【基于PLC的老年公寓智能遮光窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)10000字（論文）】

PAGEPAGE1基于PLC的老年公寓智能遮光窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1研究目的及意義 11.2研究現(xiàn)狀 11.3主要研究?jī)?nèi)容 32總體設(shè)計(jì)方案 42.1主控模塊的選型和論證 42.2顯示模塊的選型和論證 42.3系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述 43系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 63.1主控芯片 63.1.1STC89C52單片機(jī)主要特性 63.1.2STC89C52單片機(jī)引腳說(shuō)明 73.1.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 83.1.4復(fù)位電路設(shè)計(jì) 83.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 103.3光感模塊 113.4紅外模塊 113.5LCD液晶顯示器 133.5.1LCD1602簡(jiǎn)介 133.5.2LCD1602的顯示原理 133.6無(wú)線發(fā)送、接收設(shè)計(jì) 144系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 154.1手動(dòng)控制模塊程序流程 154.2直流電機(jī)防過(guò)卷程序流程 154.3模擬光照控制窗簾程序流程 164.4定時(shí)模塊設(shè)計(jì) 184.5外部中斷子程序 195軟件仿真 215.1整體仿真設(shè)計(jì) 215.2自制光源調(diào)試 235.3光照強(qiáng)度調(diào)試 245.4定時(shí)設(shè)計(jì)仿真圖 25總結(jié)與體會(huì) 27參考文獻(xiàn) 291緒論1.1研究目的及意義伴隨著現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展和現(xiàn)代人們家居生活品質(zhì)水平的不斷穩(wěn)步提高，人們對(duì)現(xiàn)代家庭家居生活的品質(zhì)舒適度以及要求越來(lái)越高。作為家家戶戶必備的一種老年公寓智能遮光窗簾，自然它也需要充分滿足現(xiàn)代人們對(duì)舒適的生活需求才行。窗簾的幾個(gè)基本功能不外乎就是保護(hù)房屋主人的全部個(gè)人隱私，遮陽(yáng)也是避塵的主要功能，但由于傳統(tǒng)的大型窗簾往往需要人工才能拉上，每天熬夜早起晚睡開關(guān)都很麻煩，特別是高層別墅或復(fù)式公寓房間的大戶型簾子，又重又長(zhǎng)，使用起來(lái)很不方便；因此，近些年來(lái)，遠(yuǎn)程控制的電動(dòng)化大簾子技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛地應(yīng)用于大型智能建筑、高檔商務(wù)公寓、賓館、別墅等。只需輕輕一下按壓簾子遙控器，簾子便會(huì)即可自動(dòng)橫向切換(歐式百葉老年公寓智能遮光窗簾子可自動(dòng)橫向旋轉(zhuǎn))，十分方便。為了進(jìn)一步滿足人們高水準(zhǔn)生活的需要,家用電器產(chǎn)品性能也在不斷的更新挽代，從始初的晶體管、到電子管;由模擬到數(shù)字;由分立元件到集成電路;從普通向高性能、多功能型由手動(dòng)控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。與此同時(shí)，窗簾作為裝修業(yè)不可缺少的一部分，也日益火爆起來(lái)，目前，常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑輪式，只有一部分高收入的家庭采用是電動(dòng)遙控軌道。但價(jià)格相當(dāng)昂貴，不能普及。所以設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)功能全、造價(jià)省、能夠進(jìn)入大眾生活。一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾，控制器符合當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。該窗簾控制器采用AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開和關(guān)閉。1.2研究現(xiàn)狀隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人們生活水平的提高，工作壓力的增加，每個(gè)人都想擁有一個(gè)舒適的家庭和辦公室。從而休息得很好和良好的辦公環(huán)境，使自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。遠(yuǎn)程控制是常見的。但是，并非沒(méi)有任何研究上的價(jià)值。為更好地充分滿足現(xiàn)代人們高標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)生活的使用需求，窗簾的設(shè)計(jì)性能不斷更新，從智能晶體管設(shè)計(jì)到智能電子管，從智能模擬處理到智能數(shù)字，從分立元件設(shè)計(jì)到智能集成電路，從普通性能到窗簾高性能，從窗簾手動(dòng)控制到紅外無(wú)線遙控和家電智能化的發(fā)展。紅外線射頻遙控技術(shù)是目前一種應(yīng)用最為廣泛的電子通信設(shè)備遙控控制技術(shù)。紅外線智能遙控器產(chǎn)品體積小，功耗低，功能強(qiáng)，價(jià)格低廉。所以，紅外線電子遙控還真的可以廣泛用在各種彩色電視、錄像機(jī)、音響、空調(diào)、玩具、門鈴、汽車運(yùn)行指示燈等小型紅外遙控電子設(shè)備上。與此同時(shí)，老年公寓智能遮光窗簾行業(yè)作為室內(nèi)裝飾材料行業(yè)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)組成的一部分，越來(lái)越受到人們的青睞?，F(xiàn)在普遍家庭使用的遙控簾線輪式軌道主要是使用繩索式的手拉式或電動(dòng)滑輪式，高中低收入者的家庭中只有一部分家庭使用電動(dòng)式或遙控簾線軌道。但價(jià)格太高，難以推銷。所以現(xiàn)在的研究重點(diǎn)也就是如何努力研制一種功能齊全、價(jià)格低廉的家用自控設(shè)備。與此同時(shí)，單片機(jī)直流電機(jī)也會(huì)根據(jù)隨著電子技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的突出優(yōu)點(diǎn)變得更具突出性和適用性。從1974年正式投產(chǎn)使用開始，單片機(jī)一直以他的突出的質(zhì)量輕巧，占用空間小、耗電少和時(shí)間短又省、可信度高、且廉價(jià)等特別突出的優(yōu)秀特點(diǎn)，開始不斷地向優(yōu)化需求發(fā)展，并一直普遍使用于各個(gè)產(chǎn)品儀器的工業(yè)電子儀器儀表、家電、服裝、鞋子、家庭電器、醫(yī)用器械醫(yī)療儀器設(shè)備、航天航空、專用設(shè)備的批量生產(chǎn)以及智能化中的質(zhì)量監(jiān)控管理及企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的質(zhì)量安全控制等各個(gè)領(lǐng)域?？上攵?，單片機(jī)將向朝著高容量、高性能、內(nèi)置外圍集成電路的三個(gè)方向快速發(fā)展，即大大提高了CPU、存儲(chǔ)器和片上應(yīng)用I/O等的性能，降低功耗，尤其是基于系統(tǒng)化的智能單片機(jī)將成為是當(dāng)前驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方向。以目前國(guó)內(nèi)對(duì)8位單片機(jī)的市場(chǎng)需求情況來(lái)看，8位和16位系列單片機(jī)將成為是未來(lái)幾年芯片發(fā)展的兩大主流，其中的最新進(jìn)展主要如下：CPU的性能穩(wěn)步增加；內(nèi)部硬件資源消耗增加；引腳多功能模塊化；提高低電壓低頻率功耗。正因如此，單片機(jī)技術(shù)具有許多新的優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程控制和家電電器應(yīng)用中一直處于世界領(lǐng)先地位，因此又稱微處理器。1、由于其本身不僅具有"小、輕、便宜、經(jīng)濟(jì)"的基本功能特點(diǎn)，尤其重要指的說(shuō)它是低功率電源和高功耗，并能正常工作使用的一種電源控制元件因其體積小、重量輕，因此在眾多產(chǎn)品中得到應(yīng)用。2、適合于既能完成測(cè)量又能進(jìn)行處理和監(jiān)測(cè)的儀器、儀表，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化。3、它廣泛應(yīng)用于平板電腦以及打印機(jī)、繪圖儀等多種類型家用電腦外部設(shè)備上的安裝，特別主要特點(diǎn)是廣泛用于各種智能終端，可大大一定程度上地減輕家用電腦主機(jī)設(shè)備安裝時(shí)的負(fù)擔(dān)。上述這些結(jié)論雖然是不完全的，但是我們都應(yīng)該知道，單片機(jī)的普遍使用的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)不斷深入到現(xiàn)代我們國(guó)民發(fā)展經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面和層次，極大地直接促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷普及，可以不難預(yù)見，隨著我國(guó)單片式整機(jī)技術(shù)性能的進(jìn)一步提高，它的實(shí)際應(yīng)用也一定會(huì)越來(lái)越廣泛。對(duì)于國(guó)內(nèi)許多企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)以及國(guó)外工廠的生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)更新等也都會(huì)對(duì)其起到很大的促進(jìn)作用。所以，在證明使用多種單片機(jī)技術(shù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)更多實(shí)用功能的這種前提下，可以降低設(shè)計(jì)和制造成本。1.3主要研究?jī)?nèi)容光感開關(guān)模塊的功能設(shè)計(jì):一個(gè)自動(dòng)窗簾限位光感開關(guān)模塊，主要是通過(guò)依靠?jī)蓚€(gè)窗簾光感開關(guān)模塊和三個(gè)自動(dòng)限位光感開關(guān)組合而成。對(duì)于不同尺寸大小的室內(nèi)窗簾,可以根據(jù)實(shí)際家庭使用中的情況自行調(diào)整窗簾限位器與開關(guān)之間的固定距離。單片機(jī)控制智能窗簾操作系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì):單片機(jī)對(duì)于智能控制窗簾的實(shí)際應(yīng)用主要還是體現(xiàn)在它自身的光控這個(gè)組成部分,當(dāng)人們?cè)谑覂?nèi)進(jìn)行休息、工作時(shí),由于室外室內(nèi)光線和輻射強(qiáng)度的巨大變化,可能會(huì)對(duì)在室內(nèi)的每個(gè)部位人們都自身造成不適,而采用單片機(jī)的光控就正好的解決了此點(diǎn)的問(wèn)題。單片機(jī)光感是以數(shù)控單片硅電機(jī)光感為技術(shù)核心的光感控制處理單元,只要事先為室內(nèi)窗簾自動(dòng)設(shè)置好室外光感的強(qiáng)度大小和照射強(qiáng)度,程序就已經(jīng)能夠立即可根據(jù)這個(gè)光感大小和室外光線的強(qiáng)度改變來(lái)直接自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)窗簾的自動(dòng)打開和合理,從而大大地可以改變室內(nèi)室外光線的照射強(qiáng)度,給予家庭人們一個(gè)舒適、溫馨的家庭生活休息環(huán)境。系統(tǒng)的定時(shí)部分幾乎可以為系統(tǒng)用戶同時(shí)提供任何一個(gè)光感狀態(tài)下12個(gè)小時(shí)的定時(shí)功能,在每個(gè)定時(shí)期間的結(jié)束后,系統(tǒng)用戶會(huì)自動(dòng)將其定時(shí)復(fù)位至新的光感狀態(tài)模式,同時(shí)系統(tǒng)使用者們也可在沒(méi)有自動(dòng)回到指定時(shí)間的特殊條件下重新開始進(jìn)行一次開啟后的光感定時(shí)模式。本次檢測(cè)系統(tǒng)也不僅可以隨時(shí)隨地提供對(duì)室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè),并且系統(tǒng)會(huì)時(shí)刻發(fā)出警示提請(qǐng)用戶隨時(shí)關(guān)注室內(nèi)溫度的異常變化。2總體設(shè)計(jì)方案2.1主控模塊的選型和論證方案一：采用f/stm32系列新型單片機(jī),該序列系列新型單片發(fā)電機(jī)主要由法國(guó)意法半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)和研發(fā)銷售,品種繁多,功能強(qiáng)大,運(yùn)算運(yùn)行速率快。但這個(gè)應(yīng)用芯片很昂貴并且不太能夠適合于普通的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。方案二：采用52系列單片機(jī)，它在平時(shí)的教學(xué)中經(jīng)常被使用到，價(jià)格低廉，有32個(gè)IO口，能滿足本設(shè)計(jì)的需求。并且STC系列單片機(jī)編程方便簡(jiǎn)單，程序也能快速下載。因此選用方案二中的系列單片52機(jī)作為主控芯片。2.2顯示模塊的選型和論證方案一：采用LED數(shù)碼管。數(shù)碼管價(jià)格不高，大多用于顯示數(shù)字。與單片機(jī)相連時(shí)，占用接口少。但是在使用數(shù)碼管時(shí)，要借助移位寄存器移位，所以在調(diào)試電路的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)很多故障，尋找原因又比較難。而且還不適合拿來(lái)顯示漢字和圖形，所以本設(shè)計(jì)不適宜采用LED數(shù)碼管作為顯示。方案二：采用LCD液晶顯示屏。LCD顯示屏價(jià)格便宜，能夠顯示很多線段、字符和漢字等等，顯示內(nèi)容比較清晰基本能夠滿足本設(shè)計(jì)的需求。雖然我們所需要的接口電纜數(shù)量比較多,但是調(diào)試操作起來(lái)卻十分方便。所以本設(shè)計(jì)采用方案二中的LCD液晶顯示屏。2.3系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)主要是由單片機(jī)控制系統(tǒng)、電源模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊、自動(dòng)光敏傳感器模塊。當(dāng)再自動(dòng)啟動(dòng)模式下,通過(guò)光敏電阻檢驗(yàn)顯示出光照的方向發(fā)生變化,然后隨著光敏電阻值的增加而變化,轉(zhuǎn)換成電壓的變化,這個(gè)信號(hào)傳遞給了單片機(jī),單片機(jī)則控制著電動(dòng)機(jī)的方向進(jìn)行正、反方位的運(yùn)動(dòng),以達(dá)到窗簾的方向位置移動(dòng),組成一個(gè)多功能的自動(dòng)控制系統(tǒng);在智能模式下,單片機(jī)可以通過(guò)遠(yuǎn)程遙控發(fā)射和接收器來(lái)控制發(fā)射電機(jī)的正向和逆方向旋轉(zhuǎn);切換到手動(dòng)按鍵模式時(shí),通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)窗簾的打開與關(guān)閉。在這里面,光敏控制器主要包含了一個(gè)光敏電阻和三極管;電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)過(guò)三極管和繼電器的的通斷來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng);遙控模塊采用sc2262/sc2272編碼解碼芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控。單片機(jī)是通過(guò)c語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行的相關(guān)程序的編輯與繪制，再去整理修改和完善電路板并進(jìn)行不斷調(diào)節(jié)調(diào)試，從而達(dá)到人們所需求的功能。2.1系統(tǒng)整體流程圖3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1主控芯片本設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為主要的控制芯片。STC89C52是低能耗、高效率的CMOS8位數(shù)字單片機(jī)，其片內(nèi)容量是8K。單片機(jī)中的flash不僅可以讓專業(yè)程序人員在操作系統(tǒng)中進(jìn)行程序編寫，也同樣適用于普通的系統(tǒng)程序員。在一些不同類型的智能單片式應(yīng)用主機(jī)上,stc89c52采用了一個(gè)帶有智能8位高速閃存的tcpu和一個(gè)智能可編程32位高速閃存,從而大大促進(jìn)了的stc89c52單片機(jī)在很多嵌入式控制器和應(yīng)用管理系統(tǒng)中已經(jīng)成功取得了廣泛的應(yīng)用技術(shù)性和應(yīng)用。圖3.1 STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖3.1.1STC89C52單片機(jī)主要特性STC89C52單片機(jī)低功耗，速度快以及抗干擾能力強(qiáng)。指令代碼與傳統(tǒng)的8051微控制器完全兼容。主要特性參數(shù)如下：1、工作電壓：3.3V～5.5V；2、工作頻率范圍：0～40MHz；3、用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)；4、片內(nèi)集成512字節(jié)RAM；5、32個(gè)通用I/O口；6、具有看門狗功能；7、2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器；8、有五個(gè)中斷；9、全雙工串行通道；10、工作溫度范圍：-40～85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）。3.1.2STC89C52單片機(jī)引腳說(shuō)明STC89C52單片機(jī)一共有40個(gè)引腳，32個(gè)I/O接口，1個(gè)全雙工串行接口，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。圖3.2為單片機(jī)的引腳圖。表3.1為單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明。圖3.2 STC89C52單片機(jī)引腳圖表3.1STC89C52引腳功能說(shuō)明VCC（40腳）接+5V電源GND（20腳）接地XTAL1（19腳）時(shí)鐘電路的輸入端XTAL2（18腳）時(shí)鐘電路的輸出端RST（9腳）復(fù)位輸入ALE/PROG（30腳）地址鎖存允許PSEN（29腳）外部存儲(chǔ)器讀選通EA/VPP（31腳）程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，若接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令可編程I/O口P0口（39腳+32腳）：P0.0-P0.7，8位雙向I/O線；P1口（1腳-8腳）：P1.0-P1.7，8位雙向I/O口線；P2口（21腳-28腳）：（P2.0-P2.7），8位雙向I/O口線；P3口（10腳-17腳）：P3.0-P3.7，8位雙向I/O口線3.1.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)在每個(gè)單片電機(jī)內(nèi)部還設(shè)有一個(gè)高頻低增益的高頻反相信號(hào)放大器，用于振蕩電路中。一般在應(yīng)用場(chǎng)合情況下,應(yīng)時(shí)補(bǔ)償晶體和兩個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償晶體的電容可以通過(guò)跨板連接到xtall和xtal2管道引腳上,可以直接形成一個(gè)自激電壓振蕩器,可以根據(jù)需要自行選擇頻率分別為6mhz、12mhz或24mhz的應(yīng)時(shí)振蕩器,補(bǔ)償電容一般控制在30pf左右,時(shí)鐘模塊結(jié)構(gòu)框圖顯示如下表3.3。圖3.3 時(shí)鐘電路圖3.1.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路主要是為了防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤的操作，同時(shí)也能改善電磁兼容性。mcu復(fù)位后,內(nèi)部電路包括mmcpu引腳在內(nèi)的各個(gè)復(fù)位元器件都將重新開始運(yùn)行,復(fù)位后的兩個(gè)高電平腳和rst引腳同樣可以繼續(xù)維持最少兩個(gè)月的機(jī)器工作周期(24個(gè)振蕩周期)。stc89c52單片上電機(jī)基本的控制復(fù)位自動(dòng)控制操作方式主要包括有手動(dòng)開機(jī)復(fù)位控制按鈕自動(dòng)控制和定時(shí)開機(jī)自動(dòng)控制復(fù)位這兩種手動(dòng)控制操作方法。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位方式，因此主要介紹手動(dòng)按鍵復(fù)位方式。RST引腳是單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸入端，為高電平有效，當(dāng)按下按鍵時(shí)，RST端輸入高電平，進(jìn)行復(fù)位。具體電路如下圖3.4所示。3.4復(fù)位電路圖PAGEPAGE103.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要通過(guò)采用12v電壓直流電的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊來(lái)直接提供控制驅(qū)動(dòng),因此在本次設(shè)計(jì)中我們需要充分利用3個(gè)直流繼電器模塊來(lái)直接組合建立在發(fā)電機(jī)上的控制驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。1號(hào)電動(dòng)繼電器旋轉(zhuǎn)打開時(shí),電動(dòng)機(jī)正時(shí)針旋轉(zhuǎn):RL1、RL2、RL3三個(gè)電動(dòng)繼電器同時(shí)左右旋轉(zhuǎn)電機(jī)打開時(shí),電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針?lè)较蜃笥倚D(zhuǎn):RL1、RL2、RL3三個(gè)電動(dòng)繼電器同時(shí)旋轉(zhuǎn)打開,電機(jī)暫時(shí)自動(dòng)停止左右旋轉(zhuǎn)。該驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源驅(qū)動(dòng)控制電路總體結(jié)構(gòu)如軟件圖3.5所示。圖3.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖3.3光感模光感滑動(dòng)模塊是一種利用光敏滑動(dòng)電阻與光感滑動(dòng)比和變化的組合,通過(guò)自動(dòng)調(diào)整光敏滑動(dòng)比和變化電阻的數(shù)值，通過(guò)改變光敏滑動(dòng)電阻從而改變模塊對(duì)紅外光線的滑動(dòng)感敏度。這個(gè)系統(tǒng)能夠同時(shí)設(shè)定兩個(gè)窗簾光線的照射值,當(dāng)1號(hào)窗簾光感控制模塊被自動(dòng)檢測(cè)達(dá)到兩個(gè)光線照射強(qiáng)度設(shè)定值時(shí),led閃光燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮,同時(shí)向窗簾主控制開關(guān)電路前端發(fā)出一個(gè)可以產(chǎn)生與自動(dòng)窗簾控制開關(guān)分分合合的燈光信號(hào)。此時(shí)光線的反射強(qiáng)度又被再次加強(qiáng),達(dá)到2號(hào)控制模塊的強(qiáng)度設(shè)定值,模塊又被通過(guò)反饋連接到一個(gè)主控制器的電路上,從而直接產(chǎn)生了一個(gè)用于關(guān)合遮光窗簾的控制操作。而自然光線的逐漸減弱則恰恰相反。光感應(yīng)元器件集成模塊中的集成電路整體結(jié)構(gòu)如本圖3.6所示。圖3.6光感模塊圖3.4紅外模塊為了更加好的方便廣大用戶的使用,本次接頭設(shè)計(jì)也給我們用戶帶來(lái)了一些新的紅外線遠(yuǎn)程操控功能,所以我們本次采用了vvs1838紅外線監(jiān)控接頭。其中九個(gè)觸控按鍵與3×3的圓形矩陣式觸控按鍵具有相同的按鍵功能。紅外發(fā)光模塊的集成電路結(jié)構(gòu)方式如下圖圖表3.7所示。3.7紅外模塊圖3.5LCD液晶顯示器3.5.1LCD1602簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602是一種字符型液晶顯示器，能夠同時(shí)顯示最多32個(gè)字符。圖3.8 LCD1602引腳圖LCD1602引腳說(shuō)明：引腳1（GND）：接地。引腳2（VCC）：接+5V電源。引腳3（VL）：用于調(diào)整液晶顯示器對(duì)比度。引腳4（RS）：寄存器選擇。引腳5（RW）：讀寫信號(hào)。引腳6(EN):使能端。3.5.2LCD1602的顯示原理LCD顯示屏價(jià)格便宜，功能強(qiáng)大，它可顯示很多線段、字符和漢字等等。如圖3-6所示。用l的stc89c52的l和p0口可以做為一個(gè)數(shù)據(jù)線,用l的p25、p26、p27分別接口做為l和lcd的端口rs(一個(gè)片選輸入信號(hào))、rw(數(shù)據(jù)讀取和寫信號(hào))、en(數(shù)據(jù)寄存器的一個(gè)選擇輸入信號(hào))。其中xxen為一個(gè)下降點(diǎn)在路徑右側(cè)邊緣的一個(gè)觸發(fā)。然后通過(guò)手動(dòng)設(shè)置一個(gè)文字整體的顏色顯示位置來(lái)自動(dòng)取消一個(gè)燈光下的標(biāo)記并重新閃亮這個(gè)字體。最后,將其增量設(shè)定為正常的增量而非真正移位。該操作程序共同用于使用兩組單個(gè)字符模擬串?dāng)?shù)據(jù)模組,一個(gè)分別是用于顯示字符和其他用于顯示特定電壓的一組數(shù)據(jù)。把它們從你想要用來(lái)表示的一個(gè)字符或者一個(gè)數(shù)據(jù)串發(fā)送到它們對(duì)應(yīng)的一個(gè)函數(shù)數(shù)據(jù)組,，然后再挨個(gè)顯示。該程序延遲2.5ms，并判斷是否足以顯示該數(shù)據(jù)。如果數(shù)字不夠，地址加1，然后去取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)，知道字符和數(shù)據(jù)取完，顯示就完成了。3.9單片機(jī)與LCD1602接口圖3.6無(wú)線發(fā)送、接收設(shè)計(jì)SC2262在發(fā)射器沒(méi)有按鍵的情況下是不通電的，高頻發(fā)射電路不工作。當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)通電，引腳17處于高電平時(shí)時(shí)，發(fā)射等幅高頻信號(hào)。具體各管腳名稱以及功能見表3.2。表3.2各組件名稱及作用名稱言腳說(shuō)明AO-All1-8.10-13地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0”,“1”,“”f（懸空）D0-D57-8.10-13數(shù)據(jù)輸人端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉Vcc18電源正端（+）Vss9電源負(fù)端（-）IE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)錨碼發(fā)射，低電平有效OSC116振蕩電阻諭入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC21514振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1手動(dòng)控制模塊程序流程程序在剛開始時(shí)已經(jīng)基本完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件初始化,給出了整個(gè)系統(tǒng)的工作邏輯和系統(tǒng)控制工作原理,并對(duì)其中可以實(shí)現(xiàn)各種控制模塊的操作系統(tǒng)及其功能模塊分別設(shè)計(jì)給出了一些控制指令,發(fā)送了一些控制原理命令。要求各個(gè)開關(guān)模塊之間的優(yōu)先級(jí)相互不存在沖突,系統(tǒng)工作正常運(yùn)行穩(wěn)定,手動(dòng)關(guān)閉開關(guān)功能k2按下具體操作程序流程如下表圖4.1所示。圖4.1手動(dòng)控制模擬流程框圖4.2直流電機(jī)防過(guò)卷程序流程直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求分別來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制開關(guān)功能,主要原因是它們不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)單片機(jī)運(yùn)行控制的自動(dòng)指令,也能夠做到工作準(zhǔn)備準(zhǔn)確無(wú)誤地自動(dòng)實(shí)現(xiàn)正向時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針的運(yùn)行,以及在過(guò)卷的控制功能上,它們都能夠同時(shí)做到在一個(gè)上限位和兩個(gè)下限位控制開關(guān)的自動(dòng)操縱下并準(zhǔn)確地執(zhí)行判斷工作指令和啟動(dòng)停止的任務(wù)?；镜脑O(shè)計(jì)流程和架框圖結(jié)構(gòu)如下文附表4.2所示。圖4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊框圖本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)直流驅(qū)動(dòng)電路控制系統(tǒng)模塊主要設(shè)計(jì)采用的控制方式是三個(gè)直流繼電器連起來(lái)分別控制一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正、負(fù)向運(yùn)轉(zhuǎn),分別用的是繼續(xù)斷電器交流rl1、繼電器交流rl2、繼電器直流rl3,當(dāng)三個(gè)直流繼電器同時(shí)自動(dòng)打開或者自動(dòng)關(guān)閉時(shí),直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)就能自動(dòng)停止高速轉(zhuǎn)動(dòng);然后當(dāng)直流rl1繼電器自動(dòng)打開,rl2、rl3號(hào)直流繼電器自動(dòng)或者關(guān)閉,直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)改變?yōu)樽詣?dòng)旋轉(zhuǎn);當(dāng)三個(gè)直流繼電器都同時(shí)自動(dòng)打開或者自動(dòng)關(guān)閉時(shí),直流驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)就能自動(dòng)逆轉(zhuǎn)。4.3模擬光照控制窗簾程序流程通過(guò)兩個(gè)按鍵對(duì)兩個(gè)不同功率的LED進(jìn)行開關(guān)操作，當(dāng)功率較大的LED打開時(shí)，光照強(qiáng)度增大，光敏電阻阻值減小，光敏電阻外接電源向單片機(jī)輸入高電平，控制步進(jìn)電機(jī)的繼電器將跳轉(zhuǎn)至常開觸點(diǎn)，窗簾打開；反之，當(dāng)功率較低的LED打開時(shí)，光照強(qiáng)度降低，光敏電阻阻值增加，光敏電阻外接電源向單片機(jī)輸入低電平，控制步進(jìn)電機(jī)的繼電器將跳轉(zhuǎn)至常閉觸點(diǎn)，窗簾關(guān)閉。流程圖如下其基本流程圖如圖4.3所示圖4.3光照控制窗簾流程框圖4.4定時(shí)模塊設(shè)計(jì)為方便廣大用戶使用,本次設(shè)計(jì)添加了一個(gè)定時(shí)器。待工作時(shí)間確定以后,當(dāng)你打開一個(gè)定時(shí)功能鍵,光敏模塊的功能就會(huì)被暫時(shí)中斷,此時(shí)只有通過(guò)遙控或者是鍵盤來(lái)設(shè)置窗簾的開合。在定時(shí)模塊運(yùn)行的過(guò)程中,用戶可隨時(shí)手動(dòng)改變窗簾開啟的位置和大小,也就是可以在窗簾定時(shí)模塊還沒(méi)有運(yùn)行完畢的情況下暫停定時(shí)功能重新開啟光感模塊。直到定時(shí)計(jì)算器的時(shí)間終止,光敏模塊的功能會(huì)被自動(dòng)地開啟,重新控制窗簾的開合狀態(tài)。4.4定時(shí)模塊流程圖4.5外部中斷子程序外部中斷程序設(shè)計(jì)，采用萬(wàn)能遙控器和VS1608紅外接收。紅外線中斷流程如圖4.5所示。4.5外部中斷流程圖中斷定時(shí)程序主要的工作功能之一就是對(duì)窗簾定時(shí)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制中斷,單片機(jī)通過(guò)向中斷定時(shí)器中輸入特定的時(shí)鐘脈沖，從而達(dá)到中斷的效果，輸出時(shí)鐘脈沖值得設(shè)定是由晶體振蕩器的時(shí)鐘輸出經(jīng)12分頻后計(jì)算轉(zhuǎn)換得到的,本次中斷測(cè)試中所發(fā)出得脈沖信號(hào)是11.0592m,故每個(gè)小時(shí)的輸出脈沖和時(shí)間大約在一個(gè)小時(shí)，而定時(shí)器的輸入脈沖和時(shí)間大約為1.085μs,設(shè)定脈沖信號(hào)出現(xiàn)后就確定了1s的中斷時(shí)刻。第5軟件仿真5.1整體仿真設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)不僅具有手動(dòng)遙控設(shè)計(jì),還同時(shí)具備了光照控制和窗簾開合的光照控制功能,以及對(duì)窗簾定時(shí)啟動(dòng)開關(guān)的控制功能,當(dāng)在自動(dòng)啟動(dòng)的工作模式下,通過(guò)光敏電阻檢測(cè)到光照的方向變化,然后隨著光照阻值的增加而變化,轉(zhuǎn)換成電壓的方向發(fā)生變化,這些方向發(fā)生的信號(hào)就傳給了單片機(jī),單片機(jī)則是控制著光敏電機(jī)的方向進(jìn)行正反相位來(lái)使其達(dá)到窗簾的方向左右移動(dòng),組成一個(gè)多功能全方位的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。智能模式下，單片機(jī)通過(guò)遙控發(fā)射和接收信號(hào)控制電機(jī)正向和反向的旋轉(zhuǎn)；切換到手動(dòng)按鍵模式時(shí)，通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)窗簾的打開與關(guān)閉。系統(tǒng)整體仿真圖如圖5.1所示。圖5.1整體仿真圖5.2自制光源調(diào)試由于光照條件沒(méi)辦法在電腦上實(shí)現(xiàn)，所以用代替光源按鍵來(lái)模擬光源，通過(guò)用按鍵k1控制調(diào)整光照強(qiáng)度。通過(guò)輸出一個(gè)高電頻或者是輸出低電頻傳遞給另一個(gè)單片機(jī)信號(hào)，從而通過(guò)控制繼電器到達(dá)控制發(fā)動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)行的效果。當(dāng)r=8.2k時(shí)，光源調(diào)試數(shù)據(jù)如表5.1所示。5.1光源調(diào)試數(shù)據(jù)高亮次亮普亮滅71H5BH41HOOH7AH55H33HOOH6FH50H3EHOOH74H57H37HOOH6EH61H33HOOH75HS4H30HOOH70H52H3AHOOH77H50H39HOOH80H57H32HOOH74H5EH35HOOH仿真圖如下：圖5.2自制光源仿真圖PAGEPAGE205.3光照強(qiáng)度調(diào)試由于一年四季不同季節(jié)、不同時(shí)間段光照強(qiáng)度不一樣，所以我們要根據(jù)光照強(qiáng)度的不同，來(lái)智能的調(diào)整電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制遮陽(yáng)窗簾的距離。一年四季不同季節(jié)不同時(shí)間段光照強(qiáng)度及窗簾遮陽(yáng)程度如表5.2所示。5.2光照強(qiáng)度及窗簾遮陽(yáng)程度數(shù)據(jù)春季光照強(qiáng)度值窗簾遮陽(yáng)程度7：00-9：005-50lx20%-30%10：00-13：0030-500lx30-50%14：00-16：0050-2000lx50-90%16：00-18：00200-1000lx30-70%夏季7：00-9：00200-1000lx50-80%10：00-13：00500-10000lx60%-100%14：00-16：005000-10000lx70%-100%16：00-18：002500-10000lx50%-100%秋季7：00-9：0050-200lx20%-30%10：00-13：00200-2500lx30%-60%14：00-16：00500-5000lx50-90%16：00-18：00200-2000lx30-50%冬季7：00-9：005-50lx10%-20%10：00-13：0030-1000lx30%-70%14：00-16：0050-2000lx50%-90%16：00-18：00200-1000lx30%-50%仿真圖如下：圖5.3光照強(qiáng)度調(diào)試5.4定時(shí)設(shè)計(jì)仿真圖待時(shí)間設(shè)定以后，開啟定時(shí)功能鍵，光敏模塊暫停工作，此時(shí)只能通過(guò)遙控或者鍵盤設(shè)置窗簾開合狀態(tài)。在定時(shí)過(guò)程中，可隨時(shí)改變窗簾開啟的大小，也可在定時(shí)還沒(méi)有結(jié)束時(shí)暫停定時(shí)功能重新開啟光敏模塊。等到定時(shí)時(shí)間結(jié)束，光感功能自動(dòng)開啟，重新控制窗簾的開合狀態(tài)。定時(shí)控制對(duì)于窗簾設(shè)計(jì)起到了一個(gè)很重要的功能，首先在程序中設(shè)計(jì)窗簾的關(guān)閉時(shí)間，例如定時(shí)設(shè)定中午12點(diǎn)關(guān)閉窗簾，此時(shí)只需要通過(guò)按鍵輸入關(guān)閉時(shí)間為現(xiàn)在所處時(shí)間距離中午十二點(diǎn)鐘的一個(gè)差值，從而觸發(fā)定時(shí)模塊運(yùn)行，定時(shí)模塊運(yùn)行時(shí)刻，光感系統(tǒng)關(guān)閉，這樣不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤判，以至于影響整個(gè)窗簾使用的過(guò)程；當(dāng)定時(shí)模塊到達(dá)用戶自己所設(shè)置的時(shí)間，觸發(fā)蜂鳴器，發(fā)出警報(bào)從而來(lái)提醒用戶窗簾即將進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，避免意外的發(fā)生。圖5.4定時(shí)設(shè)計(jì)仿真圖總結(jié)與體會(huì)當(dāng)今時(shí)代正處于人工智能飛速發(fā)展的階段，老年公寓智能遮光窗簾系統(tǒng)作為人工智能的重要組成部分，有其不可代替的意義。雖然近年來(lái)該技術(shù)的研究已經(jīng)取得相當(dāng)可觀的成果，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品也得以投產(chǎn)使用，但是其在精度、環(huán)境適應(yīng)性、穩(wěn)定性等方面仍然需要完善。對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究和硬件制作方面的提升，從未停止。1、本課題設(shè)計(jì)的智能遮光窗簾系統(tǒng)，是以單片機(jī)為主，具有光感模式，定時(shí)模式，對(duì)于光感模塊的設(shè)計(jì)，由于光源不容易在仿真上面實(shí)現(xiàn)，所以增加了設(shè)計(jì)的難度，也增加了本設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的出錯(cuò)率，但經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，將出錯(cuò)率控制到了百分之一以內(nèi)。2、對(duì)于定時(shí)模塊的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)定時(shí)時(shí)間較少，工作方式較為單一，還有改進(jìn)和進(jìn)步的空間。我以后會(huì)經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)來(lái)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)完善。3、在硬件設(shè)計(jì)方面采用傳統(tǒng)的按鍵啟動(dòng)停止，采用按鍵控制窗簾的方式給予老年人更多的選擇模式，按鍵控制也比較簡(jiǎn)單便捷容易操作，開合窗簾的操作也可以運(yùn)用定時(shí)、光控、等模式，從而對(duì)用戶特別是老年人帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。4、本次的智能遮光窗簾系統(tǒng)，由于電子器件的增多，對(duì)于很少接觸到智能產(chǎn)品的老年人來(lái)說(shuō)，會(huì)稍微的有一點(diǎn)的麻煩，這也是我認(rèn)為窗簾需要改進(jìn)的地方，也是我以后需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的方向，