【正文】 全國(guó)共有 170 多種電動(dòng)窗簾器獲得了國(guó)家專利 ,但就 其技術(shù)本身而言 ,還是大同小異 ,但售價(jià)卻有很大差別 ,貴的要數(shù)千元 ,便宜的只要 500 塊。遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國(guó)以來(lái) ,在短短四年的時(shí)間里 ,遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè) ,其行業(yè)發(fā)展之迅速 1 是目前國(guó)內(nèi)任何其它行業(yè)所無(wú)法比擬的。自動(dòng)窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國(guó)的家庭。,如果每20 m178。年新增窗簾架產(chǎn)品市場(chǎng)需求將不低于 2021 萬(wàn)套。 隨著自動(dòng)窗簾熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸興起，隨著中國(guó)電子技術(shù)的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高以及智能 電子技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用 ,自動(dòng)窗簾已經(jīng)成為未來(lái)家居裝飾潮流發(fā)展的最新方向 ,在不久的將來(lái) ,沒有自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。 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。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。就實(shí)用程度和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，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。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。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。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 。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(lái)完 成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 。 ,不會(huì)干擾其它電器的正常工作 ,也不會(huì)影響鄰近的無(wú)線設(shè)備。 ,防止停電后采用手動(dòng)控制。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。 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。紅外線一體化接受頭負(fù)責(zé)接受命令 。 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。 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。 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 。 ?32 位雙向輸入輸出線 。 ?五個(gè)中斷源 ,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) 。 ?間歇和掉電兩種工作方 式。 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。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。 3. P2 口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高 8 位地址線用。 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。 P3 口的第二功能如表 所示。因?yàn)槟壳?,彩電和 VCD 已走進(jìn)千 家萬(wàn)戶，而其所帶的紅外線遙控器給這些家電的操作帶來(lái)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。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(lái)完成信號(hào)的無(wú)線收 發(fā)。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)。 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。 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(shuō)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)。模塊內(nèi)含紅外線 PIN 接收管、前置放大器和解調(diào)器。 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。 一般的彩電、 VCD 遙控器的編碼 ,大概有以下兩種編碼格式（ Format）。其中尤以第一種格式用得最多。下面分別具體說(shuō)明這兩種編碼格式。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。‘ 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。 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(lái)分別表示‘ 1’碼和‘ 0’碼的。 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 ～ 。 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 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。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302 由 Vcc1 供電。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。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。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說(shuō)明。 下圖 為DS1302 的引腳功能圖： DS1302 的控制字 DS1302 的控制字如圖 。位 5至位 1指示操作單元的地址 。 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。 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 。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 寄存器名稱 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 0059 0 10MIN MIN 小時(shí)寄存器 84H 85H 0112 或 0023 12/24 0 A HR HR 日期寄存器 86H 87H 0128,29,30,31 0 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 0099 10YEAR YEAR DS1302 與 CPU 的連接 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個(gè) 的晶振即可。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度。 LCD 還可以換成 LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊LCM101，內(nèi)含看門狗 (WDT)/時(shí)鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，并有內(nèi)置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機(jī)、 IC接口。 圖 DS1302 寄存器與控制字對(duì)照表 1 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) 電路分為 七個(gè)部分，分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、時(shí)鐘控制部分、電機(jī)控制執(zhí)行部分、單片機(jī)主控器件部分。右邊兩個(gè)是 12 伏的電源濾波電容，一般大電容旁邊并聯(lián)一個(gè)小電容的目的是降低高頻內(nèi)阻，因?yàn)榇蟮碾娊怆娙菀话悴捎镁砝@工藝制造，所以等效電感較大，小電容可以提供一個(gè)小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻。同 時(shí)經(jīng)過 3端集成穩(wěn)壓器 LM7805 穩(wěn)壓后輸出 +5V 電壓 VBB,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源， 5V 電源經(jīng)過二極管 D限流電阻 R18=51 后，為單片機(jī)提供 VCC 電壓，BATTERY 是直流供電電源，電壓為 3V～ ,在本電路中為了節(jié)省成本，使用兩節(jié) 5 號(hào)普通電池， C6和 C7 是單片機(jī)電源濾波電容。在控制器設(shè)置 成手動(dòng)控制時(shí)，單片機(jī)除執(zhí)行任務(wù)外，均處于睡眠狀態(tài)，遙控器信號(hào)的到來(lái)，單片機(jī)從睡眠中喚醒，恢復(fù)正常工作，所以手動(dòng)狀態(tài)下當(dāng)交流停電時(shí)，電池的耗電電流更小。這部分電路最大的優(yōu)點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，最大的缺點(diǎn)就是欠美觀及不能反映窗簾動(dòng)作情況。 四位數(shù)碼管顯示， 如圖 所示， 在一般情況下顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，在需要調(diào)節(jié)開窗簾時(shí)間的時(shí)候，通過軟件的控制作用，數(shù)碼管將顯示此開定時(shí)時(shí)間；同樣在需要調(diào)節(jié)關(guān)窗簾時(shí)間的時(shí)候，數(shù)碼管將顯示此關(guān)定時(shí)時(shí)間。 P1 口的 、 、 、 分別接 四個(gè)三極管，當(dāng)其中一個(gè)引腳背拉為低電平 的時(shí)候，與該引腳相連的三極管便 導(dǎo)通，此三極管便驅(qū)動(dòng)與它相連接的數(shù)碼管，然后送入該位應(yīng)該顯示的字形碼 。一般情況下人們不會(huì)把它當(dāng) 噪聲來(lái)看待。喇 叭采用小功率的陶瓷音源，聲音不會(huì)很大。二極管 D3用來(lái)提供 C10 的放電回 路，保證交流信號(hào)的正常耦合。 紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的 ，該口對(duì)應(yīng)的第二功能是外部中斷 0 (INT0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號(hào)到來(lái)， 被拉低，單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。 時(shí)鐘控制部分硬件電路設(shè)計(jì) DS1302 主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。 要特別說(shuō)明的是備用電源 B1，可以用電池或者超級(jí)電容（ 10 萬(wàn) uF 以上）?？梢杂美鲜诫娔X主板上的那種 充電電池。 100uF 就可以保證 1 小時(shí)的正常走時(shí)。如下圖 所示。當(dāng)繼電器的觸點(diǎn)打開時(shí) ,沒有漏電流 .也就是說(shuō) ,斷開狀態(tài)的電阻非常大 (接近無(wú)窮大 ),此時(shí)觸點(diǎn)兩側(cè)的電壓可達(dá) 1500V。電磁繼電器的購(gòu)買成本通常比半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)器件低 。 電機(jī)執(zhí)行部分完全受單片機(jī)的控制，通過單片機(jī)的 和 完成。當(dāng) 或者 其中有一個(gè)被拉低后，兩個(gè)繼電器便會(huì)有一個(gè)導(dǎo)通，例如 拉低后 V1 導(dǎo)通、V4導(dǎo)通， J1吸合，電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)只有 拉低后，電機(jī)則反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。即便是在電機(jī)工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵，單片機(jī)也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器，并延時(shí) 一段時(shí)間后再吸合另外一個(gè)繼電器，防止了電機(jī)正反工作線圈同時(shí)通電的冒險(xiǎn)。 接控制線 接控制線 圖 電機(jī)控制部分電路設(shè)計(jì) 1 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)最重要的部分就是程序的編寫，如果軟件編寫的科學(xué)就能體現(xiàn)出該系統(tǒng)功能的完整性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。 紅外線解碼的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)采用長(zhǎng)虹彩電 K11F 型遙控器，產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，其中前 16 位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙 控碼互相干擾。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32位二進(jìn)制碼，周期約為 108ms。 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖 ,這 108ms 發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼 (9ms),一個(gè)結(jié)果碼 (),低 8 位地址碼(9ms~18ms),高 8位地址碼 (9ms~18ms),8位數(shù)據(jù) 碼 (9ms~18ms)和這 8位數(shù)據(jù)的反碼（ 9ms~18ms）組成。 代碼寬度算法： 16 位地址碼的最短寬度： 16=18ms 1