【正文】 系 （部） 學(xué)院 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時間 論文作者簽名： 年 月 日 本人鄭重聲明：所呈交的論文，是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究出貢獻(xiàn)的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)?；疽螅?. 闡述目前電子技術(shù)對家庭工作、生活所帶來的優(yōu)點及智能家居發(fā)展的必要性；2. 智能遙控窗簾系統(tǒng)方案選擇，控制器的選擇，確定主電路的設(shè)計方案；3. 對設(shè)計電路進(jìn)行仿真，證明設(shè)計方案理論可行性，繪制電路PCB圖并制版；4. 完成實際產(chǎn)品制作，搭建電路和進(jìn)行電路調(diào)試；5. 需要考慮的問題電機(jī)拉動窗簾的工作的時間長度，電機(jī)工作的時候是否有鳴響提示，以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等對電路進(jìn)一步改進(jìn)。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和房地產(chǎn)市場的日益繁榮，小區(qū)居民對高檔家居和智慧生活越來越迫切，傳統(tǒng)的窗簾已不能滿足現(xiàn)代都市居民對家居的需求。因單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價格低等優(yōu)點而廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等領(lǐng)域，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、效率的提高、方便優(yōu)化生活等做出巨大貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)/ 遙控器/光感而第二次工業(yè)革命發(fā)生在19世紀(jì)中葉，隨著當(dāng)時歐洲諸國、美國、日本的資產(chǎn)階級運動的成功，此次工業(yè)革命極大地推進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，從此人類進(jìn)入了“電氣時代”。伴隨著電視機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)走進(jìn)普通家庭，道路上客車、私家車的逐漸增多，電腦、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品的的大量使用。15年前當(dāng)我們首次提到智能家居時，一定會想到蓋茨在西雅圖的家中的不可思議的智能家居系統(tǒng)和微軟推出的“維納斯計劃”。智能家居的步伐大致分為三個里程即：一、家庭電子化，即家用電器的使用，此時各個電器之間還沒有形成網(wǎng)絡(luò)；二、住宅自動化：部分電器之間有鏈接，能實現(xiàn)簡單的智能功能；三、家居智能化：面向系統(tǒng)而設(shè)計，把家庭內(nèi)的各種電氣設(shè)備通過總線連接，進(jìn)行集中的監(jiān)控、管理等，提供工作。 近十年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和技術(shù)的飛躍進(jìn)步，許多國家先后提出了很多不同的智能家居解決方案，如新加坡的智能系統(tǒng)可實現(xiàn)：遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程報警、寬帶網(wǎng)絡(luò)接入等。因此智能家居系統(tǒng)才剛剛真正意義上的走近人們的生活，使生活更加便利和富有樂趣。因為種種原因一直沒有形成規(guī)模，總的來說國內(nèi)的智能家居起步相對較晚，也沒有形成一定的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見智能家居已經(jīng)進(jìn)入人們的視野，智能家居的生產(chǎn)廠家也由最初的幾家增加到現(xiàn)在的幾百家，其中不少知名企業(yè)染指，可見其未來的發(fā)展前景是非常的廣闊和巨大的，智能家居系統(tǒng)正以不可阻擋之勢和其他智能家電，構(gòu)成智能家居系統(tǒng)成為國內(nèi)的新興行業(yè)，智能家居系統(tǒng)成為不久的將來發(fā)展的必然趨勢，而智能遙控窗簾系統(tǒng)就是其代表之一。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和房地產(chǎn)市場的日益繁榮，小區(qū)居民對高檔家居和智慧生活越來越迫切，傳統(tǒng)的窗簾已不能滿足現(xiàn)代都市居民對家居的需求。其實在美日歐等發(fā)達(dá)國家，電動窗簾已經(jīng)廣泛的普及應(yīng)用。我們知道智能窗簾主要有三種控制方式：聲控、光控、時控、遙控等控制方式，但是由于光敏器件的靈敏度，外部光照的強(qiáng)弱和居民對窗簾在不同時間開合的要求等原因，使智能窗簾系統(tǒng)難以實現(xiàn)和普及。據(jù)了解市場上的窗簾的價格貴的有幾千上萬，便宜的幾百塊錢。如何設(shè)計一款即功能上滿足需求，不僅跟得上時代的步伐還可以為快節(jié)奏的生活增添不少樂趣，同時又價格實惠的智能遙控窗簾是我們的追求。例如工作狀態(tài)、模式、光照強(qiáng)弱，單片機(jī)能將這些接收到的信息進(jìn)行處理，再輸出給電機(jī)，電機(jī)帶動窗簾的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)窗簾的開合。若處于自動狀態(tài)下，用光敏電阻對外部環(huán)境進(jìn)行采光檢測，通過單片機(jī)對電機(jī)進(jìn)行控制，繼電器驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關(guān)閉這一功能；若采用遙控方式，則可以將鍵盤的功能轉(zhuǎn)到遙控上，用遙控電路對其控制，對窗簾的開合實現(xiàn)遙控的功能。隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)性價比越來越高、功能越來越完善，對于功能要求不是很高的設(shè)計系統(tǒng)，會有很好的的表現(xiàn)。 設(shè)計思路本課題研究的設(shè)計系統(tǒng)的是以AT89C51單片機(jī)為控制核心，配以系統(tǒng)相關(guān)的零部件和軟件程序。無線遙控部分是由SC2262/SC2272 編碼/解碼芯片組成的無線發(fā)射/接收模塊，通過SC2272接收SC2262輸出端D0、DDD3輸出的信號給控制單片機(jī)，再利用單片機(jī)控制繼電器的吸合來驅(qū)動直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)窗簾的開合，同時用行程開關(guān)來檢測窗簾的位置，當(dāng)窗簾上升或下降到極限時，行程開關(guān)會給單片機(jī)信號，從而防止過卷，安全無誤。系統(tǒng)要實現(xiàn)的任務(wù)如下：(1)具有控制窗簾開合的功能。(3)具有遠(yuǎn)程遙控功能。(5)具有智能模式即光感，可以檢測外部環(huán)境光線的強(qiáng)弱從而控制窗簾的開合。FPGA是英文Field Programmable Gate Array(現(xiàn)場可編輯門陣列)的縮寫，其在PLA、GAL、PLD等可編程器件的基礎(chǔ)上發(fā)展的產(chǎn)物。但是對于智能遙控窗簾系統(tǒng)，需要有輸入以及相應(yīng)的操作，用FPGA來實現(xiàn)系統(tǒng)并不優(yōu)異，并且也不符合實物制作的要求。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可編譯多種算法和邏輯，并且體積小，易安裝等優(yōu)點。這種方案來實現(xiàn)智能遙控窗簾的開合比較簡單，同時也完全滿足本課題的制作實物的要求。發(fā)現(xiàn)方案二更加適用于智能遙控窗簾系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，主要優(yōu)勢為可靠性高，操作維修方便，結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰明了，因此本此設(shè)計采用方案二。 主要元器件的選擇一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，需要不少元器件的協(xié)作。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計原理主要的元器件的選擇有：控制器的選擇，按鍵的選擇，遙控發(fā)射/接收模塊及電阻的選擇，電源的選擇?？紤]到智能遙控窗簾系統(tǒng)所需的主控制器的運算速度要求并不很高，設(shè)計任務(wù)所需的控制系統(tǒng)并不復(fù)雜，使用51系列單片機(jī)來控制綽綽有余。 日常生活中常見到的按鍵主要有三種即：機(jī)械觸點式按鍵、導(dǎo)電橡膠按鍵和柔性按鍵（又稱觸摸式鍵盤），其特點分別如下所述。但是噪聲大、易磨損的特性、并且觸點處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良，體積相對較大。但是時間長了，橡膠老化而使彈力下降，同時易侵入灰塵。柔性按鍵最大特點是防塵、防潮、耐蝕，外形美觀，裝嵌方便。但是由于客觀條件與經(jīng)濟(jì)能力有限及系統(tǒng)的需求，本系統(tǒng)采用了機(jī)械觸點式按鍵，其中電源開關(guān)鍵為帶鎖按鍵，沒有彈性，按一下按鍵后觸點閉合導(dǎo)通并鎖定在閉合狀態(tài)，再按一下按鍵后觸電才能斷開。無線發(fā)射模塊采用SC2262編碼芯片編碼再經(jīng)315M發(fā)射模塊電路發(fā)射信號，接收模塊采用LM358接收模塊電路接收信號再經(jīng)SC2272解碼芯片解碼，完成信號的發(fā)射接收工作。而SC2272內(nèi)置的振蕩回路，通過在OSC1和OSC2端外接一個電阻可構(gòu)成一個精密的震蕩器。碼率高則控制速度快，低則會出現(xiàn)誤動作。SC2272選用200K的電阻配對。據(jù)統(tǒng)計計算機(jī)的運行故障有90%以上是由電源噪聲引起的。本部分電源分主控電路電源和遙控電路電源，由于遙控電路DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當(dāng)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(diào)整就能穩(wěn)定地接收。3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計實現(xiàn)智能遙控窗簾系統(tǒng)的設(shè)計，硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，無線發(fā)射/接收模塊，指示燈模塊，光感模塊，繼電器驅(qū)動模塊等電路組成。Atmel公司還把ISP技術(shù)集成在MCS51系列單片機(jī)中，使用用戶能夠方便地改變程序代碼，從而方便地進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖31 單片機(jī)引腳圖單片機(jī)最小系統(tǒng)是能夠讓單片機(jī)工作的最小硬件電路，除了單片機(jī)外，最小系統(tǒng)還包括復(fù)位電路和時鐘電路。時鐘電路為單片機(jī)提供基本時鐘，因為單片機(jī)內(nèi)部由大量的時序電路構(gòu)成，沒有時鐘脈沖即“脈搏”的跳動，各個部件將無法工作。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。所以根據(jù)公式，（單片機(jī)的電源是5V，），需要的時間是10K*10UF=。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5~（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位（）。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。如下圖所示；圖32 復(fù)位電路 單片機(jī)時鐘電路 單片機(jī)是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格點時許進(jìn)行工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端引腳XTAL1，其輸出端引腳為XTAL2。結(jié)構(gòu)圖2 中XCC2。圖33 時鐘電路SC2262是與SC2272配對使用的遙控編碼解碼集成電路。因此極大減少了碼的沖突和非法對編碼進(jìn)行掃描以使之匹配的可能性。其數(shù)據(jù)輸出又分為0、6，本設(shè)計接收芯片選用SC2272M4即數(shù)據(jù)輸出為4位的暫存型接收芯片。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，SC2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時，SC2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于SC2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。有信號時為“1”：VCC18輸入電源正端（+）輸入端：VSS9輸入電源負(fù)端（——）輸出端：DIN14輸入數(shù)據(jù)輸入管腳，接收到的編碼信號由此腳串行輸入：OSC116輸入雙端電阻振蕩器輸出入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率：OSC215輸出雙端電阻振蕩器輸出端：VT17輸出有效傳輸確認(rèn)，高電平有效。(1)車輛防盜系統(tǒng)(2)遙控玩