基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现

项目编号___201111 ___ 江南大学物联网工程学院

大学生创新训练计划结题报告

项目名称基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现项目负责人晶

所学专业电气工程及其自动化

所在学院物联网工程学院

(手机)

电子信箱diamond-heartqq.

项目起止年月2011/11-2012/05

第一指导教师肖永松

专业技术职务工程师

(手机)

电子信箱

结题日期2012年5月

江南大学物联网工程学院创新训练计划项目结题验收表学院名称：物联网工程学院填写日期：2012 年5 月

大学生创新训练计划

《基于AT89C51单片机的智能窗帘控制系统》成果精粹

江南大学

二○一二年五月

简介

随着物联网概念的发展，智能家居的理念也渐渐渗透到我们的生活中，受此启发，我们想尝试着做一个智能窗帘的控制系统，希望可以通过光强和时间来控制窗帘的开合。恰好我们都进行了电路、模电数电的学习，也曾初步接触了单片机，我们想通过设计这个控制系统来加深我们对所学容的理解和掌握，更加熟悉使用protel等专业软件。

计划设计一个系统可以实现以下功能：

在自动模式下，在设定的时间，如早成6点至晚上8点，晚上8点至早晨6点，时间控制，可以避免室开灯造成窗帘自动拉开。通过光强控制，在设定光照强度围，窗帘拉开，超过设定强度，如夏日中午，为避免房间被光直射造成温度过高，窗帘关闭。在手动模式下，通过按键来调整窗帘的开合状态。

最终设计使用STC89C51单片机，STC89C51有512字节的数据存储空间，是AT89C51的两倍，并且带有4K字节的EEPROM存储空间，可以断电后保存资料，可以直接使用串口下载，而AT89C51需要专用下载器。

控制系统可以实现对光信号的采集、转换、传输，并根据单片机接收到的信号，结合时钟电路的信号，对步进电机进行控制，通过控制步进电机转向及转动圈数，来实现对窗帘的打开及拉合控制。

设计时对硬件进行了模块化分析，以STC89C51作为主控芯片，光信号采集使用光敏模块，数模转换主要使用PCF8591芯片，显示模块采用1602液晶显示器，时钟电路采用DS1302芯片，电机驱动器主要使用ULN2003。

控制器设计：

构成模块主要功能：

单片机控制系统：处理信号并控制电机运行。

AD转换：将光敏模块输出的模拟信号转换为数字信号。

光敏模块：采集光信号并转换为模拟信号。

液晶模块：用于显示时间及控制模式。

时钟电路：配合外部晶体实现振荡，为单片机提供运行时钟。按键：设置时间及选择模式。

电机驱动：为步进电机提供足够大的驱动电流。

复位：进行复位。

电源：为系统运行进行供电。

图1 模块功能图

硬件设计

单片机控制模块

图2 单片机控制模块电路原理图：

STC89C51芯片共40引脚，1~8脚是通用I/O接口（p1.0~p1.7），9脚rst复位键，10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出，12~19脚:p3接口(12,13脚INT0中断0、INT1中断1，14,15:计数脉冲

T0 T1 16,17:WR写控制RD读控制输出

端) ,18,19脚:晶振谐振器，20脚接地线，21~28

p2接口高8位地址总线29: psen 片外rom选

通端，单片机对片外rom操作时29脚(psen)

输出低电平30:ALE/PROG 地址锁存器31:EA

rom取指令控制器，电源+5V。

本系统采用P0口及P1^0、P1^1、P1^2控制液晶显示，P1^3-P1^7口

控制按键、P3^0、P3^1、P3^4口控制DS1302、P3^5、P3^6口控制PCF8591，P2^0-P2^3口控制ULN2003。

●光敏模块：

功能：采集光信号并转换为模拟信号。

说明：VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与5v单片机和3.3v单片机相连）GND 外接GND

DO 小板数字量输出接口（0和1）

AO 小板模拟量输出接口图3 光敏模块电路图本系统使用AO端作为AD转换模块的模拟信号输入。

●模数转换模块：

图4 AD转换模块电路原理图

功能：将光敏模块输出的模拟信号转换为数字信号，本系统采用第三通道（AIN3）

说明：因为STC89C51芯片没有AD转换模块，故而采用PCF8591T芯片来实现AD与DA转换功能的，它有4路模拟输入，1路模拟输出，一个I2C-BUS 接口，3个给硬件地址编程的脚。通过I2C

总线与处理器通信，其价格低廉，接口简

单，转换控制容易等优点，在单片机应用

系统中得到了广泛的应用。其引脚定义如

下：

AIN0~AIN3：模拟输入（A/D 转换）。

AOUT：模拟输出（D/A转换）。

A0-A2：硬件设备地址。

GND：电源负极地。

VREF：参考电压输入。

EXT:振荡器输入时，部/外部的切换开关。

OSC: 振荡器输入/输出。

SCL: I2C BUS 时钟输入。

SDA:I2C BUS 数据输入/输出。

AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。

液晶显示模块：

功能：用于显示时间及控制模式

说明：此液晶为工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）图6 液晶电路原理图

图5 液晶实物图

1602采用标准的16脚接口，其中:

第1脚：VSS为地电源

第2脚：VDD接5V正电源

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW 为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15～16脚：空脚

按键模块：用于设置时间及选择模式