度的變化和定時的功能開關(guān)窗簾，省去了人的操作，實現(xiàn)智能化。具體功能如下：手動控制。由于用戶的不同需求及習慣選擇系統(tǒng)的運行模式，實現(xiàn)窗簾的開啟和關(guān)閉。光敏控制（自動控制）。根據(jù)光照的強弱，實現(xiàn)窗簾的開啟和關(guān)閉。定時控制。根據(jù)用戶設(shè)置的時間來開啟或者關(guān)閉窗簾。紅外遙控。利用紅外遙控器控制窗簾的開啟和關(guān)閉。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件電路總設(shè)計該系統(tǒng)的總體硬件電路設(shè)計模塊依據(jù)該控制系統(tǒng)的功能所決定，其中包括單片機的外圍電路設(shè)計模塊、傳感器檢測電路設(shè)計模塊、鍵盤/顯示接口電路設(shè)計模塊、步進電機控制電路模塊等基本組成部分。外圍的電路模塊的主要作用是用于對整個系統(tǒng)進行供電和時鐘信號的控制作用，由于信號是模擬信號，所以需要經(jīng)過放大器進行放大之后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號傳送給單片機進行，然后再進行運算和后續(xù)的系統(tǒng)運行。自動窗簾控制結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示：鍵盤模塊LCD16032顯示模塊鍵盤模塊LCD16032顯示模塊光敏電阻電機驅(qū)動模塊STC89C52RC單片機DS1302時鐘模塊光敏電阻電機驅(qū)動模塊STC89C52RC單片機DS1302時鐘模塊紅外模塊電壓比較器紅外模塊電壓比較器圖3-1自動窗簾控制結(jié)構(gòu)框圖3.2各單元電路設(shè)計3.2.1控制電路設(shè)計51系列的單片機不但可以對單片機內(nèi)部的一些特殊功能寄存器進行處理運算，還可以進行位邏輯運算，功能很強大。51系列的單片機在片內(nèi)RAM還開辟了一個具有雙重功能的地址區(qū)間，使用非常方便靈活。因為一個較復雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，而這一功能能夠讓使用的人員更加的方便操作。為了能夠確定程序的運行方向，需要建立許多標志位，在單片機運行的過程中需要對這些標志位進行一定的操作，想要實現(xiàn)這個功能，只用一條操作指令足矣。復位電路復位就是對單片機進行初始化操作。因為單片機的特性，僅僅需要給STC89C52RC單片機芯片的復位引腳RST加上大于2個機器周期的高電壓就可以使該單片機進行復位操作。復位之后，單片機的初始地址變成了0000H，從該地址開始進行程序的運行。除此之外，當有的程序操作失誤導致該系統(tǒng)進入鎖死的狀態(tài)時候或者出現(xiàn)錯誤的時候，也必須用復位鍵將RST的引腳變成高電平，才能重新啟動單片機。復位電路原理圖如圖3-2所示：圖3-2復位電路原理圖晶振電路晶振就是石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器能夠適應復雜的環(huán)境，對于環(huán)境要求很低，并且相對來說具有比較穩(wěn)定的頻率。因此，如果能夠通過石英震蕩器發(fā)射一個基準頻率，可以很好的調(diào)節(jié)電路中的頻率。同時產(chǎn)生震蕩電流用來形成時鐘信號發(fā)送給單片機進行下一步的運算。晶振電路原理圖如圖3-3所示：圖3-3晶振電路原理圖時鐘電路由于該自動窗簾的功能中有一項為定時開關(guān)的功能，所以需要用到單片機的定時器，為了能夠保證用戶定時的準確性以及單片機與外界時鐘保持一致，因此加入一個時鐘電路很有必要。這里選用的是DS1302時鐘芯片滿足此功能的設(shè)計要求。DS1302時鐘芯片是一款涓流充電時鐘芯片，經(jīng)過簡單的串行接口保證與單片機實現(xiàn)通信功能。DS1302芯片與單片機硬件電路的接口只需要三個口線即可完成通信的功能，，簡單實用。該芯片能夠提供年、月、日、時、分、秒的精準信息，而且可以根據(jù)天數(shù)進行自動調(diào)整。時鐘可以選擇12小時格式或者24小時格式。因為DS1302時鐘芯片工作時保持數(shù)據(jù)和時鐘信息所需功耗特別小，因此不用擔心耗電的問題，從而節(jié)約能源。DS1302芯片的引腳圖如圖3-4所示：圖3-4DS1302芯片的引腳圖DS1302芯片和STC89C52RC單片機的接口電路原理圖如圖3-5所示：圖3-5DS1302芯片和STC89C52RC單片機的接口電路原理圖3.2.2檢測電路設(shè)計該自動窗簾控制系統(tǒng)其中一個功能是根據(jù)光照強度的變化自動的開啟或者關(guān)閉窗簾，再由本著控制成本和節(jié)約能源的原則，選擇光敏電阻這一敏感元件作為實現(xiàn)功能的主要元件。光敏傳感器在該電路部分用到的是光敏電阻。光敏電阻對于光照強度具有很高的敏感性，光照強度作用越強，光敏電阻的阻值就會越小，流過光敏電阻的電流就會越大。光敏電阻常用的材質(zhì)是硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁等材料。光敏電阻屬于半導體光敏器件，對于惡劣的環(huán)境有很強的適應能力和抗干擾的能力。因此，光控路燈等自動控制產(chǎn)品中會優(yōu)先考慮光敏電阻。由于光敏電阻這些良好的特性，該自動窗簾控制系統(tǒng)選擇了光敏電阻元件。傳感器控制電路由運算放大器組成傳感器控制電路的硬件電路部分，由于在放大器的同相端有兩個電阻的作用將輸出的電壓作為基準電壓，在反相輸入端則是通過利用光敏電阻對光照強度和溫度的敏感性傳送輸入信號，把比較后的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號后送入單片機STC89C52RC的P35接口和P36接口，在數(shù)字信號經(jīng)過單片機的處理之后決定給步進電機的命令是步進電機正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)從而用于控制窗簾的開啟和關(guān)閉，從而實現(xiàn)通過光照強度來控制窗簾開啟和關(guān)閉的功能。集成運算放大電路集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和地輸入電阻的多級直接耦合放大電路，它的種類很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處。集成運算放大器組成部分如圖3-6所示：差分輸入級輸出級電壓放大級差分輸入級輸出級電壓放大級偏置電流偏置電流圖3-6集成運算放大器組成部分該系統(tǒng)選擇的器件是LM393。LM393芯片的主要優(yōu)點是：高精度比較器；減少由于溫漂引起的失調(diào)電壓；工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源：±1～±18V；輸入工模電壓范圍接近低電平。LM393芯片實物圖如圖3-7所示：圖3-7LM393芯片實物圖LM393芯片功能框圖如圖3-8所示：圖3-8LM393芯片功能框圖使用LM393的注意事項：比較器的沒有用的引腳必須全部接地。LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍。差分輸入的電壓可以大于電源電壓，但保護部分必須能夠阻止輸入電壓壓向負端-0.3V。光敏電阻檢測模塊電路原理圖如圖3-9所示：圖3-9光敏電阻檢測模塊電路原理圖3.2.3驅(qū)動模塊電路設(shè)計步進電機步進電機是一種執(zhí)行元件，通過把電信號轉(zhuǎn)化成為角位移進行操作。該步進電機是通過控制脈沖信號的頻率從而控制轉(zhuǎn)速的大小，通過控制脈沖信號的數(shù)量大小控制該步進電機每次轉(zhuǎn)動的位移量。因此，步進電機廣泛應用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠的獲得較高的位置精度，這對于窗簾開啟或者關(guān)閉有著重要的影響。該系統(tǒng)采用的步進電機型號為：28BYJ-48，該型號的步進電機的電壓為直流電壓5V-12V。驅(qū)動方式如表3-1所示：表3-1步進電機驅(qū)動方式導線顏色123456785紅++++++++4橙——3黃———2粉———1藍———紅色線接5V電源，橙色線接P1.3接口，黃色線接P1.2接口，粉色線接P1.1接口，藍色線則接P1.0接口。步進電機實物圖如圖3-10所示：圖3-10步進電機實物圖步進電機控制模塊的電路原理圖如圖3-11所示：圖3-11步進電機控制模塊原理圖晶體管陣列因為單片機接口的輸出信號不夠大，因此需要通過該晶體管陣列經(jīng)過放大后再連接相應的接口。該自動窗簾控制系統(tǒng)使用的是ULN2003達林頓晶體管陣列集成電路。單個達林頓晶體管的集電極額定電流為500mA；電流的放大系數(shù)較大；輸入阻抗很高；具有很好的兼容性。3.2.4鍵盤/顯示接口電路鍵盤設(shè)計電路用按鍵能夠手動的干預單片機的運行。該自動窗簾控制系統(tǒng)中一共有4個按鍵，K1鍵用來設(shè)置日期和時間，K2鍵和K3鍵分別用來調(diào)整日期和時間的加減，K4鍵用來切換工作模式。按鍵接口電路原理圖如圖3-12所示：圖3-12按鍵接口電路原理圖顯示設(shè)計電路現(xiàn)代科學技術(shù)關(guān)于顯示器的設(shè)計一般有：LED數(shù)碼管、液晶顯示器和發(fā)光管等作為單片機應用系統(tǒng)的顯示器件。其中LED和LCD成本低，配置靈活，與單片機接口方便，故廣泛應用。因此，根據(jù)成本和實用價值選擇用1602字符型液晶顯示器作為該自動窗簾控制系統(tǒng)的顯示器。1602字符型液晶顯示器實物圖如圖3-13所示：圖3-131602字符型液晶顯示器實物圖該顯示器的特點：顯示質(zhì)量高。畫面可以一直顯示而不會有閃爍的現(xiàn)象。接口數(shù)字化。因為該顯示器顯示的是數(shù)字，便于操控。體積較小，更加輕便。由于該顯示器顯示屏的電極控制液晶分子顯示，所以更輕便。低功耗。液晶顯示器主要在電極和驅(qū)動上面進行消耗，因此比較消耗較小。1602液晶模塊控制指令表如表3-2所示：表3-21602液晶模塊控制指令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容讀操作時序如圖3-14所示：圖3-14讀操作時序?qū)懖僮鲿r序如圖3-15所示：圖3-15寫操作時序液晶顯示電路原理圖如圖3-16所示：圖3-16液晶顯示電路原理圖3.2.5紅外遙控電路紅外線遙控電路部分主要分為調(diào)制、發(fā)射信號、接收信號三個部分。紅外線接收模塊中有一體化紅外線接收頭，其內(nèi)部最主要為紅外線接收電路，包含了紅外線檢測二極管、放大器、帶通濾波電容、比較器等部分，其作用是把接收到的調(diào)制波進行解調(diào)。紅外線一體化接收頭HX1838是一個擁有三管腳的元器件，它是由VCC、GND以及數(shù)據(jù)的輸出Out三個管腳組成。和單片機進行連接的時候，紅外線一體化接收頭的輸出管腳一般都是和單片機的外部中斷進行連接，并且為了加強傳輸能力一般都會加上一個上拉電阻。紅外線一體化接收頭實物及管腳連接電路如圖3-17所示：圖3-17紅外線一體化接收頭實物及管腳連接電路發(fā)射部分則是用到了現(xiàn)有的紅外線遙控模塊。下圖是每一個按鍵所對應的數(shù)據(jù)，例如我按下按鍵5，通過這個遙控所發(fā)送的數(shù)據(jù)就是1CE3，其中1C是數(shù)據(jù)碼，E3是數(shù)據(jù)反碼。引導碼、兩個地址碼以及數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼組成了一幀完整的紅外線載波數(shù)據(jù)，所以如果有數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼就能夠判斷和處理數(shù)據(jù)了。紅外線遙控器按鍵數(shù)據(jù)及實物圖如圖3-18所示：圖3-18紅外線遙控器按鍵數(shù)據(jù)及實物圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計該自動窗簾的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計部分主要包括：時鐘程序設(shè)計部分、顯示子程序設(shè)計部分、鍵盤子程序設(shè)計部分和步進電機控制程序設(shè)計部分。4.1系統(tǒng)軟件總設(shè)計主程序主要用來實現(xiàn)單片機的初始化運行，控制按鍵，紅外線檢測，光照強度檢測，步進電機調(diào)速及運行，液晶屏幕的顯示等功能。進行程序初始化，然后用按鍵或者紅外遙控進行模式選擇，接著利用光敏電阻檢測光照強度經(jīng)過單片機進行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送信號給步進電機從而控制窗簾的開關(guān)。主程序設(shè)計流程圖如圖4-1所示：開始開始程序初始化程序初始化按鍵與紅外檢測按鍵與紅外檢測光敏檢測光敏檢測數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理步進電機程序步進電機程序結(jié)束結(jié)束圖4-1主程序設(shè)計流程圖4.2系統(tǒng)子程序設(shè)計4.2.1步進電機程序設(shè)計步進電機從單片機接收指令，驅(qū)動步進電機進行正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，再根據(jù)設(shè)置好的轉(zhuǎn)動時間判斷窗簾是否到達指定的位置。工作流程如圖4-2所示：圖4-2工作流程步進電機轉(zhuǎn)向表如表4-1所示：表4-1步進電機轉(zhuǎn)向表橙黃粉藍十六制（P2口）10000X0811000X0C01000X0401100X0601000X0200110X0300010X0110010X094.2.2鍵盤消抖程序設(shè)計在按下按鍵的時候總會產(chǎn)生抖動導致這個時候的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果處理不好，容易造成單片機對命令的執(zhí)行錯誤，系統(tǒng)的運行就會出現(xiàn)問題。解決辦法：利用軟件延時的特性。在按鍵按下之后設(shè)置一個非常短暫的延時判斷是否按鍵被按下，再加上按鍵釋放就可以每按一次按鍵就執(zhí)行一次該程序，而且不會出現(xiàn)多次執(zhí)行的情況。鍵盤設(shè)計程序的流程圖如圖4-3所示：開始N是否按下按鍵YN加延時判斷是否按下Y按鍵釋放執(zhí)行程序結(jié)束結(jié)束圖4-3鍵盤設(shè)計程序4.2.3三種模式控制作用下的系統(tǒng)流程圖當沒有按下按鍵K4的時候，按下按鍵K2則打開窗簾，按下按鍵K3則關(guān)閉窗簾；當按下一次按鍵K4的時候，根據(jù)光敏電阻接收到的光照強度的大小通過LM393電路進行選擇是否打開窗簾；當按下兩次按鍵K4的時候，則通過設(shè)定開關(guān)時間進行窗簾的打開和閉合。三種模式控制作用下的系統(tǒng)流程圖如圖4-4所示：圖4-4三種模式控制作用下的系統(tǒng)流程圖4.2.4按鍵控制下的系統(tǒng)流程圖當按鍵K4未按下時進入手動模式，按鍵K1選擇數(shù)據(jù)，使其可進行更改，每按一次按鍵K2和按鍵K3分別為數(shù)據(jù)的加一次或減一次；當按鍵K4被按一次時進入自動模式，按鍵K1選擇數(shù)據(jù)，每按下一次按鍵K2和按鍵K3分別為數(shù)據(jù)的加一次或減一次；當按鍵K4按下兩次時進入定時模式，按鍵K1選擇數(shù)據(jù)，每按下一次按鍵K2和按鍵K3分別為數(shù)據(jù)的加一次或減一次。按鍵控制下的系統(tǒng)流程圖如圖4-5所示：圖4-5按鍵控制下的系統(tǒng)流程圖5系統(tǒng)調(diào)試及運行5.1硬件調(diào)試該系統(tǒng)的硬件調(diào)試即是通過系統(tǒng)運行，經(jīng)過軟件的模擬運行和萬用表對接口電路的檢查和測試，查找出系統(tǒng)所存在的問題并解決問題的過程。靜態(tài)調(diào)試系統(tǒng)未工作時的調(diào)試是靜態(tài)調(diào)試。第一步：目測。檢查各個硬件模塊部分及各種元器件是否已經(jīng)斷開電源，保證系統(tǒng)硬件電路的安全。第二步：用萬用表測試。用萬用表檢查電路的連接點是否有問題，然后檢查是否有短路問題的存在。第三步：增加電源檢測。給電路板加上電源進行通電測試，檢測所有的元器件是否符合電壓的標準值。第四步：聯(lián)機檢查。在整個系統(tǒng)連接完整以后再對系統(tǒng)進行詳細的檢查。該系統(tǒng)實物圖如圖5-1所示：圖5-1系統(tǒng)實物圖動態(tài)調(diào)試在系統(tǒng)工作的情況下檢測電路硬件中的問題，從而排除安全隱患及故障等問題。動態(tài)調(diào)試一般由遠到近，由分到合。系統(tǒng)實物圖背面如圖5-2所示：圖5-2系統(tǒng)實物圖背面5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試就是通過在電腦的運行程序進行匯編和仿真的過程，通過程序的運行從而找出存在的問題并解決問題，保證軟件程序的正確無誤以及完美運行。在硬件電路系統(tǒng)解決問題并確認無誤之后，再進行軟件程序的調(diào)試。再硬件和軟件的調(diào)試都已經(jīng)調(diào)試完成之后，進行軟硬件整體調(diào)試檢查電路是否還存在問題，是否能夠按照指令進行打開和關(guān)閉窗簾的操作。6結(jié)論該自動窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計的主要原理是光敏電阻設(shè)定一個標準值，當光敏電阻受到光照強度的影響產(chǎn)生不同的電流，傳感器測量經(jīng)過光敏電阻的電流并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后將模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號傳送給單片機，經(jīng)過單片機的計算處理后，發(fā)送不同的控制指令傳送給步進電機，控制步進電機執(zhí)行相應的指令，做出相應的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)的動作，最終實現(xiàn)自動控制窗簾的開啟和關(guān)閉。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)定時控制的功能，又新設(shè)計了定時功能所需要的電路設(shè)計圖，從而可以讓人們自主設(shè)置窗簾的開啟和關(guān)閉的時間。該自動窗簾控制系統(tǒng)的硬件部分主要是針對該系統(tǒng)所