题目基于单片机的遥控窗帘设计Word文档格式.docx
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2.4系统的各个模块设计9
2.4.1单片机最小系统9
2.4.2电机驱动模块10
2.4.3无线模块11
2.4.4按键电路12
2.4.5防过卷电路12
3软件设计13
3.1系统程序流程图：
13
3.2初始化程序13
3.3扫描程序14
3.4中断服务程序15
4Proteus软件仿真16
4.1仿真软件介绍16
4.2仿真图16
5课程设计体会19
参考文献20
附1源程序代码21
附2总体原理图23
1概述
1.1选题意义
随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息关系日益紧密。
信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，技术以及经济的发展更使人们的观念随之改变。
人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。
由于电子技术产业结构的调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及市场对于无线遥控系统的需求也越来越大。
高精度、多功能、低功耗，是现代科技发展的趋势。
在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。
在电子产品中，单片机的应用已经越来越广泛，技术已经很成熟；
除此之外，在很多场合，人们对于远距离的控制有了一定的需求，因此，在很多的电子产品中也用到了遥控技术。
目前，随着遥控技术的不断成熟，遥控窗帘正在得到越来越广泛的使用，其中的自动开幕和关幕以及自动停止（即防过卷功能）可以满足不同用户的需求，不仅方便而且实用。
1.2智能家居的现状与发展
智能家居，或称智能住宅，以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，通过家与庭网络连接到一起，智能家居不仅具有传统的居住功能，而且能提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供个方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至可以节约各种能源费用的消耗。
因此各种数字化智能化的电子产品正在得到越来越广泛的应用。
由于现在生活水平的提高，人们的经济条件也在不断地提升，而且随着科学技术的迅速发展各种各样的数字化、智能化电子产品在快速的占领市场，引领我们逐渐的向智能家居过渡，智能家居是人们追求高品质生活的体现，是舒适人生、简单人生的代言，它的存在势必掀起一场改变人们生活习惯的革命。
2系统总体方案及硬件设计
2.1基于单片机的遥控窗帘设计要求
（1）控制窗帘的开关、利用直流电机正反转实现。
（2）防过卷功能。
（3）具有无线遥控和手动按键控制两种功能。
（4）能够指示运行状态。
2.2系统的总体方案
通过对系统要求的分析与论证，系统既要实现远程控制，又要满足手动控制，且要有防卷功能，及能够指示运行状态，最终将系统分为五个模块，即无线接收和发送模块、手动控制的按键电路、单片机控制系统、电机驱动模块、状态指示模块。
利用无线发送模块发送指令，由接收模块接收并传至单片机系统，信号经过单片机处理后，发出相应的指令驱动电机，使其正反转，此时，状态指示模块作出相应的反应，以告知系统工作状况。
为满足设计要求中手动控制，本设计中采用按键实现控制功能。
系统的基本框图如图2-1所示：
图2-1系统框图
2.3系统的基本组成单元芯片介绍
（1）AT89S52单片机
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器（如图2-2、2-3），具有8K在系统可编程Flash存储器。
AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
图2-2引脚图图2-3实物图
AT89S52具有以下标准功能（与MCS51兼容）：
支持低功耗及掉电模式；
工作电压为4.0V~5.5V；
256*8位内部RAM；
32个可编程I/O端口；
全静态工作：
0~24MHz；
3级程序安全加密保护；
3个16位定时器/计数器；
8个中断源；
一个全双工异步串口；
双数据指针；
支持中断从掉电模式唤醒；
内置看门狗；
8K支持在线编程（ISP）的FLASH结构程序存储器，1000次擦写寿命；
工业级产品，温度范围（-40°
C到85°
C），PU为无铅环保产品。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
各引脚功能如下：
P0口：
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。
P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2INTO（外中断0）
P3.3INT1（外中断1）
P3.4TO（定时/计数器0）
P3.5T1（定时/计数器1）
P3.6WR（外部数据存储器写选通）
P3.7RD（外部数据存储器读选通）
此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG：
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。
PSEN：
程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号
EA/VPP：
外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。
如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。
FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1：
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
（2）电机驱动芯片L298N
L298N属于H桥集成电路，输出电流大，功率强，最大输出功率200W。
其管脚图与各管脚功能如图2-4、2-5所示：
图2-4引脚图图2-5实物图
1和15和8引脚直接接地
4管脚VS接2.5到46的电压，它是用来驱动电机的
9引脚是用来接4.5到7V的电压的，它是用来驱动L298芯片的，L298需要从外部接两个电压，一个是给电机的，另一个给L298芯片的
6和11引脚是它的使能端，一个使能端控制一个电机，只有当它们都是高电平的时候两个电机才有可能工作
5,7,10,12是298的信号输入端和单片机的IO口相连
2,3,13,14是输出端，输入5和7控制输出2和3,输入的10,12控制输出的13,14
（3）LTP521-4光耦
光耦合器（opticalcoupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。
它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。
光耦合器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。
它广泛用于电平转换、信号隔离、
级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器（SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。
（4）编码解码芯片PT2262/PT2272芯片（如图2-6、2-7所示）
原理简介如下：
PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空,接高电平,接低电平）,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
图2-6接收模块图2-7PT2272
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。
（5）霍尔传感器
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算
机和信息技术等领域得到广泛的应用。
根据霍尔效应原理，将一块儿永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随转轴旋转，磁钢也跟着同步旋转，在转盘边沿旁边安装仪霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。
（U18如图2-8所示）
图2-8霍尔传感器U18封装图
管脚功能图如下：
1
VDD
电源
2
GND
接地
3
OUT
输出
2.4系统的各个模块设计
系统可以分为五个基本模块，以组成满足要求的设计，即单片机最小系统、电机驱动模块、无线模块、按键电路、防过卷电路。
2.4.1单片机最小系统
单片机最小系统有单片机、晶振电路、复位电路组成。
晶振电路采用内部方式，晶振为12M，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体，与内部反相器构成稳定的自激振荡器，其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。
复位电路采用上电+按钮电平复位，当按下按键时，VCC通过电阻R施高电平在复位端口，使单片机复位。
其电路如图2-9所示：
图2-9最小系统图
2.4.2电机驱动模块
电机驱动模块主要包括光耦、电机驱动芯片L298N（如图2-10所示）。
单片机输出信号通过光耦进行电气隔离后，对L298N进行控制，其中ENA脚接单片机的PWM波输出口，L298N内部集成有H桥电路，输出电流大，功率强，可以通过对IN1、IN2发送高低电平信号，实现电机的正反转。
同时，为了更好的提示当前的工作状态，利用发光二极管实现指示的作用，当电机转动的时候，会有相应的二极管点亮，当停止的时候两灯均不点亮。
利用二极管实现指示的功能即明显，同时价格也较为便宜，更换也比较方便，利于人们的使用和维修。
图2-10驱动电机电路
2.4.3无线模块
接收模块的七根引脚分别为D3、D2、D1、D0、GND、VT、VCC，其中VCC为DC5V的供电端，GND为接地端，VT端为解码有效输出端，只要发射器的数据码有输出，VT都能同步输出高电平；
D3、D2、D1、D0是2272解码芯片的四位数据输出端，有信号时能输出5V左右的高电平，驱动电流约2mA，与发射器的四位数据码输出一一对应。
图中RC所指的是振荡电阻，接收模块和发射器的震荡电阻需要匹配才能工作，发射器为固定码四键遥控器或者带编码四路发射模块。
（如图2-11所示）
图2-11PT2272解码电路
2.4.4按键电路
按键电路用以实现手动控制，在本设计中，采用了最简单的一种方式，首先对单片机端口进行初始化，然后系统对按键端口不断的扫描，当有按键按下时该端口为高电平，则执行相应的动作。
（如图2-12所示）
图2-12按键电路
2.4.5防过卷电路
防过卷电路利用霍尔元件的特性，当有外加磁场与无外加磁场时，会出现不同输出电压信号，通过外接一个上拉电阻，使霍尔元件的输出信号更稳定，更易于检测。
（如图2-13所示）
图2-13放过卷电路
3软件设计
软件设计主要有初始化，扫描程序和中断程序。
首先系统对各个端口进行初始化以及定时器和中断进行初始化，为以后的程序运行做准备；
单片机系统对无线接收和按键输入端口不断地进行扫描，当有输入信号时，系统对信号进行判断，以分辨出是无线输入信号及按键输入信号还是霍尔元件提供的信号，然后在进行相应的驱动指令，对电机进行控制。
同时，单片机系统也会对指示灯进行显示，以告知人们当前的工作状态。
系统的程序流程图如图3-1所示：
图3-1程序基本流程图
3.2初始化程序
初始化程序完成对单片机端口清零，及对定时器装入初值，开中断允许位。
程序如下：
voidinit（）
{
TMOD=0x10;
//time1,16bit
TH1=（65535-50）/256;
TL1=（65535-50）%256;
ET1=1;
EA=1;
TR1=1;
P1=0X00;
//端口初始化
P2=0;
P0=0;
}
3.3扫描程序
在本设计中，主要利用扫描程序实现对各端口的状态检测，以确定是那种信号，使单片机做出正确的响应。
if（key1==1）
{
delay
（1）;
if（key1==1）//去抖动
{d2=0;
d3=1;
}
if（key2==1）
{delay
（1）;
if（key2==1）
{
d3=0;
d2=1;
if（key3==1）
if（key3==1）
{d3=0;
d2=0;
}
if（key4==1）
if（key4==1）
{d3=0;
3.4中断服务程序
在本设计中采用PWM波控制电机的运行，利用单片机的定时器T1进行定时，在初始化程序中装入初值及打开中断，当定时溢出时，单片机响应中断，在中断服务程序中，重新装入初值，并对引脚进行取反，实现高低电平的输出。
中断服务程序流程图如图3-2所示：
图3-2中断服务程序流程图
程序如下所示：
voidt1_inter（）interrupt3
k++;
if（k==10）
{
d1=~d1;
k=0;
4Proteus软件仿真
4.1仿真软件介绍
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，能够实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
1.Proteus可提供的仿真元器件资源：
仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
同时可提供的仿真仪表资源：
示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。
理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
2.Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
4.2仿真图
4.2仿真结果
图4-1仿真图
电机正转：
当按键1按下时，D1也点亮，此时电机正转，指示灯D5亮。
图4-2电机正转仿真图
电机反转：
当按键2按下时，D2也点亮，此时电机反转，指示灯D4亮。
图4-3电机反转仿真图
具体的PWM输出波形如图4-4所示：
图4-4PWM输出波形
电机停止:
当按键3按下时，D1、D2均灭，此时电机停止，指示灯D5、D4灭。
当霍尔元件有信号输入时，仿真现象与此时相同。
图4-4电机停止仿真图
5课程设计体会
这次基于单片机的遥控窗帘的课程设计我们历经两个星期，立足于理论知识，注重团队合作，并在指导老师带领下，不畏艰难，一点一滴，脚踏实地的制作，我们在同学的帮助下学到了很多东西，而我的搭档黄鑫同学则在整个课程设计中起着至关重要的作用。
我们首先画出原理图，之后开始焊接实物。
两个人互相监督，认真检查电路，并进行仿真调试，当发现问题的时候，我们努力思考并认真查阅资料去解决它们。
而这个阶段不仅锻炼了我们的耐心和意志，而且这也让我们熟练地掌握了焊接技术，对单片机的基本应用也有了形象的认识，每当有问题、有分歧的时候我们都会冷静地解决。
书本上的知识有时候是比较原始和抽象的，而这次课程设计让我们能够很好地把理论知识和实践知识结合起来，通过实践让我们有针对的去接触、尝试新的知识和理论，我们经常去图书馆查找书籍资料和数字文献，还去了期刊阅览室，增长了自己的见识，慢慢地也培养出了对这个专业的热爱。
这次的设计是很有意义的，如果有较多的这样的具有实践意义的课程设计，我们的能力肯定能够得到很好的提高！
但是同时又由于设计的时间和能力有限，我们还有许多功能和技术没有去充分研究，如可以增添根据天亮天黑外界的阴暗程度自动来开和关闭，或者可以用声控让它完成窗帘的开与关等功能等等。
总而言之，我们掌握了单片机系统和电子操作软件等方面的知识，尤其在动手能力方面有很大的提升，也为今后能够设计更加先进、更加实用的系统打下坚实的基础，我们也很高兴能够一起合作完成本次课程设计，我们之间相互学习、相互探讨并从中学到了很多知识。
参考文献
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中国矿业大学出版社，2008.6
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[12]付家才.《单片机控制工程实践技术》.[M]：
化学工业出版社,2004.3
附1源程序代码
#include<
reg52.h>
intrins.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsi
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