基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

于曉露

摘要：隨著技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，家用電氣逐漸普及。高精度、多功能、低功耗是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，窗簾的數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計(jì)方向。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，結(jié)合感光系統(tǒng)和時(shí)鐘系統(tǒng)的智能窗簾系統(tǒng)具有較好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能窗簾

1 ?方案設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其它個(gè)模塊圍繞著單片機(jī)最小系統(tǒng)展開。其中包括，顯示設(shè)備使用1602液晶，可以同時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、控制模式、光照強(qiáng)度等基本信息;時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片，初始化之后，就會(huì)開始運(yùn)行計(jì)算時(shí)間，單片機(jī)只需進(jìn)行時(shí)間信息的讀取即可;光照檢測電路采用光敏電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832，將模擬量數(shù)字化并顯示出來;窗簾使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行代替模擬，同時(shí)配有一個(gè)LED燈用來指示窗簾當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài);本設(shè)計(jì)還有5個(gè)按鍵作為操作輸入設(shè)備，可以對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整設(shè)置和設(shè)置窗簾開關(guān)時(shí)間和光控閾值等;最后是供電采用常用的USB 5V進(jìn)行供電。

設(shè)計(jì)的要求如下：

（1）熟悉51單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，運(yùn)用C語言編寫工程文件;

（2）熟練應(yīng)用所選用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源，以及軟硬件調(diào)試設(shè)備的基本方法;

（3）自行構(gòu)建基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，完成相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);

（4）理解智能窗簾的原理和掌握實(shí)現(xiàn)方法。

方案以及設(shè)備的選擇：

（1）STC89C51單片機(jī)是由宏基技術(shù)公司研發(fā)的在此設(shè)計(jì)中作為主要的集成電路，它具有8k電路閃存編程功能的比較節(jié)能的八位高性能CMOS微處理器。單片機(jī)的升級(jí)總是在其功耗及功能上，STC89C51單片機(jī)的內(nèi)核與原內(nèi)核完全的兼容，其內(nèi)核選擇MCS-51的芯片，比較容易操作，而傳統(tǒng)的單片機(jī)51則沒有。該芯片功能強(qiáng)大還可以編譯讀寫4K EEPROM， 在使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可以直接存儲(chǔ)調(diào)用，不需要外部儲(chǔ)存，方便使用。STC89C51簡便受到喜愛并且普遍的接受使用，同時(shí)需要的開發(fā)資金少給人們帶來更多的便捷。

（2）LCD1602顯示器的可供選擇的功能較多，主要包括數(shù)字、字母、符號(hào)或自定義字符，這樣多功能的顯示器可便于觀察到更多的數(shù)據(jù)信息，LCD1602顯示器為液晶顯示器，其應(yīng)用廣泛也比較高端，顯示效果更好。

（3）選擇DS1302時(shí)鐘芯片來進(jìn)行時(shí)鐘工作，DS1302時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)是一種高性能、高能效的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，具有RAM功能，該電路可以使用數(shù)年、數(shù)月、數(shù)天、數(shù)周、數(shù)小時(shí)、數(shù)分鐘和數(shù)秒的時(shí)間，并且具有對(duì)閏年進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓δ?。電壓?.5V～5.5V能正常工作。采用三線接口實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)的通信功能，可以同時(shí)傳輸多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或幀數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有31 * 8個(gè)原始數(shù)據(jù)用于臨時(shí)存儲(chǔ)。DS1302是DS1202的增強(qiáng)版，與DS1202兼容，但在主/備用電源上添加了雙電源針腳，并具有連接和充電電源備用的能力。該主要功能是使用串行數(shù)據(jù)傳輸，它提供負(fù)載編程來保護(hù)電源，并且可以關(guān)閉負(fù)載。標(biāo)準(zhǔn)晶體32，768 KHZ用作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。

（4）ULN2003是一種復(fù)合IC晶體管，使用的范圍在高強(qiáng)度的電壓和電流上。由七個(gè)硅NPN型晶體管組合來構(gòu)成達(dá)林頓接法以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。達(dá)林頓的內(nèi)部直接連接到具有參考電阻的TTL或CMOS接頭的電路中。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸出也可以在大負(fù)載電流下并行工作。

2 ?軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)中C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Dennis M. Ritchie于1972年推出，1978年后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機(jī)上，它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，適于編寫系統(tǒng)軟件、三維、二維圖形和動(dòng)畫，具體應(yīng)用例如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

本系統(tǒng)的原理圖如下圖所示，最開始先進(jìn)行液晶和時(shí)鐘芯片的初始化，然后就進(jìn)入了一個(gè)循環(huán)處理的過程。包括先讀取時(shí)鐘芯片的日期時(shí)間數(shù)據(jù)，然后在1602液晶上面顯示出來，接著讀取光照強(qiáng)度并顯示。再往下就是按鍵掃描，如果檢測到有按鍵按下去了，則根據(jù)不同的按鍵進(jìn)行不同的任務(wù)處理。然后根據(jù)不同的模式，進(jìn)行不同的窗簾開關(guān)控制。如果是手動(dòng)模式的話，則根據(jù)開窗簾鍵和關(guān)窗簾鍵對(duì)窗簾進(jìn)行開關(guān)控制;如果是定時(shí)模式的話，則根據(jù)設(shè)置的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間對(duì)窗簾進(jìn)行控制，而如果是光控模式的話，則判斷當(dāng)前光照是否高于設(shè)置的控制閾值，是的話話則關(guān)閉窗簾，相反則開啟窗簾。至此完成一次循環(huán)的過程。

3 ?結(jié)束語

經(jīng)過三個(gè)多月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)——基于單片機(jī)的智能窗簾設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。這個(gè)設(shè)計(jì)題目并不是新的，但從中能體現(xiàn)到一個(gè)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的過程，足于讓我們受益。能夠從設(shè)計(jì)、論證、制板、編程到最終的調(diào)試成功。完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這是一次難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

設(shè)計(jì)論證和完成本次設(shè)計(jì)的過程，將單片機(jī)原理、C語言程序、模擬電路基礎(chǔ)與數(shù)字電路基礎(chǔ)等多門課程的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合應(yīng)用在了一起。通過實(shí)際的分析與應(yīng)用深化了對(duì)這些主干知識(shí)的認(rèn)識(shí)。此外掌握了從系統(tǒng)的需求、方案論證、功能模塊的劃分、原理圖的設(shè)計(jì)和繪制、PCB板制作、程序設(shè)計(jì)到軟硬件調(diào)試的設(shè)計(jì)流程，積累了硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。單片機(jī)的功能日益強(qiáng)大，但其基本原理是相對(duì)不變的。因此雖然本次設(shè)計(jì)任務(wù)的功能較為簡單，但是能夠較全面的涉及單片機(jī)各項(xiàng)基本知識(shí)，提高了自己的單片機(jī)設(shè)計(jì)能力，是一次將理論能力向?qū)嵺`能力轉(zhuǎn)化的好機(jī)會(huì)。

在設(shè)計(jì)過程中由于時(shí)間倉促有很多地方難免存在不足之，但在以后的工作中，我們會(huì)嚴(yán)格要求自己最求完美。回頭再看看該設(shè)計(jì)，還可以擴(kuò)展設(shè)計(jì)的功能，比如加上遙控控制功能，都可以提高本設(shè)計(jì)的適用范圍。

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