本科CDIO一級項(xiàng)目論文論文題目智能電動窗簾設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉偉學(xué)號專業(yè)班級指導(dǎo)教師陳丹職稱講師二O一一年十一月成都信息工程控制工程學(xué)院制智能窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文描述了智能遙控窗簾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工作原理，給出了智能遙控窗簾系統(tǒng)的硬件原理圖、軟件流程圖。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)窗簾控制，為傳統(tǒng)的手拉式或滑輪式窗簾應(yīng)用模式轉(zhuǎn)軌到新的紅外模式和光敏電阻模式以及按鍵模式提供了具體解決方案，也為窗簾的智能化發(fā)展提供了新的思路。本文的主要研究工作如下：使用用價(jià)格相對便宜的紅外線遙控發(fā)射芯片、和光敏電阻模塊和按鍵開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對智能窗簾的半自動和全自動的控制；使用技術(shù)成熟的單片機(jī)最小系統(tǒng)作為主要控制系統(tǒng)，因?yàn)樗且粋€軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)，軟件是控制單片機(jī)控制的程序源代碼；硬件是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的電子元件、單元電路的組成；使用由四個MOS管連接H橋式電機(jī)驅(qū)動電路作為驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的驅(qū)動。由于時(shí)間和技術(shù)上的限制，未來還需要針對智能窗簾各個模塊的參數(shù)進(jìn)行調(diào)優(yōu)，通過與實(shí)際問題相結(jié)合的設(shè)計(jì)得到更好的結(jié)果。關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng)；自動窗簾系統(tǒng)；紅外線遙控；光敏電阻模塊；H橋式電機(jī)驅(qū)動電路；單片機(jī)最小系統(tǒng)IntelligentcurtainsystemdesignAbstractThispaperdescribestheintelligentremotecontrolcurtainsystemdesignandworkingprinciple,presentstheintelligentremotecontrolcurtainsystemhardwarediagram,thesoftwareflowchart.WithMCUcurtainscontrol,forthetraditionaltypeorpulleytypecurtainapplicationmodetransitiontothenewinfraredpatternandphotosensitiveresistancemodeandkeymodelprovidesspecificsolutions,aswellasthecurtainintelligentdevelopmentprovidesanewtrainofthought.Themainresearchworkisasfollows:Theuseoftherelativelycheappriceoftheinfraredremotecontroltransmittingchip,andphotosensitiveresistancemoduleandakeyswitchtoachievetheintelligentcurtainsemi-automaticandfullyautomaticcontrol;TheuseofmaturetechnologyofSCMsystemasthemaincontrolsystem,becauseitisacombinationofsoftwareandhardwaresystem,softwarecontrolmicrocontrollercontrolprogramsourcecode;hardwaresystemistorealizethecontrolfunctionoftheelectronicelement,circuitunit;UseismadeoffourMOStubeconnectingtheHbridgemotordrivecircuitfordrivingmoduleforDCmotordrive.Becauseofthetimeandtechnicallimitations,futureneedforintelligentcurtainmodulesofthetuningparametersoftheactualproblem,andbycombiningthedesigntogetbetterresults.Keywords:intelligenthomefurnishingsystem;automaticcurtainsystem;infraredremotecontrol;thephotosensitiveresistormodule;Hbridgemotordrivecircuit;thesmallestsingle-chipsystem目錄論文總頁數(shù)：40頁1引言 21.1項(xiàng)目概述 21.2設(shè)計(jì)目的 21.3設(shè)計(jì)任務(wù) 21.4研究思路和方法 22項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì) 22.1系統(tǒng)原理框圖和工作原理 22.1.1原理框圖 22.1.2工作原理 33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33.1各個單元電路的工作原理和實(shí)現(xiàn)的功能（按摸塊化設(shè)計(jì)） 33.2印制板電路圖……………………143.3硬件電氣原理圖； 143.4產(chǎn)品材料（器件、電路板、結(jié)構(gòu)件等）清單型號、供方、數(shù)量、單價(jià)、總價(jià)、成本 24系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 174.1各個單元的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)的功能（按摸塊化設(shè)計(jì)）。 24.2軟件程序框圖 24.3程序源代碼 25調(diào)試運(yùn)行 33調(diào)試運(yùn)行中存在的問題及解決方法 34結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35二級標(biāo)題：四號宋體加粗首行縮進(jìn)1個字符二級標(biāo)題：四號宋體加粗首行縮進(jìn)1個字符1引言1.1項(xiàng)目概述如果說建筑是凝固的音樂，那么完美的家庭智能化自動控制系統(tǒng)則是這首樂曲上絕妙的音符。在科技發(fā)達(dá)、物質(zhì)富庶的今天，自控系統(tǒng)已不單純是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)基本安防、照明、采暖的工具，而且是建筑裝飾的一種實(shí)用藝術(shù)品，是自動化技術(shù)與建筑藝術(shù)的統(tǒng)一體。完善的自控系統(tǒng)集裝飾、照明、安防及節(jié)能于一身，盡力達(dá)到完美與和諧的統(tǒng)一，充分利用科學(xué)與藝術(shù)的搭配，光與影的組合以及安防與空調(diào)的自動控制來創(chuàng)造各種舒適、優(yōu)雅的環(huán)境，以加強(qiáng)室內(nèi)空間效果的氣氛。而智能窗簾作為智能家居的一部分，更顯得尤為重要。試想，當(dāng)你在看電視前還要去理會那窗簾的開關(guān)實(shí)在是一件煩人的事情，當(dāng)你躺在床上的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)窗簾沒有關(guān)上的時(shí)候……你是不是很惱火啊。為了解決這些生活中碰到的實(shí)際問題，我們設(shè)計(jì)的智能窗簾便應(yīng)運(yùn)而生。設(shè)計(jì)目的自動定時(shí)來實(shí)現(xiàn)窗簾的定時(shí)張開與關(guān)閉，早上定點(diǎn)拉開窗簾，同時(shí)起到早上提醒業(yè)主起床的作用，給人營造溫馨與舒適的環(huán)境。實(shí)現(xiàn)一鍵控制功能，可以一鍵將窗簾拉開或關(guān)閉。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)室外光強(qiáng)高于30KLX時(shí)，該電路自動控制電機(jī)使窗簾拉開。（2）設(shè)置兩個手動按鈕，一個控制窗簾卷起，一個控制窗簾落下，此時(shí)的操作不受光的控制。1.4研究思路和方法定時(shí)開關(guān)要實(shí)現(xiàn)雙定時(shí)，則其主要的技術(shù)在與將不同強(qiáng)度的光信號轉(zhuǎn)化為不同值的電信號，同時(shí)對電信號進(jìn)行取樣，再使用一個專業(yè)的窗口比較器LM393對電壓值進(jìn)行分段，來實(shí)現(xiàn)雙定時(shí)；一鍵控制在于的是簡潔方便，同時(shí)為了降低成本，加強(qiáng)實(shí)用性，課題選用紅外控制和按鍵控制兩種鍵控制方式來實(shí)現(xiàn)對窗簾的一鍵控制功能；在執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面，為了降低成本和維護(hù)實(shí)物的美觀性，課題采用了一個直流電機(jī)，采用三腳架結(jié)構(gòu)固定安放電機(jī)，通過對繩索在電機(jī)凹槽的纏繞方式的不同，來實(shí)現(xiàn)窗簾的左右開合。2項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)原理框圖和工作原理2.1.1原理框圖2.1.2工作原理首先這款智能電動窗簾屬于智能家居的一個分模塊，因此電源供電以室內(nèi)交流電220V最為合適，因?yàn)檎n題使用了以單片機(jī)為主控芯片的控制器和12V直流減速電機(jī)，所以整個模塊需要12V、5V兩種直流電源；5V電源為主控制器電源，12V電源為MOS管H橋驅(qū)動電路電源；主控制器選用了以單片機(jī)為主控芯片的最小控制系統(tǒng)，使用了軟硬件結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)整個窗簾的智能化；紅外控制課題選用了市場上比較實(shí)用SM0038系列的紅外模塊來實(shí)現(xiàn)；定時(shí)模塊課題采用了以可見光光敏電阻器為傳感器，通過傳感器檢測光的強(qiáng)弱來確定相對應(yīng)的電壓值；驅(qū)動電路選用了以MOS為核心的H橋式驅(qū)動電路來驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)，3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1各個單元電路的工作原理和實(shí)現(xiàn)的功能（按摸塊化設(shè)計(jì)）1電源指示燈模塊：利用發(fā)光二極管作為電源指示燈，批示電源是否接通。電路原理圖如右圖所示：發(fā)光二極管的壓降Uon約為1.8V,通過二極管的電流I=(Vcc-Uon)/R5≈0.63mA；2.220伏交流電轉(zhuǎn)12伏直流電模塊：課題選擇了一個22012V的變壓器，得到一個12V的交流電，再通過由4個N4007整流二極管組成的H橋整流電路和一個50V—1000uF的極性電容來得到一個直流12V電源;J1排針口為220伏交流電輸入口，T1為220伏到12伏的變壓器，四個整流二極管N4007型號的組成的整流器，C2為是整流濾波電容；為了減小元件誤差，課題使用了7812和7805三端穩(wěn)壓芯片來得到12V、5V的直流電源。3.7812穩(wěn)十二伏穩(wěn)壓模塊：12V電源為MOS管H橋驅(qū)動電路電源；J3是從220伏交流電轉(zhuǎn)12伏直流電模塊的電壓輸出口，從7812的1號腳輸入，2號腳接地，3號腳為12V穩(wěn)壓電源輸出端口；C9電容為濾波電容；4.7805穩(wěn)五伏穩(wěn)壓模塊：5V電源為主控制器電源；J3是從220伏交流電轉(zhuǎn)12伏直流電模塊的電壓輸出口，從7805的1號腳輸入，2號腳接地，3號腳為5V穩(wěn)壓電源輸出端口；C19電容為濾波電容；5.主控制器：用軟件生成了PWM波，通過P0端口來驅(qū)動MOS管H橋驅(qū)動模塊，讓電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)； 當(dāng)主控制器的P0.6端口輸出為高電平，P0.7端口輸出為低電平的時(shí)候，電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾拉開；當(dāng)主控制器的P0.6端口輸出為低電平，P0.7端口輸出為高電平的時(shí)候，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合；當(dāng)主控制器的P0.6端口輸出為低電平，P0.7端口輸出為低電平的時(shí)候，電機(jī)不轉(zhuǎn)，窗簾保持原狀態(tài)；電機(jī)狀態(tài)P0.6P0.7反轉(zhuǎn)01不轉(zhuǎn)00正轉(zhuǎn)10晶振為11.0592M，P0.6和P0.7為PWM波輸出端口，電機(jī)正轉(zhuǎn)PWM波占空比為80%；P3.2、P3.3為外部中斷按鍵，P2.1為光敏電阻電壓輸入端口；6.光敏電阻傳感器模塊：光敏電阻課題選用了TYL系列光敏電阻器，它是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換；根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器，紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器、可見光光敏電阻器；課題選用了可見光光敏電阻器光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性；傳感器模塊使用了一個10K的滑動變阻器作為打壓調(diào)節(jié)平衡器，入射光強(qiáng)，電阻減小，2號端口電壓值變大，窗簾打開；入射光弱，電阻增大，2號端口電壓值變小，窗簾閉合。然后通過一個LM393進(jìn)行一個比較，確定兩個閾值，使得LM393發(fā)出三種不同的高低電平組合信號，通過單片機(jī)的P2端口來實(shí)現(xiàn)對窗簾的開合控制；光照強(qiáng)度光敏電阻電壓v窗簾開合狀態(tài)E<10KLXU》4.0關(guān)閉10KLX<E<30KLX1.8《U《4.0保持E>30KLXU《1.8開7.SM0038紅外模塊作為紅外遙控裝置：將紅外的接收端安裝在主控制器上，課題使用了發(fā)射端的五個按鍵作為整個智能窗簾系統(tǒng)的紅外控制按鍵，來實(shí)現(xiàn)窗簾的開合，以及遙控與定時(shí)的相互轉(zhuǎn)換；紅外遙控模塊采用了SM0038系列,其解調(diào)輸出信號可以直接有微處理器解碼，其主要特點(diǎn)是可靠性高，不易受環(huán)境干擾，并可以防止非控制信號的輸出脈沖出現(xiàn)?？梢赃B續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。12345遙控器1號健為整個系統(tǒng)的電源總開關(guān)鍵，2號健是夜間模式鍵，打開2號健的時(shí)候，是在夜間狀態(tài)，窗簾已經(jīng)關(guān)閉，光敏電阻模塊放置在靠向窗戶一側(cè)，當(dāng)?shù)诙焯炝?，室外光打達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，夜間模式功能使得窗簾打開，提醒主人起床，當(dāng)不需使用夜間模式時(shí)，可按下3號健，關(guān)閉夜間模式，當(dāng)然使用其他的三個遙控鍵也可以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉夜間模式功能；4號健為窗簾打開鍵，5號健為窗簾關(guān)閉鍵；實(shí)現(xiàn)了紅外遙控功能；紅外遙控板按鍵對應(yīng)鍵值級功能說明表鍵標(biāo)號對應(yīng)鍵值功能說明145H總開關(guān)246H夜間定時(shí)模式開啟347H夜間定時(shí)模式關(guān)閉444H電機(jī)正轉(zhuǎn)窗簾開啟540H電機(jī)反轉(zhuǎn)窗簾閉合8.H橋MOS管驅(qū)動電機(jī)電路模塊：4個MOS管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠。之所以選用MOS管，而不選用雙極型晶體管，是因?yàn)殡p極型晶體管本身有導(dǎo)通電阻，在通過大電流時(shí)會明顯發(fā)熱，如果沒有散熱措施會很容易燒毀。這樣就會限制電路功率的增加。而MOS管由于結(jié)構(gòu)和原理的不同，導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)比普通三極管低，允許流過更大的電流，且MOS管都內(nèi)置有反向二極管來保護(hù)管子本身，所以采用MOS管連接H橋不但效率可以提高，電路也可以簡化，使用MOS管搭建H橋，高位電路使用P溝道管；低位使用N溝道管。Q1和Q2為絕緣柵型P溝道耗盡型場效應(yīng)管，型號為IRF9540；Q3和Q4為絕緣柵型N溝道耗盡型場效應(yīng)管，型號為IRF540；當(dāng)P0.6輸入為高電平P0.7輸入為低電平時(shí)，Q1和Q4管導(dǎo)通，Q2和Q3管截止，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)P0.6輸入為低電平P0.7輸入為高電平時(shí)，Q1和Q4管截止，Q2和Q3管導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)。9.電機(jī)：電機(jī)選用的是一個十二伏直流電機(jī)，轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，功率為5W，價(jià)格為五十元，在本系統(tǒng)的電機(jī)選用中，性價(jià)比為相對最優(yōu)；10.執(zhí)行結(jié)構(gòu)：課題窗簾的開合方式選擇了左右開合方式，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為以下幾部分：10.1軌道主體架構(gòu):采用兩個等腰三角形結(jié)構(gòu)平行放置，將其底邊沿兩邊延長，三角形兩斜邊也相同做延伸，實(shí)物制作中所有線條均采用鋼鐵或木條代替，在系統(tǒng)中起支撐作用。10.1.2材料選擇：由于金屬材料價(jià)格相對較高、尺寸更改較困難，項(xiàng)目資金不足，所以選用價(jià)格低廉的木棒作為主體架構(gòu)。鋼絲、軟繩作為固定輔助元件。10.1.3架構(gòu)安裝：架構(gòu)長40cm，寬5cm，等腰三角形高15cm。用鋼絲和軟繩將每個節(jié)點(diǎn)固定。底座兩末端用平滑鋼絲固定，由于其將作為滑輪的轉(zhuǎn)軸，效果如圖：10.2電機(jī)位置的設(shè)計(jì)：將電機(jī)安放于架構(gòu)上凹槽處，用絕緣耐高溫導(dǎo)線將其固定，安放位置需滿足傳動線布置空間，即電機(jī)安放不能太靠前也不能靠后，位置必須適中。效果如圖：圖中圓柱體為電機(jī)的模型10.3電機(jī)傳動實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)：在底邊兩側(cè)各安裝一個滑輪，用于傳動繩索的來回滑動，目的是減小繩索滑動時(shí)所受的阻力。將滑輪穿過鋼絲，將鋼絲與主體架構(gòu)固定連接。使用軟繩在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上纏繞，纏繞方向需滿足方案設(shè)計(jì)要求。傳動繩的長度必須滿足要求，取70cm×2。纏繞（剩60cm圖中兩端小圓代表滑輪，兩細(xì)實(shí)線代表傳動繩索，主體結(jié)構(gòu)下方中間處繩索無連接繩索在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的纏繞：兩邊繩索采用不同方向的纏繞方式，滿足電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，兩邊繩索同收同放。纏繞方式如圖：電機(jī)轉(zhuǎn)軸剖面圖（細(xì)實(shí)線代表兩邊繩索）這種纏繞方式可實(shí)現(xiàn)：當(dāng)轉(zhuǎn)軸順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊繩索同時(shí)放長，即繩索在轉(zhuǎn)軸上纏繞更少；當(dāng)轉(zhuǎn)軸逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊繩索同時(shí)收緊，即繩索在轉(zhuǎn)軸上纏繞更多。由此實(shí)現(xiàn)電機(jī)的傳動。10.4窗簾軌道設(shè)計(jì)以及裝飾窗簾的傳動實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)：10.4.1軌道設(shè)計(jì)：窗簾軌道采用雙軌道形式，即兩邊傳動繩索走向不重疊，相互不影響。繩索在整個結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)位置與橡皮筋相連接，橡皮筋的另一端固定在結(jié)構(gòu)的兩端。通過繩索的滑動改變橡皮筋的長度，使連接點(diǎn)與軌道的相對位置發(fā)生改變；10.4.2軌道材料選擇與固定：為使窗簾能自如滑動，需減小圓環(huán)與軌道之間的摩擦力，固選用表面光滑的剛性塑料管，長度為25cm；用軟繩按照方案設(shè)計(jì)中要求將軌道一端固定好，另一端需留著穿圓環(huán)。下面為繩索與橡皮筋的連接效果三視圖（窗簾為關(guān)閉狀態(tài)）：左邊繩索與左邊橡皮筋的主視圖（細(xì)實(shí)線為繩索，最粗實(shí)線為橡皮筋，兩邊圓為滑輪）當(dāng)繩索向左拉時(shí)，橡皮筋變長，即中間連接點(diǎn)向左邊滑輪靠近；同理，當(dāng)右邊伸縮的繩索向右拉時(shí)，橡皮筋變長，中間連接點(diǎn)向右邊滑輪靠近。俯視圖（細(xì)實(shí)線為繩索，最粗實(shí)線為橡皮筋，兩邊的矩形為滑輪）當(dāng)左右兩邊繩索分別向兩邊拉時(shí)，兩個連接點(diǎn)分別向左和向右靠，窗簾為展開趨勢。左視圖（放大效果）細(xì)實(shí)線為繩索，兩矩形為滑輪10.4.3裝飾窗簾傳動的設(shè)計(jì)：裝飾窗簾使用圓環(huán)掛軌道滑動形式，圓環(huán)均使用掛在軌道上的形式，兩個軌道上的第一個環(huán)分別與兩個連接點(diǎn)固定連接。通過改變連接點(diǎn)位置，即改變裝飾窗簾中間點(diǎn)的位置來控制窗簾的開閉，每個環(huán)的下端均與裝飾窗簾固定連接；將圓環(huán)穿過軌道，末端與主體架構(gòu)固定連接；將軌道的另一端固定在主體架構(gòu)上。中間圓環(huán)與連接點(diǎn)固定連接俯視圖（中間兩豎線為圓環(huán)）單邊窗簾效果主視圖短豎線為圓環(huán)，其下方矩形為裝飾窗簾，中間圓環(huán)與連接點(diǎn)固定連接，末端圓環(huán)與軌道末端固定連接。通過中間連接點(diǎn)（第一圓環(huán)）的相對位置改變帶動整個窗簾的開閉。3.2印制板電路圖：3.3硬件電氣原理圖；原理圖1驅(qū)動原理圖3.4產(chǎn)品材料（器件、電路板、結(jié)構(gòu)件等）清單型號、供方、數(shù)量、單價(jià)、總價(jià)、成本型號供方數(shù)量個單價(jià)元總價(jià)元220V—12V的變壓器EI-41x18成都市電子市場11515穩(wěn)壓二極管N4007成都市電子市場101.515整流二極管1N4937成都市電子市場101.515電解電容1000uf成都市電子市場33.510.5LED普通發(fā)光二極管成都市電子市場100.11單片機(jī)STC89C51/AT89C52成都市電子市場3824晶振11.0592成都市電子市場41.56開關(guān)按鍵開關(guān)搖動開關(guān)成都市電子市場1512插槽、插針雙排插槽、單排插槽成都市電子市場200.714排阻A472J成都市電子市場100.55排線杜邦線、排線成都市電子市場1米1010焊錫成都市電子市場14040紅外模塊SMOO38成都市電子市場11515Mos管IRF540/IRF9540成都市電子市場5525比較器LM393成都市電子市場50.84光敏電阻TYL系列成都市電子市場13.53.5電機(jī)12v直流電機(jī)成都市電子市場15050排針單排排針成都市電子市場100.77可調(diào)穩(wěn)壓芯片LM317成都市電子市場222滑動變阻器502成都市電子市場100.22驅(qū)動芯片ULN2003成都市電子市場236萬能板九寸萬能板成都市電子市場5525鐵釘長短鐵釘成都市電子市場1包22制板PCB印制板成都市電子市場5315雙接頭電源線成都市電子市場122材料打印50項(xiàng)目費(fèi)用總計(jì)：381元4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1各個單元的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)的功能（按摸塊化設(shè)計(jì)）4.1.1實(shí)現(xiàn)智能窗簾系統(tǒng)的定時(shí)自動開合功能：軟件定時(shí)，使電機(jī)正反轉(zhuǎn)的時(shí)間確定，防止電機(jī)正反轉(zhuǎn)過度；4.1.2實(shí)現(xiàn)智能窗簾系統(tǒng)的一鍵控制功能：依靠單片機(jī)的中斷功能實(shí)現(xiàn)按鍵控制窗簾開合；軟件設(shè)計(jì)外部中斷程序來實(shí)現(xiàn)該功能；使用紅外模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的按鍵控制窗簾開合：對購買的SM0038紅外模塊進(jìn)行軟件的紅外解碼，時(shí)期實(shí)現(xiàn)紅外遠(yuǎn)程控制窗簾開合；對光敏電阻采集的電信號進(jìn)行采樣濾波以及數(shù)值處理：實(shí)用軟件編寫一個采樣中值濾波程序?qū)崿F(xiàn)光檢測窗簾自動開合；電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)：在主控制器單片機(jī)內(nèi)用程序生成一個PWM波，通過改變它的占空比來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。4.2軟件程序框圖4.3程序源代碼#include<reg52.h>#include<intrins.h>/**********************************宏定義區(qū)**************************************/#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineTIME1#defineERR0#defineIR_close2#defineIR_open3#defineIR_stop4#definekey_close5#definekey_open6#defineHighLight10#defineLowLight11#defineruntime50#defineLightMod7#defineLightModCancel8/*******************************端口定義******************************************/sbitopen=P3^4;//關(guān)窗簾按鈕sbitclose=P3^2;//開窗簾按鈕sbitled=P0^0;//指示燈sbitpwm1=P0^6;//正轉(zhuǎn)pwm輸出sbitpwm2=P0^7;//反轉(zhuǎn)pwm輸出sbitIRIN=P3^3;//紅外接收器數(shù)據(jù)線sbitAD_In=P1^3; //TLC549輸入端sbitAD_Out=P3^4; //TLC549輸出端sbitCS=P1^4; //TLC549片選信號/*****************************全局變量******************************************/uintflag;intt1;intt2;ucharIRCOM[7]={0};inttcnt1,tcnt2;//uintADBuf;intLightSet;inti;/**********************************函數(shù)聲明區(qū)***********************************/voidInitSys(void);voidTimerInit(void);voiddelay1(intms);voiddelay(intx);intIR_IN(void);voidResponse(uchar*value);intKeyScan(void);uintAverage(uintbuffer[30]);ucharAD_Change(void);uintAD_Filter();/********************************************************************************描述：系統(tǒng)初始化*形參：void*返回值：void*******************************************************************************/voidInitSys(void){ tcnt1=0; tcnt2=0; //IT1=1; //EX1=1; TimerInit(); t1=20000; t2=20000; LightSet=0;}/********************************************************************************描述：定時(shí)器初始化*形參：*返回值：*******************************************************************************/voidTimerInit(void){ TMOD=0x11;//定時(shí)器0和定時(shí)器1工作在方式1 TH0=-(20000/256);//定時(shí)器0賦初值 TL0=-(20000%256); TH1=-(50000/256);//定時(shí)器1賦初值 TL1=-(50000%256); TR1=1;//開啟定時(shí)器1 TR0=1;//開啟定時(shí)器0 ET1=1;//定時(shí)器0中斷允許 ET0=1;//定時(shí)器1中斷允許 EA=1;//中斷總開關(guān)為1 //a=0; flag=1;//pwm波的標(biāo)志位 pwm1=0;//pwm1初始值為低 pwm2=0;//pwm2初始值為低 led=1;//指示燈滅}/********************************************************************************描述：紅外解碼程序*形參：void *返回值：int*******************************************************************************/intIR_IN(void){ unsignedcharj,k,N=0; if(IRIN==1)//P3^6引腳為高 delay(15);//延時(shí)1.6ms,判斷是否為干擾信號 if(IRIN==0)//延時(shí)后P3.6仍為高電平，表示是數(shù)據(jù) { returnERR; } //確認(rèn)IR信號出現(xiàn) while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。 {delay(1);} for(j=0;j<4;j++)//收集四組數(shù)據(jù) { for(k=0;k<8;k++)//每組數(shù)據(jù)有8位 { while(IRIN)//等IR變?yōu)榈碗娖?，跳過4.5ms的前導(dǎo)高電平信號。 {delay(1);} while(!IRIN)//等IR變?yōu)楦唠娖? {delay(1);} while(IRIN)//計(jì)算IR高電平時(shí)長 { delay(1); N++; if(N>=30) {//EX1=1; returnERR; }//0.14ms計(jì)數(shù)過長自動離開。 }//高電平計(jì)數(shù)完畢 IRCOM[j]=IRCOM[j]>>1;//數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)0 if(N>=8){IRCOM[j]=IRCOM[j]|0x80;}//數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)1 N=0; } } if(IRCOM[2]!=~IRCOM[3]) { returnERR; } if(IRCOM[2]==0x45)//判斷鍵值 { led=~led; t1=20000; t2=20000; returnIR_stop;//45H停止開關(guān) } else { if(IRCOM[2]==0x44) { led=~led; t1=20000; t2=20000; delay1(10); t1=10000; t2=40000; returnIR_close;//44H關(guān)窗 } else { if(IRCOM[2]==0x40) { led=~led; t1=20000; t2=20000; delay1(10); t1=40000; t2=10000; returnIR_open;//40H開窗 } else { if(IRCOM[2]==0x46)//46H光照自動開關(guān)窗模式 { LightSet=1; led=~led; t1=20000; t2=20000; delay1(10); returnLightMod; } else { if(IRCOM[2]==0x47) { led=~led; LightSet=0; t1=20000; t2=20000; delay1(10); returnLightModCancel; } else { led=1; return1; } } } } }}/********************************************************************************描述：延時(shí)程序，以0.14MS為單位*形參：intx*返回值：void*******************************************************************************/voiddelay(intx)//x*0.14MS{ uchari; while(x--) { for(i=0;i<13;i++){} }}//對delay延時(shí)的定義/********************************************************************************描述：延時(shí)程序，以MS為單位，延時(shí)時(shí)間為ms*1MS*形參：intms *返回值：void*******************************************************************************/voiddelay1(intms){ unsignedchary;//定義一個臨時(shí)變量y while(ms--)//循環(huán)ms次 { for(y=0;y<250;y++)//循環(huán)250次 { _nop_();//空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); } }}/********************************************************************************描述：按鍵掃描，連接硬件引腳為P3.2和P3.3*形參：void*返回值：int*******************************************************************************/intKeyScan(void){ if(!open||!close)//判斷是否有按鍵按下 { if(!open)//如果是P3.3被按下 { delay1(10);//延時(shí)消抖 while(!open)//延時(shí)P3.3仍為低則表示P3.4被按下 { delay1(10); if(open)//按鍵被釋放 { led=~led;// //delay1(1); t1=10000; t2=40000; returnkey_open;//函數(shù)結(jié)束，返回key_open } } } else//對P3.2操作 { delay1(10); while(!close) { delay1(10); if(close) { led=~led; t1=40000; t2=10000; returnkey_close; } } } } return0;}/********************************************************************************描述：對AD采樣值進(jìn)行簡單的中值濾波*形參：void*返回值：uint*******************************************************************************/uintAD_Filter(){ uintDate_Buffer[30]={0},temp;// uchari; for(i=0;i<30;i++) { Date_Buffer[i]=AD_Change(); delay1(1); //延時(shí)1毫秒采集一次。這里可以根據(jù)工作需要調(diào)整時(shí)間。 } temp=Average(Date_Buffer); //return(temp); temp=temp*500/256; if(LightSet==1)//判斷是否遙控設(shè)置為夜間模式 { if(temp<200) {returnHighLight;}//夜間模式下如果光強(qiáng)度超過上限閾值，則窗簾打開 } else {return0;}}/************************************************************************名 稱:Average()*功 能:中位值平均濾波法，取一共三十個數(shù)據(jù)，最大和最小的五個數(shù)據(jù)不要 對中間的二十個數(shù)據(jù)求平均值*輸 入:三十個待處理的值*輸 出：得到一個中位的平均值***********************************************************************/uintAverage(uintbuffer[30]){ uchari,j; uinttemp; for(i=1;i<30;i++)////先對整個數(shù)組的三十個值進(jìn)行從小到大的排列 for(j=29;j>=i;--j) { if(buffer[j-1]>buffer[j]) { temp=buffer[j-1]; buffer[j-1]=buffer[j]; buffer[j]=temp; } } ////對數(shù)組進(jìn)行處理，去掉一個最大值和一個最小值，中間的二十個值再來求平均值 temp=0; for(i=5;i<25;i++) { temp+=buffer[i]; } temp=(uint)(((float)temp)/20+0.5); return(temp);}/*********************************************************************名稱:AD_Change(void)*功能:TLC549驅(qū)動程序*輸入:無*輸出:temp（電壓值）***********************************************************************/ucharAD_Change(void){ uchari,temp=0; AD_In=0; _nop_(); _nop_(); CS=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); if(AD_Out==1)temp+=1; for(i=0;i<8;i++)//串行接受AD轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù) { AD_In=1; _nop_(); _nop_(); AD_In=0; _nop_(); _nop_(); if(i!=7) { temp=temp<<1; if(AD_Out==1)temp+=1; } } CS=1; returntemp; }/*********************************************************************************主函數(shù)**********************************************************************************/voidmain(void){ InitSys();//初始化系統(tǒng) while(1) { while(IR_IN()==LightMod||LightSet)//如果夜間模式被開啟 { if(AD_Filter()!=0)//判斷是否光照達(dá)到閾值，如果達(dá)到閾值則執(zhí)行 { led=~led; TR0=1; LightSet=0; for(i=0;i<1000;i++) { t1=10000; t2=40000;//電機(jī)正轉(zhuǎn)p0620%;p0780% delay1(1); if(IR_IN()==LightModCancel)break; } t1=20000; t2=20000;//停轉(zhuǎn) } while(IR_IN()==IR_close)//掃描關(guān)窗遙控按鍵是否被按下 { TR0=1;// t1=10000; t2=40000; if(IR_IN()==IR_stop)//掃描停止遙控按鍵是否被按下 { t1=20000; t2=20000;// } } while(IR_IN()==IR_open)//掃描開窗遙控按鍵是否被按下 { TR0=1; t1=40000; t2=10000; if(IR_IN()==IR_stop)//掃描停止遙控按鍵是否被按下 { t1=20000; t2=20000;// } } } while((IR_IN()==IR_close)&&!LightSet)//夜間模式?jīng)]被開啟則執(zhí)行下面程序 { TR0=1; t1=10000; t2=40000; if(IR_IN()==IR_stop) { t1=20000; t2=20000; } } while((IR_IN()==IR_open)&&!LightSet) { TR0=1; t1=40000; t2=10000; if(IR_IN()==IR_stop) { t1=20000; t2=20000; } } if(KeyScan()==0) {;} else { if(KeyScan()==key_open){ } if(KeyScan()==key_close){ } } }}/*****************************中斷函數(shù)******************************************/voidPWM()interrupt1{ TR0=0; switch(flag) { case1: { pwm1=1;pwm2=0;//pwm1和pwm2為互補(bǔ) TH0=-(t1/256);//給t0賦值 TL0=-(t1%256); flag=2; TR0=1; break; } case2: { pwm1=0;pwm2=1; TH0=-(t2/256); TL0=-(t2%256); flag=1; TR0=1; break; } }} voidLED()interrupt3//暫時(shí)不用{ TR1=0; tcnt1++; if(tcnt1<=20)//1S { if(tcnt2<TIME) { led=~led; tcnt2=0; } tcnt2++; } TR1=1;}5調(diào)試運(yùn)行調(diào)試運(yùn)行中存在的問題及解決方法5.1在電源模塊，變壓整流后的理論輸出值為12V，但是實(shí)際的輸出值為18V,原本只需要一個7805電源模塊就可以實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的電源供應(yīng)；解決方案：增加了一個7812模塊專門為驅(qū)動模塊供電；5.2課題開始制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)主控板在調(diào)試的過程中，因?yàn)榫€路連接問題而達(dá)不到課題要求；解決方案：選擇了成品的單片機(jī)開發(fā)板來代替單片機(jī)最小系統(tǒng)主控板；5.3在制作MOS管驅(qū)動電路模塊的時(shí)候，在模塊通電之后，MOS管溫度太高，而多次燒壞；解決方案：改換顯得MOS管之后又加了散熱片，才使得驅(qū)動模塊正常工作；5.4在傳感器模塊設(shè)計(jì)時(shí)，課題初步使用了光電三極管作為傳感器，但是在萬能板上多次調(diào)試的效果均不理想；解決方案：使用了光敏電阻來代替光電三極管作為傳感器；5.5在系統(tǒng)通電工作時(shí)，窗簾不能很流暢地開和閉，主體架構(gòu)兩端滑輪不能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。原因是轉(zhuǎn)軸上兩個方向的傳動繩繞組之間互相纏繞，導(dǎo)致短時(shí)卡死現(xiàn)象，滑輪不能平穩(wěn)轉(zhuǎn)動是由于其中心軸的鋼絲的剛度不夠，在電機(jī)拖動力中發(fā)生形變。解決方案：用固體膠將轉(zhuǎn)軸分為前后兩部分，兩個繞組一個在前一個在后，避免其相互影響。結(jié)論團(tuán)隊(duì)經(jīng)過將近四個學(xué)期的不懈努力，終于完成了智能電動窗簾的設(shè)計(jì)，雖然有部分功能尚未實(shí)現(xiàn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但總體上完成了一個從硬件到軟件完整的設(shè)計(jì)流程。本文主要完成了以下任務(wù)：(1)了解了紅外遙控通訊原理；(2)分析了發(fā)射器與接收器的原理；(3)了解編碼與解碼原理；(4)了解單片機(jī)原理與串口技術(shù)以及抗干擾技術(shù)；(5)了解利用單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；本次設(shè)計(jì)中有一些不足，首先是主控制器的PCB板調(diào)試失敗，所以最后只能只是在開發(fā)板上調(diào)試、演示。其次是設(shè)計(jì)中的窗簾定時(shí)關(guān)閉部分的功能未實(shí)現(xiàn)，只是完成了窗簾定時(shí)開啟；二是由于只做過短期的培訓(xùn)，技術(shù)上較為生疏，需要邊做邊學(xué)，周期較長。該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)，參考了現(xiàn)在實(shí)際電路通用的做法，在現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)下各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到技術(shù)要求，但由于自身水平有限，電路中還有些技術(shù)方面還可以進(jìn)一步加強(qiáng)。如紅外線接受電路可以進(jìn)一步調(diào)試其精確度和靈敏度，通過多只光敏電阻更加準(zhǔn)確的控制窗簾升降。謝辭首先，也是最主要感謝的是我們團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)老師，陳丹老師在整個系統(tǒng)開發(fā)的過程中她給了我們很大的幫助，在論文任務(wù)制定時(shí)，她首先肯定了我們的項(xiàng)目大方向，但是同時(shí)又幫我們具體分析，使我們最后對智能智能電動窗簾這個具體目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)起到了不可估量的作用，受能力限制，在論文提綱制定時(shí)，團(tuán)隊(duì)的思路不是很清晰，經(jīng)過老師的幫忙，讓我們具體設(shè)計(jì)時(shí)思路頓時(shí)清晰。在完成初步方案設(shè)計(jì)后，陳丹老師認(rèn)真查看了我們的項(xiàng)目方案，指出了項(xiàng)目存在的很多問題。在此十分感謝陳丹老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能讓項(xiàng)目順利完成，讓我們順利完成CDIO結(jié)題論文。最后要感謝在整個論文寫作過程中幫助過我們團(tuán)隊(duì)的每一位學(xué)友們，同時(shí)也感謝團(tuán)隊(duì)成員為項(xiàng)目順利完成所作出的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：航天航空大學(xué)出版社,2001年.[2]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001年.[3]何希才.新型實(shí)用電子電路400例.電子工業(yè)出版社,2000年.[4]趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊,第一版.化學(xué)工業(yè)出版社,2004年.[5]楊邦文.新型實(shí)用電路制作200例.北京：人民郵電出版社，1998年.[6]鄒其洪.電工電子試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真.北京：電子工業(yè)出版社,2003年.[7]《電子世界》雜志.《電子世界》出版部,2004年5月刊第一版[8]《九五年度電子設(shè)計(jì)精選》.北京理工大學(xué)出版社,1997年第一版[9]王新賢.《通用集成電路速查手冊.科學(xué)技術(shù)出版社,2002年第一版[10]楊素行.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》.高等教育出版社,1998年10月第二版[11]杜坤梅.《電機(jī)控制技術(shù)》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002年2月第二版[12]肖景和,趙健.實(shí)用遙控電路.北京：人民郵電出版社，2002.7[13]王建校,楊建國,51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社,2002.4[14]李朝青.無線發(fā)送/接收IC芯片及其數(shù)據(jù)通訊技術(shù)選遍.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003.5[15]余永叔,何小敏.世界流行單片機(jī)技術(shù)手冊.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002[16]余永全.單片機(jī)與家用電器智能化技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社,1995[17]余永權(quán),汪明慧,黃英.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2003[18]秉時(shí),鄂生.紅外雙路紅外線遙控開關(guān).2004.000(007)[19]倪健,董強(qiáng).中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)<<編碼解碼技術(shù)在紅外遙控器中的實(shí)現(xiàn)>>.河北工程大學(xué)2004.015(001)[20]李經(jīng)達(dá).皖西學(xué)院學(xué)報(bào)<<紅外遙控器軟件解碼的研究及其在單片機(jī)控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用>>.皖西學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系,2002.018(004)說明：期刊類：[序號]作者.篇名[J].刊名，出版年份，卷號（期號）：起止頁碼專著類：[序號]作者.書名[M].出版地：出版社，出版年份.起止頁碼報(bào)紙類：[序號]作者.篇名[N].報(bào)紙名，年月日專利：[序號]專利所有者.題名[P].國別：專利號，年月日標(biāo)準(zhǔn)：[序號]標(biāo)準(zhǔn)編號，標(biāo)準(zhǔn)名稱[S]電子文獻(xiàn)：[序號]主要責(zé)任者.電子文獻(xiàn)題名[EB/OL].電子文獻(xiàn)出處或可獲得地址，發(fā)表或更新日期/引用日期示例：1

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