基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计说明书1 下载本文

计算机控制技术 课程设计说明书

光感自动窗帘控制系统

学生姓名:张静学号: 学 院:

专 业:电气工程及其自动化 指导教师:

2016年1月

摘要

随着生活水平的提高,智能家居越来越被人们关注。智能窗帘也随着科技发展悄然兴起,它不但具备窗帘优雅美观的特点,而且还能提供智能化的服务,使家居生活更加舒适、温馨与贴心。

本文设计的是基于单片机控制系统的智能窗帘。它具备光感、红外遥控、温度显示、定时等功能。该窗帘可以根据外界的光亮程度来控制窗帘开启,从而达到调节室内光线,同时还提供按键来控制窗帘的关合。为了方便用户使用,增设定时模块,用户可根据自身的需要对某段时间,设置窗帘的开启程度。当定时结束,窗帘自动切换到光感模式实现对室内光线的控制。同时,还增设温度显示,使用户可以了解温度状况。

关键词:智能窗帘:红外遥控;光感控制;单片机

目录

第1章 绪论......................................................... 1 1.1 设计的背景和意义................................................ 1 1.2 本设计的内容.................................................... 1 1.3 存在的主要问题.................................................. 2 1.3.1 光感功能的实现................................................ 2 1.3.2 遥控功能的实现................................................ 2 第2章 总体方案设计................................................. 4 2.1 主控制系统CPU .................................................. 4 2.2 窗帘结构安装及电机选择.......................................... 6 2.2.1 窗帘结构安装.................................................. 6 2.2.2 步进电机选择.................................................. 6 2.3 硬件总体方案.................................................... 7 2.3.1方案设计说明 .................................................. 8 2.3.2方案选择说明 .................................................. 8 3.1 光电传感器信号采集模块设计..................................... 10 3.3 执行单元模块设计............................................... 16 第4章 系统软件设计................................................ 21 4.1 程序流程....................................................... 21 4.2 程序设计....................................................... 22 5课程设计体会 ..................................................... 24 参考文献........................................................... 25 附录 硬件电路图.................................................... 26

I

第1章 绪论

1.1 设计的背景和意义

21世纪是信息化的世纪,各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统,有机地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。在现代社会,对室内设计而言,窗帘不仅具有遮光作用,更有美化功能,它不仅可以协调居室的色彩搭配,而且能够柔化空间造型的线条,营造温馨惬意的环境。随着高新技术及电子器件的发展,光控、温控及遥控窗帘应运而生,给人们的生活带来了很多方便。单片机控制的自动窗帘控制系统,既能解决每天手动拉开和关上窗帘的不便,又显示出了生活的档次,同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关,以调节室内的光线,更进一步地满足了人们的享受要求。同时,遥控和定时的组合控制,可以让人们在需要的时段内,方便、快捷使用。

自动控制窗帘系统的推广和应用具有重要的现实意义,它改变了人们的生活方式,单片机控制的自动窗帘控制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、便利的居住环境,给人们日常生活带来了极大地方便。自动控制窗帘系统又牵扯一大批产业,单片机控制的自动控制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,必将吸引大批各类企业介入,从而牵动一大批产业的发展。 1.2 本设计的内容

主要设计内容:窗帘结构设计、窗帘安装布局的设计、控制系统软件的设计和硬件的选择。

窗帘结构设计:在现代的审美观念中,人们往往追求的整体美观,同时窗帘作为整体家居环境的一部分,它的结构和尺寸大小有一定的限制。为了满足人们对美的追求,在设计过程中采用硬度高、质量轻的铝合金材料来制作窗帘的整体框架。

窗帘安装布局的设计:窗帘光感模块依靠两个光感模块和三个限位开关来实现。对于不同尺寸的窗帘,可根据实际情况改变限位开关的距离来实现控制。

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控制系统软件的设计:智能窗帘的智能化体现在其自身光控部分,当人们在室内休息、工作的时候,由于外界光线强度的改变,可能给在室内的人们造成不适,而光控刚好解决了这一缺陷。只要事先设置好光感的强度,程序就可根据这个光线改变而实现窗帘的开合,从而改变室内光线强度,给人们一个舒适、温馨的环境。系统的定时部分可提供任何状态下12个小时的定时功能,在定时结束后,系统自动恢复到光感模式,同时用户也可在未到时间的情况下重新开启光感模式。本系统还可提供温度时时检测,时刻提醒用户注意温度变化。 1.3 存在的主要问题 1.3.1 光感功能的实现

光感部分主要可分成光感检测和光感执行两部分。光感检测依靠的是光敏电阻的使用。光敏电阻可分成暗电流和亮电流两部分。暗电流:光敏电阻在室温条件下,全暗(无光照射)后经过一定时间测量的电阻值,称为暗电阻,此时在给定电压下流过的电流。亮电流:光敏电阻在某一光照下的阻值,称为该光照下的亮电阻,此时流过的电流。光敏电阻的暗电阻越大,而亮电阻越小则性能越好。也就是说,暗电流越小,光电流越大,这样的光敏电阻的灵敏度越高。实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ,而亮电阻则在几kΩ以下,暗电阻与亮电阻之比在102~106之间,可见光敏电阻的灵敏度很高。而本设计中在光感电路加入一个滑动电阻,用户可根据当地光线的实际情况来改变光感元件对光线的敏感程度,从而达到完美的控制目的。

光感执行部分主要包括一个直流电机和三个限位开关来实现。当光敏电阻判断光线强度改变时,电机按相应方向转动。以光线程度变强为例,电机向窗帘关合的方向运动,当绕绳碰到某一限位开关时,电机停止转动。再进入另一光敏电阻的判断,如果还是超过设定的位置,电机继续以同方向转动,碰到行程开关停止。

1.3.2 遥控功能的实现

遥控器使用方便,功能多。目前已广泛应用在电视机、VCD、DVD、空调等各种家用电器中,且价格便宜,市场上非常容易买到。如果能将遥控器上许多的按键解码出来,用作单片机系统的输入,则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线

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