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基于单片机的光感自动窗帘控制系统课程设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.42M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 概述
    1.1 研究背景
    1.2 设计思想及基本功能
    2 总体方案设计
    2.1 方案选取
    图2.1 方案（一）卷帘效果图
    图2.2 方案（二）百叶窗式效果图
    图2.3 百叶窗原理图
    图2.4 步进电机与百叶窗叶片连接截面图
    2.2 系统框图
    2.3 总体方案设计
    图2.6 电动窗帘控制器结构框图
    3 硬件电路设计
    3.1 电源电路设计
    图3.1 电源电路图
    3.2 晶振电路
    图3.2 单片机晶振电路图
    3.3 复位电路
    图3.3 复位电路图
    3.4 时钟电路
    图3.4 时钟电路图
    3.5 键盘电路
    图3.5 键盘接口电路
    3.6 显示电路
    图3.6 显示电路
    图3.7 74LS164引脚及说明 　　
    3.7 A/D转换电路
    图3.8 ADC0809与单片机连接示意图
    3.8 光敏传感器
    3.9 步进电机
    图3.10 步进电机控制系统方框图
    图3.11 步进电机控制系统电路图
    4 系统软件设计
    4.1 主程序软件设计
    4.2 键盘程序设计
    图4.2 键盘程序流程图
    4.3 定时程序设计
    图4.3 定时程序流程图
    4.4 步进电机程序设计
    图4.4 步进电机程序流程图
    5总结
    参考文献
    附录 系统原理图
    计算机控制技术课程设计 计算机控制技术 课 程 设 计 成绩评定表 设计课题 光感自动窗帘控制系统设计 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 指导教师意见： 自动 F0904 31-503 2012-06-11～2012-06-15 成绩: 签名： 年 月 日
    计算机控制技术课程设计 计算机控制技术 课 程 设 计 课程设计名称： 光感自动窗帘控制系统设计 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 课程设计地点： 31-503 I
    课程设计时间： 2012-06-11～2012-06-15 计算机控制技术课程设计 计算机控制技术 课程设计任务书 学生姓名 任玉强 专业班级 自动 F0904 学号 200948280424 题 目 课题性质 指导教师 主要内容 （参数） 任务要求 （进度） 主要参考 资料 光感自动窗帘控制系统设计 工程设计 课题来源 自拟 利用 89C51 单片机设计光感自动窗帘控制系统，实现以下功能： 1．能够手动控制窗帘的开与关； 2．能够设定时间来打开或关闭窗帘； 3．系统能根据亮度的不同来控制窗帘打开程度的大小； 4．用户能通过键盘电路设定开关时间，并及时显示在数码管显示器上； 第 1 天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。 第 2 天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元 件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。 第 3 天：画各部分流程图，进行软件设计，编写程序。 第 4-5 天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、语言流畅、格 式规范、方案合理、设计正确。 [1] 杨家成．单片机原理与应用及 C51 程序设计．北京：清华大学出版社，2007 [2] 夏路易 石宗义．Protel 99se 电路原理图与电路板设计教程．北京：北京 希望电子出版社，2004 [3] 朱玉玺．计算机控制技术．北京：电子工业出版社，2010 [4] 邓兴成．单片机原理与实践指导．北京：机械工业出版社，2010 [5] 瞿贵荣.电动窗帘红外遥控电路.家庭电子,2005 [6] 阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,2009. II
    计算机控制技术课程设计 审查意见 系（教研室）主任签字： 年 月 日 目 录 1 概述 ............................................................. 1 1.1 研究背景 ....................................................1 1.2 设计思想及基本功能 ..........................................1 2 总体方案设计 ..................................................... 2 2.1 方案选取 ....................................................2 2.2 系统框图 ....................................................5 2.3 总体方案设计 ................................................5 3 硬件电路设计 ..................................................... 6 3.1 电源电路设计 ................................................6 3.2 晶振电路 ....................................................7 3.3 复位电路 ....................................................8 3.4 时钟电路 ....................................................9 3.5 键盘电路 ...................................................11 3.6 显示电路 ...................................................11 3.7 A/D 转换电路 ............................................... 14 3.8 光敏传感器 .................................................15 3.9 步进电机 ...................................................17 4 系统软件设计 .................................................... 19 4.1 主程序软件设计 .............................................19 4.2 键盘程序设计 ...............................................20 4.3 定时程序设计 ...............................................22 4.4 步进电机程序设计 ...........................................23 5 总结 .............................................................25 III
    参考文献 .......................................................... 26 附录 系统原理图 ................................................... 26 计算机控制技术课程设计 IV
    计算机控制技术课程设计 1 概述 1.1 研究背景 伴随着信息化时代的到来，人们的生活速度以及对生活质量的追求也在大幅 提高。智能化的产品设计在改变人们工作方式与生活习惯的同时，让人们对生活 质量的提升提出了更高的要求，方便、舒适成了人们所追求的生活方式，在现代 家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一 个安全、方便、舒适的环境。智能化的电子产品以及设计将以前的被动静止物体 转变为人们能够方便操控的工具，这些产品具有提供全方位的信息交换的功能， 不仅能够优化人们的生活方式，帮助人们合理的安排时间，增强居家环境的安全 性，甚至还可以为各种能源费用节约资金。 在智能化产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量 轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、 家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域， 在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。 针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了 传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据 人们设定的时间来控制窗帘。该系统利用光敏电阻检测光照强度的变化，并且将 光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单 片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。本设计正 是把利用 AT89C51 单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对智能控制的 要求，并且为智能化的家居设备提供了良好的基础。此外，对该系统进行扩展， 比如可以加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该系统更具有实 用性，而且也完善了系统。 1.2 设计思想及基本功能 该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗 帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定 时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单 实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的 1
    计算机控制技术课程设计 器件来达到设计要求。 光感自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能： （1）手动控制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功 能可以使窗帘处于开闭的任何一种状态； （2）自动控制：系统可以通过感光器采集室内光照强度，根据亮度的不同 而自动控制窗帘的打开程度； （4）时间控制：此功能是根据用户设定的时间在特定的时间点一次性开关 窗帘。 2 总体方案设计 2.1 方案选取 单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片 机所取得的便利得到了人们的好评，针对单片机控制的自动窗帘控制系统的智能 化要求，实现其自动控制的方案有两种： 方案（一）系统的传动机构使用直流电机，窗帘只有两个简单的状态：完全 打开和完全关闭； 方案（二）系统的传动机构使用更精确灵敏的步进电机，使得窗帘从关闭到 完全打开之间有 6 个不同的等级。 这二个方案都是基于单片机控制的，光线感应以及数码管显示，不同的设计 部分在于传动机构和窗帘的设计形式的选取上。 方案（一）的窗帘由于只有完全开与完全关两种状态，所以窗帘本身设计不 需要太复杂，采用普通的卷帘即可。关闭时，电机旋转全部放下卷帘；打开时， 电机将卷帘全部卷起。 方案（二）的窗帘从完全关闭到完全打开按打开程度有 0～5 共六个等级， 窗帘设计成类似百叶窗的形式，通过步进电机可以精确控制每个叶片的旋转角 度，从而控制开关程度的大小。当叶片与窗户面平行时，窗帘完全关闭；当叶片 与窗户面垂直时，窗帘完全打开。 下面图 2.1 所示是方案（一）的效果图；图 2.2 是方案（二）的效果图： 2
    计算机控制技术课程设计 图 2.1 方案（一）卷帘效果图 图 2.2 方案（二）百叶窗式效果图 3
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