基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现本科毕业论文.docx
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基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现本科毕业论文
毕业设计(论文)
题 目:
基于51单片机的智能
窗帘控制系统设计与实现
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现
摘要:
随着现代电子技术和自动化技术的快速发展,人们越来越向往便捷,轻松的生活方式,人们对生活质量的要求越来越高。
家用电器产品也在不断的更新换代。
从始初的晶体管、到电子管;由模拟到数字;由分立元件到集成电路;从普通向高性能、多功能型;由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。
这次的毕业设计智能窗帘控制系统的设计与实现是在这个的理念上设计的,本系统主要的模块有单片机驱动模块,电机驱动模块,光敏检测模块,无线收发模块和LED信号显示模块。
本系统分为两种模式,在智能模式下利用光敏电阻检测光照强度的变化,通过单片机驱动电机驱动模块中的电机的正反转实现窗帘的来回移动。
在手动模式下,利用遥控器中的无线发送模块发送信号,再通过单片机驱动电机。
本文设计中的智能遥控窗帘因为操作简单,功能实用和结构简单,所以它基本满足人们对窗帘的智能化的基本需求,也因为前景广泛而有研究的价值。
关键字:
51单片机,智能,无线遥控,直流电机
引言
人民生活水平的不断提高,人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈,窗帘作为每个家庭的家居必须用品,自然也需要满足人们更舒适性的需求。
窗帘其基本的作用无非是保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘等功能,但传统的窗帘您必须手动去拉动,每天早开晚关也是挺麻烦的,特别是别墅或复式房的大窗帘,比较重,而且长,需要很大的力量才能开关窗帘,很不方便;于是遥控电动窗帘在最近几年得到迅速发展,并广泛应用于智能大厦、高级公寓、酒店和别墅等领域,只要遥控器轻按一下,窗帘就自动开合(百叶窗可以自动旋转),非常方便。
在本次设计中,我们主要研究的是利用单片机的无线遥控电路的设计。
本设计是基于AT89S52单片机的遥控窗帘。
它采用按键和无线遥控两种控制方式,其中SC2262/SC2272编码解码芯片组成无线发送接收模块;通过控制直流电机的正反转来控制窗帘的开关,并且可以指示运行状态;利用限位开关来控制窗帘停止,防止过卷,利用光敏电阻来智能识别光线,对窗帘智能控制。
一、绪论
1.1问题的提出
现代全球的经济和文化的进入了快速发展的时代,城市的变化日新月异。
城市化进程的发展导致高大的建筑物也越来越多,窗户的面积也越来越大,一些大的窗户高度或宽度超过4米以上。
这个大型窗户安装上窗帘之后如果要人去拉的话费时又费力,而这些问题开发商往往是不会考虑的,使一些住户或者员工带来的许多不便,这种问题我们往往要借助智能遥控窗帘的帮助,这一可以大大的方便的人们的生产生活,提高了人们的生产生活质量。
其实遥控自动窗帘系统在我国还刚刚兴起,但其发展前景广阔,推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。
其一,改变人们的生活方式。
单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能,为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。
这些都将改变人们传统的生活方式,并提高了人们的生活质量。
其二,牵动一大批产业。
单片机控制的遥控自动窗帘产品面向家庭用户,其应用市场是庞大的,发展前景也是广阔的,必将吸引大批有远见的各类企业介入,从而牵动一大批产业的发展。
1.2国外最新的研究成果
智能家居在发达国家,特别是美国、日本、韩国这些电子产品先进的国家应用都比较普遍,并且非常受欢迎。
比如说:
1.2.1光控帘
这种窗帘由日本研制而成。
它是在窗户玻璃和窗帘之间安装一种感光器,当光线达到一定程度时,便能将光能转换成电能,使窗帘自动提升或降落,从而保证室内始终处于适宜的光亮环境。
1.2.2隔音帘
美国研制生产出一种新式隔音窗帘,它是由一系列长条隔音薄片组成的。
从窗帘的一面到另一面,能够形成连续吸音通道,可有效地起到隔音的作用。
1.2.3节能帘
英国推出一种翻卷式节能窗帘,它是由高强度的薄型涤纶纤维织物和具有反光性能的铝箔粘合而成的,其节能的主要原理是在铝箔上涂有保护层,使室内外热能减少90%以上。
同时,也减少了窗玻璃、窗帘之间的冷暖空气的对流。
1.2.4隐身帘
这种“我能看到你,你却看不到我”的隐身窗帘由日本研制成功,该窗帘用高透明、高强度的聚碳酸酯片蒸镀上一层很薄的铝膜制成,能把太阳光中的大部分可见光反射掉,使进入室内的可见光减少至15%,这样既能使室内保持清爽和阴凉,又能看到室外景色。
1.2.5日能帘
国外市场上有一种太阳能百叶窗帘。
这种窗帘的每一条叶片的向阳面都有一层薄薄的柔性光电膜,它能将太阳光转变为电能,储存在充电池内。
在夜间,叶片朝向室内一边的荧光发出柔和的光线,给房间提供了背景光。
在白天,阳光充足时太阳能百叶窗帘可产生49瓦的电,他储存的电能除用于照明外,还可用来驱动其他电器。
二、核心芯片和器件介绍
2.1DC电源插口介绍
DC全称是Direct-current表示直流的意思。
DC插座是一种与电脑显示器专用电源相配的插座,它是由横向插口、纵向插口、绝缘基座、叉型接触弹片、定向键槽组成,两只叉型接触弹片定位在基座中心部位,成纵横向排列互不相连。
叉型接触弹片一端为接线口,外露在基座圆柱体顶面,供连接输入电源软线或软缆用,叉型接触弹片另一端由基体互连的两只弹性臂组成,设置在DC插头插入方向绝缘基座插孔内,供给电脑显示器之用,使之正常工作。
DC电源插口的实物图和参数图如下图:
图1.1
图1.1DC电源插口的实物图和参数图
2.2AT89S52单片机
AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器,内置8KB可在线编程闪存。
该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产,其指令与工业标准的80C51指令集兼容。
片内程序存储器允许重复在线编程,允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。
通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上,AT89S52便成为一个高效的微型计算机。
它的应用范围广,可用于解决复杂的控制问题,且成本较低。
AT89S52管脚如下图:
图1.2
图1.2AT89S52管脚图
2.2.1单片机特点和特性
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
AT89S52的主要特性如下:
[1].兼容MCS51产品
[2].8K字节可擦写1000次的在线可编程ISP闪存
[3].4.0V到5.5V的工作电源范围
[4].全静态工作:
0Hz~24MHz
[5].3级程序存储器加密
[6].256字节内部RAM
[7].32条可编程I/O线
[8].3个16位定时器/计数器
[9].8个中断源
[10].UART串行通道
[11].低功耗空闲方式和掉电方式
[12].通过中断终止掉电方式
[13].看门狗定时器
[14].双数据指针
[15].灵活的在线编程(字节和页模式)
2.2.2单片机的引脚功能
按照功能,AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O口、控制和复位等。
2.2.2.1多功能I/O口
AT89S52共有四个8位的并行I/O口:
P0、P1、P2、P3端口,对应的引脚分别是P0.0~P0.7,P1.0~P1.7,P2.0~P2.7,P3.0~P3.7,共32根I/O线。
每根线可以单独用作输入或输出。
1、P0端口,该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
在作为输出口时,每根引脚可以带动8个TTL输入负载。
当把“1”写入P0时,则它的引脚可用作高阻抗输入。
当对外部程序或数据存储器进行存取时,P0可用作多路复用的低字节地址/数据总线,在该模式,P0口拥有内部上拉电阻。
在对Flash存储器进行编程时,P0用于接收代码字节;在校验时,则输出代码字节;此时需要外加上拉电阻。
2、P1端口,该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口,P1口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写“1”时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,此时可用作输入口。
P1口作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在对Flash编程和程序校验时,P1口接收低8位地址。
另外,P1.0与P1.1可以配置成定时/计数器2的外部计数输入端(P1.0/T2)与定时/计数器2的触发输入端(P1.0/T2EX),如表1所示。
表1P1口管脚复用功能
端口引脚
复用功能
P1.0
T2(定时器/计算器2的外部输入端)
P1.1
T2EX(定时器/计算器2的外部触发端和双向控制)
P1.5
MOSI(用于在线编程)
P1.6
MISO(用于在线编程)
P1.7
SCK(用于在线编程)
3、P2端口,该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口,P2口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写“1”时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,此时可用作输入口。
P2口作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位的外部数据存储器(如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址,在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口引脚上的内容(就是专用寄存器(SFR)区中P2寄存器的内容),在整个访问期间不会改变。
在对Flash编程和程序校验期间,P2口也接收高位地址或一些控制信号。
4、P3端口,该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口,P3口的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。
对端口写“1”时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,此时可用作输入口。
P3口作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在AT89S52中,同样P3口还用于一些复用功能,如表2所列。
在对Flash编程和程序校验期间,P3口还接收一些控制信号。
表2P3端口引脚与复用功能表
端口引脚
复用功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
INT0(外部中断0)
P3.3
INT1(外部中断1)
P3.4
T0(定时器0的外部输入)
P3.5
T1(定时器1的外部输入)
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器读选通)
2.2.2.2RST复位输入端。
在振荡器运行时,在此脚上出现两个机器周期的高电平将使其单片机复位。
看门狗定时器(Watchdog)溢出后,该引脚会保持98个振荡周期的高电平。
在SFRAUXR(地址8EH)寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽这种功能。
DISRTO位的默认状态,是复位高电平输出功能使能。
2.2.2.3ALE/PROG地址锁存允许信号。
在存取外部存储器时,这个输出信号用于锁存低字节地址。
在对Flash存储器编程时,这条引脚用于输入编程脉冲PROG。
一般情况下,ALE是振荡器频率的6分频信号,可用于外部定时或时钟。
但是,在对外部数据存储器每次存取中,会跳过一个ALE脉冲。
在需要时,可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置为“1”,从而屏蔽ALE的工作;而只有在MOVX或MOVC指令执行时ALE才被激活。
在单片机处于外部执行方式时,对ALE屏蔽位置“1”并不起作用。
2.2.2.4PSEN程序存储器允许信号。
它用于读外部程序存储器。
当AT89S52在执行来自外部存储器的指令时,每一个机器周期PSEN被激活2次。
在对外部数据存储器的每次存取中,PSEN的2次激活会被跳过。
2.2.2.5EA/Vpp外部存取允许信号。
为了确保单片机从地址为0000H~FFFFH的外部程序存储器中读取代码,故要把EA接到GND端,即地端。
但是,如果锁定位1被编程,则EA在复位时被锁存。
当执行内部程序时,EA应接到Vcc。
在对Flash存储器编程时,这条引脚接收12V编程电压Vpp。
2.2.2.6XTAL1
振荡器的反相放大器输入,内部时钟工作电路的输入。
2.2.2.7XTAL2
振荡器的反相放大器输出。
2.3SC2262编码解码芯片
SC2262是CMOS工艺制造的低功耗通用编码电路,它和SC2272配对使用,最多有12位三态编码。
电路具有省电模式,可用于无线电或红外线遥控应用。
2.3.1SC2262的特点
[1].COM工艺制造,低功耗
[2].外部应用线路元器件少
[3].工作电压范围宽:
2.3V~13.8V
[4].数据位最多可达6位
[5].地址码最多可达531,441(531441)种
[6].红外遥控和无线电遥控应用
[7].DIP和SOP20封装
2.3.2SC2262的应用范围
[1].用范围车辆防盗系统
[2].家庭防盗系统
[3].遥控玩具
[4].其他工业遥控
2.3.3SC2262的引脚和说明
1)引脚图:
如图1.3
图1.3引脚图
2)管脚说明:
如表3
表3管脚说明
管脚名称
管脚标号
输入输出
说明
A0~A5
1~6
输入
0#~5#码地址管脚。
SC2262通过检测这六条三状态的管脚来确定位0~位5的编码波形。
每个管脚均可置为“0”、“1”或“f”(悬空)
A6/D5~A11/D0
7~810~13
输入
6#~11#码地址管脚或5#~0#数据管脚SC2262通过检测这六条三状态的管脚来确定位6~位11的编码波形。
当用作地址管脚时,可分别置为“0”、“1”、或“f”(悬空);当用作数据管脚时,只能置为“0”或“1”(置“f”置与置“1”在SC2272解码后由相应的数据端输出时同为“1”)
TE
14
输入
编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效
OSC2
15
输出
振荡器输出端
OSC1
16
输入
振荡器输入端,与OSC2所接的电阻调节节振荡频率
Dout
17
输出
编码输出端(通常为“0”)
VCC
18
——
电源正端(+)
VSS
9
——
电源负端(-)
2.3.4SC2262的功能描述
当TE端为低电平时,SC2262将设置在A0~A5和A6/D5~A11/D0端子上的码地址和码数据编成一组波形,由Dout端发送编码后的波形。
该波形可通过射频调制发射(外部电路调制),也可用红外发射(内部电路调制)。
发射的射频或红外信号,经射频或红外接收电路接收、解调、整形、还原成编码波形,然后由SC2272进行解码,并控制相应的端口输出。
这一过程完成了一个完整的遥控编码和解码过程。
2.3.5SC2262的工作流程图
工作流程图:
如图1.4
图1.4工作流程图
2.4SC2272编码解码芯片
SC2272是与SC2262配对使用的一款通用遥控解码集成电路。
采用CMOS工艺制造,它最大拥有12位的三态地址管脚,可支持多达531441(或312)个地址的编码。
因此极大的减少了码的冲突和非法对编码进行扫描以使之匹配的可能性。
2.4.1SC2272的特点
[1].工作电压范围宽(Vcc=4~6V)
[2].低功耗和较强的噪声抑制能力
[3].最大设置为12位三态地址管脚或6位数据管脚
[4].外接双端电阻的振荡器
[5].数据输出有锁存和瞬态两种输出类型
2.4.2SC2272的应用范围
[1].家庭汽车安全系统
[2].车库控制
[3].遥控玩具
[4].遥控风扇
[5].其他工业遥控
2.4.3SC2272的引脚和说明
1)引脚图:
如图1.5
图1.5引脚图
2)管脚说明:
表4管脚说明
管脚名称
管脚标号
I/O
说明
A0~A5
1~6
I
A0~A5码地址管脚。
通过检测这六条三态的管脚来确定bit0~bit5的编码波形。
每个管脚均分别可置为“0”、“1”或“f”(悬空)
A6/D5~A11/D0
7~810~13
I/O
A6~A11码地址管脚或D5~D0数据输出管脚。
根据SC2272的规格不同,这六条管脚即可作为高位码地
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- 基于 51 单片机 智能 窗帘 控制系统 设计 实现 本科毕业 论文