智能窗控制系统

本设计用ATmega16单片机为系统的控制芯片， 可通过BC7281键盘实现窗帘自动和手动控制，并能够 通过LCD液晶屏来显示菜单，从而使用户能够根据需 求选择窗帘的工作模式。通过检测外界光照强度，并 运用A/D转换将其送给ATmega16单片机，单片机将其 与设置的光强进行比较从而控制直流机正反转，实现 窗帘的开关。单片机通过采集有无雨水和风速来控制 窗户的开和关。
小组成员：李涵 李永斌 胡明 张宇
指导教师：刘旭东 李洋
4.2 直流机驱动部分电路及速度控制 电源部分电路
Байду номын сангаас
4.3 L298驱动部分 恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N。L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封 装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两 相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最 高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而 且电路简单，使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46 V。输出电流可达2．5 A，可 驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电 流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机， 本实验装置我们选用驱动一台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反 转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。表1是L298N功能逻辑图。由表1可知 EnA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当EnA为高电平，输入电平为一高一低， 电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。
6.在编程的过程中，有时候就会被一个小小的问题给难住，即便是绞尽脑汁也没有一个合 理的方案来解决这个小问题。这时就需要静下心来去做点别的事情，等心情有所好转 的时候再来尝试解决这个问题，说不定所有的问题就会迎刃而解。这让我认识到，做 事不能急功近利，要一步一个脚印，脚踏实地的去做每件事。
参考文献
[1] 刘高锁.《单片机系统开发技术》天津:天津大学出版社，2008 [2] 谭浩强.《C程序设计》北京：清华大学出版社,2007 [3] 高峰编。《单片微型计算机原理与接口技术》北京：科学出版社,2003 [4] 李正军。《计算机控制系统》北京：机械工业出版社，2005
开始
判断按键F是否按下
F键按下，进入菜单，进行相应操作。
按键为5，进入强 风关窗模式。
判断按键
有无强 风
按键为0，窗帘关闭。
按键为2，窗帘到 达2位置。
按键为1，窗帘到 达1位置。
按键为3，窗帘全 开。
按键为4，进入强 光关窗模式
有无强 光
有强风，窗 帘关闭。
无强风，窗 帘保持。
有强光，窗帘关闭。
1.功能要求与关于项目的选择 2.方案论证 3.系统的基本方案及框架图 4.系统硬件电路的设计 5.程序流程图 6.硬件清单 7.心得与体会
1.功能要求 （1）利用四个按键来控制窗帘的四种开度，通过按下不同的按键来使窗帘达到相应的开 度。 （2）利用光敏电阻，根据不同的环境下的光照强度不同从而实现窗帘的开启与关闭。 （3）示教复现功能：按照基本要求第（1）项的遥控控制方式，顺序实现窗帘的“全关— 位置1—位置2—全开—位置2—位置1—全关”，每两种开度操作之间可任意移动，然后 可重复这一过程； （4）增加风力、雨水传感器，自动实现窗的开关。
2.2电机的选择 方案一：采用普通直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围 广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现无级调速。但直流电机控制要求较高, 特别是在低速时,很容易出现超调,引起整个系统的震荡. 方案二：采用步进电机。步进电机能够快速的启动和反转，也能够快速的停止，转换精度 更高，控制更加灵活。但其体积比较大，且需要交步进机驱动器来驱动，价格也比较昂贵。
1.1关于项目的选择 在还没有确定项目的时候，组内成员对选择项目有很多想法。有的想新奇一些选择木棒 测量这一项目，也有想弄些有难度的像智能机械手，还有想弄一些实用的，如温控系统。 但经过热烈的讨论，以及实际情况（组内没有参加过此类项目设计的组员）限制，我们 最后还是选择了相比之下，较为简单的窗帘自动控制系统。
无强光，窗 帘保持。
按键为6，进入下 雨关窗模式。
有无雨 水
有雨水，窗帘关闭。
无雨水，窗帘保持 原位置。
1.刚开始做这个项目的时候，不知从何处开始。总是这个弄两下那个弄俩下，结果好几天 过去了什么收获都没有。后来在其他组长的帮助下，理清了思路，从最基本的功能 （即通过单片机来控制直流电机的正反转从而带动窗帘，实现窗帘的开启和关闭）开 始编起。
2.在编程的过程中，对于一些以前学过的语句用的法印象不太深刻，导致在使用的过程中 不知如何编写；然后又重新翻开单片机的教科书重新复习，这样不仅解决了当时的问 题，还对一些语句的用法加深了印象。
3.由于在做项目之前，有些硬件（比如光电传感器、稳压源、示波器等）根本没有接触过， 所以在刚拿到这些东西的时候感觉到迷茫，根本不知道这些器件应该如何使用，又不 得不上网查说明。
2.1单片机的选择 方案一：采用传统的89C51芯片为控制核心。具有4KB的程序存储器，128KB的数据存 储器，64KB的片外存储器寻址能力，64KB的片外数据存储器寻址能力，32根输入/输出 线，1个全双工异步串行口，2个16位定时/计数器，5个中断源，2个优先级。但数学处理 能力差，没有ISP下载线及SPI接口，功能单一，运算速度慢，控制过程比较烦琐。 方案二：采用Atmega16芯片为控制核心。具有高性能、低功耗以及运算速度快的8位 AVR微处理器，32个8位通用工作寄存器，全静态工作，16KB的系统内可编程Flash,内存 大、数学处理能力强，上电复位以及可编程的掉电检测，支持扩展的片内调试功能，32个 可编程I/O口，功耗小。可通过ISP下载线写入程序，其SPI接口可用于对无线通讯模块的 控制，也可以通过SPI口扩展内存。 由于Atmega16芯片的程序存储器比较大，接口丰富，扩展功能强，具有可与PTR8000 连接的SPI口，且运行速度快。故采用方案二。
由于本项目已经明确要求不得使用步进电机，根据实际条件我们选用直流电机。直流电机 体积小,安装方便,且不需驱动器,连接一个驱动电路即可控制电机的正反转,抑制在低速时引 起的超调。所以我们选择方案一。
3.1系统的基本方案 （1）用L298电路驱动直流机，用直流机控制窗帘的上升、下降及停止，实现窗帘的四种 位置的控制。 （2）由于缺少风力传感，只得添加一个风扇来担当；当风扇转动时默认为刮大风，窗帘 关闭，反之这窗帘保持在原来的位置。 （3）自制一个水槽，在水槽的底端固定两个探针，在没有雨水时探针是断开的；当检测 到有雨水落下时，两个探针导通，窗户自动关闭。 （4）自制一个光照强度模拟装置，通过控制发光二极管的亮灭来模拟光照的强弱，从而 实现窗帘的开关。
4.以前学习单片机这门课程的时候，以为BC7281、LCD这种东西在以后的生活或者工作 中根本用不到，可当我在做这个项目的过程中是我认识到BC7281等一些芯片及器件 是不可或缺的，没有它们我们的项目根本寸步难行。所以让我改变了对BC7281等一 些器件的看法。
5.在硬件的连接过程中，看着乱糟糟的导线感觉非常难受，当我们把导线和器件经过合理 的规划重新安装到窗帘的板子上后顿时感觉心情舒畅。这使我认识到，做什么事情都 要给他做完美了，这样不仅能让自己看着舒心，也能让别人拍手称赞。
3.2 系统框架图 本系统主要由单片机、液晶 显示、键盘、电动机及传感 电路等部分组成。其基本框 架图如右图所示。
4.1 ATmega16部分 与ATmega16单片机相连的有传感检测电路、BC7281键盘显示系统电路、LCD液晶显示 电路等几部分框架图如下图。 本电路结构将实现数据的接收和采集以及窗户的开和关、窗帘的四种位置控制。