【正文】 西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目基于單片機(jī)的智能窗簾設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)院（系）機(jī)械電子工程專 業(yè)自動(dòng)化指導(dǎo)教師時(shí) 間2012年6月7日 基于單片機(jī)的智能窗簾設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書自動(dòng)控制在現(xiàn)代家居中有著較好的發(fā)展前景。目前，家庭居住環(huán)境的采光及避光問題主要采用的是手動(dòng)開閉窗簾，手動(dòng)開閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化，可能對(duì)用戶造成一定的困擾，窗簾控制系統(tǒng)可以解決這些問題。本文綜述了窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作過程，介紹了設(shè)計(jì)制作一個(gè)完整的窗簾控制系統(tǒng)需要做的理論分析以及其制作過程。自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)核心采用的是單片機(jī)AT89C51，設(shè)計(jì)了紅外遙控、按鍵等外圍電路，在keil C環(huán)境下編寫了系統(tǒng)各模塊的程序，整個(gè)系統(tǒng)在各模塊的配合下可實(shí)現(xiàn)紅外控制、定時(shí)控制等功能。該設(shè)計(jì)在Protues環(huán)境中進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確合理性。最后依據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖，搭建了實(shí)物系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)基礎(chǔ)完成了設(shè)計(jì)所要求的功能。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，自動(dòng)控制，AT89C51，ProtuesDesign of Intelligent Curtain based on microcontrollerDesign DescriptionElectronics and automatic control is an important branch of information science, and they now have a better prospect. Now, According to the requirements of living environments, this design made full use of the SCM controlling system of AT89C51,followed by the sensor, keyboard and display interface circuit and the signal conditioning on the different controlling mode, we realize to control the curtain machine by mutual transformation of semiautomatic and automatic controlling and infrared remoter. Focusing on the curtain during automatic control system design, hardware and software debugging process and other issues, the system can be realized through the illumination intensity in accordancecontrol the curtains down..Key Words：SCM, Automatic control, AT89C51, Protues目 錄 5 課題背景及意義 5 設(shè)計(jì)思想及基本功能 6 說明書基本內(nèi)容安排 6 8 8 9——AT89C51 9 10 12 13 14 14 16 17 18 19 7段LED數(shù)碼管 203系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 222 222 22 22 24 24 25 26 LED顯示程序設(shè)計(jì) 2294仿真與調(diào)試 230 30 Protues仿真 30 Protues軟件運(yùn)行 30 31 32 實(shí)物展示 32 34 35參考文獻(xiàn) 36附錄1：元器件清單 37附錄2：原理圖 38附錄3：源程序 3945 第 頁 課題背景及意義21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，知識(shí)與科技成為時(shí)代的潮流，在它們的推動(dòng)下，智能化得到了很大的發(fā)展，其作用在人們的日常生活中得到顯現(xiàn)。智能控制系統(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合而發(fā)揮作用。在通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)的迅猛發(fā)展潮流下，家庭生活實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化與智能化，居家環(huán)境也變得更加舒適與安全。智能化控制的工作原理自然離不開運(yùn)算和控制單元，而該系統(tǒng)采用的主控器件AT89C51，正是運(yùn)算與控制單元的集合體。系統(tǒng)的整體主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由單片機(jī)擴(kuò)展的外圍電路以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制功能的接口電路組成；軟件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種程序組成。同時(shí)，系統(tǒng)在針對(duì)人們一般需求的設(shè)計(jì)開發(fā)外，還提出多種解決方案，在考慮到經(jīng)濟(jì)性和簡(jiǎn)便性的前提下，可以供日后對(duì)控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。 目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正在朝巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化三個(gè)方向發(fā)展；從單片機(jī)誕產(chǎn)生到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展成為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。中國使用單片機(jī)的歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時(shí)間里發(fā)展極為迅速。早在單片機(jī)出現(xiàn)時(shí)，Intel公司就給他們的單片機(jī)取名為嵌入式微控制器（embeddedmicrocontroller）。單片機(jī)的最明顯的優(yōu)勢(shì)，就是可以嵌入到各種控制儀器、智能設(shè)備中。這一點(diǎn)是在巨型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。 數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)發(fā)展: 數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝上。 現(xiàn)在的單片機(jī)基本上采用CMOS技術(shù)和光刻工藝，這些技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和工作過程中的可靠性。隨著集成電路的不斷發(fā)展，單片機(jī)在內(nèi)部集成了各種功能的部件，這些部件包括一般常用的電路，如定時(shí)器，比較器，A/D轉(zhuǎn)換器，D /A轉(zhuǎn)換器；有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。在系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，使單片機(jī)在變頻控制中方便使用。（1）現(xiàn)在單片機(jī)的功耗越來越小，設(shè)置了包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等多種工作方式。（2）現(xiàn)在單片機(jī)的封裝技術(shù)也已大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。（3）擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一。（4）功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)采用了一些新的抗干擾技術(shù)，使單片機(jī)的可靠性不斷提高。一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統(tǒng)的可靠性。此外，單片機(jī)系統(tǒng)在電路設(shè)計(jì)、印制電路板的設(shè)計(jì)、布線與制造工藝、系統(tǒng)安裝時(shí)有無良好的接地，所好隔離與屏蔽，濾波等，都直接影響應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。微型單片化現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。 設(shè)計(jì)思想及基本功能該系統(tǒng)具有一般的窗簾控制系統(tǒng)的最基本的功能，即通過電動(dòng)按鈕來開閉窗簾，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的思想，盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，用最簡(jiǎn)單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。智能窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)基本功能：（1）紅外控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過遙控器的三個(gè)按鍵“開關(guān)停”進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；（2）定時(shí)控制：此功能是根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間一次性開關(guān)窗簾。 說明書基本內(nèi)容安排該設(shè)計(jì)通過分析電動(dòng)窗簾的現(xiàn)狀和人們對(duì)自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的功能的需求，從而對(duì)自動(dòng)窗簾控制器進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)作為主控制芯片，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，此外，輔助以鍵盤和顯示電路，在各個(gè)電路模塊的配合下最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的智能化要求。自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要分為一下幾個(gè)章節(jié)：（1）緒論：介紹目前國內(nèi)外電動(dòng)窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀和研究的目的和意義。（2）核心芯片：介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)中幾個(gè)核心芯片的特點(diǎn)及在設(shè)計(jì)中起到的作用（3）硬件原理電路設(shè)計(jì)：采用89C51單片機(jī)作為控制核心，并且輔助以外圍電路，其中包括定時(shí)電路，步進(jìn)電機(jī)控制電路，顯示電路等一系列相關(guān)電路。（4）軟件設(shè)計(jì)：介紹各個(gè)功能模塊的的設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)思路。（5）總結(jié)：針對(duì)設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行再思考以及提出自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)是基于滿足設(shè)計(jì)要求的前提并且根據(jù)理論上的可實(shí)現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，而進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本章從人們對(duì)系統(tǒng)功能需求出發(fā)，在綜合考慮各種因素的情況下，設(shè)計(jì)出自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體構(gòu)架，并且在基本功能需求的基礎(chǔ)上盡可能考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對(duì)生活舒適性的追求越來越強(qiáng)烈，而窗簾在每個(gè)家庭生活是必備的，其基本功能是保護(hù)住戶的隱私以及遮蔽陽光等?；谶@些作用窗簾的便利性自然也受到家庭的關(guān)注。但傳統(tǒng)的窗簾絕大部分是用手去開關(guān)，每天開關(guān)不僅不省力，而且還可能錯(cuò)過最佳光照時(shí)間，尤其是大窗簾，比較重，而且長(zhǎng)，在開閉時(shí)需要費(fèi)很大力氣才能開關(guān)窗簾，特別不方便；針對(duì)這種現(xiàn)象，電動(dòng)窗簾便由此產(chǎn)生?，F(xiàn)有的電動(dòng)窗簾基本上都可以利用按鍵控制，自動(dòng)開關(guān)閉窗簾，雖然省了力氣，但是有些方面的設(shè)計(jì)還是不夠人性化。對(duì)此，本控制系統(tǒng)提出可定時(shí)開關(guān)窗簾，具體有以下幾大功能：（1）紅外控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過遙控器的三個(gè)按鍵“開關(guān)停”進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；（2）定時(shí)控制：此功能是根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間一次性開關(guān)窗簾。自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖21所示。圖21智能窗簾結(jié)構(gòu)框圖發(fā)送紅外信號(hào)，紅外接收裝置將發(fā)送到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳入的信號(hào)由AT89C51單片機(jī)來控制，并且做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來顯示定時(shí)系統(tǒng)的設(shè)定時(shí)間。鍵盤作為輸入設(shè)備，設(shè)定時(shí)間來確定何時(shí)開關(guān)。該系統(tǒng)核心芯片主要有單片機(jī)AT89C51，時(shí)鐘芯片DS1302，紅外驅(qū)動(dòng)PT2262?！狝T89C51 單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）、定時(shí)器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微控制器。AT89C51單片機(jī)是低功耗、