学光电系统
课 程 设 计
（基单片机智窗帘控制系统）
设计课题：________________________
姓 名：________________________
学 院：________________________
专 业：________________________
指导教师：________________________
20___年 ___月___日
摘
着社会进步科技发展智家居系列产品正慢慢进入生活智窗帘逐渐走入视野然目前传统窗帘手动式动窗帘实现光线检测针问题设计款智窗帘具实性强灵敏度高价格相低方便快捷特点文综述动窗帘控制系统设计制作程介绍设计制作完整窗帘控制系统需做理分析制作程动窗帘控制系统核心采单片机STC 89C52次利光传感器键盘显示接口电路信号调理电路等外围电路整系统模块配合实现半动控制动控制定时控制等功该设计理层面程序语言驱动模块工作实现系统联系应层面采Protel软件进行原理图设计
动窗帘控制系统构成单片机系统蜂鸣器报警模块电源模块键模块LCD1602液晶显示模块步进电机驱动模块DS1302时钟模块光检测模块温度检测模块组成重点讨窗帘动控制系统设计程硬件选软件调试等问题通系统根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态实现利光强度设置时间控制窗帘动开闭具温度测量报警功
关键词：单片机STC89C52智窗帘光敏电阻
目 录
第章 前言 1
11 课题源 1
12 课题目 2
13 智窗帘国外现状 2
第二章 设计方案证 3
21设计思想基功 3
22电路设计方案证 3
第三章 元器件选择 7
31 STC89C52单片机 7
32光敏电阻 7
33时钟芯片DS1302 8
34温度传感器DS18B20 9
35液晶显示器LCD1602 9
36步进电机 9
37蜂鸣报警器 10
第四章 程序分析设计 11
41程序设计 11
42功子程序设计 12
第五章 心体会 16
参考文献 17
附录 18
附录 protel电路图 18
附录二 PCB板 19
附录三 控制电路图 20
附录四 程序清单 21
第章 前言
11 课题源
伴着信息化时代生活速度生活质量追求幅提高电子产品智化速度加快工作生活通讯关系日益紧密智化产品设计改变工作方式生活惯时生活质量提升提出更高求方便舒适成追求生活方式现代家庭生活环境中居家环境早已仅仅局限物理空间更关注安全方便舒适环境智化电子产品设计前动静止物体转变够方便操控工具产品具提供全方位信息交换功仅够优化生活方式帮助合理安排时间增强居家环境安全性甚种源费节约资金
智化产品中单片机应已越越广泛单片机体积质量轻耗电省性高价格低等优点开始断发展广泛应仪器仪表家电器医疗设备航天航空领域工业专设备理程控制等领域中型电气设备型电子产品中单片机进行控制
针智化需求舒适生活追求窗帘动控制系统改变传统窗帘劣势根外界光强度动开闭窗帘根设定时间控制窗帘该系统利光敏电阻检测光强度变化光敏检测模块电阻变化转化电压变化然电压变化信号送单片机单片机通电机驱动模块控制着步进电机正反转实现窗帘回移动设计正利STC89C52 单片机优点简单实性利完成智控制求智化家居设备提供良基础外该系统进行扩展加防火防盗甚室煤气浓度监测等功会该系统更具实性完善系统
12 课题目
设计仅实现手动光线控制窗帘开合实现语音温湿度控制窗帘开合系统满足窗帘开闭需求
13 智窗帘国外现状
21世纪信息化时代知识科技成时代潮流推动智化发展作社会生活中日益彰显智控制系统利计算机技术网络通信技术综合布线技术等现代化技术机结合发挥作通信技术计算机技术网络技术智控制技术迅猛发展潮流家庭生活实现现代化智化居家环境变更加舒适安全智化控制工作原理然离开运算控制单元该系统采控器件STC89C52正运算控制单元集合体系统整体硬件软件两部分组成硬件部分单片机扩展外围电路种实现单片机系统控制功接口电路组成软件部分单片机系统实现特定控制功种程序组成设计中介绍动窗帘控制系统硬件构成软件设计程满足窗帘开闭需求时系统针般需求设计开发外提出种解决方案考虑济性简便性前提供日控制系统功进行扩展
第二章 设计方案证
21设计思想基功
该系统具般窗帘控制系统基功通电动钮开闭窗帘基功前提设计根需求设计根光强度设定时间动开闭窗帘功选取设计方案采元器件方面该系统着简单实济思想量简化电路设计简单电路布线选济实器件达设计求
动窗帘控制系统具基功：
（1）手动控制：该功根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态
（2）光动控制：系统根户设定光强度值通感光器采集光动开光窗帘
（3）时间控制：功根户设定时间次性开关窗帘显示前温度
（4）温度报警系统：行设置温度报警温度
（5）时间显示闹钟系统：行设置闹钟时间
（6）手动动控制键时切换
22电路设计方案证
221单片机芯片设计证
方案
采FTC10F04单片机带非易失性Flash程序存储器种高性低功耗8位CMOS微处理芯片市场应特点：8KB Flash ROM擦1000次数保存10年
方案二
采编程逻辑器件CPLD 作控制器CPLD实现种复杂逻辑功规模密度高体积稳定性高IO资源丰富易进行功扩展采行输入输出方式提高系统处理速度适合作规模控制系统控制核心系统需复杂逻辑功数处理速度求非常高济角度考虑放弃方案
方案三
采传统STC89C52RC作电机控制核心单片机算术运算功强软件编程灵活度软件编程实现种算法逻辑控制功耗低体积技术成熟成低等优点领域应广泛样单片机充分发挥资源丰富较强控制功位寻址操作功价格低廉等优点STC89C52单片机具功强位操作指令IO口均位寻址程序空间达8K设计绰绰余更贵STC89C52单片机价格非常低廉
系统CPU运算速度求高需执行复杂运算方案三成较低适合做设计方案运算速度高性两种方案取处选方案三作方案方案作备方案
222键控制模块设计证
方案—：
采矩阵式键盘类键盘采矩阵式行列扫描方式优点键较时降低占单片机IO口数目缺点电路复杂会加编程难度
方案二：
采独立式键电路键单独占根IO接口线IO口工作状态互影响类键盘采端口直接扫描方式缺点键较时占单片机IO口数目较优点电路设计简单编程相较容易
综合考虑两种方案题目求考虑焊接问题采第二种方案
223时钟模块设计证
方案：直接采单片机定时计数器提供秒信号程序实现年月日星期时分秒计数采种方案然减少芯片节约成实现时间误差较
方案二：采DS1302时钟芯片实现时钟DS1302芯片种高性时钟芯片动秒分时日周月年闰年补偿年进行计数精度高位RAM作数暂存区工作电压25V～55V范围25V时耗电300nA
DS1302时钟芯片计数时间精度高具闰年补偿功等优点采方案二
224温度采集模块设计证
方案：采PT100作测温电路温度传感器PT100传感器利铂电阻阻值温度变化变化呈定函数关系特性进行测温具抗振动稳定性准确度高耐高压等优点起较复杂
方案二：采数字温度芯片DS18B20 测量实际温度输出信号全数字化便单片机处理控制省传统测温方法外围电路该芯片物理化学性稳定做工业测温元件元件线形较0—100 摄氏度时线形偏差1 摄氏度DS18B20 特点采单总线数传输数字温度计DS18B20微控制器STC89C52构成温度测量装置直接输出温度数字信号直接计算机连接样测温系统结构较简单体积采51 单片机控制软件编程度通编程实现种样算术算法逻辑控制体积硬件实现简单安装方便单独DS18B20控制工作PC 机通信传数外STC89C52工业控制着广泛应编程技术外围功电路配合成熟
DS18B20温度芯片采单总线访问降低成降低制作难度节省单片机资源采方案二
225显示模块模块设计证
方案：采静态显示方法静态显示模块硬件制作较复杂功耗移位寄存器占端口需两根串口线输出
方案二：采动态显示方法动态显示模块硬件制作简单段扫描位扫描占端口总需占单片机14端口采间断扫描法功耗硬件成低整硬件系统体积相减
方案三采LCD方法具硬件制作简单直接单片机接口显示容功耗成低等优点LCM1602显示32字符采LCD缺点亮度够
较三种方案：方案硬件复杂体积功耗方案二硬件简单功耗方案三硬件简单显示容功耗成低等系统设计求达功耗体积成低显示信息等求权衡三种方案选择方案三
226系统总体结构设计
着民生活水断提高家庭生活舒适性需求越越强烈窗帘作家庭生活中必须家居品然需满足民更舒适性需求窗帘基作非保护业隐私遮阳挡尘等功传统窗帘您必须手动开关天早开晚关挺麻烦特墅复式房窗帘较长重时需力开关窗帘特方便电动窗帘应运生现电动窗帘动开关闭窗帘时间动控制窗帘开关根光缺点窗帘控制器动开关窗帘够开关停机时间否位
动窗帘控制系统总体方案设计基满足设计求前提根理实现性硬件济实性进行设计重环节章系统功需求出发综合考虑种素情况设计出动控制系统总体构架基功需求基础考虑系统扩展性综合考虑系统单片机系统光采集电路数模ADC0832转换模块温度DS18B20采集模块键模块电源模块液晶LCD显示模块蜂鸣器报警模块步进电机驱动模块DS1302时钟模块组成ADC0832
温度模块电路
键模块电路
液晶显示电路
蜂鸣器报警
步进电机驱动
电源模块电路
时间模块电路
光敏电阻电路
单片机系统STC89C52
智窗帘具手动动两种模式手动模式动模式通键切换手动模式根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态动模式根户设定光强度值通感光器采集光动开关窗帘根户设定时间次性开关窗帘光模块采光敏电阻根环境光线变化改变电阻阻值然通ADC0832模数转换器传输单片机处理时钟芯片采美国DALLAS公司DS1302芯片实时记录前时间设置预设时间开启关闭窗帘温度模块采DS18B20温度传感器显示前温度行设置温度报警温度液晶显示模块显示前时间温度光线等级工作模式等信息
第三章 元器件选择
31STC98C52单片机
51系列单片机初Intel 公司开发设计Intel 公司51 核设计方案卖家电子设计生产商譬 SSTPhilipAtmel 等公司市面出现式样均51 核单片机电子生产商推出单片机兼容51 指令51 基础扩展功部结构51致
STC89C5240引脚48位行IO口1全双工异步串行口时含5中断源2优先级216位定时计数器STC89C52存储器系统4K程序存储器(掩膜ROM)128B数存储器(RAM)组成
图31 STC89C52单片机脚图
32光敏电阻
窗帘动控制系统光控功根光强弱动控制窗帘开闭需光传感元器件设计中采光敏电阻
光敏电阻称光导常制作材料硫化镉外硒硫化铝硫化铅硫化铋等材料制作材料具特定波长光射阻值迅速减特性光产生载流子参导电外加电场作作漂移运动电子奔电源正极空穴奔电源负极光敏电阻器阻值迅速降光敏电阻属半导体光敏器件具灵敏度高反应速度快光谱特性r值致性等特点外高温湿恶劣环境保持高度稳定性性广泛应相机太阳庭院灯草坪灯验钞机石英钟音乐杯礼品盒迷夜灯光声控开关路灯动开关种光控玩具光控灯饰灯具等光动开关控制领域
33时钟芯片DS1302
图32 DS1302MCU接口电路
图32DS1302接口电路中Vcc1备电源Vcc2电源VCC1单电源电池供电系统中提供低电源提供低功率电池备份VCC2双电源系统中提供电源种运方式中VCC1连接备份电源便没电源情况保存时间信息数
DS1302VCC1VCC2 两者中较者供电VCC2VCC1+02V时VCC2DS1302供电VCC2VCC1时DS1302VCC1供电
34温度传感器DS18B20
DS18B20装置适民日常生活工农业生产温度测量半导体公司生产DS18B20型单线智温度传感器属新代适配微处理器智温度传感器广泛工业民军事等领域温度测量控制仪器测控系统型设备中具体积接口方便传输距离远等特点
系统中DS18B20作温度传感器系统中实时采集环境温度液晶屏进行显示温度超设定限时进行温度报警
35液晶显示LCD1602
液晶显示器微功耗体积显示容丰富超薄轻巧诸优点种系统中更广泛应设计中液晶显示模块LCD1602LCD1602种5x7点阵图形显示字符液晶显示器模块显示容量2行16字
图33 LCD1602连接图
36步进电机
系统设计目高效控制步进电机转动需单片机发出脉转化步进角度控制步进电机转动里采ULN2003步进电机提供脉信号ULN2003七NPN达林顿连接晶体低逻辑电数字电路（TTLCMOSPMOSNMOS）电流高电压求灯继电器印机锤类似负载间接口理想器件广泛计算机工业消费类产品中器件集电极开路输出瞬变抑制续流箝位二极ULN2003设计标准TTL系列兼容脚连接图图34示
图34 ULN2003脚连接图
37 蜂鸣报警器
设计中蜂鸣器报警电路采NPN型S8550三极驱动单片机P2^4口输出低电时三极VE>VB>VC>0三极发射结正偏集电结反偏三极饱导通时蜂鸣器发出声报警单片机P2^4口输出高电时三极截止停止声报警停止工作
图35蜂鸣器报警电路图
第四章 程序分析设计
系统软件设计部分组成中包括显示子程序定时时钟程序步进电机控制程序等章介绍动窗帘控制系统程序部分功程序设计程程序代码详见附录
41程序设计
程序构成限循环完成单片机初始化关中断菜单显示容初始化键扫描电机运行计时等功
程序流程图图41示
图41 程序流程图
启动程序先关中断设置堆栈接着初始化寄存器初始化显示容然执行键查询执行相应操作果设定键设定时间开始计时时间步进电机开始相应工作工作完成停机果电机控制键执行相应工作果复位键采取复位操作
42 功子程序设计
421 步进电机程序设计
步进电机程序设计务：
1 判断旋转方
2 序传送控制脉
3 判断求控制步数否传送完毕
图42 步进电机工作流程图
422 显示程序
显示程序开始起始址60H发送R001H发送显示位代码R2位代码发送单片机A口单片机取显示数查表转换成显示代码发送单片机B口延时2ms指针R0加1然判断6显示否完成果完成返回没完成位代码R2左移位继续显示查表直6位显示完成返回
显示子程序流程图图43示
图43 显示部分流程图
423 时钟程序设计
DS1302时钟模块程序设计显示前时间设置前时间利闹钟功设置步进电机开启关闭图44定时功流程图
开始
DS1302初始化
设置DS1302
读年月日星期时分秒
读取数处理送液晶屏显示
返回
图44 定时功流程
424DS18B20测温流程图
单片机读出处理DS18B20测量前温度值温度测量1s进行次样秒测量次测温度程序功负责温度实时显示读出处理DS18B20前温度值设定报警温度较程序流程见图45示
通调读温度子程序存入存储中整数部分数部分开分存放两单元中然通调显示子程序显示出
调显示子程序
初始化
1s
初电
温度转换开始命令
读出温度值
温度计算处理显示数刷新
图45 DS18B20温度流程图
第五章 心体会
次课程设计中做课题基单片机动窗帘控制系统种接受收光信号控制系统开关装置利光检测模块检测光强光强度光检测模块转换阻值光强度处设置范围电阻变化转化电压变化然电压变化信号送单片机单片机通电机驱动模块控制着步进电机正反转实现窗帘回移动
次基单片机动窗帘控制系统设计学知识进行综合应实践光敏电阻等电学元器件深刻解时次回顾前课程中电路仿真软件protel软件次练学四年初课堂学理知识实践操作次课程设计中仅仅课东西更重通独立动手老师耐心指导学会分析电路设计电路步骤计算机仿真等设计中利光敏电阻等元器件温光电传感器知识应进步巩固掌握前面学基础知识时加深传感器电路设计理解元器件更加深刻
原理进行次次文献查阅关软件仿真次尝试迟迟想结果时间组气氛变消沉组员间相互鼓励次投入紧张设计中历次次失败终修改出份明设计方案软件仿真环节想结果时间家兴奋已回想设计程禁觉受益匪浅
通次课程设计单片机相关技术进步解相关器件定认识单片机等巩固加深课程学促进深化知识实践综合应提高分析问题力培养严谨科学态度通实际电路方案分析较设计计算软件仿真元件选择等环节初步掌握关单片机课程设计分析制作方法时通相互间合作分工培养团队合作精神学生活完美交代
参考文献
略
附录
附录 仿真电路图
附录二 PCB板
附录三 控制电路图
附录四 程序清单
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
bit flag_200ms
sbit beep P2^4 蜂鸣器IO口定义
bit flag_relay_en
uchar flag_kaig_moshi0开关模式
bit flag_zd_sd 动 手动 模式
bit flag_lj_en 键连加
bit flag_lj_3_en 键连3次连加 加数越
uchar key_timeflag_value 做连加中间变量
bit key_500ms
uchar menu_shudu 20 控制连加速度
uchar valuei
uchar k_shi1k_fen2 开窗帘时间
uchar g_shi3g_fen4 关窗帘时间
uint t_high 高温报警值
sbit DOP2^6 DO定义P1口第4位脚连接ADC0832DO脚
sbit SCLP2^7 SCL定义P1口第3位脚连接ADC0832SCL脚
sbit CSP2^5 CS定义P1口第4位脚连接ADC0832CS脚
uchar guanxianguanxian_set 4 光线
void write_eepom()
#include eepom52h
#include keyh
#include ds1302h
#include lcd1602h
#include 18b20_2luh
#include bujindianjih
sbit key_jia P3^1 加
sbit key_jie P3^2 减
*************写单片机部EEPOM*************
void write_eepom()
{
SectorErase(0x2000)
byte_write(0x2000flag_zd_sd)
byte_write(0x2001k_shi256)
byte_write(0x2002k_fen256)
byte_write(0x2003g_shi256)
byte_write(0x2004g_fen256)
byte_write(0x2005t_high256)
byte_write(0x2009guanxian_set256)
byte_write(0x2010bjdj_value256)
byte_write(0x2050a_a)
}
*************读单片机部EEPOM*************
void read_eepom()
{
flag_zd_sd byte_read(0x2000)
k_shi byte_read(0x2001)
k_fen byte_read(0x2002)
g_shi byte_read(0x2003)
g_fen byte_read(0x2004)
t_high byte_read(0x2005)
guanxian_set byte_read(0x2009)
bjdj_value byte_read(0x2010)
a_a byte_read(0x2050)
}
*************初始化EEPROM************
void init_eepom() 初始化EEPROM
{
read_eepom()
if(a_a 0xff)
{
flag_zd_sd 1 模式设置
a_a 1
k_shi8
k_fen2 开
g_shi3
g_fen4 关
t_high 35
guanxian_set 4
bjdj_value 0
write_eepom()
}
}
#include menuh
***************读数模转换数****************
请先解ADC0832模数转换串行协议读函数应时序图理解函数模拟0832串行协议进行
1 0 0 通道
1 1 1 通道
unsigned char ad0832read(bit SGLbit ODD)
{
unsigned char i0value0value10
SCL0
DO1
CS0 开始
SCL1 第升
SCL0
DOSGL
SCL1 第二升
SCL0
DOODD
SCL1 第三升
SCL0 第三降
DO1
for(i0i<8i++)
{
SCL1
SCL0 开始第四降接收数
value<<1
if(DO)
value++
}
for(i0i<8i++)
{ 接收校验数
value1>>1
if(DO)
value1+0x80
SCL1
SCL0
}
CS1
SCL1
if(valuevalue1) 校验数较正确返回数否返回0
return value
return 0
}
******************1ms 延时函数*******************
void delay_1ms(uint q)
{
uint ij
for(i0i for(j0j<120j++)
}
*************定时器0初始化程序***************
void init_1602_ds1302()
{
write_sfm2_ds1302(24nian)
write_sfm2_ds1302(27yue)
write_sfm2_ds1302(210ri)
write_sfm2_ds1302(14shi)
write_sfm2_ds1302(17fen)
write_sfm2_ds1302(110miao)
write_sfm1(114week)
}
*************定时器0初始化程序***************
void init_time0()
{
EA 1 开总中断
TMOD 0X01 定时器0工作方式1
ET0 1 开定时器0中断
TR0 1 允许定时器0定时
}
*************手动开关窗帘***************
void shoudong_kaiguan() 手动开关窗帘
{
if(flag_zd_sd 0) 手动模式
{
if(menu_1 0)
{
if(flag_kaig_moshi 0)
{
if(key_can 2)
flag_z_f 1 手动开窗
if(key_can 3)
flag_z_f 2 手动关窗
if(flag_lj_en 0)
flag_z_f 0
}
}
}
if(flag_kaig_moshi 0)
{
if(flag_zd_sd 1) 动模式
{
if(guanxian < guanxian_set)
flag_z_f 2 手动开窗
else
flag_z_f 1 手动关窗
}
}
}
*********************智窗帘处理函数***********************
void zinengchuanglian_dis() 智窗帘处理函数
{
if((miao 0) && (fen k_fen) && (shi k_shi)) 定时开窗
{
flag_z_f 2 关窗
beep0 闹钟
flag_kaig_moshi 1
}
if((miao 0) && (fen g_fen) && (shi g_shi)) 定时关窗
{
flag_z_f 1 开窗
flag_kaig_moshi 2
}
}
void main()
{
init_eepom() 初始化EEPROM
init_1602() lcd1602初始化
init_1602_dis_csf() lcd1602初始化显示
init_ds1302_io() 初始化ds1302Io
init_time0() 初始化定时器
menu_1_break() 菜单初始界面
init_ds1302() ds1302初始化
temperature1 read1_temp() 读温度1
delay_1ms(650)
while(1)
{
key() 键程序
if(key_can < 10)
{
key_with()
}
shoudong_kaiguan() 手动开关窗帘
if(flag_200ms 1)
{
flag_200ms 0
temperature1 read1_temp() 读温度1 环境温度
if(temperature1 > 99)
temperature1 99
zinengchuanglian_dis() 智窗帘处理函数
guanxian ad0832read(10) * 90 255
if((menu_1 0))
{
read_time() 读时间
init_1602_ds1302() 显示时钟
write_sfm_18b20(213temperature1) 显示温度
write_sfm1(20guanxian) 显示温度
if(temperature1 > t_high)
beep ~beep 蜂鸣器温度报警
else
beep 1
}
}
bujindj() 步进电机函数
}
}
void time0() interrupt 1
{
static uchar value
TH0 0X3C
TL0 0XB0 50ms
value ++
if(value > 4) 200ms
{
value 0
flag_200ms 1
}
if(flag_lj_en 1) 键
{
key_time ++
if(key_time > menu_shudu) 500ms
{
key_time 0
key_500ms 1 500ms
flag_value ++
if(flag_value > 3)
{
flag_value 10
flag_lj_3_en 1 3次15秒连加
}
}
}
}
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学光电系统
课 程 设 计
（基单片机智窗帘控制系统）
设计课题：________________________
姓 名：________________________
学 院：________________________
专 业：________________________
指导教师：________________________
20___年 ___月___日
摘
着社会进步科技发展智家居系列产品正慢慢进入生活智窗帘逐渐走入视野然目前传统窗帘手动式动窗帘实现光线检测针问题设计款智窗帘具实性强灵敏度高价格相低方便快捷特点文综述动窗帘控制系统设计制作程介绍设计制作完整窗帘控制系统需做理分析制作程动窗帘控制系统核心采单片机STC 89C52次利光传感器键盘显示接口电路信号调理电路等外围电路整系统模块配合实现半动控制动控制定时控制等功该设计理层面程序语言驱动模块工作实现系统联系应层面采Protel软件进行原理图设计
动窗帘控制系统构成单片机系统蜂鸣器报警模块电源模块键模块LCD1602液晶显示模块步进电机驱动模块DS1302时钟模块光检测模块温度检测模块组成重点讨窗帘动控制系统设计程硬件选软件调试等问题通系统根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态实现利光强度设置时间控制窗帘动开闭具温度测量报警功
关键词：单片机STC89C52智窗帘光敏电阻
目 录
第章 前言 1
11 课题源 1
12 课题目 2
13 智窗帘国外现状 2
第二章 设计方案证 3
21设计思想基功 3
22电路设计方案证 3
第三章 元器件选择 7
31 STC89C52单片机 7
32光敏电阻 7
33时钟芯片DS1302 8
34温度传感器DS18B20 9
35液晶显示器LCD1602 9
36步进电机 9
37蜂鸣报警器 10
第四章 程序分析设计 11
41程序设计 11
42功子程序设计 12
第五章 心体会 16
参考文献 17
附录 18
附录 protel电路图 18
附录二 PCB板 19
附录三 控制电路图 20
附录四 程序清单 21
第章 前言
11 课题源
伴着信息化时代生活速度生活质量追求幅提高电子产品智化速度加快工作生活通讯关系日益紧密智化产品设计改变工作方式生活惯时生活质量提升提出更高求方便舒适成追求生活方式现代家庭生活环境中居家环境早已仅仅局限物理空间更关注安全方便舒适环境智化电子产品设计前动静止物体转变够方便操控工具产品具提供全方位信息交换功仅够优化生活方式帮助合理安排时间增强居家环境安全性甚种源费节约资金
智化产品中单片机应已越越广泛单片机体积质量轻耗电省性高价格低等优点开始断发展广泛应仪器仪表家电器医疗设备航天航空领域工业专设备理程控制等领域中型电气设备型电子产品中单片机进行控制
针智化需求舒适生活追求窗帘动控制系统改变传统窗帘劣势根外界光强度动开闭窗帘根设定时间控制窗帘该系统利光敏电阻检测光强度变化光敏检测模块电阻变化转化电压变化然电压变化信号送单片机单片机通电机驱动模块控制着步进电机正反转实现窗帘回移动设计正利STC89C52 单片机优点简单实性利完成智控制求智化家居设备提供良基础外该系统进行扩展加防火防盗甚室煤气浓度监测等功会该系统更具实性完善系统
12 课题目
设计仅实现手动光线控制窗帘开合实现语音温湿度控制窗帘开合系统满足窗帘开闭需求
13 智窗帘国外现状
21世纪信息化时代知识科技成时代潮流推动智化发展作社会生活中日益彰显智控制系统利计算机技术网络通信技术综合布线技术等现代化技术机结合发挥作通信技术计算机技术网络技术智控制技术迅猛发展潮流家庭生活实现现代化智化居家环境变更加舒适安全智化控制工作原理然离开运算控制单元该系统采控器件STC89C52正运算控制单元集合体系统整体硬件软件两部分组成硬件部分单片机扩展外围电路种实现单片机系统控制功接口电路组成软件部分单片机系统实现特定控制功种程序组成设计中介绍动窗帘控制系统硬件构成软件设计程满足窗帘开闭需求时系统针般需求设计开发外提出种解决方案考虑济性简便性前提供日控制系统功进行扩展
第二章 设计方案证
21设计思想基功
该系统具般窗帘控制系统基功通电动钮开闭窗帘基功前提设计根需求设计根光强度设定时间动开闭窗帘功选取设计方案采元器件方面该系统着简单实济思想量简化电路设计简单电路布线选济实器件达设计求
动窗帘控制系统具基功：
（1）手动控制：该功根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态
（2）光动控制：系统根户设定光强度值通感光器采集光动开光窗帘
（3）时间控制：功根户设定时间次性开关窗帘显示前温度
（4）温度报警系统：行设置温度报警温度
（5）时间显示闹钟系统：行设置闹钟时间
（6）手动动控制键时切换
22电路设计方案证
221单片机芯片设计证
方案
采FTC10F04单片机带非易失性Flash程序存储器种高性低功耗8位CMOS微处理芯片市场应特点：8KB Flash ROM擦1000次数保存10年
方案二
采编程逻辑器件CPLD 作控制器CPLD实现种复杂逻辑功规模密度高体积稳定性高IO资源丰富易进行功扩展采行输入输出方式提高系统处理速度适合作规模控制系统控制核心系统需复杂逻辑功数处理速度求非常高济角度考虑放弃方案
方案三
采传统STC89C52RC作电机控制核心单片机算术运算功强软件编程灵活度软件编程实现种算法逻辑控制功耗低体积技术成熟成低等优点领域应广泛样单片机充分发挥资源丰富较强控制功位寻址操作功价格低廉等优点STC89C52单片机具功强位操作指令IO口均位寻址程序空间达8K设计绰绰余更贵STC89C52单片机价格非常低廉
系统CPU运算速度求高需执行复杂运算方案三成较低适合做设计方案运算速度高性两种方案取处选方案三作方案方案作备方案
222键控制模块设计证
方案—：
采矩阵式键盘类键盘采矩阵式行列扫描方式优点键较时降低占单片机IO口数目缺点电路复杂会加编程难度
方案二：
采独立式键电路键单独占根IO接口线IO口工作状态互影响类键盘采端口直接扫描方式缺点键较时占单片机IO口数目较优点电路设计简单编程相较容易
综合考虑两种方案题目求考虑焊接问题采第二种方案
223时钟模块设计证
方案：直接采单片机定时计数器提供秒信号程序实现年月日星期时分秒计数采种方案然减少芯片节约成实现时间误差较
方案二：采DS1302时钟芯片实现时钟DS1302芯片种高性时钟芯片动秒分时日周月年闰年补偿年进行计数精度高位RAM作数暂存区工作电压25V～55V范围25V时耗电300nA
DS1302时钟芯片计数时间精度高具闰年补偿功等优点采方案二
224温度采集模块设计证
方案：采PT100作测温电路温度传感器PT100传感器利铂电阻阻值温度变化变化呈定函数关系特性进行测温具抗振动稳定性准确度高耐高压等优点起较复杂
方案二：采数字温度芯片DS18B20 测量实际温度输出信号全数字化便单片机处理控制省传统测温方法外围电路该芯片物理化学性稳定做工业测温元件元件线形较0—100 摄氏度时线形偏差1 摄氏度DS18B20 特点采单总线数传输数字温度计DS18B20微控制器STC89C52构成温度测量装置直接输出温度数字信号直接计算机连接样测温系统结构较简单体积采51 单片机控制软件编程度通编程实现种样算术算法逻辑控制体积硬件实现简单安装方便单独DS18B20控制工作PC 机通信传数外STC89C52工业控制着广泛应编程技术外围功电路配合成熟
DS18B20温度芯片采单总线访问降低成降低制作难度节省单片机资源采方案二
225显示模块模块设计证
方案：采静态显示方法静态显示模块硬件制作较复杂功耗移位寄存器占端口需两根串口线输出
方案二：采动态显示方法动态显示模块硬件制作简单段扫描位扫描占端口总需占单片机14端口采间断扫描法功耗硬件成低整硬件系统体积相减
方案三采LCD方法具硬件制作简单直接单片机接口显示容功耗成低等优点LCM1602显示32字符采LCD缺点亮度够
较三种方案：方案硬件复杂体积功耗方案二硬件简单功耗方案三硬件简单显示容功耗成低等系统设计求达功耗体积成低显示信息等求权衡三种方案选择方案三
226系统总体结构设计
着民生活水断提高家庭生活舒适性需求越越强烈窗帘作家庭生活中必须家居品然需满足民更舒适性需求窗帘基作非保护业隐私遮阳挡尘等功传统窗帘您必须手动开关天早开晚关挺麻烦特墅复式房窗帘较长重时需力开关窗帘特方便电动窗帘应运生现电动窗帘动开关闭窗帘时间动控制窗帘开关根光缺点窗帘控制器动开关窗帘够开关停机时间否位
动窗帘控制系统总体方案设计基满足设计求前提根理实现性硬件济实性进行设计重环节章系统功需求出发综合考虑种素情况设计出动控制系统总体构架基功需求基础考虑系统扩展性综合考虑系统单片机系统光采集电路数模ADC0832转换模块温度DS18B20采集模块键模块电源模块液晶LCD显示模块蜂鸣器报警模块步进电机驱动模块DS1302时钟模块组成ADC0832
温度模块电路
键模块电路
液晶显示电路
蜂鸣器报警
步进电机驱动
电源模块电路
时间模块电路
光敏电阻电路
单片机系统STC89C52
智窗帘具手动动两种模式手动模式动模式通键切换手动模式根户需求通键进行窗帘开关功窗帘开闭处种状态动模式根户设定光强度值通感光器采集光动开关窗帘根户设定时间次性开关窗帘光模块采光敏电阻根环境光线变化改变电阻阻值然通ADC0832模数转换器传输单片机处理时钟芯片采美国DALLAS公司DS1302芯片实时记录前时间设置预设时间开启关闭窗帘温度模块采DS18B20温度传感器显示前温度行设置温度报警温度液晶显示模块显示前时间温度光线等级工作模式等信息
第三章 元器件选择
31STC98C52单片机
51系列单片机初Intel 公司开发设计Intel 公司51 核设计方案卖家电子设计生产商譬 SSTPhilipAtmel 等公司市面出现式样均51 核单片机电子生产商推出单片机兼容51 指令51 基础扩展功部结构51致
STC89C5240引脚48位行IO口1全双工异步串行口时含5中断源2优先级216位定时计数器STC89C52存储器系统4K程序存储器(掩膜ROM)128B数存储器(RAM)组成
图31 STC89C52单片机脚图
32光敏电阻
窗帘动控制系统光控功根光强弱动控制窗帘开闭需光传感元器件设计中采光敏电阻
光敏电阻称光导常制作材料硫化镉外硒硫化铝硫化铅硫化铋等材料制作材料具特定波长光射阻值迅速减特性光产生载流子参导电外加电场作作漂移运动电子奔电源正极空穴奔电源负极光敏电阻器阻值迅速降光敏电阻属半导体光敏器件具灵敏度高反应速度快光谱特性r值致性等特点外高温湿恶劣环境保持高度稳定性性广泛应相机太阳庭院灯草坪灯验钞机石英钟音乐杯礼品盒迷夜灯光声控开关路灯动开关种光控玩具光控灯饰灯具等光动开关控制领域
33时钟芯片DS1302
图32 DS1302MCU接口电路
图32DS1302接口电路中Vcc1备电源Vcc2电源VCC1单电源电池供电系统中提供低电源提供低功率电池备份VCC2双电源系统中提供电源种运方式中VCC1连接备份电源便没电源情况保存时间信息数
DS1302VCC1VCC2 两者中较者供电VCC2VCC1+02V时VCC2DS1302供电VCC2VCC1时DS1302VCC1供电
34温度传感器DS18B20
DS18B20装置适民日常生活工农业生产温度测量半导体公司生产DS18B20型单线智温度传感器属新代适配微处理器智温度传感器广泛工业民军事等领域温度测量控制仪器测控系统型设备中具体积接口方便传输距离远等特点
系统中DS18B20作温度传感器系统中实时采集环境温度液晶屏进行显示温度超设定限时进行温度报警
35液晶显示LCD1602
液晶显示器微功耗体积显示容丰富超薄轻巧诸优点种系统中更广泛应设计中液晶显示模块LCD1602LCD1602种5x7点阵图形显示字符液晶显示器模块显示容量2行16字
图33 LCD1602连接图
36步进电机
系统设计目高效控制步进电机转动需单片机发出脉转化步进角度控制步进电机转动里采ULN2003步进电机提供脉信号ULN2003七NPN达林顿连接晶体低逻辑电数字电路（TTLCMOSPMOSNMOS）电流高电压求灯继电器印机锤类似负载间接口理想器件广泛计算机工业消费类产品中器件集电极开路输出瞬变抑制续流箝位二极ULN2003设计标准TTL系列兼容脚连接图图34示
图34 ULN2003脚连接图
37 蜂鸣报警器
设计中蜂鸣器报警电路采NPN型S8550三极驱动单片机P2^4口输出低电时三极VE>VB>VC>0三极发射结正偏集电结反偏三极饱导通时蜂鸣器发出声报警单片机P2^4口输出高电时三极截止停止声报警停止工作
图35蜂鸣器报警电路图
第四章 程序分析设计
系统软件设计部分组成中包括显示子程序定时时钟程序步进电机控制程序等章介绍动窗帘控制系统程序部分功程序设计程程序代码详见附录
41程序设计
程序构成限循环完成单片机初始化关中断菜单显示容初始化键扫描电机运行计时等功
程序流程图图41示
图41 程序流程图
启动程序先关中断设置堆栈接着初始化寄存器初始化显示容然执行键查询执行相应操作果设定键设定时间开始计时时间步进电机开始相应工作工作完成停机果电机控制键执行相应工作果复位键采取复位操作
42 功子程序设计
421 步进电机程序设计
步进电机程序设计务：
1 判断旋转方
2 序传送控制脉
3 判断求控制步数否传送完毕
图42 步进电机工作流程图
422 显示程序
显示程序开始起始址60H发送R001H发送显示位代码R2位代码发送单片机A口单片机取显示数查表转换成显示代码发送单片机B口延时2ms指针R0加1然判断6显示否完成果完成返回没完成位代码R2左移位继续显示查表直6位显示完成返回
显示子程序流程图图43示
图43 显示部分流程图
423 时钟程序设计
DS1302时钟模块程序设计显示前时间设置前时间利闹钟功设置步进电机开启关闭图44定时功流程图
开始
DS1302初始化
设置DS1302
读年月日星期时分秒
读取数处理送液晶屏显示
返回
图44 定时功流程
424DS18B20测温流程图
单片机读出处理DS18B20测量前温度值温度测量1s进行次样秒测量次测温度程序功负责温度实时显示读出处理DS18B20前温度值设定报警温度较程序流程见图45示
通调读温度子程序存入存储中整数部分数部分开分存放两单元中然通调显示子程序显示出
调显示子程序
初始化
1s
初电
温度转换开始命令
读出温度值
温度计算处理显示数刷新
图45 DS18B20温度流程图
第五章 心体会
次课程设计中做课题基单片机动窗帘控制系统种接受收光信号控制系统开关装置利光检测模块检测光强光强度光检测模块转换阻值光强度处设置范围电阻变化转化电压变化然电压变化信号送单片机单片机通电机驱动模块控制着步进电机正反转实现窗帘回移动
次基单片机动窗帘控制系统设计学知识进行综合应实践光敏电阻等电学元器件深刻解时次回顾前课程中电路仿真软件protel软件次练学四年初课堂学理知识实践操作次课程设计中仅仅课东西更重通独立动手老师耐心指导学会分析电路设计电路步骤计算机仿真等设计中利光敏电阻等元器件温光电传感器知识应进步巩固掌握前面学基础知识时加深传感器电路设计理解元器件更加深刻
原理进行次次文献查阅关软件仿真次尝试迟迟想结果时间组气氛变消沉组员间相互鼓励次投入紧张设计中历次次失败终修改出份明设计方案软件仿真环节想结果时间家兴奋已回想设计程禁觉受益匪浅
通次课程设计单片机相关技术进步解相关器件定认识单片机等巩固加深课程学促进深化知识实践综合应提高分析问题力培养严谨科学态度通实际电路方案分析较设计计算软件仿真元件选择等环节初步掌握关单片机课程设计分析制作方法时通相互间合作分工培养团队合作精神学生活完美交代
参考文献
略
附录
附录 仿真电路图
附录二 PCB板
附录三 控制电路图
附录四 程序清单
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
bit flag_200ms
sbit beep P2^4 蜂鸣器IO口定义
bit flag_relay_en
uchar flag_kaig_moshi0开关模式
bit flag_zd_sd 动 手动 模式
bit flag_lj_en 键连加
bit flag_lj_3_en 键连3次连加 加数越
uchar key_timeflag_value 做连加中间变量
bit key_500ms
uchar menu_shudu 20 控制连加速度
uchar valuei
uchar k_shi1k_fen2 开窗帘时间
uchar g_shi3g_fen4 关窗帘时间
uint t_high 高温报警值
sbit DOP2^6 DO定义P1口第4位脚连接ADC0832DO脚
sbit SCLP2^7 SCL定义P1口第3位脚连接ADC0832SCL脚
sbit CSP2^5 CS定义P1口第4位脚连接ADC0832CS脚
uchar guanxianguanxian_set 4 光线
void write_eepom()
#include eepom52h
#include keyh
#include ds1302h
#include lcd1602h
#include 18b20_2luh
#include bujindianjih
sbit key_jia P3^1 加
sbit key_jie P3^2 减
*************写单片机部EEPOM*************
void write_eepom()
{
SectorErase(0x2000)
byte_write(0x2000flag_zd_sd)
byte_write(0x2001k_shi256)
byte_write(0x2002k_fen256)
byte_write(0x2003g_shi256)
byte_write(0x2004g_fen256)
byte_write(0x2005t_high256)
byte_write(0x2009guanxian_set256)
byte_write(0x2010bjdj_value256)
byte_write(0x2050a_a)
}
*************读单片机部EEPOM*************
void read_eepom()
{
flag_zd_sd byte_read(0x2000)
k_shi byte_read(0x2001)
k_fen byte_read(0x2002)
g_shi byte_read(0x2003)
g_fen byte_read(0x2004)
t_high byte_read(0x2005)
guanxian_set byte_read(0x2009)
bjdj_value byte_read(0x2010)
a_a byte_read(0x2050)
}
*************初始化EEPROM************
void init_eepom() 初始化EEPROM
{
read_eepom()
if(a_a 0xff)
{
flag_zd_sd 1 模式设置
a_a 1
k_shi8
k_fen2 开
g_shi3
g_fen4 关
t_high 35
guanxian_set 4
bjdj_value 0
write_eepom()
}
}
#include menuh
***************读数模转换数****************
请先解ADC0832模数转换串行协议读函数应时序图理解函数模拟0832串行协议进行
1 0 0 通道
1 1 1 通道
unsigned char ad0832read(bit SGLbit ODD)
{
unsigned char i0value0value10
SCL0
DO1
CS0 开始
SCL1 第升
SCL0
DOSGL
SCL1 第二升
SCL0
DOODD
SCL1 第三升
SCL0 第三降
DO1
for(i0i<8i++)
{
SCL1
SCL0 开始第四降接收数
value<<1
if(DO)
value++
}
for(i0i<8i++)
{ 接收校验数
value1>>1
if(DO)
value1+0x80
SCL1
SCL0
}
CS1
SCL1
if(valuevalue1) 校验数较正确返回数否返回0
return value
return 0
}
******************1ms 延时函数*******************
void delay_1ms(uint q)
{
uint ij
for(i0i
}
*************定时器0初始化程序***************
void init_1602_ds1302()
{
write_sfm2_ds1302(24nian)
write_sfm2_ds1302(27yue)
write_sfm2_ds1302(210ri)
write_sfm2_ds1302(14shi)
write_sfm2_ds1302(17fen)
write_sfm2_ds1302(110miao)
write_sfm1(114week)
}
*************定时器0初始化程序***************
void init_time0()
{
EA 1 开总中断
TMOD 0X01 定时器0工作方式1
ET0 1 开定时器0中断
TR0 1 允许定时器0定时
}
*************手动开关窗帘***************
void shoudong_kaiguan() 手动开关窗帘
{
if(flag_zd_sd 0) 手动模式
{
if(menu_1 0)
{
if(flag_kaig_moshi 0)
{
if(key_can 2)
flag_z_f 1 手动开窗
if(key_can 3)
flag_z_f 2 手动关窗
if(flag_lj_en 0)
flag_z_f 0
}
}
}
if(flag_kaig_moshi 0)
{
if(flag_zd_sd 1) 动模式
{
if(guanxian < guanxian_set)
flag_z_f 2 手动开窗
else
flag_z_f 1 手动关窗
}
}
}
*********************智窗帘处理函数***********************
void zinengchuanglian_dis() 智窗帘处理函数
{
if((miao 0) && (fen k_fen) && (shi k_shi)) 定时开窗
{
flag_z_f 2 关窗
beep0 闹钟
flag_kaig_moshi 1
}
if((miao 0) && (fen g_fen) && (shi g_shi)) 定时关窗
{
flag_z_f 1 开窗
flag_kaig_moshi 2
}
}
void main()
{
init_eepom() 初始化EEPROM
init_1602() lcd1602初始化
init_1602_dis_csf() lcd1602初始化显示
init_ds1302_io() 初始化ds1302Io
init_time0() 初始化定时器
menu_1_break() 菜单初始界面
init_ds1302() ds1302初始化
temperature1 read1_temp() 读温度1
delay_1ms(650)
while(1)
{
key() 键程序
if(key_can < 10)
{
key_with()
}
shoudong_kaiguan() 手动开关窗帘
if(flag_200ms 1)
{
flag_200ms 0
temperature1 read1_temp() 读温度1 环境温度
if(temperature1 > 99)
temperature1 99
zinengchuanglian_dis() 智窗帘处理函数
guanxian ad0832read(10) * 90 255
if((menu_1 0))
{
read_time() 读时间
init_1602_ds1302() 显示时钟
write_sfm_18b20(213temperature1) 显示温度
write_sfm1(20guanxian) 显示温度
if(temperature1 > t_high)
beep ~beep 蜂鸣器温度报警
else
beep 1
}
}
bujindj() 步进电机函数
}
}
void time0() interrupt 1
{
static uchar value
TH0 0X3C
TL0 0XB0 50ms
value ++
if(value > 4) 200ms
{
value 0
flag_200ms 1
}
if(flag_lj_en 1) 键
{
key_time ++
if(key_time > menu_shudu) 500ms
{
key_time 0
key_500ms 1 500ms
flag_value ++
if(flag_value > 3)
{
flag_value 10
flag_lj_3_en 1 3次15秒连加
}
}
}
}
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