XXX继续教育学院
毕业设计说明书(文)
作 者： 学 号：
辅 导 站：
专 业： 机电体化技术
题 目： 动启闭光控窗帘设计
指导者：
年 月
摘
室居住工作者学拥更舒适环境设计动光控窗帘系统够感应周围环境光强度光低某数值时窗帘会动放等光回某数值时窗帘会动收起课题分设计光采集模块AD转换模块电机正反转控制模块光采集模块采光敏电阻串联电阻分压改变输入信号改变控制信号：AD转换模块ADC0809转换信号信号送入单片机AT89C51中进行控制电机正反转控制模块89C51输出信号接芯片L298N两控制端控制直流电机正转反转
关键词：动光控窗帘AT89C51ADC0809L298N
目 录
第章 绪 1
11 课题背景 1
12 国外概况 2
13 项目目标文容 3
第二章 核心芯片结构原理介绍 5
21 中央控制芯片——AT89C51 5
1AT89C51介绍 6
2AT89C51特点 7
3AT89C51脚说明 8
22 光敏检测模块模块——光敏电阻 9
1光敏二极构成 9
2光敏二极原理 10
23 AD信号转换模块——ADC0809芯片 11
1ADC0809芯片外形脚图特性 11
2ADC0809部结构 12
3外部形状引脚功 12
24 电机正反转控制模块——L298N芯片 13
1L298N芯片构成原理特点 14
2L298N外形脚图 14
3L298N基参数 15
第三章 硬件电路设计 17
31 设计思路 17
32 整体框图 17
33 模块功 17
34 电源部分硬件设计 18
35 光采集模块硬件电路 20
36 AD 转换模块硬件电路 20
37 电机正反转控制模块硬件电路 21
第四章 控制软件设计 23
41 光采集模块软件设计 23
42 AD转换模块软件设计 23
43 电机正反转控制模块软件设计 24
第五章 系统调试 26
51 光采集模块调试问题 26
52 AD转换模块调试问题 26
53 电机正反转控制模块调试问题 26
结 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
附件 系统操作说明书 31
附件二 程序清单 31
第章 绪
章阐述单片机控制光控动窗帘系统市场价值研究背景国外现状发展方明确指出单片机控制光控动窗帘系统面问题解决方案
11 课题背景
生活提高时代进步类文明迈进时代居住空间环境求社会必然潮流单片机控制动窗帘系统解决天手拉开关窗帘便显示出生活档次时根光线明暗动控制窗帘开关调节室光线更进步满足享受求该产品形成规模生产快会普全国市场产生巨济效益外广市民住宅外该光控窗帘系统广泛应墅公寓宾馆饭店写字楼歌舞厅影剧院会议厅银行学校医院等种公场该产品具广阔市场前景
光控动窗帘系统国刚刚兴起发展前景广阔推广应动窗帘系统具重现实意义改变生活方式单片机控制光控动窗帘系统具丰富智化功家庭户营造高效舒适便利环保居住环境单片机控制光控动窗帘光控制器控制窗帘开关问题日生活带极方便改变传统生活方式提高生活质量二牵动批产业单片机控制光控动窗帘产品面家庭户应市场庞发展前景广阔必吸引批远见类企业介入牵动批产业发展里先受益应该房产业单片机控制光控动窗帘仅概念卖点时直接提升住宅档次条件会房产商带新利润空间家居集成化网络化趋势家居集成成种潮流许更专业美观智化家居集成产品相继出现三开拓崭新市场光控动窗帘系统牵动许行业仅仅目前IT系统集成商建筑弱电工程总包商市场专业公司智化装饰公司市场
12 国外概况
欧美等发达国家电动窗帘已广泛应年前电动窗帘已进入国直没推广年着光控技术断提高价格断降电动窗帘热卷土重解全国170种电动窗帘器获国家专利技术身言异售价差贵数千元便宜百元
光控动窗帘系统国新兴行业正抵挡势迅速崛起光控动窗帘系统走进中国短短四五年时间里生产商初家公司增加百余家企业行业发展迅速目前国行业法拟目前国光控动窗帘系统生产厂商分销商集成商装饰公司形成相规模少国知名企业纷纷涉足光控动窗帘系统行业青岛海尔清华方TCL等涌现出较具影响力智家居专业厂商海索博智电子限公司北京九州易居科技限公司深圳市正星特科技限公司等动窗帘产品已开始走进中国家庭具报道国2004年售出商品房19亿m²果20 m²需套窗帘架产品仅项年新增窗帘架产品千万套加年新增窗帘架产品市场需求低2000万套果单片机控制光控动窗帘销售占市场5左右实现年产值亿元
着动窗帘热潮世界范围日渐兴起着中国电子技术飞速发展生活水断提高智电子技术生活中广泛应动窗帘已成未家居装饰潮流发展新方久没动窗帘系统住宅肯定合潮流
目前发展趋势未20年时间里动窗帘行业成中国流行业市场发展前景非常广阔
13 项目目标文容
智家居系统社会系统工程应加快国智家居标准化进程动窗帘系统作智家居中重部分需国智家居领域建立起具中国特色新兴健康产业链动窗帘系统国远天边眼前现电动窗帘机控制方式固定式开关控制光控光控声控等中前两种形式居实程度济角度说固定式开关控制方式较窗帘开闭电视机等家电产品开闭样频繁天开闭次数安装固定方相方便开关装床头柜等电器综合控制系统中睡床控制窗帘开闭利触摸开关实现全动断电安全节重点没实现完全动化没摆脱赖作采光控控制时需候机电源完全断电增加光控功增加成售价相应提高
窗帘机控制方式体三种声控遥控时控声控属半动类光控式动窗帘机便成专业业余电子设计员热门课题根动窗帘实现完全动化然实现完全动化结构复杂性够稳定价格昂贵适合普通消费者想利价格相便宜光敏电阻单片机作控制器件完成该系统设计该系统方面特点
1光敏电阻方便实惠
2光控制开关窗帘通光敏电阻户生活惯方便动开关窗帘需手动
3采光控方式会干扰电器正常工作会影响邻线设备
5美观光控电动窗帘边拉拉设计两边开爱控制
6体积结构简单灵敏度高抗干扰性强济实工作
第二章 核心芯片结构原理介绍
基单片机控制光控系统实际程中方便快捷具较高性价格该系统原器件作精心挑选实际工作中作分部分AT89C51单片机整电路核心控制模块完成种复杂操作光采集模块采光敏电阻串联电阻分压改变输入信号改变控制信号：ADC0809转换AD信号信号送入单片机AT89C51中进行控制电机正反转控制模块89C51输出信号接芯片L298N两控制端控制直流电机正转反转
21 中央控制芯片——AT89C51
AT89C51介绍
AT89C51种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机AT89C2051种带2K字节闪存编程擦读存储器单片机单片机擦读存储器反复擦1000次该器件采ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造工业标准MCS51指令集输出脚相兼容功8位CPU闪速存储器组合单芯片中ATMELAT89C51种高效微控制器AT89C2051种精简版AT89C51单片机嵌入式控制系统提供种灵活性高价廉方案外形引脚排列图1示
图1 AT89C51外形（左）脚分布（右）
AT89C51特点
·MCS51 兼容
·4K字节编程FLASH存储器
·寿命：1000写擦循环
·数保留时间：10年
·全静态工作：0Hz24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位部RAM
·32编程IO线
·两16位定时器计数器
·5中断源
·编程串行通道
·低功耗闲置掉电模式
·片振荡器时钟电路
AT89C51 提供标准功：4k 字节Flash 闪速存储器128字节部RAM32 IO 口线两16位定时计数器5量两级中断结构全双工串行通信口片振荡器时钟电路时AT89C51降0Hz静态逻辑操作支持两种软件选节电工作模式空闲方式停止CPU工作允许RAM定时计数器串行通信口中断系统继续工作掉电方式保存RAM中容振荡器停止工作禁止部件工作直硬件复位
AT89C51脚说明
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流P0口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数存储器定义数址低八位
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高作输入P1口外部拉低电时输出电流部拉缘
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流P3口写入1部拉高电作输入作输入外部拉低电P3口输出电流（ILL）拉缘
P3口作AT89C51特殊功口表示：
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（计时器0外部输入）
P35 T1（计时器1外部输入）
P36 WR（外部数存储器写选通）
P37 RD（外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低位字节时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
EAVPP：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESETEA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源（VPP）
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出
22 光敏检测模块模块——光敏电阻
光敏二极构成
光敏二极称光电二极普通半导体二极结构相似图2光敏二极结构图光敏二极壳射入光线玻璃透镜入射光通透镜正射芯发光二极芯具光敏特性PN结封装壳发光二极芯光敏面通扩散工艺N型单晶硅形成层薄膜光敏二极芯芯PN结面积做较芯电极面积做较PN结结深普通半导体二极做浅结构特点提高光电转换力外普通半导体二极样硅片生长层SiO2保护层PN结边缘保护起提高子稳定性
图2 光敏二极构成原理
光敏二极原理
光敏二极普通光敏二极样PN结具单导电性光敏二极工作时应加反电压光时电路中反饱漏电流般1X108 1X10 9A(称暗电流)时相光敏二极截止光射时PN结附受光子轰击半导体束缚价电子吸收光子量击发产生电子空穴O载流子数目数载流子影响P区N区少数载流子说会少数载流子浓度提高反电压作反饱漏电流增加形成光电流该光电流入射光强度变化相应变化光电流通负载RL时电阻两端射光变化电压信号光敏二极样完成电功转换
23 AD信号转换模块——ADC0809芯片
ADC0809美国国家半导体公司生产CMOS工艺8通道8位逐次逼式AD模数转换器部8通道路开关根址码锁存译码信号选通8路模拟输入信号中进行AD转换
ADC0809芯片外形脚图特性
特性：
1）8路输入通道8位AD转换器分辨率8位
2）具转换起停控制端
3）转换时间100μs(时钟640kHz时)130μs（时钟500kHz时）
4）单+5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～+5V需零点满刻度校准
6）工作温度范围40～+85摄氏度
7）低功耗约15mW
ADC0809部结构
ADC0809CMOS单片型逐次逼式AD转换器8路模拟开关址锁存译码器较器8位开关树型AD转换器逐次逼寄存器逻辑控制定时电路组成
ADC0809外部形状引脚功
ADC0809芯片28条引脚采双列直插式封装图3
（图a） （图b）
图3 ADC0809实物图（图a）引脚图（图b）
引脚功
IN0～IN7：8路模拟量输入端
21～28：8位数字量输出端
ADDAADDBADDC：3位址输入线选通8路模拟输入中路
ALE：址锁存允许信号输入高电效
START： AD转换启动脉输入端输入正脉（少100ns宽）启动（脉升0809复位降启动AD转换）
EOC： AD转换结束信号输出AD转换结束时端输出高电（转换期间直低电）
OE：数输出允许信号输入高电效AD转换结束时端输入高电开输出三态门输出数字量
CLK：时钟脉输入端求时钟频率高640KHZ
REF（+）REF（）：基准电压
Vcc：电源单+5V
GND：
24 电机正反转控制模块——L298N芯片
L298N芯片构成原理特点
L298NST公司生产种高电压电流电机驱动芯片该芯片采15脚封装
特点：工作电压高高工作电压达46V输出电流瞬间峰值电流达3A持续工作电流2A额定功率25W含两H桥高电压电流全桥式驱动器驱动直流电动机步进电动机继电器线圈等感性负载采标准逻辑电信号控制具两控制端受输入信号影响情况允许禁止器件工作逻辑电源输入端部逻辑电路部分低电压工作外接检测电阻变化量反馈控制电路L298N芯片驱动电机该芯片驱动台两相步进电机四相步进电机驱动两台直流电机
L298N外形脚图
（图a）
（图b）
图4 L298N脚图（图a）实物图（图b）
L298N基参数
类型：半桥
输入类型：非反相
器件型号：L298N
输出数：4
电流输出通道：2A
电流峰值输出：3A
电源电压：45 V ~ 46 V
工作温度：25°C ~ 130°C
安装类型：通孔
封装外壳：Multiwatt15（垂直弯曲错列引线）
供应商设备封装：15Multiwatt
包装：件
产品型号： Motion Motor Control
第三章 硬件电路设计
31 设计思路
课题设计思路光敏电阻电阻串联构成分压电路光强度改变时光敏电阻电阻阻值改变电压会改变构成变化输入电压信号信号ADC0809进行AD转换信号送入单片机89C51中控制2输出端电高低2输出端芯片L298N输入相连控制点击正反转实现动光控窗帘效果
单片机
89C51
32 整体框图
光信号采集光敏电阻
AD转换ADC0809
正反转控制L298N
直流电机
33 模块功
光采集模块硬件电路：光敏电阻阻止改变实现输入电压变化
AD转换模块硬件电路：光敏电阻普通电阻分压进电压转换成89C51需信号
电机正反转控制模块硬件电路：输入信号控制直流电机正转反转
单片机89C51：信号控制
34 电源部分硬件设计
整电路系统中+5V电压三端稳压块LM7805芯片制作+5V电源模块电路原理图：
图5 LM7805芯片
LM7805常稳压芯片方便简单电路输入直流稳压电源输出电压恰+5v刚51系列单片机运行需电压lm7805面简单介绍3引脚构成稳压电路资料
图6 7805引脚图
中引脚1接整流器输出正电压引脚2公(负极)引脚3需+5V输出电压考虑实际应环境户接受认程度图固定式三端稳压器输出电压调电路实现+5V输出
图7 固定式三端稳压器输出
图中R1220ΩR2680Ω调节输出电压输出电压公式Uo≈Uxx(1+R2R1)稳压电路5～12V稳压范围实现输出电压连续调节三端集成稳压集成电路lm7805输入电压35V输入输出差需保持2V样该电路中稳压器直流输入电压正14V该稳压电路输出电压正12V电路精度般达004lm7805满足般需求
35 光采集模块硬件电路
a电路图：
图8 光控电路图
b设计原理：光敏电阻普通电阻串联构成分压电路周围环境光强度改变时光敏电阻阻值改变电压改变改变输入电压
36 AD 转换模块硬件电路
a 电路图：
图9 AD 转换模块硬件电路
b设计原理：采集电压信号送入芯片ADC0809中芯片部数进行锁存译码转码较等步骤单片机89C51需信号
37 电机正反转控制模块硬件电路
a 电路图：
图10 电机正反转控制模块硬件电路
b设计原理：单片机2输出端口连接L298N2控制端IN1IN2单片机收ADC0809输入信号判断时电压值果某数值输出端P21P22时10信号送正反转控制芯片L298N控制端IN1IN2控制电机正转数秒停止果某数值输出端变01L298N控制电机反转
第四章 控制软件设计
41 光采集模块软件设计
a功：光敏电阻普通电阻串联构成分压电路周围环境光强度改变时光敏电阻阻值改变电压改变改变输入电压
光强度改变
b流程图：
光敏电阻阻止改变
输入电压改变
42 AD转换模块软件设计
a功：电压输入信号送入芯片ADC0809进行转换采集信号转换成单片机89C51需信号
b光采集电压信号
流程图：
AD转换
转换成89C51需信号
送入单片机89C51中
43 电机正反转控制模块软件设计
a功：单片机2输出端口控制L298N2输入控制端IN1IN2IN11IN20时控制电机正转IN10IN21时控制电机反转
单片机判断输入信号
b 流程图：
N
V
Y
IN10IN21
IN1IN20
电机停止
N
V>V2
Y
IN11IN20
IN10IN21
电机停止
点击停止
第五章 系统调试
51 光采集模块调试问题
a 调试方法：改变光强度测分压电阻电压否变化记录光强时电压值光弱时电压值单片机程序中判断
b 出现问题：
52 AD转换模块调试问题
a调试方法：面包板连接AD电路8发光二极连接芯片ADC08098输出端观察AD转换信号输出情况
b出现问题：
53 电机正反转控制模块调试问题
a调试方法：芯片L298N电机正确连接然接5V电源电压线接线L298N两控制端IN1IN2相连果ININ210时电机正转01时反转模块正确
b出现问题：
53 软件调试
a调试方法：写程序K51软件中进行仿真软件检索误载单片机AT89C51中然通电实验
b出现问题：K51软件仿真中出现2错误{in10in21} 直流电机反转
c解决方法：检查{in10in21} 直流电机反转中符号中文符号K51软件法识改正完毕次检索0错误
注：条件限制次设计没制做实物章调试方法没发现问题
结
月毕业设计终完成光控制窗帘设计然部分功尚未实现达设计求总体完成完整设计流程
次设计中足首先没做PCB板做短期培训技术较生疏需边做边学周期较长
前做样设计次设计真长进真正设计工程师仅技术想象力前瞻性够适应日夜变化生活需真真正正意识学中理联系实际学理知识实际中学更技术常实际运程中提高次课程设计中收获
时间更充分时间准备时暴露缺点性够总觉时间充裕想事情留明天急急忙忙手工认非常惯学工作程中会努力克制
总次独立实验学知识应中锻炼动手解决问题力受益颇深
致 谢
文完成际首先指导老师王书满帮助学提供实验条件王老师表示真挚谢意整文选题理研究需求分析系统设计程中少启发文设计方案提出许关重建议实验程中帮解决少难题
文写作期间遇阻力家帮助总算利度现切
文完成程中特感谢王老师予私帮助正鼓励帮助实验利完成时许分享宝贵验知识老师学热心帮助表示衷感谢感谢领域学者验研究方文中引研究成果表示衷心感谢
学识限加时间仓促文中免错误改进处真诚欢迎位师长行提出宝贵意见谢谢
参考文献：
[ 1] 张友德单片机原理应实验海复旦学出版社2000
[ 2] 立民单片机应系统设计北京：航天航空学出版社2001年
[ 3] 杨恢先黄辉先单片机原理应长沙国防科技学出版社2003
[ 4] 赵负图传感器集成电路手册第版化学工业出版社2004年
[ 5] 安红简明电子元器件手册海交通学出版社2005
[ 6] 杨帮文新编传感器实宝典北京机械工业出版社2005
[ 7] 杜文洁电路基础科学出版社2007
[ 8] 俞志根传感器检测技术科学出版社2007
[ 9] 王法轮单片机原理应科学出版社2007
附 录
附件 系统操作说明书
开关开正常状态电机处停止状态手物体遮住光敏电阻周围光强度变弱光强度降某数值时电机开始正转放窗帘数秒停止开手者物体光敏电阻周围恢复光亮光亮升某数值时电机开始反转收起窗帘数秒停止
附件二 程序清单
******************************************************\
动起闭光控窗帘程序清单
\******************************************************
#include
#define uchar unsigned char
unsigned char flag
unsigned int count
sbit start P1^5
sbit oe p1^6
sbit eoc p1^7
sbit in1 p2^1
sbit in2 p2^2
int rx int i float v
float r uchar d
int adc()
Void display()
main()
{
in10 in21
start0
oe0
IE0 关闭中断
while(1)
{
dadc() 调AD转换函数
display() 控制输出信号
}
}
int adc()
{
start 1
for(i0i<200i++)
start 0
while(eoc0) 等转换结束
oe 1 转换结束设置读允许
dp0 读采集信号值
oe0 关闭读允许
return d 反回电压值
}
void display()
{
if(d<105) 输入电阻2v
{ in11in20 直流电机正转
if(d<240) 输入电压46v
{in10in21} 直流电机反转
}
else{in10in20} 正常状态直流电机停止
}
******************************************************\
程 序 结 束
\******************************************************
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题 目： 动启闭光控窗帘设计
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摘
室居住工作者学拥更舒适环境设计动光控窗帘系统够感应周围环境光强度光低某数值时窗帘会动放等光回某数值时窗帘会动收起课题分设计光采集模块AD转换模块电机正反转控制模块光采集模块采光敏电阻串联电阻分压改变输入信号改变控制信号：AD转换模块ADC0809转换信号信号送入单片机AT89C51中进行控制电机正反转控制模块89C51输出信号接芯片L298N两控制端控制直流电机正转反转
关键词：动光控窗帘AT89C51ADC0809L298N
目 录
第章 绪 1
11 课题背景 1
12 国外概况 2
13 项目目标文容 3
第二章 核心芯片结构原理介绍 5
21 中央控制芯片——AT89C51 5
1AT89C51介绍 6
2AT89C51特点 7
3AT89C51脚说明 8
22 光敏检测模块模块——光敏电阻 9
1光敏二极构成 9
2光敏二极原理 10
23 AD信号转换模块——ADC0809芯片 11
1ADC0809芯片外形脚图特性 11
2ADC0809部结构 12
3外部形状引脚功 12
24 电机正反转控制模块——L298N芯片 13
1L298N芯片构成原理特点 14
2L298N外形脚图 14
3L298N基参数 15
第三章 硬件电路设计 17
31 设计思路 17
32 整体框图 17
33 模块功 17
34 电源部分硬件设计 18
35 光采集模块硬件电路 20
36 AD 转换模块硬件电路 20
37 电机正反转控制模块硬件电路 21
第四章 控制软件设计 23
41 光采集模块软件设计 23
42 AD转换模块软件设计 23
43 电机正反转控制模块软件设计 24
第五章 系统调试 26
51 光采集模块调试问题 26
52 AD转换模块调试问题 26
53 电机正反转控制模块调试问题 26
结 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
附件 系统操作说明书 31
附件二 程序清单 31
第章 绪
章阐述单片机控制光控动窗帘系统市场价值研究背景国外现状发展方明确指出单片机控制光控动窗帘系统面问题解决方案
11 课题背景
生活提高时代进步类文明迈进时代居住空间环境求社会必然潮流单片机控制动窗帘系统解决天手拉开关窗帘便显示出生活档次时根光线明暗动控制窗帘开关调节室光线更进步满足享受求该产品形成规模生产快会普全国市场产生巨济效益外广市民住宅外该光控窗帘系统广泛应墅公寓宾馆饭店写字楼歌舞厅影剧院会议厅银行学校医院等种公场该产品具广阔市场前景
光控动窗帘系统国刚刚兴起发展前景广阔推广应动窗帘系统具重现实意义改变生活方式单片机控制光控动窗帘系统具丰富智化功家庭户营造高效舒适便利环保居住环境单片机控制光控动窗帘光控制器控制窗帘开关问题日生活带极方便改变传统生活方式提高生活质量二牵动批产业单片机控制光控动窗帘产品面家庭户应市场庞发展前景广阔必吸引批远见类企业介入牵动批产业发展里先受益应该房产业单片机控制光控动窗帘仅概念卖点时直接提升住宅档次条件会房产商带新利润空间家居集成化网络化趋势家居集成成种潮流许更专业美观智化家居集成产品相继出现三开拓崭新市场光控动窗帘系统牵动许行业仅仅目前IT系统集成商建筑弱电工程总包商市场专业公司智化装饰公司市场
12 国外概况
欧美等发达国家电动窗帘已广泛应年前电动窗帘已进入国直没推广年着光控技术断提高价格断降电动窗帘热卷土重解全国170种电动窗帘器获国家专利技术身言异售价差贵数千元便宜百元
光控动窗帘系统国新兴行业正抵挡势迅速崛起光控动窗帘系统走进中国短短四五年时间里生产商初家公司增加百余家企业行业发展迅速目前国行业法拟目前国光控动窗帘系统生产厂商分销商集成商装饰公司形成相规模少国知名企业纷纷涉足光控动窗帘系统行业青岛海尔清华方TCL等涌现出较具影响力智家居专业厂商海索博智电子限公司北京九州易居科技限公司深圳市正星特科技限公司等动窗帘产品已开始走进中国家庭具报道国2004年售出商品房19亿m²果20 m²需套窗帘架产品仅项年新增窗帘架产品千万套加年新增窗帘架产品市场需求低2000万套果单片机控制光控动窗帘销售占市场5左右实现年产值亿元
着动窗帘热潮世界范围日渐兴起着中国电子技术飞速发展生活水断提高智电子技术生活中广泛应动窗帘已成未家居装饰潮流发展新方久没动窗帘系统住宅肯定合潮流
目前发展趋势未20年时间里动窗帘行业成中国流行业市场发展前景非常广阔
13 项目目标文容
智家居系统社会系统工程应加快国智家居标准化进程动窗帘系统作智家居中重部分需国智家居领域建立起具中国特色新兴健康产业链动窗帘系统国远天边眼前现电动窗帘机控制方式固定式开关控制光控光控声控等中前两种形式居实程度济角度说固定式开关控制方式较窗帘开闭电视机等家电产品开闭样频繁天开闭次数安装固定方相方便开关装床头柜等电器综合控制系统中睡床控制窗帘开闭利触摸开关实现全动断电安全节重点没实现完全动化没摆脱赖作采光控控制时需候机电源完全断电增加光控功增加成售价相应提高
窗帘机控制方式体三种声控遥控时控声控属半动类光控式动窗帘机便成专业业余电子设计员热门课题根动窗帘实现完全动化然实现完全动化结构复杂性够稳定价格昂贵适合普通消费者想利价格相便宜光敏电阻单片机作控制器件完成该系统设计该系统方面特点
1光敏电阻方便实惠
2光控制开关窗帘通光敏电阻户生活惯方便动开关窗帘需手动
3采光控方式会干扰电器正常工作会影响邻线设备
5美观光控电动窗帘边拉拉设计两边开爱控制
6体积结构简单灵敏度高抗干扰性强济实工作
第二章 核心芯片结构原理介绍
基单片机控制光控系统实际程中方便快捷具较高性价格该系统原器件作精心挑选实际工作中作分部分AT89C51单片机整电路核心控制模块完成种复杂操作光采集模块采光敏电阻串联电阻分压改变输入信号改变控制信号：ADC0809转换AD信号信号送入单片机AT89C51中进行控制电机正反转控制模块89C51输出信号接芯片L298N两控制端控制直流电机正转反转
21 中央控制芯片——AT89C51
AT89C51介绍
AT89C51种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压高性CMOS 8位微处理器俗称单片机AT89C2051种带2K字节闪存编程擦读存储器单片机单片机擦读存储器反复擦1000次该器件采ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造工业标准MCS51指令集输出脚相兼容功8位CPU闪速存储器组合单芯片中ATMELAT89C51种高效微控制器AT89C2051种精简版AT89C51单片机嵌入式控制系统提供种灵活性高价廉方案外形引脚排列图1示
图1 AT89C51外形（左）脚分布（右）
AT89C51特点
·MCS51 兼容
·4K字节编程FLASH存储器
·寿命：1000写擦循环
·数保留时间：10年
·全静态工作：0Hz24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位部RAM
·32编程IO线
·两16位定时器计数器
·5中断源
·编程串行通道
·低功耗闲置掉电模式
·片振荡器时钟电路
AT89C51 提供标准功：4k 字节Flash 闪速存储器128字节部RAM32 IO 口线两16位定时计数器5量两级中断结构全双工串行通信口片振荡器时钟电路时AT89C51降0Hz静态逻辑操作支持两种软件选节电工作模式空闲方式停止CPU工作允许RAM定时计数器串行通信口中断系统继续工作掉电方式保存RAM中容振荡器停止工作禁止部件工作直硬件复位
AT89C51脚说明
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流P0口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数存储器定义数址低八位
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高作输入P1口外部拉低电时输出电流部拉缘
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流P3口写入1部拉高电作输入作输入外部拉低电P3口输出电流（ILL）拉缘
P3口作AT89C51特殊功口表示：
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（计时器0外部输入）
P35 T1（计时器1外部输入）
P36 WR（外部数存储器写选通）
P37 RD（外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低位字节时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
EAVPP：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESETEA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源（VPP）
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出
22 光敏检测模块模块——光敏电阻
光敏二极构成
光敏二极称光电二极普通半导体二极结构相似图2光敏二极结构图光敏二极壳射入光线玻璃透镜入射光通透镜正射芯发光二极芯具光敏特性PN结封装壳发光二极芯光敏面通扩散工艺N型单晶硅形成层薄膜光敏二极芯芯PN结面积做较芯电极面积做较PN结结深普通半导体二极做浅结构特点提高光电转换力外普通半导体二极样硅片生长层SiO2保护层PN结边缘保护起提高子稳定性
图2 光敏二极构成原理
光敏二极原理
光敏二极普通光敏二极样PN结具单导电性光敏二极工作时应加反电压光时电路中反饱漏电流般1X108 1X10 9A(称暗电流)时相光敏二极截止光射时PN结附受光子轰击半导体束缚价电子吸收光子量击发产生电子空穴O载流子数目数载流子影响P区N区少数载流子说会少数载流子浓度提高反电压作反饱漏电流增加形成光电流该光电流入射光强度变化相应变化光电流通负载RL时电阻两端射光变化电压信号光敏二极样完成电功转换
23 AD信号转换模块——ADC0809芯片
ADC0809美国国家半导体公司生产CMOS工艺8通道8位逐次逼式AD模数转换器部8通道路开关根址码锁存译码信号选通8路模拟输入信号中进行AD转换
ADC0809芯片外形脚图特性
特性：
1）8路输入通道8位AD转换器分辨率8位
2）具转换起停控制端
3）转换时间100μs(时钟640kHz时)130μs（时钟500kHz时）
4）单+5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～+5V需零点满刻度校准
6）工作温度范围40～+85摄氏度
7）低功耗约15mW
ADC0809部结构
ADC0809CMOS单片型逐次逼式AD转换器8路模拟开关址锁存译码器较器8位开关树型AD转换器逐次逼寄存器逻辑控制定时电路组成
ADC0809外部形状引脚功
ADC0809芯片28条引脚采双列直插式封装图3
（图a） （图b）
图3 ADC0809实物图（图a）引脚图（图b）
引脚功
IN0～IN7：8路模拟量输入端
21～28：8位数字量输出端
ADDAADDBADDC：3位址输入线选通8路模拟输入中路
ALE：址锁存允许信号输入高电效
START： AD转换启动脉输入端输入正脉（少100ns宽）启动（脉升0809复位降启动AD转换）
EOC： AD转换结束信号输出AD转换结束时端输出高电（转换期间直低电）
OE：数输出允许信号输入高电效AD转换结束时端输入高电开输出三态门输出数字量
CLK：时钟脉输入端求时钟频率高640KHZ
REF（+）REF（）：基准电压
Vcc：电源单+5V
GND：
24 电机正反转控制模块——L298N芯片
L298N芯片构成原理特点
L298NST公司生产种高电压电流电机驱动芯片该芯片采15脚封装
特点：工作电压高高工作电压达46V输出电流瞬间峰值电流达3A持续工作电流2A额定功率25W含两H桥高电压电流全桥式驱动器驱动直流电动机步进电动机继电器线圈等感性负载采标准逻辑电信号控制具两控制端受输入信号影响情况允许禁止器件工作逻辑电源输入端部逻辑电路部分低电压工作外接检测电阻变化量反馈控制电路L298N芯片驱动电机该芯片驱动台两相步进电机四相步进电机驱动两台直流电机
L298N外形脚图
（图a）
（图b）
图4 L298N脚图（图a）实物图（图b）
L298N基参数
类型：半桥
输入类型：非反相
器件型号：L298N
输出数：4
电流输出通道：2A
电流峰值输出：3A
电源电压：45 V ~ 46 V
工作温度：25°C ~ 130°C
安装类型：通孔
封装外壳：Multiwatt15（垂直弯曲错列引线）
供应商设备封装：15Multiwatt
包装：件
产品型号： Motion Motor Control
第三章 硬件电路设计
31 设计思路
课题设计思路光敏电阻电阻串联构成分压电路光强度改变时光敏电阻电阻阻值改变电压会改变构成变化输入电压信号信号ADC0809进行AD转换信号送入单片机89C51中控制2输出端电高低2输出端芯片L298N输入相连控制点击正反转实现动光控窗帘效果
单片机
89C51
32 整体框图
光信号采集光敏电阻
AD转换ADC0809
正反转控制L298N
直流电机
33 模块功
光采集模块硬件电路：光敏电阻阻止改变实现输入电压变化
AD转换模块硬件电路：光敏电阻普通电阻分压进电压转换成89C51需信号
电机正反转控制模块硬件电路：输入信号控制直流电机正转反转
单片机89C51：信号控制
34 电源部分硬件设计
整电路系统中+5V电压三端稳压块LM7805芯片制作+5V电源模块电路原理图：
图5 LM7805芯片
LM7805常稳压芯片方便简单电路输入直流稳压电源输出电压恰+5v刚51系列单片机运行需电压lm7805面简单介绍3引脚构成稳压电路资料
图6 7805引脚图
中引脚1接整流器输出正电压引脚2公(负极)引脚3需+5V输出电压考虑实际应环境户接受认程度图固定式三端稳压器输出电压调电路实现+5V输出
图7 固定式三端稳压器输出
图中R1220ΩR2680Ω调节输出电压输出电压公式Uo≈Uxx(1+R2R1)稳压电路5～12V稳压范围实现输出电压连续调节三端集成稳压集成电路lm7805输入电压35V输入输出差需保持2V样该电路中稳压器直流输入电压正14V该稳压电路输出电压正12V电路精度般达004lm7805满足般需求
35 光采集模块硬件电路
a电路图：
图8 光控电路图
b设计原理：光敏电阻普通电阻串联构成分压电路周围环境光强度改变时光敏电阻阻值改变电压改变改变输入电压
36 AD 转换模块硬件电路
a 电路图：
图9 AD 转换模块硬件电路
b设计原理：采集电压信号送入芯片ADC0809中芯片部数进行锁存译码转码较等步骤单片机89C51需信号
37 电机正反转控制模块硬件电路
a 电路图：
图10 电机正反转控制模块硬件电路
b设计原理：单片机2输出端口连接L298N2控制端IN1IN2单片机收ADC0809输入信号判断时电压值果某数值输出端P21P22时10信号送正反转控制芯片L298N控制端IN1IN2控制电机正转数秒停止果某数值输出端变01L298N控制电机反转
第四章 控制软件设计
41 光采集模块软件设计
a功：光敏电阻普通电阻串联构成分压电路周围环境光强度改变时光敏电阻阻值改变电压改变改变输入电压
光强度改变
b流程图：
光敏电阻阻止改变
输入电压改变
42 AD转换模块软件设计
a功：电压输入信号送入芯片ADC0809进行转换采集信号转换成单片机89C51需信号
b光采集电压信号
流程图：
AD转换
转换成89C51需信号
送入单片机89C51中
43 电机正反转控制模块软件设计
a功：单片机2输出端口控制L298N2输入控制端IN1IN2IN11IN20时控制电机正转IN10IN21时控制电机反转
单片机判断输入信号
b 流程图：
N
V
Y
IN10IN21
IN1IN20
电机停止
N
V>V2
Y
IN11IN20
IN10IN21
电机停止
点击停止
第五章 系统调试
51 光采集模块调试问题
a 调试方法：改变光强度测分压电阻电压否变化记录光强时电压值光弱时电压值单片机程序中判断
b 出现问题：
52 AD转换模块调试问题
a调试方法：面包板连接AD电路8发光二极连接芯片ADC08098输出端观察AD转换信号输出情况
b出现问题：
53 电机正反转控制模块调试问题
a调试方法：芯片L298N电机正确连接然接5V电源电压线接线L298N两控制端IN1IN2相连果ININ210时电机正转01时反转模块正确
b出现问题：
53 软件调试
a调试方法：写程序K51软件中进行仿真软件检索误载单片机AT89C51中然通电实验
b出现问题：K51软件仿真中出现2错误{in10in21} 直流电机反转
c解决方法：检查{in10in21} 直流电机反转中符号中文符号K51软件法识改正完毕次检索0错误
注：条件限制次设计没制做实物章调试方法没发现问题
结
月毕业设计终完成光控制窗帘设计然部分功尚未实现达设计求总体完成完整设计流程
次设计中足首先没做PCB板做短期培训技术较生疏需边做边学周期较长
前做样设计次设计真长进真正设计工程师仅技术想象力前瞻性够适应日夜变化生活需真真正正意识学中理联系实际学理知识实际中学更技术常实际运程中提高次课程设计中收获
时间更充分时间准备时暴露缺点性够总觉时间充裕想事情留明天急急忙忙手工认非常惯学工作程中会努力克制
总次独立实验学知识应中锻炼动手解决问题力受益颇深
致 谢
文完成际首先指导老师王书满帮助学提供实验条件王老师表示真挚谢意整文选题理研究需求分析系统设计程中少启发文设计方案提出许关重建议实验程中帮解决少难题
文写作期间遇阻力家帮助总算利度现切
文完成程中特感谢王老师予私帮助正鼓励帮助实验利完成时许分享宝贵验知识老师学热心帮助表示衷感谢感谢领域学者验研究方文中引研究成果表示衷心感谢
学识限加时间仓促文中免错误改进处真诚欢迎位师长行提出宝贵意见谢谢
参考文献：
[ 1] 张友德单片机原理应实验海复旦学出版社2000
[ 2] 立民单片机应系统设计北京：航天航空学出版社2001年
[ 3] 杨恢先黄辉先单片机原理应长沙国防科技学出版社2003
[ 4] 赵负图传感器集成电路手册第版化学工业出版社2004年
[ 5] 安红简明电子元器件手册海交通学出版社2005
[ 6] 杨帮文新编传感器实宝典北京机械工业出版社2005
[ 7] 杜文洁电路基础科学出版社2007
[ 8] 俞志根传感器检测技术科学出版社2007
[ 9] 王法轮单片机原理应科学出版社2007
附 录
附件 系统操作说明书
开关开正常状态电机处停止状态手物体遮住光敏电阻周围光强度变弱光强度降某数值时电机开始正转放窗帘数秒停止开手者物体光敏电阻周围恢复光亮光亮升某数值时电机开始反转收起窗帘数秒停止
附件二 程序清单
******************************************************\
动起闭光控窗帘程序清单
\******************************************************
#include
#define uchar unsigned char
unsigned char flag
unsigned int count
sbit start P1^5
sbit oe p1^6
sbit eoc p1^7
sbit in1 p2^1
sbit in2 p2^2
int rx int i float v
float r uchar d
int adc()
Void display()
main()
{
in10 in21
start0
oe0
IE0 关闭中断
while(1)
{
dadc() 调AD转换函数
display() 控制输出信号
}
}
int adc()
{
start 1
for(i0i<200i++)
start 0
while(eoc0) 等转换结束
oe 1 转换结束设置读允许
dp0 读采集信号值
oe0 关闭读允许
return d 反回电压值
}
void display()
{
if(d<105) 输入电阻2v
{ in11in20 直流电机正转
if(d<240) 输入电压46v
{in10in21} 直流电机反转
}
else{in10in20} 正常状态直流电机停止
}
******************************************************\
程 序 结 束
\******************************************************
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