光感自动窗帘控制系统设计

目录

1概述 ....................................

1.1 研究背景................................

1.2设计思想及基本功能........................... 2总体方案设计 .................................

2.1方案选取................................

2.2系统框图................................

2.3总体方案设计..............................

3硬件电路设计 ..................................

3.1电源电路设计..............................

3.2晶振电路................................

3.3复位电路................................

3.4时钟电路................................

3.5键盘电路................................

3.6显示电路................................

3.7 A/D转换电路 .............................

3.8光敏传感器................................

3.9 步进电机................................

4系统软件设计 ..................................

4.1主程序软件设计..............................

4.2键盘程序设计..............................

4.3 定时程序设计.............................

4.4步进电机程序设计............................ 5总结 ....................................

附录系统原理图..................................

1 概述

1.1 研究背景

伴随着信息化时代的到来，人们的生活速度以及对生活质量的追求也在大幅提高。智能化的产品设计在改变人们工作方式与生活习惯的同时，让人们对生活质量的提升提出了更高的要求，方便、舒适成了人们所追求的生活方式，在现代家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个安全、方便、舒适的环境。智能化的电子产品以及设计将以前的被动静止物体转变为人们能够方便操控的工具，这些产品具有提供全方位的信息交换的功能，不仅能够优化人们的生活方式，帮助人们合理的安排时间，增强居家环境的安全性，甚至还可以为各种能源费用节约资金。

在智能化产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域，在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。

针对人们对智能化的需求以及对舒适生活的追求，窗帘自动控制系统改变了传统窗帘的劣势，它可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据人们设定的时间来控制窗帘。该系统利用光敏电阻检测光照强度的变化，并且将光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。本设计正是把利用AT89C51单片机的优点以及简单实用性，顺利的完成了对智能控制的要求，并且为智能化的家居设备提供了良好的基础。此外，对该系统进行扩展，比如可以加上防火，防盗，甚至室内煤气浓度监测等功能，会使该系统更具有实用性，而且也完善了系统。

1.2 设计思想及基本功能

该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。

光感自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：

（1）手动控制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘处于开闭的任何一种状态；

（2）自动控制：系统可以通过感光器采集室内光照强度，根据亮度的不同而自动控制窗帘的打开程度；

（4）时间控制：此功能是根据用户设定的时间在特定的时间点一次性开关窗帘。

2 总体方案设计

2.1 方案选取单片机在各种电子产品中的应用已经越来越广泛，很多的电子产品利用单片机所取得的便利得到了人们的好评，针对单片机控制的自动窗帘控制系统的智能化要求，实现其自动控制的方案有两种：

方案（一）系统的传动机构使用直流电机，窗帘只有两个简单的状态：完全打开和完全关闭；

方案（二）系统的传动机构使用更精确灵敏的步进电机，使得窗帘从关闭到完全打开之间有6 个不同的等级。

这二个方案都是基于单片机控制的，光线感应以及数码管显示，不同的设计部分在于传动机构和窗帘的设计形式的选取上。

方案（一）的窗帘由于只有完全开与完全关两种状态，所以窗帘本身设计不需要太复杂，采用普通的卷帘即可。关闭时，电机旋转全部放下卷帘；打开时，电机将卷帘全部卷起。

方案（二）的窗帘从完全关闭到完全打开按打开程度有0〜5共六个等级,

窗帘设计成类似百叶窗的形式，通过步进电机可以精确控制每个叶片的旋转角度，从而控制开关程度的大小。当叶片与窗户面平行时，窗帘完全关闭；当叶片与窗户面垂直时，窗帘完全打开。

下面图2.1 所示是方案（一）的效果图；图2.2 是方案（二）的效果图：

图 2.1 方案（一）卷帘效果图

图 2.2 方案（二）百叶窗式效果图

鉴于方案一这种卷帘现在市场上已经发展很好，没有太多继续研究的价值，并且其窗帘控制过于单一，而且不如方案二的百叶窗式的窗帘美观。图2.3 所示是百叶窗关闭打开的原理图，图2.4 是步进电机驱动百叶窗各叶片的物理截面图，其根据光照强度的大小有不同程度的打开，能够更精确的满足用户的需求，所以本设计选择方案二。

图 2.3 百叶窗原理图

图 2.4 步进电机与百叶窗叶片连接截面图