【文章內容簡介】 宙天體、動物樂園、植物王國、卡通世界、地揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 理知識、詩詞書法典范等。對于不同地區(qū)、民族、信仰、文化層次的人群也設計出既有文化內函，又有地域特點的窗簾。 情趣創(chuàng)新：窗簾每天都要在人們眼中出現，因此，除了美觀溫馨外，還應該有情趣，在圖案設計、材料及工藝選用都增加一些情趣成分。如采用變色技 術、夜光技術可給窗簾增加新的活力。窗簾行業(yè)還可與電器技術結合，移動時發(fā)出美妙的音樂，定時開閉、達到叫早或催眠的效果，使之更加人性化。 從上面的文章中大家可以清晰的來了解到窗簾的一個復雜而又悠久的發(fā)展史，能對窗簾有一個更好的了解。 無線電動窗簾的現狀 隨著科技的發(fā)展，人民生活和工作條件的不斷改善，電動窗簾越來越為人所接受，在歐美等發(fā)達國家，電動窗簾已廣泛應用。電動窗簾產品不但實現了電動化，通過紅外線、無線電遙控或定時控制實現自動化，而且運用陽光、溫度、風等電子感應器，實現產品的智能化操作，降低勞動強度 ，延長產品的使用壽命。 電動窗簾，與傳統(tǒng)不同的是：環(huán)形滑線與吊環(huán)不再縛為一體，而是通過磁力相聯(lián)系。具體結構是：滑線上縛有永磁體，在封閉的簾桿內腔運行，磁力透過簾桿牽引吊環(huán)。這種新型電動窗簾滑線不外露，不會蒙塵和纏繞，可以電動手拉兼容，做浴簾也很適宜。一種電動窗簾，由電機、減速輪組、主動輪、滑輪和環(huán)形滑線組成，其特征是：滑線上縛有一或二只永磁體，與之相對應有一或二只吊環(huán)是磁性材料制成；沿線和永磁體在由非磁性材料制成的簾。桿內腔運行，而吊環(huán)全部套在簾桿外周或嵌進下部開的縫內，永磁體用磁力牽引吊環(huán)。 選題 目的和意義 隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的改變，寬大窗戶的辦公和生活建筑越來越多。這種建筑結構美觀，采光良好。但是，窗戶的高度或者寬度超過 4米以后手拉窗簾卻比較困難。而現在的房地產商幾乎卻都沒有為用戶考慮這個問題，使一些高檔住宅反而帶來了生活上的不便，解決這個問題的方法是使用窗簾機。 窗簾機是專門為高大的窗戶設計的窗簾控制裝置，根據功能不同可以分為電動、遙控、自動和智能等多種規(guī)格。電動窗簾機是通過窗簾機上的控制按鍵操作窗簾開合的一種最簡單的窗簾機，僅僅解決了手動窗簾的問題，可還需要人來近距離操作，電動窗 簾使一些超高、超寬窗簾的操作變得比較容易。但是因為這種窗簾技術含量低，基本沒有廠家作大規(guī)模工業(yè)化生產；遙控窗簾機可以遠距離操揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 作窗簾的開合，使用更為方便，自動窗簾機具有自動控制功能，可以滿足用戶各種情況下的使用要求。 選題的要求 （ 1） 進一步熟悉和掌握單片機的內部結構和工作原理，了解單片機應用系統(tǒng)設計的基本方法和步驟 （ 2）掌握單片機仿真軟件 Proteus 的使用方法； （ 3）掌握鍵盤和顯示器在的單片機控制系統(tǒng)中的應用。 （ 4）掌握撰寫課程設計報告的方法。 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 第二章 課題設計方案 方案選擇 方案一：采用數字電子技術，利用 555 定時芯片構成多諧振蕩器，或采用外圍的晶振電路作為時鐘脈沖信號，采用計數芯片對脈沖盡心脈沖的計數和分頻，最后通過譯碼電路對數據進行譯碼，將譯碼所得的數據送給數碼管顯示。 方案二：采用 EDA 技術，根據層次化設計理論，該設計問題自頂向下可分為分頻模塊，控制模塊 計量模塊、譯碼和動態(tài)掃描顯示模塊。 方案三：采用 MCU 技術，通過單片機作為主控器，利用 1602 字符液晶作為顯示電路，采用外部晶振作為時鐘脈沖，通過按鍵可以方便調節(jié)，一下是方案三的系統(tǒng)流程圖，本方案主要是必須對于數字電路 比較熟悉。 方案總結：通過各個方案的比較本次采用方案三，不但控制簡單，而且成本低廉，設計電路簡單。 設計方案 基于單片機的遙控窗簾的設計要求如下： 能夠實現自動控制模式與手動控制模式選擇，自動控制模式中系統(tǒng)可以自行判斷白天與夜間時段，并根據光線的變化自動開合窗簾；手動控制中操作者可以通過遙控器手動控制窗簾的開合，并可使窗簾在任意位置停止。 針對設計要求作如下設計，本裝置設計以單片機為核心，通過單片機發(fā)送相應的信號，利用繼電器控制直流電機正反轉和停止，來控制窗簾的上升、停止、下降等動作，采用定時的方法 ，最高點、最低點電機自動停止來防止窗簾的過卷，窗簾的操作可通過自動和無線遙控兩種方法完成。使用不同顏色的發(fā)光二極管對窗簾的當前位置進行顯示，使窗簾這種常用的家居用品更具人性化。揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 原理框圖 圖 21系統(tǒng)原理框 開始 單片機處理 光照檢測 過卷檢測 顯示部分 電機正轉 電機反轉 電機停止 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 第三章 系統(tǒng)硬件設計 功能模塊介紹 無線遙控控制 利用 315M 遙控器發(fā)出正轉、反轉和停止信號，與窗簾相連接的控制電路接收到控制信號后，根據遙控命令來控制電機的運行狀態(tài)，從而達到遠距離對控制窗簾的打開、閉合和停止。對于遙控窗簾來說 ，遙控器的按鍵需要一個打開按鍵和一個閉合按鍵來控制窗簾的打開和閉合。遙控器的按鍵還應加一個停止按鍵，這樣我們就不會為使電機運行而一直按著按鍵不放。這樣有兩個好處：一是方便用戶控制用戶在打開或關閉窗簾時不用一直按著按鍵；二是最大可能地降低遙控器和接收器功耗，這是因為遙控器在按下一次后發(fā)送一串數據后就可以立即進入睡眠，對于主機也不用時時檢測信號這樣就可以更好的降低功耗。 無線遙控主要用到 315M 無線遙控器，下面介紹 315M 遙控器： 數據發(fā)射模塊的工作頻率為 315M，采用聲表諧振器 SAW 穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當環(huán) 境溫度在－ 25～＋ 85 度之間變化時，頻飄僅為 3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數據傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的 LC 振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質微調電容，溫差變化及振動也很難保證已調好的頻點不會發(fā)生偏移。 發(fā)射模塊未設編碼集成電路，而增加了一只數據調制三極管 Q1,這種結構使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。比如用 PT2262 或者 SM5262 等編碼集成電路配接時，直接將它們的數據輸出端第 17腳接至數據模塊的輸入端即可。 數據模塊具有較寬的工作電壓范圍 3～ 12V，當電壓變化時發(fā)射頻率基本不變 ,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩(wěn)定地接收。當發(fā)射電壓為 3V時，空曠地傳輸距離約 20～ 50米，發(fā)射功率較小，當電壓 5V 時約 100～ 200 米，當電壓 9V 時約 300～ 500 米，當發(fā)射電壓為 12V 時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約 60 毫安，空曠地傳輸距離 700～ 800 米，發(fā)射功率約500 毫瓦。當電壓大于 l2V 時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點是發(fā)射功率比較大，傳輸距離 比較遠，比較適合惡劣條件下進行通訊。天線最好選用 25 厘米長的導線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 號傳輸時收很多因素的影響，所以一般實用距離只有標稱距離的一半甚至更少，這點需要開發(fā)時注意。 數據模塊采用 ASK 方式調制，以降低功耗，當數據信號停止時發(fā)射電流降為零，數據信號與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數據電平應接近數據模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調制效果。 發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應離開周圍器件 5mm 以上，以免受分布參數影 晌。模塊的傳輸距離與調制信號頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800 米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。 光照檢測部分 光敏電阻又稱光導管，為純電阻元件，其工作原理是基于光電導效應 (半導體材料受光照射后，其導電率發(fā)生變化的現象）。常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值 迅速減小的特性。這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻 器的阻值迅速下降。半導體材料受到光照時會產生電子一空穴對，使其導電性能增強，其阻值隨光照增強而減小，光線越強，阻值越低。光敏電阻是一種沒有極性的電阻器件。光敏電阻的響應時間一般為 250ms。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“ R”或“ RL”、“ RG”表示。 光敏電阻的工作原理： 當光照射到光電導體上時，若光電導體為本征半導體材料，而且光輻射能量又足夠強，光導材料價帶上的電子將激發(fā)到導帶上去，從而使導帶的電子和價帶的空穴增加，致使光導體的電導率變大。為實現能級的躍遷，入射光的能量必須大于光導體材料的禁帶寬度 Eg，即 hν = = ≥ Eg (eV) ?ch? ?揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 式中ν和λ — 入射光的頻率和波長。 一種光電導體，存在一個照射光的波長限λ C，只有波長小于λ C的光照射在光電導體上，才能產生電子在能級間的躍遷，從而使光電導體電導率增加。 光敏電阻的靈敏度易 受濕度的影響，因此要將導光電導體嚴密封裝在玻璃殼體中。如果把光敏電阻連接到外電路中，在外加電壓的作用下，用光照射就能改變電路中電流的大小，其連線電路如圖 a、 b、 c所示。 圖 31 光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應可從紫外區(qū)到紅外區(qū)范圍內。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、價格便宜，因此應用比較廣泛。 利用光敏電阻的特性，配合 AD0804，組成檢測光照強度電路，如圖 32 所示 。 圖 32 光敏電阻和 A/D轉換器A 玻璃底板 半導體 （ a）結構圖 Rl Rg (b)電路連接 (c)實物圖 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 輸出部分 對于輸出部分，本系統(tǒng)由繼電器控制電機以及顯示部分組成，對于電機模塊，本裝置采用的是用繼電器控制電機的運轉。由于單片機輸出電流太小，不能有效作為電機的直接控制，電機的驅動電路，用兩個繼電器控制直流電機，兩個繼電器與直流電機相連接 ,通過給單片機輸出脈沖來間接控制電機各線圈的接通與切斷。 防過卷模塊 這個窗簾是通過電機帶動從上往下打開，所以這里通過測試，利用電機轉動的速度，算出完全打開和完全關閉需要的時間。在利用單片機的內部定時計算器，計算開啟的關閉的時間，從而有效的杜絕窗簾過卷的情況。 電機控制模塊 電機控制是通過兩個繼電器來控制的。電機的正反轉都由兩個繼電器的不同輸出來控制。 繼電器 一般由 鐵芯 、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流 過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向 鐵芯 ，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電 器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 設置中，通過兩個繼電器控制直流電機工作，如圖 33 所示： 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 10 圖 33 繼電器驅動電路 AT89C51 單片機 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，有 40 個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口，