【正文】 活中的廣泛應(yīng)用 ,自動(dòng)窗簾已經(jīng)成為未來家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向 ,在不久的將來 ,沒有自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看 ,在未來的 20 年時(shí)間里 ,自動(dòng)窗簾行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一 ,其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。 課題的研究工作 智能家居系統(tǒng)是一個(gè)大的社會(huì)系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國(guó)智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。自動(dòng)窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個(gè)很重要的部分 ,需要在我國(guó)智能家居這一領(lǐng)域 ,建立起一個(gè)具有中國(guó)特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。讓自動(dòng)窗簾系統(tǒng)在我國(guó)并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前。現(xiàn)有的電 動(dòng)窗簾機(jī)的控制方式有固定式開關(guān)控制、遙控、光控、聲控等 ,其中以前兩種形式居多。就實(shí)用程度和經(jīng)濟(jì)角度來說，用固定式開關(guān)控制方式較好，這是因?yàn)榇昂煹拈_閉不像電視機(jī)等家電產(chǎn)品開閉得那樣頻繁 ,每天開閉的次數(shù)不多 ,因此安裝在固定的地方使用也相當(dāng)方便，如把開關(guān)裝在床頭柜等電器綜合控制系統(tǒng)中 ,睡在床上就能控制窗簾的開閉。利用觸摸開關(guān) ,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)斷電 ,既安全又節(jié)能 ,但最重要的一點(diǎn)就是沒有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化 ,沒的擺脫對(duì)人的依賴作用。而采用遙控控制時(shí) ,需要候機(jī)電源 ,不可能完全斷電而且增加遙控功能 ,也增加了成本 ,售價(jià)也相應(yīng)提高。 窗簾機(jī)的控制方式大體上有三種 :聲控、光控、時(shí)控 ,聲控和遙控屬于半自動(dòng)類 。而光控雖屬全自動(dòng)式 ,但因光敏器件的靈敏度 ,冬夏等不同季節(jié)的光照度的不同 ,以及人們對(duì)起閉窗簾在時(shí)間上的要求不同 ,而難以實(shí)施和普及。因此，時(shí)控式的全自動(dòng)窗簾機(jī)便成了專業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計(jì)人員的熱門課題。根據(jù)以上自動(dòng)窗簾有些不能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化 。有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化 ,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,性能不夠穩(wěn)定；有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化 ,且性能還可以 ,但價(jià)格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用。所以我想利用價(jià)格相對(duì)便宜的紅外線遙控發(fā)射芯片、單片機(jī)作為主要控制器件 ,來完 成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要有如下幾方面的特點(diǎn) : ，這樣既方便又實(shí)惠，可謂一物兩用。 。通過對(duì) DS1302 芯片的設(shè)定 ,讓用戶可以隨自己的生活習(xí)慣方便的自動(dòng)開關(guān)窗簾 ,無需手動(dòng)。 ,不會(huì)干擾其它電器的正常工作 ,也不會(huì)影響鄰近的無線設(shè)備。超距離遙控 ,可達(dá) 8～ 9m。 ,防止停電后采用手動(dòng)控制。 1 。以往的遙控電動(dòng)窗簾都是向一邊拉或向上拉 ,而本設(shè)計(jì)為向兩邊打開 ,隨個(gè)人的愛好可以控制其大小。 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作可靠。 1 第一章 核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹 為使基于單片機(jī)控制的紅外線遙控系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中方便快捷 ,并且具有較高的性能 /價(jià)格比 ,所以對(duì)該系統(tǒng)的原器件作了精心挑選。按在實(shí)際工作中的作用 ,可分為以下幾個(gè)部分 :AT89C2051 單片機(jī)是整個(gè)電路的核心 ,它控制其它模塊來完成各種復(fù)雜的操作 。紅外線一體化接受頭負(fù)責(zé)接受命令 。芯片 DS1302 負(fù)責(zé)時(shí)鐘的運(yùn)行及設(shè)置參數(shù)的存儲(chǔ) 。 中央控制芯片 AT89C2051 89C2051 是由 ATMEL 公司推出的 一種小型單片機(jī) ,95 年出現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù) ,降低了制造成本 ,其軟件、硬件與 MCS51 完全兼容 ,且采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造 ,將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中 ,可以很快被中國(guó)廣大用戶接受。其程序的電可擦寫特性 ,使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易 ,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C2051 的特點(diǎn) 89C2051 有很寬的工作電源電壓 ,可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的 1/4。 89C2051 工作于 12Hz 時(shí) ,動(dòng)態(tài)電流為 ,空閑態(tài)為 1mA,掉電狀態(tài)僅為 20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 AT89C51 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ?AT89C2051與 MCS51 系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； ?片內(nèi)有 4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器； ?全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz～ 24MHz； ?三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 。 ?128 8 位內(nèi)部 RAM。 ?32 位雙向輸入輸出線 。 ?兩個(gè)十六位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 。 ?五個(gè)中斷源 ,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) 。 ?一個(gè)全雙工的異步串行口 。 ?間歇和掉電兩種工作方 式。 AT89C2051 的引腳功能 AT89C2051 的 接 口線 包括 ： P0、 P P P3共四個(gè)八位口。 1. P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。 P0 口也用以輸出外部存儲(chǔ)器的低 8位地圖 1址。由于是分時(shí)輸出 ,故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存 ,地址鎖存 ,信號(hào)用 ALE。 2. P1 口是專門供用戶使用的 I/O 口 ,是準(zhǔn)雙向口。 3. P2 口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高 8 位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí) ,P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用 ,P2 口也是準(zhǔn)雙向口。 1 4. P3 口是雙功能口 ,該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一 I/O 功能或第二I/O 功能。 作為第一功能使用時(shí)操作同 P1口。 P3 口的第二功能如表 所示。 紅外線 接受模塊 TSOP18xx 遙控器發(fā)射裝置首選家用彩電遙控器。因?yàn)槟壳?,彩電和 VCD 已走進(jìn)千 家萬戶，而其所帶的紅外線遙控器給這些家電的操作帶來了極大的方便 ,而接受只需一個(gè)紅外線一體化接受頭就行了。 近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展 ,無線通信技術(shù)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透 ,特別是利用紅外線進(jìn)行通信無論從小型化、輕量化、還是從安全性等方面考 慮 ,其可行性都比較高。紅外數(shù)據(jù)通訊實(shí) 際是利用紅外線作為通訊載體 ,由紅外發(fā)射器和紅外接收器來完成信號(hào)的無線收 發(fā)。在發(fā)射端 ,對(duì)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)經(jīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)制后 ,送入電光變換電路 ,驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外 光脈沖 。在接收端 ,紅外接收器對(duì)收到的紅外信號(hào)進(jìn)行光電變換 ,并進(jìn)行解調(diào)后 ,恢復(fù)出原信號(hào)。在紅外數(shù)據(jù)通訊中 ,紅外接收器件的選擇是紅外數(shù)據(jù)通訊中至關(guān)重要的因素。 紅外線一體化接受頭 TSOP18xx 系列是 Temic 公司新近推出的一體化紅外線接收模塊 ,集紅外線接收、放大、解調(diào)于一體 ,不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL電平信號(hào) 兼容的所有工作；而 體積只有普通三極管大小一樣，適合各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸 ,其傳輸距離大于 4米。 紅外線接收模塊 TSOP18xx系列的管腳分布如圖 ， 2 分別為電源和地 ,3 為信號(hào)輸出端 ,其輸出電平和 TTL 電平兼容。 TSOP18xx 系列的特性如下： 端口引腳 引腳功能 RXD(串行口輸入端 ) TXD(串行口輸出端 ) 0(外部中斷 0請(qǐng)求端，低電平有效 ) (外部中斷 1請(qǐng)求端，低電平有效 ) T0(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)脈沖 輸入端 ) T1(定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)脈沖 輸入端 ) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出端 ) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出端 ) 表 P3 口引腳功能說明 圖 TSOP18xx 1 ?多種接收頻率可供選擇 :30KHz、 33KHz、 36KHz、 Hz、 38KHz、 40KHz、56KHz； ?大范圍工作電壓 :(36) V； ?工作電流 :3mA； ?遙控距離 :大于 4m. ?內(nèi)置金屬保護(hù)裝置； ?綜合限幅電路功能； ?多 種主要傳輸碼； ?智能自動(dòng)增益控制 (AGC)。 TSOP18 xx 系列紅外線模塊接收器的受光面一側(cè)為黑色環(huán)氧聚焦濾波透鏡，此透鏡消除了可見光對(duì)它的干擾 ,對(duì)于提高可靠性及濾除光噪聲至關(guān)重要。模塊內(nèi)含紅外線 PIN 接收管、前置放大器和解調(diào)器。當(dāng)紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)空間傳送到 TSOP18 xx 系列模塊時(shí) ,模塊內(nèi)部 PIN 紅外線接收管將紅外光轉(zhuǎn)換為電信號(hào) ,該信號(hào)經(jīng)前置放大、解調(diào)后由 3腳輸出與 TTL 電平兼容的電信號(hào) ,該信號(hào)能直接送入到微控器等要求 TTL 電平信號(hào)輸入的芯片中 。 紅外線發(fā)射碼組成 要使用紅外線一體化接受頭接受遙控器發(fā)射的紅外線 ,再通過單片機(jī)解碼，那就。必須先了解紅外線發(fā)射器所發(fā)射的紅外線碼的組成。 一般的彩電、 VCD 遙控器的編碼 ,大概有以下兩種編碼格式（ Format）。第一種格式為 191 901 1621 格式；第二種為 3010 格式。其中尤以第一種格式用得最多。要識(shí)別一個(gè)遙控器的格式很簡(jiǎn)單 ,只要把遙控器拆開 ,看它所用的集成塊型號(hào)就知道 ,比如 uPD162 SAA3010,其格式就是 162 3010 格式。下面分別具體說明這兩種編碼格式。 第一種格式以 1621 為例 ,當(dāng)按下遙控器上的 某個(gè)按鍵時(shí) ,遙控器將發(fā)射出一幀數(shù)據(jù) ,幀數(shù)據(jù)的編碼格式由三部分組成：引導(dǎo)碼（ Lead code）、客戶碼 (Custom code)和數(shù)據(jù)碼（ Data code）， 對(duì)于一個(gè)遙控器來說 ,每個(gè)按鍵所發(fā)射的幀數(shù)據(jù)的客戶碼總是一樣的 ,有區(qū)別的只是數(shù)據(jù)碼。其中 9012 和 191 1621 格式的唯一區(qū)別就是引導(dǎo)碼的高電平寬度不一樣， 9012 格式為 ,1913 和 1621 格式為 9ms。幀結(jié)構(gòu)中的客戶碼和數(shù)據(jù)碼各有兩個(gè)字節(jié) ,第一個(gè)字節(jié)和第二個(gè)字節(jié)互為按位取反 ,其中客戶碼的高4 位與低 4位又互為按位取反?！?0’碼由 高電平和 低電平組合而成、‘ 1’碼由 高電平和 低電平組合而成。碼元的高電平信號(hào)采用 38kHz 矩形波 (載波 )調(diào)制發(fā)射，載波占空比 (Duty)為 1/3，低電平無信號(hào)發(fā)射。 第二種格式 3010 與第一種格式截然不同 ,它是以信號(hào)脈沖的上升沿和下降沿來分別表示‘ 1’碼和‘ 0’碼的。每一幀由起始位 (Start bit)、擴(kuò)展位 (Enlarged bit)、翻轉(zhuǎn)位 (Toggle bit)、系統(tǒng)位 (System bit)和數(shù)據(jù)位 (Data bit)組成。 時(shí)鐘芯片 DS1302 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí) ,具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信 ,并可采用突發(fā)方式 1 一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31 8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳 ,同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302 由 Vcc1 供電。 X1和 X2是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯 ,允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化 ,允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送 ,I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說明。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 下圖 為DS1302 的引腳功能圖： DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如圖 ?？刂谱止?jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。位 5至位 1指示操作單元的地址 。最低有效位 (位0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RAM 圖 DS1302 引腳功能圖 圖 DS1302 的控制字 1 數(shù)據(jù)輸入與輸出 (I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK脈沖的下 降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。 DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見圖 。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等