辽工大电子设计
目录
摘要 ............................................................................................................................... 1 第1章 绪论 ......................................................................................................................... 2
1.1 系统设计的背景及意义 ........................................................................................... 2 1.2 设计的基本内容 ...................................................................................................... 2 1.3 实现的基本功能 ...................................................................................................... 3 第2章 总体电路设计与原理说明 ........................................................................................ 4
2.1 方案介绍................................................................................................................. 4 2.2总体方案设计 .......................................................................................................... 5
2.2.1 自动控制窗帘基本功能 ................................................................................ 5 2.2.2 总体结构设计 ............................................................................................... 5
第3章 硬件分析与设计 ....................................................................................................... 7
3.1 单片机及相关电路设计 ........................................................................................... 7
3.1.1 89C51单片机概述 ..................................................................................... 7 3.1.2 晶振电路 ...................................................................................................... 8 3.1.3 复位电路 ...................................................................................................... 8 3.1.4 显示电路 ...................................................................................................... 9 3.2 光敏传感器电路 ...................................................................................................... 9 3.3 A/D转换电路......................................................................................................... 11 3.4 步进电机电路 ....................................................................................................... 12
............................................................................................................................. 13 3.5 温度检测电路 ....................................................................................................... 13 3.6 红外控制电路 ....................................................................................................... 15 第4章 程序分析设计 ........................................................................................................ 18
4.1 主程序 .................................................................................................................. 18 4.2 重要子程序设计 .................................................................................................... 18 第5章 总结 ....................................................................................................................... 19 参考文献 ............................................................................................................................. 21 附录1 :原理图 .................................................................................................................... 22 附录 2 :部分子程序 ............................................................................................................ 23
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摘要
自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。当然，在智能家居方面，自动控制技术有较好的发展前景。应用自动控制技术，将是家居环境更加智能化，人性化。
针对家居环境采光及避光问题，自动窗帘控制系统将取代手动控制，更加人性化。本文综述了自动窗帘系统的设计与控制系统，介绍了设计制作一个完整的自动窗帘控制系统所需要做的理论分析，以及各环节功能的实现。自动窗帘控制系统核心是采用单片机AT89C51控制，其次采用感光传感器，红外控制电路，温度检测电路等外围电路。整个系统在各模块的配合下实现半自动控制，自动控制等功能。该设计在理论层面上，以程序语言驱动各模块工作，实现了各模块的内在联系，应用层面上采用软件进行原理图设计和仿真。
该自动窗帘系统硬件电路主要由光敏检测电路，红外控制电路，温度检测电路，步进电机驱动电路构成。该设计则主要讨论了自动窗帘系统的设计过程，硬件电路设计，软件调试过程，以及利用软件实现红外线遥控信号的编码及解码方式。通过本系统可以实现通过光照强度实现窗帘开关自动控制，通过温度检测电路实现窗帘开关自动控制，同时实现红外遥控的半自动控制。
关键词：自动控制，自动窗帘，单片机，步进电机
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第1章 绪论
1.1 系统设计的背景及意义
智能家居以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，尽显便捷将家中的各种设备（如音视频设备、照明设备、窗帘控制、空调控制、网络家电等）通过家庭网络连接到一起。与普通家居相比，不仅具有传统的居住功能，提供安全舒适的家庭生活空间，还能提供全方位的信息交互功能，优化人们的生活方式。随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的时候，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。
随着技术产业结构的调整，生产工艺的飞速发展，人们的生活水平不断提高，家用电气逐渐普及。高精度、多功能、低功耗是现代科技发展的趋势。在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了红外控制。结合感光系统和红外遥控系统的智能窗帘系统具有较好的发展前景。
1.2 设计的基本内容
本智能家居自动窗帘控制系统以STC89S51单片机为控制核心，由电源模块、光敏感应模块、温度监测模块、红外遥控模块等几个环节组成本系统的主要框架，与此同时可外扩一些其他的控制功能。系统可以实现对外界光线强度的实时监测，从而来控制窗帘的自动开启和关闭，并可对室内的温度进行检测和显示，可由用户随时设定温度阈值，当实际的温度超过或低于设定温度后，通过窗帘的开闭，使室内的光线和温度达到一个较为理想的条件。为了更体现人性化，本设计通过红外线的发送和接收，可根据用户的意愿实现对窗帘开闭的远距离遥控。
该设计主要分为以下几个章节：
（1）绪论：介绍介绍系统设计的背景及意义。
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（2）总体方案设计：介绍自动窗帘控制系统总体方案，及总体结构设计。 （3）硬件系统分析：介绍主要硬件系统。 （4）软件分析：介绍软件设计。
（5）总结：对该设计的不足和扩展进行分析。
1.3 实现的基本功能
自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：
（1）光照控制：根据光照强度值，通过感光器采集，自动打开或关闭窗帘。即当早晨光照强度增强到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机打开窗帘；当夜晚光照强度减弱到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机关闭窗帘。
（2）温度控制：通过红外遥控器设定给定温度，通过温度监测系统，检测环境温度，当温度高于或低于给定值时，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。
（3）红外控制：当光照强度未达到设定值，手动操作红外遥控器，由红外接收系统接收信号，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。
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第2章 总体电路设计与原理说明
2.1 方案介绍
方案：基于光照检测及温度检测的自动控制 原理框图如下：
光控模块温控模块红外遥控模块单片机系统蜂鸣器LCD显示模块键盘 图 2-1 原理框图
2.2总体方案设计
自动窗帘控制系统总体方案的设计是基于满足设计要求的前提下，根据理论上的可实现性和硬件电路的经济实用型，进行设计。本设计从人们对系统设计功能的需求出发，综合考虑各种因素的情况下，设计出自动控制系统的整体框架，并且在整体功能实现的基础上，尽可能考虑系统的可扩展性。