基于單片機的智能窗簾設(shè)計-智能電網(wǎng)畢業(yè)論文

編 號： 審定成績： 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）中文題目基于單片機的智能窗簾設(shè)計英文題目Design of smart curtains based on Microcontrollers學(xué)院名稱自動化學(xué)院學(xué)生姓名秦華山專 業(yè)智能電網(wǎng)班 級0861301學(xué) 號2013212763指導(dǎo)教師唐曉銘答 辯 組負 責(zé) 人年 月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)誠信承諾書本人鄭重承諾： 我向?qū)W院呈交的論文基于單片機的智能窗簾設(shè)計，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并致謝。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 年級 專業(yè) 班級 承諾人簽名 年 月 日摘要隨著科技的飛速發(fā)展，人們對于現(xiàn)在的生活水平，空氣環(huán)境，居住質(zhì)量的要求越來越高。所以智能家居系統(tǒng)慢慢地步入了我們的視線，它主要就是為我們的生活提供便捷，實現(xiàn)我們理念中的科技家、智慧家、綠色家。而智能窗簾做為智能家居中的一個模塊，它的發(fā)展?jié)撃芤彩菬o可限量的。在硬件設(shè)計部分，我將STC89C52做為設(shè)計的核心，我先概述了單片機的運行特征和主要引腳的使用，首先介紹了有關(guān)晶振電路，復(fù)位電路的作用和連接圖，再介紹了時鐘DS1302的特點進行概述，對它的整體排布和連接圖進行介紹，再介紹了步進電路的工作原理和工作參數(shù)以及它的結(jié)構(gòu)圖，然后介紹了LCD1602顯示器的各種功能和特性，最后介紹了傳感器TSL2561的工作原理以及與單片機的連接。在軟件設(shè)計部分，我先對我主程序模塊的設(shè)計的操作流程圖進行介紹，然后敘述了我自己設(shè)計理念，再介紹了步進電機模塊、按鍵模塊、手動控制模塊、定時控制模塊、光感控制模塊的操作流程。最后通過調(diào)試，成功實現(xiàn)了本次畢業(yè)設(shè)計的手動控制、定時控制、光感強度控制窗簾開閉的功能。關(guān)鍵詞：智能家居，智能窗簾，DS1302，LCD1602，TSL2561VAbstractWith the rapid development of science and technology, peoples demand for the living standard, air environment and quality of living is getting higher and higher. So smart home system slowly stepped into our line of sight, it is mainly to provide convenience to our life, achieve our philosophy of science and technology, intelligent home, green home. And the intelligent curtain is a module in the intelligent household, its development potential also is unlimitable.In the hardware design part, I chose STC89C52 as the main chip of this design. I first introduced the characteristics of the SCM STC89C52 and the function of the pin, then introduced the crystal oscillator circuit, the role of the reset circuit and connection diagram, then introduces the characteristics of DS1302 clock are summarized, the overall arrangement of it and the connection graph are introduced, then introduced the stepper circuit working principle and parameters and its structure diagram, and then introduces the functions and characteristics of LCD1602 display, finally introduces the connection principle of sensor TSL2561 and microcontroller.In the part of software design, operation flow chart of the main program module I I design are introduced, and then describes my own design concept, then introduces the stepper motor module, key module, manual control module, timing control module, light control module operating procedures.Finally, through debugging, the graduation design of manual control, timing control, light intensity control, curtain opening and closing function.Keywords: smart home,intelligent curtain, DS1302, LCD1602, TSL2561目錄目錄第1章 引言11.1 研究背景和意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 國外研究現(xiàn)狀11.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3 主要內(nèi)容和工作安排21.4 本章小結(jié)3第2章 總體方案的設(shè)計42.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計規(guī)劃圖42.2 設(shè)計的基本內(nèi)容42.3 設(shè)計實現(xiàn)的功能52.4 本章小結(jié)5第3章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計63.1 STC89C52單片機63.1.1 單片機的概述63.1.2 ST89C52的引腳功能63.2 晶振電路73.2.1 概述73.2.2 電路圖83.3復(fù)位電路83.3.1 作用83.3.2電路圖93.4時鐘DS130293.4.1 概述93.4.2 時鐘管腳功能103.4.3 時鐘管腳描述103.4.4 時鐘電路圖113.5步進電機113.5.1 步進電機的結(jié)構(gòu)示意圖113.5.2 步進電機的工作參數(shù)123.5.3 步進電機工作原理123.5.4 步進電機與單片機的連接133.6 LCD1602顯示器143.6.1 概述143.6.2 引腳的功能143.6.3 顯示器與單片機的連接153.7 TSL2561光感傳感器153.7.1 概述153.7.2 工作原理163.7.3 電路圖163.8 硬件總體設(shè)計163.9 本章總結(jié)17第4章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計184.1 主程序模塊的設(shè)計184.2 步進電機模塊的設(shè)計194.3 按鍵模塊設(shè)計194.4 手動控制模塊204.5 定時控制模塊214.6 光強控制模塊224.7 本章小結(jié)23第5章 集成測試245.1 調(diào)試步驟245.2 實物調(diào)試245.3 本章小結(jié)25總結(jié)與展望26參考文獻27致謝28附錄29附錄A 外文翻譯29附錄B 源代碼43Main.c43Ds1302.c54Key.c58Lcd.c62Motor.c66Tsl2561.c68第1章 引言 第1章 引言1.1 研究背景和意義21世紀(jì)，科技的高速發(fā)展和人們生活的提高，人們對居住質(zhì)量的要求越來越高，智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用逐步加強，智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)洮F(xiàn)代電子技術(shù)，通訊技術(shù)，自動化技術(shù)。與傳統(tǒng)家居系統(tǒng)相比，不但擁有原來的功能，也能提供安全舒適的活動空間，還能對信息進行交互。優(yōu)化人們的居住方式，給我們的生活帶來很多的便捷。隨著科技技術(shù)水平的提高，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、生產(chǎn)工藝的發(fā)展，生活水平的提高。自動化，智能化，信息化成為了現(xiàn)代科技的發(fā)展方向。在這種形勢下，設(shè)計智能窗簾有著深遠的現(xiàn)實意義。窗簾機的控制方式大致分為光控，時控，聲控。但是由于聲控，會受到噪音的影響，而難以實施。因此，設(shè)計一款價格便宜，結(jié)構(gòu)清晰，靈敏度高，結(jié)合手動控制，時間控制，光感控制的智能窗簾系統(tǒng)具有較好的發(fā)展前景，也可給我們的生活可以帶來更大的便捷。整個世界對于這些電子產(chǎn)品的投入不斷加大，這些智能化的產(chǎn)品也被大家所認可，所以智能窗簾可能就是未來裝飾的必需品。從現(xiàn)在智能家居的普及程度來看，在未來的幾十年里，智能窗簾必將成為中國的主要產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展?jié)摿o可限量。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀在國外，美國是世界上第一個國家成功設(shè)計出智能家居產(chǎn)品，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞等較為發(fā)達的國家對智能家居的提出了自己的看法和意見。美國、德國、新加坡、日本等國對智能窗簾都有廣泛的運用5。1998年新加坡在“98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會”上模擬“未來之家”，提出了自己在智能家居建設(shè)的看法，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了需要先進的功能，為智能家居做出了卓越的建設(shè)性貢獻。美國安裝智能化設(shè)備的家庭也隨著社會的發(fā)展，不斷進入了人們生活，從1995年起市場營銷額平均的增長率為8%。1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，智能窗簾作為一個新生產(chǎn)業(yè)，最早提出這個理念的在1994年，那時候整個行業(yè)都處于一個剛提出這個理念，對產(chǎn)品有初步認知的萌芽階段。到2000年創(chuàng)立了有50多家有關(guān)智能家居研發(fā)的生產(chǎn)企業(yè)對智能化家居進行深入的研發(fā)的開創(chuàng)期。到2006年智能家居的發(fā)展進入了危機感的徘徊期，由于前一階段的一些不正常的研發(fā)和競爭關(guān)系，很多功能在使用中并沒有體現(xiàn)出它所預(yù)期的效果，所以在人們心中留下了惡劣的影響，給智能家居行業(yè)的發(fā)展造成了極大的麻煩。目前還處在在一個探索發(fā)展的階段，人們對于智能窗簾還處于一個未知的狀態(tài)，在市場上的消費情況并不是很樂觀。但近幾年隨著生活水平的提高，智能家居在我們生活中開始了推廣，市場消費在國內(nèi)不斷興起，所以智能窗簾的有著廣闊的潛能，產(chǎn)業(yè)的前景也十分的明朗。因此，我國一大批智能家居企業(yè)對于智能窗簾的重視程度不斷提高，并且就用戶的需求對行業(yè)市場進行了深入的研究，在技術(shù)的處理上也進行了不斷的創(chuàng)新。國內(nèi)很多優(yōu)秀的智能家居品牌迅速崛起，爭取能設(shè)計出一款能滿足大眾的智能窗簾，為自己企業(yè)能在這個競爭劇烈的市場得到優(yōu)勢。智能窗簾是今后家居領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，市場發(fā)展誘人，因此有各種相關(guān)產(chǎn)品想成了相互競爭的良性關(guān)系。1.3 主要內(nèi)容和工作安排論文的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)容如下：第一章為引言，主要介紹課題的研究背景和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。第二章為設(shè)計的總體方案。第三章為硬件設(shè)計部分。第四章為軟件設(shè)計部分。第五章為調(diào)試報告。第六章為論文的結(jié)束語和感謝詞。1.4 本章小結(jié)本章主要是通過對設(shè)計課題的論述，闡明我們?yōu)槭裁匆M行本次設(shè)計，以怎樣的方式去做。我首先通過大量的手機資料進行學(xué)習(xí)，確立了選題的背景以及意義，智能窗簾隨著我們生活越來越智能化，在我們生活中也開始普及了起來。并且我了解到目前國內(nèi)外智能家居中智能窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀，也設(shè)計了編寫論文的合理流程。為后面章節(jié)的開展做好了充分的準(zhǔn)備，知道了自己要完成哪些工作和內(nèi)容，這就是編寫此篇論文的關(guān)鍵所在。33第二章 總體方案的設(shè)計第2章 總體方案的設(shè)計根據(jù)現(xiàn)在人們的更喜歡便捷、智能的產(chǎn)品，本文設(shè)計的智能窗簾就是滿足人們的需求所出發(fā)，規(guī)劃和確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，來證明在使用中的可行性和延展性。2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計規(guī)劃圖圖2.1 總體設(shè)計圖2.2 設(shè)計的基本內(nèi)容本課程設(shè)計的智能窗簾控制系統(tǒng)是以步進電機，按鍵模塊，實時時鐘模塊，光強傳感器模塊等主要模塊與單片機相結(jié)合。系統(tǒng)可以由用戶自己按鍵來調(diào)整窗簾的開閉。也可制定一個自己所需要的時間來控制窗簾的開閉。用戶還可以通過根據(jù)光的強度，窗簾實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的功能，當(dāng)實際的光線強度超過了定值，就可關(guān)閉窗簾來降低室內(nèi)的光線強度；當(dāng)實際光線強度低于了定值，就可打開窗簾來提高室內(nèi)的光線強度，從而使室內(nèi)環(huán)境達到一個理想的條件。2.3 設(shè)計實現(xiàn)的功能手動控制：根據(jù)使用用戶的不同，通過按鍵對窗簾進行操作，控制窗簾的開閉，這種情況下，窗簾可以在任何一種狀態(tài)下。亮度控制：在無用戶的情況下，根據(jù)傳感器接收到的光的強弱，對窗簾進行關(guān)閉操作。時間自動控制：在用戶使用的情況下，用戶可以設(shè)定窗簾開啟或者關(guān)閉的時間。2.4 本章小結(jié)本章主要意義在于初步規(guī)劃出自己初步的設(shè)計理念，通過述說了本設(shè)計的基本內(nèi)容，我們主要是以STC89C52單片機作為核心，以步進電機和時鐘，傳感器等組成。以及繪畫整體的設(shè)計圖，可以清晰主觀的看出本設(shè)計主要用到了哪些材料和實現(xiàn)的內(nèi)容。并且明確指出了本設(shè)計需要實現(xiàn)三個功能：手動控制、定時控制、光強控制。本總體方案的設(shè)計，為后章的硬件部分和軟件部分的設(shè)計做好了鋪墊，給與了后章編寫的方向，后文會針對總體規(guī)劃的內(nèi)容作出詳細的描述。第3章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計第3章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計3.1 STC89C52單片機3.1.1 單片機的概述單片的結(jié)構(gòu)圖所下圖3.1所示：圖3.1 結(jié)構(gòu)圖單片機STC89C52具有超高速，低消耗，抗干擾能力強的單片機，指令代碼能兼容傳統(tǒng)8051單片機，能在6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期任意選擇1。3.1.2 ST89C52的引腳功能引腳功能圖如下圖3.2所示：圖3.2 引腳功能圖18引腳與19引腳主要是外接石英晶體與電容，想成的是晶振電路，主要是與單片機自身的時鐘電路有所聯(lián)系。RST為9引腳主要有著復(fù)位的功能，能與外部形成一個復(fù)位電路12，通過設(shè)置一個按鍵來控制單片機的復(fù)位。P0口主要與顯示器連接，進行數(shù)據(jù)輸入輸出。P1口與按鍵連接，通過人為按鍵將信息傳遞給單片機進行信息的處理。P2口與時鐘和光感傳感器傳遞信息。P3口與步進電機連接。3.2 晶振電路3.2.1 概述每一個單片機都離不開晶振，它的全稱為石英振蕩器（Crystal）。它的主要任務(wù)是給內(nèi)部時鐘給予一個固有的頻率，當(dāng)我們把晶振的頻率調(diào)高后，單片機系統(tǒng)的運行速度也將加快。因為晶振有著固定的頻率，它就是一個標(biāo)準(zhǔn)，就好比交通信號燈，如果沒有它，系統(tǒng)將出現(xiàn)不正常或者停止運動。在通常情況下，一般只需要一個晶振就可以使系統(tǒng)的各個部分保持同步14。在通信，手表，計算機等需要高穩(wěn)定信號頻率的地方得到了廣泛的應(yīng)用。3.2.2 電路圖單片機第18引腳與第19引腳所連接的為晶振電路，電路圖3.3如下：圖3.3 晶振電路圖第18引腳XTAL2為放大器的輸出端，第19引腳XTAL1為放大器的輸入端，這個放大器與用于反饋原件的陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器11。本次設(shè)計主要是用于構(gòu)成振蕩時鐘電路。它主要是由一個外接的晶振與兩個電容C7、C8組成，為了保證振蕩器的穩(wěn)定性以及起振的快速性6，兩個電容選擇22pf,晶振為12MHZ的晶振。3.3復(fù)位電路3.3.1 作用復(fù)位電路主要為上電復(fù)位，它主要任務(wù)是為系統(tǒng)提供初始化設(shè)定，以保證系統(tǒng)電路能夠安全穩(wěn)定的運行，所以復(fù)位電路是整個部分必不可少的9。3.3.2電路圖單片機第9引腳所接連的為復(fù)位電路，連接圖3.4如下：圖3.4 復(fù)位電路電路圖STC89C52單片機的復(fù)位輸入引腳RES為單片機提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行10，按下S1按鍵即可接通電路，實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的功能。3.4時鐘DS13023.4.1 概述DS1302是一款由美國DALLAS公司推出的能計算秒鐘、分鐘、小時、日期、月份、星期、年份等實時信息8，并且對每個月的天數(shù)及閏年天數(shù)有著自動調(diào)節(jié)功能的實時時鐘。DS1302具有低功耗，高性能，引腳少，體積小等優(yōu)點4，且當(dāng)系統(tǒng)沒有電源時也能使時鐘正常運行。它可以通過AM/PM的指令來調(diào)整時鐘的小時格式。通過采用一種串行的方式來和單片機進行數(shù)據(jù)的傳送，完成這個運行過程需要用到的三條口線分別為數(shù)據(jù)線、復(fù)位、串行時鐘，它的工作時候的電壓大概是2V-5.5V，所需的電流為320納安，還帶有31*8的額外數(shù)據(jù)存儲。有著單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送兩種傳送方式，它擁有雙電源補給且可以通過VCC1進行可編程的涓流充電，在工業(yè)運用上，允許的溫度為-40-+85。在許多需要電池的供電儀器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到了廣發(fā)的應(yīng)用。3.4.2 時鐘管腳功能DS1302的管腳功能如下圖3.5所示： 圖3.5 時鐘管腳功能圖3.4.3 時鐘管腳描述SCLK主要是同步串行接口上的數(shù)據(jù)動作，RST接通著控制邏輯，不單單有著復(fù)位的功能，在接通高電平的時候會進行初始化處理，但在低電平在會執(zhí)行終止數(shù)據(jù)操作。它是由移位存儲器、振蕩器、控制邏輯、實時時鐘、以及31個字節(jié)的RAM組成13，通過IC總線的方式來進行數(shù)據(jù)的傳輸，IC是一種用于連接控制器和外圍設(shè)備的兩線式串行總線具有簡單性和有效性的特點。3.4.4 時鐘電路圖時鐘電路的第3、4、5引腳分別與單片機電路中的第20、21、22引腳相接再一起，如下圖3.6所示:圖3.6 時鐘電路圖時鐘的第一引腳接電源VCC，主要是用于防止數(shù)據(jù)的丟失起到了掉電保護的作用。DS1302時鐘與單片機的P2口相連，進行數(shù)據(jù)的輸入輸出，第5引腳RST是一個復(fù)位功能按鍵，當(dāng)他收到指令時，會進行復(fù)位操作。3.5步進電機3.5.1 步進電機的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)如下圖3.7所示：圖3.7 步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.5.2 步進電機的工作參數(shù)步進電機的工作電壓為5V、大致頻率為120HZ、步距角為5.625/64、減速比例為1/64、電壓為50，它的牽入轉(zhuǎn)矩4.0mN.m，自定位轉(zhuǎn)矩34.3mN.m，在空載下的牽入頻率500Hz、牽出頻率900Hz，具有的絕緣電阻（DC.500V）500M14。3.5.3 步進電機工作原理當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出指令后，步進電機將收到一個控制信號來進行所需要的動作，它和我們?nèi)粘Ｋ煜さ倪B續(xù)轉(zhuǎn)動的電機不動，每一次只轉(zhuǎn)動很小的一個角度，然后一步一步的轉(zhuǎn)動。當(dāng)步進電機收到脈沖信號的時候就會驅(qū)動電機向我們最開始設(shè)定的方向進行轉(zhuǎn)動，步進電機收到幾個脈沖信號就會轉(zhuǎn)動多少角位，因此我們可以控制次數(shù)來控制位移。脈沖的頻率可以控制電機的轉(zhuǎn)動速度，也可通過控制脈沖信號頻率使電機達到預(yù)期的速度和加速度。3.5.4 步進電機與單片機的連接步進電機分為A、B、C、D四項分別與單片機上的第1-第4引腳相接，電路圖3.8如下：圖3.8：步進電路連接圖此步進電機為5線四項電機，A，B，C，D接到對應(yīng)驅(qū)動輸入的P1.0-P1.3控制器上，P1.0和P1.2可以作為計數(shù)器外部輸入的觸發(fā)口，控制脈沖的長度來控制電機轉(zhuǎn)動的角度。它可以通過接兩個獨立的按鍵控制正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。3.6 LCD1602顯示器3.6.1 概述液晶因具有特殊光學(xué)、物理、化學(xué)性質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于擁有顯示器的電子產(chǎn)品上，在顯示器中我們可以看到一些專有的符號、圖形、數(shù)字等信息。在單片機系統(tǒng)使用中，最常用的輸出方式為發(fā)光管和LED數(shù)碼管，具有顯示質(zhì)量高能保持調(diào)定的色彩與亮度，接線可靠，操作簡便，體積小型化，輕重量，消耗的功能較低等特點。芯片的工作電壓為4.5V-5.5V，電流為2.0mA，顯示的容量為16*2個字符15。3.6.2 引腳的功能引腳功能圖如下圖3.9所示：圖3.9：顯示器引腳功能圖第7引腳到第14引腳是8位雙向數(shù)據(jù)端，主要用于和單片機的P0口相連進行數(shù)據(jù)傳遞2，將接收的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部的命令執(zhí)行，將字母或者數(shù)字顯示在顯示器的主屏上。3.6.3 顯示器與單片機的連接顯示器的電路圖3.10如下所示：圖3.10 顯示器電路圖單片機的P0.0-P0.7的I/O口線與顯示器的7-14引腳的數(shù)據(jù)口連接，它是用于單片機向其傳遞數(shù)據(jù)以及指令，不過由于I/0口線的負載能力很差，故在P0.0-P0.7上連接了上拉電阻。單片機P2.5與顯示器第4引腳-選擇寄存器端口連接；單片機P2.6與顯示器第5引腳-讀寫信號選擇連接;P2.7與顯示器第6引腳-使能信號連接。單片機主要是發(fā)出對顯示器的控制信號，來使顯示器進行讀寫程序或者顯示字符，數(shù)字等。3.7 TSL2561光感傳感器3.7.1 概述 TSL2561是由TAOS公司推出的光強傳感器芯片，它主要是將輸入光強信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號進行輸出。具有低體積，低功率消耗，抗干擾能力強，高精度，能自我抑制在50HZ-60HZ的光照強度的波動的特點，可以編程在允許的光照強度下的閾值，當(dāng)真正的光照情況超過我們所設(shè)定的閾值時，就會發(fā)出中斷信號，也能進行模擬的數(shù)字可編程控制。在農(nóng)業(yè)，市政道路燈光，氣象預(yù)測等光照強度條件起到?jīng)Q定性作用的領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。3.7.2 工作原理光感傳感器是由一個具有帶寬的光敏二極管和一個紅外響應(yīng)的二極管組成集成電路，這個集成電路具有大概20bit的光照響應(yīng)的能力7，兩個集成電路都是通過A/D轉(zhuǎn)換器，就可以將光敏信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，將其存入各自的存儲器中進行保存，然后進行下一個積分。傳感器內(nèi)部含有16個寄存器通過IC總線來實現(xiàn)內(nèi)部的讀寫控制。3.7.3 電路圖傳感器上的第3、4引腳與單片機上的第23、24引腳所連接，連接圖3.11如下：圖3.11 傳感器電路圖傳感器的數(shù)字轉(zhuǎn)化芯片與單片機的P2口相連，將傳感器感應(yīng)的光照強度傳遞單片機，單片機將傳遞的數(shù)字在顯示器上進行顯示，從而根據(jù)設(shè)定的程序來控制窗簾的開閉。3.8 硬件總體設(shè)計本系統(tǒng)主要是以STC89C52單片機做為操作核心，結(jié)合步進電機，光強傳感器STL2561，時鐘DS1302，顯示器LCD1602等組成，整個設(shè)計一共有三個需要實現(xiàn)的功能：人工按鍵控制步進電機的轉(zhuǎn)動來控制窗簾的開閉；時鐘記錄實時時間，之后自己設(shè)定一個時間控制窗簾的開啟與關(guān)閉；光感傳感器將它感應(yīng)到的外界光照強度傳遞給單片機，單片機控制LCD顯示出當(dāng)前的光照強度與之前自己所比較，從而控制窗簾的自動開啟或者關(guān)閉?？傮w設(shè)計圖如下圖3.12所示：圖3.12 系統(tǒng)總體電路圖3.9 本章總結(jié)本章是本課程設(shè)計的硬件電路設(shè)計，其內(nèi)容包括了簡單STC89C52單片機的功能，復(fù)位電路、晶振電路的作用。時鐘DS1302，介紹了顯示器LCD1602，步進電機，光感傳感器STL2561的功能以及電路圖，它們是實現(xiàn)整個設(shè)計要求所必須用到的最為關(guān)鍵的組成部分。這些模塊都在系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，各個元器件通過連接相互聯(lián)系，共同組成一個完整的硬件電路部分。下一章是對實現(xiàn)所需功能的軟件部分，整章我會展示自己的設(shè)計理念。第4章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計第4章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計整個智能窗簾系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包含了主程序模塊的設(shè)定，步進電機程序模塊的設(shè)定，顯示器程序，模塊的設(shè)定，時鐘程序模塊的設(shè)定，傳感器程序模塊的設(shè)定。4.1 主程序模塊的設(shè)計主程序的設(shè)計主要包括了等待系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，對系統(tǒng)進行初始化的處理，對于時間的計時等功能。操作流程圖如下：圖4.1 主流程圖在系統(tǒng)啟動主程序后，會等待系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，進入穩(wěn)定狀態(tài)后，首先會對LCD顯示器進行初始化，對顯示內(nèi)容進行清屏處理；然后對時鐘進行初始化，設(shè)定初始值，對定時器進行初始化處理，之后對TSL傳感器進行初始化處理。進入模式選擇后，共分開3個模式板塊，模式“1”為手動控制窗簾的拉開和關(guān)閉，模式“2”為定時模式，通過設(shè)定時間來控制窗簾的開閉，模式“3”為傳感器模式，通過對光照強度的感應(yīng)來控制窗簾的開閉。4.2 步進電機模塊的設(shè)計步進電機主要分為順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)。操作流程圖如下：圖4.2 步進電機程序圖設(shè)定整個步進電機的旋轉(zhuǎn)總位數(shù)為400轉(zhuǎn)，正向旋轉(zhuǎn)num1與反向旋轉(zhuǎn)num2之和為400，當(dāng)收到工作指令時，電機就會根據(jù)指令進行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)數(shù)小于400轉(zhuǎn)時可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)超過400轉(zhuǎn)時，電機就會停止旋轉(zhuǎn)。步進電機的主要功能就是在為系統(tǒng)在程序設(shè)定狀態(tài)下需要窗簾的升降時，就會通過步進電機的順時針旋轉(zhuǎn)或者逆時針旋轉(zhuǎn)來控制窗簾的升降。4.3 按鍵模塊設(shè)計本設(shè)計模塊主要的功能是為了實現(xiàn)操作系統(tǒng)能在每個模式中進行自由的切換，操作流程圖如下圖所示：圖4.3 按鍵模塊流程圖本模塊一共設(shè)定了5個按鍵。按鍵4為模式選擇按鍵，一共分為了三個模式，第一個模式為手動控制模式，第二個模式為定時模式，第三個模式為光感傳感器模式，當(dāng)按鍵4數(shù)字超過3時，就會回到模式1，進行循環(huán)。按鍵2的主要作用是進入每個模式后，可以對設(shè)定的值進行加減。按鍵3在定時控制中，在分、秒、時、定時開、定時關(guān)之間進行切換。按鍵5為確認操作運行按鍵。4.4 手動控制模塊本模塊就是通過手動按鍵來控制步進電機的轉(zhuǎn)動，來控制窗簾的打開和關(guān)閉。操作流程圖如下：圖4.4手動控制流程圖本操作就是先按鍵K4選擇model1進入手動控制模式，然后就選擇按鍵K1，電機就會順時針旋轉(zhuǎn)，慢慢的打開窗簾，當(dāng)步進正向旋轉(zhuǎn)num1為400位數(shù)時，窗簾打開完畢，選擇按鍵K2時，電機就會逆時針旋轉(zhuǎn)，慢慢的關(guān)閉窗簾，當(dāng)步進機反向旋轉(zhuǎn)為num2為400位數(shù)時，窗簾完全關(guān)閉，整個過程中num1+num2=400。4.5 定時控制模塊本模塊主要通過設(shè)定預(yù)期時間，來定時控制窗簾的開閉。操作流程圖如下：圖4.5 定時控制操作流程圖在本操作系統(tǒng)中，主要是根據(jù)實時時間，設(shè)定一個自己所需的開閉窗簾的時間，來控制窗簾的開閉。主要過程是在按K4選擇定時模式（mode2）后，通過按鍵K3來進行在分，秒，時的切換，按K1、K2按鍵主要是對設(shè)定時間進行加減，在按K3，切換至定時開或定時關(guān)模式，這就是進行定時模式所需要的主體步驟。4.6 光強控制模塊本模塊主要是通過感應(yīng)外界光強，來對窗簾的開閉進行控制。操作流程圖如下：圖4.6 光強控制操作流程圖本操作控制，主要是用光強傳感器感應(yīng)外界光感強度，將所感應(yīng)的外界光強傳遞給單片機，然后單片機將其感應(yīng)的光照強度與所設(shè)定的光照強度閾值進行比較，從來判定電機進行何種轉(zhuǎn)動，從而控制窗簾的打開與關(guān)閉。首先先按K4鍵選擇光強感應(yīng)模式（mode3）后，通過按鍵K1，K2對光強設(shè)定閾值進行加減，最后由感應(yīng)的光強與閾值進行比較，外界光強大于閾值，窗簾關(guān)閉抵擋陽光的直射，保持室內(nèi)的視線，當(dāng)外界光強小于閾值，窗簾打開，提高室內(nèi)亮度。4.7 本章小結(jié)整個章節(jié)都是在對系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計進行編寫，主要包含了主程序模塊的程序設(shè)計、步進電路模塊的程序設(shè)計、按鍵模塊的程序設(shè)計、手動控制模塊的程序設(shè)計、定時模塊的程序設(shè)計、光感模塊的程序設(shè)計。再完成本章節(jié)的設(shè)計后，基于單片機的智能窗簾設(shè)計的課題基本算是完成了。從理論角度上講，整個設(shè)計將會成功實現(xiàn)預(yù)計規(guī)劃的功能。通過本次的軟件設(shè)計，我從中知道了，提前制定好設(shè)計的模塊和步驟會達到低時高效。第5章 集成測試第5章 集成測試5.1 調(diào)試步驟進行有效的調(diào)試是必不可少的，它不僅保證了整個設(shè)計的安全性還保證了設(shè)計的可靠性3。因為在整個設(shè)計中，任意一個部位或者操作出現(xiàn)誤差都會導(dǎo)致我們的設(shè)計出現(xiàn)偏差。所以我們應(yīng)進行如下的安裝要求和規(guī)則。1.在通電調(diào)試之前，都必須檢查電路的連接是否屬于正常的接通狀態(tài)，對照自己的實物電路圖，對每一個設(shè)計模塊進行比對。2.對設(shè)計的電源部分進行測試，檢查電源是否接通、接反、誤接的情況。3.根據(jù)自己的硬件電路設(shè)計圖以及原件自己的產(chǎn)品規(guī)格圖，對原件的電容、蜂鳴器、電阻的型號，極性，規(guī)格等的選擇或連接的方法是否正確3。檢查自己焊接的應(yīng)刷電路是否正確，安裝的位置是否是一個合理的狀態(tài)。4. 進行靜態(tài)的調(diào)試，在末介入輸入信號，測量各級直流工作電流和電壓是否異常。5. 指標(biāo)測試，在完成前面步驟后，就可以對設(shè)計的要求的技術(shù)參數(shù)進行測量，根據(jù)自己的測試救過來對原件的某些不合理的地方，進行參數(shù)的修改。5.2 實物調(diào)試在實物調(diào)試時，剛完成實物，單片機燒寫程序后通電之前，首先對整個板子的電源進行檢查，用萬用表進行了檢測，檢測結(jié)果正確。接著，就是對手動控制進行測試，先接通電源，然后通過按鍵對窗簾進行打開和關(guān)閉，觀察是否能夠?qū)⒋昂熑筷P(guān)閉或者打開，然后對定時控制模式進行測試，接通電源后，選擇到定時模式，設(shè)定一個較近的時間，對窗簾進行打開或者關(guān)閉的實驗操作，看能否正常的完成。最后對光強控制模式進行調(diào)試，設(shè)定一個較低的閾值，用手機的手電筒對光感傳感器進行照射或者移開，看看窗簾能否正常的打開或者關(guān)閉。如果三個模式中，窗簾都能夠進行正常狀態(tài)的打開或者關(guān)閉，則該智能窗簾的設(shè)計符合本次課程設(shè)計的要求。5.3 本章小結(jié)本章主要是為了對實物的整體功能的測試。測試的目的主要為了防止出現(xiàn)短路而出現(xiàn)系統(tǒng)錯誤運行或者停止運行的情況。測試的內(nèi)容主要包括對元器件和電路的檢查，以及對設(shè)計所要求的功能進行調(diào)試。整個測試需要在手動模式，定時模式，光感模式下，窗簾能否實現(xiàn)打開或者關(guān)閉。通過自己的測試后，本物品成功實現(xiàn)了所要求的功能，滿足了課程設(shè)計的要求?？偨Y(jié)與展望在大學(xué)畢業(yè)設(shè)計題目選擇時，我選擇了基于單片機的智能窗簾設(shè)計，我通過這段時間的上網(wǎng)查閱相關(guān)資料進行學(xué)習(xí)，詢問同學(xué)和老師的看法，之后結(jié)合自己的思路和總體構(gòu)思，最終我完成了本次的畢業(yè)論文設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計，我選用了STC89C52單片機做為主芯片，通過自己查詢的資料和以前學(xué)習(xí)的有關(guān)信息，我對單片機引腳的作用與功能有了初步的認識，我還了解到STC89C52單片機有著獨特的優(yōu)點，它不僅能高速運轉(zhuǎn)，還有著超強的抗干擾能力，并且功率消耗較低。我選擇了步進電機來控制窗簾的打開和關(guān)閉，在顯示器方面選擇了LCD1602，它是一款字符型的液晶顯示器，對于數(shù)字的顯示以及字母的顯示操作比較簡單并且價格低廉，在時間控制環(huán)節(jié)，我用到了ds1302，它主要用于實現(xiàn)類似于萬年歷的作用，對年、月、日、分、秒、時等進行記錄。光強感應(yīng)傳感器運用了tSl2561，他能對光照強度進行