1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前，家庭居住環(huán)境的采光及避光問題主要采用的是手動(dòng)開閉窗簾，手動(dòng)開閉不僅費(fèi)力而且很多方面不夠人性化，會(huì)對(duì)用戶造成一定的困擾，本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)可以解決這些問題。本文主要闡述了自動(dòng)窗簾控制的設(shè)計(jì)過程。以AT89C52單片機(jī)為控制核心，以光敏電阻和溫度傳感器為傳感器件，以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行器件。在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和

2、外圍擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。硬件采用分塊的模式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，分別給出了系統(tǒng)整體框圖、顯示電路、檢測(cè)電路、系統(tǒng)總控制模塊、等相關(guān)電路；隨后說明系統(tǒng)軟件的編寫過程，同樣采用的是分塊的模式，且每一個(gè)模塊都給出了相應(yīng)的流程圖。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)控制、自動(dòng)控制、定時(shí)控制的相互轉(zhuǎn)換，智能的控制窗簾的動(dòng)作。通過調(diào)試，手動(dòng)開關(guān)窗簾、自動(dòng)開關(guān)窗簾等控制方面的設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期效

3、果。具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；自動(dòng)窗簾；步進(jìn)電機(jī)；自動(dòng)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Now，according to the requirements of living environments. This paper describes the process

4、 of intelligent curtain controller. This design uses AT89C52 microcontroller as the control，introduce microcontroller-based optical curtain curtain system，the main structural principle of the hardware and software progra

5、mming to explain.In the design for monolithic integrated circuits，and peripheral to expand the basic the theories of knowledge was fairly comprehensive preparation.Block the model of hardwar</p><p>　　In this

6、 paper，use the AT89C52 microcontroller，according to their different modes，to achieve semi-automatic control，automatic control，timing control of the conversion and intelligent motion control curtains. Debugging by simulat

7、ion，clock control，manual switch curtains，the curtains automatically switch the basic design of such control to achieve the desired effect，with a strong practical value.</p><p>　　Key words：SCM；intelligent cur

8、tain；stepping motor；automatic control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractIII</p><p>　　1 緒論- 1 -</p><p>　　

9、1.1課題的研究背景和歷史意義- 1 -</p><p>　　1.2自動(dòng)窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用- 2 -</p><p>　　1.3研究?jī)?nèi)容- 4 -</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)- 5 -</p><p>　　2.1擬定的幾種方案- 5 -</p><p>　　2.2總體方案設(shè)計(jì)- 7 -</p&

10、gt;<p>　　2.2.1系統(tǒng)基本功能- 7 -</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 8 -</p><p>　　3 窗簾布料的選擇- 9 -</p><p>　　4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與選型- 11 -</p><p>　　4.1步進(jìn)電機(jī)的選型- 11 -</p><p>　　4.

11、1.1計(jì)算負(fù)載力矩- 11 -</p><p>　　4.1.2計(jì)算電機(jī)軸上的加速力矩- 12 -</p><p>　　4.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最大靜力矩- 13 -</p><p>　　4.2轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)- 14 -</p><p>　　4.3 聯(lián)軸器的選型計(jì)算- 15 -</p><p>　　4.4 安裝板設(shè)

12、計(jì)- 16 -</p><p>　　4.5左右安裝座- 17 -</p><p>　　5控制部分設(shè)計(jì)- 19 -</p><p>　　5.1系統(tǒng)硬件分析設(shè)計(jì)- 19 -</p><p>　　5.1.1系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)- 19 -</p><p>　　5.2單片機(jī)選型- 20 -</p><

13、p>　　5.3控制電路設(shè)計(jì)- 22 -</p><p>　　5.3.1晶振電路- 23 -</p><p>　　5.3.2復(fù)位電路- 24 -</p><p>　　5.4檢測(cè)電路設(shè)計(jì)- 25 -</p><p>　　5.4.1光敏傳感器- 25 -</p><p>　　5.4.2溫度傳感器- 26 -

14、</p><p>　　5.5 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)- 27 -</p><p>　　5.6鍵盤/顯示接口電路- 28 -</p><p>　　6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　　6.1系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)- 31 -</p><p>　　6.2系統(tǒng)軟件子程序設(shè)計(jì)- 32 -</p><p&

15、gt;　　7 測(cè)試和調(diào)試- 33 -</p><p>　　7.1 硬件調(diào)試- 33 -</p><p>　　7.1.1 步進(jìn)電機(jī)- 33 -</p><p>　　7.1.2 液晶顯示器- 34 -</p><p>　　7.2軟件調(diào)試- 35 -</p><p>　　8 總結(jié)與展望- 39 -</p&g

16、t;<p>　　8.1總結(jié)- 39 -</p><p>　　8.2展望- 40 -</p><p>　　致 謝- 41 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 43 -</p><p>　　附錄A- 45 -</p><p><b>　　1 緒論</b></p>

17、<p>　　1.1課題的研究背景和歷史意義</p><p>　　機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造

18、出越來(lái)越精巧和越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實(shí)。</p><p>　　人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來(lái)年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無(wú)法想象的奇跡。</p><p>　　人類智慧的增長(zhǎng)并不減少雙手的作用，

19、相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實(shí)踐反過來(lái)又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個(gè)進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長(zhǎng)過程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。像智能家居，互聯(lián)網(wǎng)+等。新型科技的成果越來(lái)越貼近我們普通人的生活。</p><p>　　“互聯(lián)網(wǎng)+”是創(chuàng)新2.0下的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài)，是知識(shí)社會(huì)創(chuàng)新2.0推動(dòng)下的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進(jìn)及其催生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維的進(jìn)一步

20、實(shí)踐成果，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)形態(tài)不斷地發(fā)生演變，從而帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)體的生命力，為改革、創(chuàng)新、發(fā)展提供廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。</p><p>　　智能家居的概念已經(jīng)越來(lái)越被大家所了解和接受，所謂智能家居就是指以家為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、自?dòng)化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。它的目標(biāo)是通過網(wǎng)絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設(shè)定工作運(yùn)行，而不論距離的遠(yuǎn)近。另外全自動(dòng)的光控窗簾有以下優(yōu)點(diǎn)：其

21、一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶營(yíng)造一個(gè)高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。其二、牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾產(chǎn)品面向家庭用戶，其應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批有遠(yuǎn)見的各類企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其三，開拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。自動(dòng)窗簾系統(tǒng)牽動(dòng)了許多的行業(yè)，它將不僅僅是目前的IT系統(tǒng)集成商或建筑弱電工程總包商的市場(chǎng)，而且是專業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場(chǎng)。因此

22、，全自動(dòng)的光控窗簾機(jī)的普及那是大勢(shì)所趨。</p><p>　　自動(dòng)窗簾是帶有一定自我反應(yīng)、調(diào)節(jié)、控制功能的窗簾。如根據(jù)室內(nèi)環(huán)境狀況自動(dòng)調(diào)光線強(qiáng)度。使得達(dá)到室內(nèi)人體適應(yīng)的光線亮度而不至于對(duì)人眼睛的傷害為了解決這些生活中碰到的實(shí)際問題，自動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)便應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　1.2自動(dòng)窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用</p><p>　　目前，國(guó)外已大量應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器

23、人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動(dòng)化成套裝備的主流以及未來(lái)自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展方向。</p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)張，生活現(xiàn)代化得以實(shí)現(xiàn)，居住環(huán)境向舒適化、安全化發(fā)展。家居智能化在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制技術(shù)的隨光線強(qiáng)弱來(lái)自動(dòng)控制型自動(dòng)窗簾。每個(gè)人對(duì)壞境室內(nèi)光線強(qiáng)弱適應(yīng)能力不同，室內(nèi)主人可根據(jù)自己的需求自行調(diào)節(jié)所

24、適應(yīng)的最佳光線強(qiáng)度，連接電源并選擇控制類型（自動(dòng)控制/手動(dòng)控制）。選擇自動(dòng)控制時(shí)，自動(dòng)窗簾由室內(nèi)光線強(qiáng)度的變化，而經(jīng)由相關(guān)器件接收、處理、控制信號(hào)，達(dá)到自行調(diào)節(jié)窗簾的開合程度，從而使光線的強(qiáng)弱程度達(dá)到主人所預(yù)先設(shè)定的值范圍。選擇手動(dòng)控制時(shí)，由于室內(nèi)主人在黑夜白天的特殊需求而自行來(lái)控制窗簾的開合（例如在晚上、睡覺等時(shí)候，根據(jù)主人的需要是要求把窗簾閉合，而不影響睡眠質(zhì)量，但是根據(jù)預(yù)先設(shè)定和程序設(shè)定，智能型窗簾是會(huì)依設(shè)定值打開窗簾的，所以需要

25、手動(dòng)控制來(lái)關(guān)閉窗簾）。</p><p>　　在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)窗簾技術(shù)已經(jīng)非常成熟而且被廣泛使用。在2010年前自動(dòng)窗簾已經(jīng)進(jìn)入我國(guó)，但一直沒有大的推廣，這兩年隨著電控技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動(dòng)窗簾售價(jià)的不斷降低，自動(dòng)窗簾熱才又卷土重來(lái)。據(jù)了解全國(guó)共有170多家窗簾生產(chǎn)廠家獲得了國(guó)家專利，但就其技術(shù)本身而言，還是大同小異，但售價(jià)卻相差甚遠(yuǎn)。</p><p>　　在10年前，電動(dòng)窗簾就已經(jīng)進(jìn)入我

26、國(guó)，可一直沒有大的推廣，這兩年，隨著電控技術(shù)的不斷提高及價(jià)格的不斷下降，電動(dòng)窗簾熱才又卷土重來(lái)。據(jù)了解，全國(guó)共有170多種電動(dòng)窗簾器獲得了國(guó)家專利，但就其技術(shù)本身而言，還是大同小異，但售價(jià)卻有很大差別，貴的要數(shù)千元，便宜的只要500塊。盡管自動(dòng)啟閉光控窗簾系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)是一個(gè)新興的行業(yè)，但是，它也正以不可抵擋之勢(shì)迅速崛起。自動(dòng)啟閉光控窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國(guó)以來(lái)，在短短四年的時(shí)間里，自動(dòng)啟閉光控窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè)。

27、目前，我國(guó)自動(dòng)啟閉光控窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)廠商、分銷商、集成商與裝飾公司都形成了相當(dāng)規(guī)模，不少國(guó)內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)行業(yè)，如青島海爾、清華同方、TCL等，并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專業(yè)廠商，如上海索博智能電子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居電子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自動(dòng)窗簾產(chǎn)品已開始走進(jìn)中國(guó)的家庭。具報(bào)道，我國(guó)2004年售出商品房1.9億m²,如果每20 m²需要一

28、套窗簾架產(chǎn)品，僅此一項(xiàng)就可以年新增窗簾架產(chǎn)品近千萬(wàn)套加上。年新增窗簾架產(chǎn)品市場(chǎng)需求將不低于2000萬(wàn)套。如果</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，我們常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑軌式，只有一站部分高收入的家庭采用的是電動(dòng)遙控軌道，這些軌道主要是由臺(tái)灣和廣東等地所產(chǎn)，價(jià)格相當(dāng)昂貴。在國(guó)內(nèi)智能窗行業(yè)起步晚，經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，因此現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)只有一部分高端生活的消費(fèi)者走在技術(shù)的前沿。但是從國(guó)內(nèi)家電巨頭及網(wǎng)

29、絡(luò)巨子的紛紛出手試水智能家居市場(chǎng)以及許多國(guó)際大企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)智能家居廠家并購(gòu)案可以看出，中國(guó)智能家居市場(chǎng)潛在著巨大商機(jī)。全國(guó)房地產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小區(qū)智能化已成為一項(xiàng)基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然給房地產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的賣點(diǎn)和活力，因此“全智能”是二十一世紀(jì)房產(chǎn)開發(fā)商力推的主題，這也意味著，我國(guó)智能家居產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展契機(jī)。國(guó)內(nèi)的自動(dòng)窗簾產(chǎn)品按控制方式分大體上有三種：聲控、光控、時(shí)控，聲控和遙控屬于半自動(dòng)類；而光控屬全自動(dòng)式。目前國(guó)內(nèi)在遙

30、控和聲控方面技術(shù)比較成熟而完全自動(dòng)化的光控型，因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能不夠穩(wěn)定或者說有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，且性能還可以，但價(jià)格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用而沒有被廣泛的使用。</p><p>　　國(guó)外概況，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，智能化的電動(dòng)窗簾已廣泛應(yīng)用。1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)際展覽會(huì)”上，通過在場(chǎng)內(nèi)模擬“未來(lái)之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報(bào)

31、警功能、可視對(duì)講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)窗簾已廣泛應(yīng)用。電動(dòng)窗簾產(chǎn)品不但實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)化，還能通過紅外線、無(wú)線電遙控或定時(shí)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且可運(yùn)用陽(yáng)光、溫度、風(fēng)等電子感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化操作，降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了窗簾產(chǎn)品的使用壽命。根據(jù)美國(guó)該行業(yè)之專業(yè)顧問公司PARKS的統(tǒng)計(jì)資料顯示：1995年，美

32、國(guó)一個(gè)家庭要安裝家庭自動(dòng)化設(shè)備的平均費(fèi)用在7000至9000美元之間。1995年美國(guó)家庭已使用先進(jìn)家庭自動(dòng)化設(shè)備的比率為0.33％，看來(lái)市場(chǎng)真正啟動(dòng)尚需時(shí)日。預(yù)計(jì)這五年內(nèi)，家庭自動(dòng)化的市場(chǎng)年平均增長(zhǎng)率為8％。PARKS公司的資料亦顯示：到2004年，家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)總額可達(dá)57億美元。據(jù)國(guó)際專家預(yù)測(cè)，到2000年底國(guó)際智能家居的產(chǎn)品銷售</p><p><b>　　1.3研究?jī)?nèi)容</b><

33、/p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)窗簾主要通過周圍環(huán)境的光照變化來(lái)控制電壓變化，從而控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。當(dāng)周圍光照降低到某一數(shù)值時(shí)，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，數(shù)秒后停止。此時(shí)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)周圍光照上升到某一數(shù)值時(shí)，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，數(shù)秒后停止。手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；溫度傳感器控制：傳感器將溫度顯示在顯示屏幕中供用戶參考。</p>&l

34、t;p><b>　　2 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1擬定的幾種方案</p><p>　　首先擬定幾個(gè)方案，分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，通過對(duì)比來(lái)選出最好的為本次設(shè)計(jì)的首選方案。</p><p>　　方案一：卷簾式自動(dòng)窗簾</p><p>　　該自動(dòng)窗簾通過卷簾升降控制室內(nèi)光線強(qiáng)度，控制系統(tǒng)通過單片機(jī)控制系

35、統(tǒng)控制直流電機(jī)，從而帶動(dòng)窗簾自動(dòng)的上升和下降的系統(tǒng)，并且能夠通過光電傳感器感應(yīng)到環(huán)境光度以及亮度的強(qiáng)弱，反饋信號(hào)給單片機(jī)，然后單片機(jī)控制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)光電傳感器反饋的信號(hào)改變自動(dòng)窗簾顏色的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)布局圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 卷簾式效果圖</p><p>　　卷簾式窗簾的優(yōu)缺點(diǎn)：品質(zhì)上乘的卷簾窗簾可以集遮陽(yáng)、隔音、安全、便利等于一體。它一般分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，如果

36、需要還能與手動(dòng)鎖配合使用，只要你在里面上了鎖，簾子便很難從外面打開;和布簾不同，如果卷簾與窗戶的連接處處理得好，便可以起到很好的隔音效果。雖然不能做到百分之百隔音，也能解決不少問題;從遮陽(yáng)的角度看，卷簾沒有厚重的布簾效果好。但如果是使用了PVC材質(zhì)的卷簾，其防紫外線的效果同樣很好。一般情況下，卷簾比較適合用在臥室，尤其是孩子的房間。因?yàn)椋砗煹膱D案比較活躍，也不容易被孩子拉扯壞。</p><p>　　方案二：百葉

37、窗式自動(dòng)窗簾</p><p>　　窗簾設(shè)計(jì)成類似百葉窗的形式，通過步進(jìn)電機(jī)可以精確控制每個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)角度，從而控制開關(guān)程度的大小。當(dāng)葉片與窗戶面平行時(shí)，窗簾完全關(guān)閉；當(dāng)葉片與窗戶面垂直時(shí)，窗簾完全打開。效果圖如2.2和2.3所示。</p><p>　　圖2.2 百葉式效果圖</p><p>　　圖2.3 步進(jìn)電機(jī)與百葉窗葉片連接截面圖</p><

38、p>　　百葉窗簾優(yōu)缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)的窗簾設(shè)計(jì)有較大的區(qū)別，百葉窗簾可以自由控制室內(nèi)的光線，良好的隔熱性能，可以使得室內(nèi)溫度更加舒適，降低空調(diào)的使用率，提高能源效率，達(dá)到節(jié)能的效果。室內(nèi)的光線一般可以通過窗簾來(lái)控制，這種百葉窗簾設(shè)計(jì)正好可以改變傳統(tǒng)窗簾厚重，不透風(fēng)的情況，在自由調(diào)節(jié)光線的同時(shí)還可以消除了室內(nèi)電腦或電視屏幕上的眩光，提高了人的視覺舒適度。</p><p>　　方案選取：鑒于方案一這種卷簾式結(jié)構(gòu)

39、簡(jiǎn)單，穩(wěn)定故障率低。于第二種百葉式造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，我們選擇方案一作為我們這次設(shè)計(jì)的方案。</p><p><b>　　2.2總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)是基于滿足設(shè)計(jì)要求的前提并且根據(jù)理論上的可實(shí)現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，而進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本章從人們對(duì)系統(tǒng)功能需求出發(fā)，在綜合考慮各種因素的情況下，設(shè)計(jì)出自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體構(gòu)

40、架，并且在基本功能需求的基礎(chǔ)上盡可能考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。如圖2.4所示。</p><p>　　2.4 自動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)圖</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)基本功能</p><p>　　本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照以開關(guān)窗簾，具體有以下幾大功能：</p><p>　?。?）手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進(jìn)行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開

41、閉處于任何一種狀態(tài)；</p><p>　?。?）光敏控制：根據(jù)光的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開關(guān)；</p><p>　　（3）溫度傳感器控制：傳感器將溫度顯示在顯示屏幕中供用戶參考。</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 2.5所示</p><p>　　圖2.

42、5自動(dòng)窗簾控制結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　通過傳感器采集的信號(hào)利用信號(hào)校正電路放大，濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，傳入的信號(hào)是由單片機(jī)來(lái)控制，并且做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示時(shí)間以及自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)。鍵盤作為輸入設(shè)備，通過不同按鍵來(lái)控制顯示模塊的顯示內(nèi)容和控制單片機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p><b>　　3 窗簾布料的選擇</b&g

43、t;</p><p>　　作為家飾中的一個(gè)重要部分，窗簾能很輕巧地改變室內(nèi)的色調(diào)及風(fēng)格，給家一個(gè)全新的感覺,甚至成為美化居室、調(diào)節(jié)心情的藝術(shù)品。倘若把窗戶比做居室的眼睛,那么窗簾則是窗戶的靈魂，若一間居室能因?yàn)榇皯舳骼?，一扇窗戶也能因?yàn)榇昂煻鷦?dòng)。簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單一副窗簾，功能卻不少，不但可以保護(hù)隱私，調(diào)節(jié)光線和室內(nèi)溫度，還可以用厚重、絨類布料的窗簾來(lái)吸收噪聲，在一定程度上起到遮聲防噪的效果。時(shí)至今日，窗簾更不可或缺地

44、成為了家居裝飾的一個(gè)要素。從功能認(rèn)識(shí)窗簾保護(hù)私隱：利用光線、裝飾墻面、吸音降噪等。</p><p>　　窗簾布根據(jù)其面料、工藝不同可分為：印花布、染色布、色織布、提花布等。印花布：在素色胚布上用轉(zhuǎn)移或園網(wǎng)的方式印上色彩、圖案稱其為染色布。其特點(diǎn)：色彩艷麗，圖案豐富、細(xì)膩。染色布：在白色胚布上染上單一的顏色稱其為染色布。其特點(diǎn)：素雅、自然。色織布：根據(jù)圖案需要，先把紗布分類染色，再經(jīng)交織構(gòu)成色彩圖案稱其為色織布。其

45、特點(diǎn)：色牢度強(qiáng)，色織紋路鮮明，立體感強(qiáng)。提花印布：把提花和印花兩種工藝結(jié)合在一起稱其為提花色布。</p><p>　　多功能窗簾布是采用納米功能助劑對(duì)絲、麻、棉等紡織成品進(jìn)行納米技術(shù)處理，使適合制作窗簾的花色布具有阻燃、隔熱、隔音、抗菌、防霉、防水、防油、防污、防塵、防靜電、耐磨等功能，集合了多種功能的布加工的窗簾，使用后始終不沾灰塵，免除了經(jīng)常洗滌窗簾的煩惱，增強(qiáng)了布的隔熱保溫功能，屬低碳節(jié)能型窗簾，市場(chǎng)上叫法

46、很多，有的稱抗菌窗簾，有的稱防靜電窗簾，有的稱阻燃窗簾，名稱繁多，因其具有的功能較多，且是通過窗簾布發(fā)揮功能，確切的名稱應(yīng)該是多功能窗簾布。</p><p>　　卷簾窗簾要具有遮擋陽(yáng)光輻射，阻擋熱量，降低室內(nèi)溫度、節(jié)室內(nèi)光線照度、防止眩光等基本功能，所以在選取卷簾窗簾的面料就顯得十分的重要。隨著面料行業(yè)的發(fā)展，更多的遮光面料涌入了市場(chǎng)?，F(xiàn)在的人們對(duì)于面料的要求也是隨之提高，但是同時(shí)對(duì)于卷簾窗的裝飾性也是看的很重。

47、</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用陽(yáng)光卷簾面料，面料由玻璃纖維或聚酯纖維覆裹PVC涂層編織而成，具有微孔狀結(jié)構(gòu)，玻璃纖維更穩(wěn)定，生產(chǎn)的工藝較為復(fù)雜。面料的穩(wěn)定性很好，可以長(zhǎng)期的使用，尺寸不容易被拉伸，在經(jīng)過了長(zhǎng)年累月的日曬的時(shí)候也不容易變形。開孔均勻，可提供不同的開孔率滿足不同的遮陽(yáng)要求。編織方法多樣，提供平紋、斜紋、不規(guī)則紋等不同的織理效果，斜紋可提供雙面不同顏色的效果。不同的顏色，達(dá)到不同的透視和裝飾效果。助燃

48、等級(jí)高，能滿足高樓和公共建筑的較高的防火安全標(biāo)準(zhǔn)。適合一般的公共場(chǎng)所，能與周圍的良好環(huán)境自然融合。如下圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1陽(yáng)光卷簾面料</p><p>　　4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與選型</p><p>　　4.1步進(jìn)電機(jī)的選型</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行原件是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)

49、中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)

50、，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。</p><p>　　4.1.1計(jì)算負(fù)載力矩</p><p>　　電機(jī)軸上的負(fù)載力矩一般由三部分組成，其一是由轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載力矩；其二是由轉(zhuǎn)軸摩擦力產(chǎn)生的摩擦負(fù)載力矩；其三是由轉(zhuǎn)軸的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩。每種負(fù)載力矩的計(jì)算方法不同。</p><p>　　（1）轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載力矩的計(jì)算：</p&g

51、t;<p>　　14.6 N·m ( 4—1 )</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載力矩，N·m；</p><p>　　——轉(zhuǎn)向負(fù)載力，N；</p><p>　　L——電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，窗簾移動(dòng)的距離，m；</p

52、><p>　　——傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，取0.90；</p><p>　　摩擦負(fù)載力矩的計(jì)算：</p><p>　　3.56 N·m ( 4—2 )</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——摩擦負(fù)載力矩，N·m；——在不轉(zhuǎn)動(dòng)

53、狀態(tài)下，轉(zhuǎn)軸的軸向負(fù)載力，N；</p><p>　　（3）轉(zhuǎn)軸預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩T(N·m)的計(jì)算：</p><p>　　0.34 N·m ( 4—3)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——轉(zhuǎn)軸預(yù)緊力，N；</p><

54、;p>　　——轉(zhuǎn)軸鏈接窗簾的基本導(dǎo)程，m；</p><p>　　——轉(zhuǎn)軸的效率，取0.98；</p><p>　?。?）折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩的計(jì)算：</p><p><b>　　空載時(shí)：</b></p><p>　　3.9N·m ( 4—4 )</p>

55、;<p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：</b></p><p>　　18.16N·m ( 4—5 )</p><p>　　4.1.2計(jì)算電機(jī)軸上的加速力矩</p><p>　　5.27 N·m ( 4—6 )</p><p>

56、<b>　　式中：</b></p><p>　　——電機(jī)軸上的加速力矩，你N·m</p><p>　　——轉(zhuǎn)軸最快速度運(yùn)動(dòng)是電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　——為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·c；</p><p>　　——轉(zhuǎn)軸折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量，kg·c；</p>

57、<p>　　計(jì)算折算到電機(jī)軸上的加速力矩：</p><p>　　該加速力矩就是電機(jī)軸上所需的加速力矩。一般有二種情況，一是窗簾移動(dòng)部件空載快速啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)所需要的空載啟動(dòng)加速力矩，二是窗簾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)給速度突然變化時(shí)，系統(tǒng)所需要的切削時(shí)的加速力矩。</p><p>　?。?）空載啟動(dòng)加速力矩的計(jì)算：</p><p>　　=11.41 N·

58、m ( 4—7 )</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——空載啟動(dòng)加速力矩，N·m；</p><p>　　（2）轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的加速度力矩</p><p>　　=8.74N·m ( 4—8 )</p><p&

59、gt;<b>　　式中：</b></p><p>　　——轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的加速度力矩，N·m；</p><p>　　4.1.3確定步進(jìn)電機(jī)最大靜力矩</p><p>　　(1)最大靜力矩 Ts的確定：</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)最大靜力矩 Ts的確定分三步進(jìn)行。</p><p>　　第一

60、根據(jù)由式計(jì)算所得的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的空載啟動(dòng)力矩 和表 1所示的關(guān)系 , 計(jì)算系統(tǒng)空載啟動(dòng)時(shí)所需的步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩 。如表4-1所示。</p><p>　　表4-1系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩的關(guān)系</p><p>　　第二 根據(jù)由式計(jì)算所得的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的負(fù)載力矩，采用下式計(jì)算系統(tǒng)在切削狀態(tài)下，所需的步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩 。</p><

61、p><b>　　( 4—9 )</b></p><p>　　根據(jù)和中的較大者選取為步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩，并要求。= 14.6 N·m，=3.9 N·m。所以==14.6 N·m。</p><p>　　根據(jù)以上的條件選用步進(jìn)電機(jī)FL110BYG3A210型電機(jī)，電機(jī)參數(shù)如表4-2所示。</p><p><

62、b>　　表4-2電機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)FL110BYG3A210型電機(jī)，當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或者兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（

63、A-B-C-D-A。。。），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）電機(jī)如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 步進(jìn)電機(jī)FL110BYG3A210型電機(jī)</p><p><b>　　4.2轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　一般住宅建筑中，窗的高度為2米

64、，窗臺(tái)高度約為0.9米，窗頂距離樓面高度約為2.6米。若是窗臺(tái)高度低于0.8米時(shí)要注意采取防護(hù)措施。窗戶的寬度通常由0.6米開始，一般常見的窗寬1.5米，所有本設(shè)計(jì)采用高2.5米，寬為1.2米的窗口做為配置窗戶。</p><p>　　軸是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須在軸上才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本設(shè)計(jì)所使用的軸，承受的負(fù)荷比較小，制造精度不高，要求材料具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。

65、</p><p><b>　　( 4—10 )</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；</p><p>　　T——軸所受的扭矩，N·mm——軸的抗扭截面系數(shù)，m;</p><p>　　n——軸的轉(zhuǎn)速，r/

66、min;</p><p>　　p——軸傳遞的功率，kW；</p><p>　　d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm；</p><p>　　——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa;</p><p><b>　　軸的直徑</b></p><p><b>　　( 4—11 )</b></p&g

67、t;<p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）》，表15-3.對(duì)于空心軸，側(cè)：</p><p><b>　　( 4—12 )</b></p><p>　　式中，,及空心軸的內(nèi)徑與外徑d之比，通常取=o.5</p><p>　　因此，材料選用Q235A，（Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱作A3鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼－普板是一種鋼材的材質(zhì)），傳動(dòng)軸外徑

68、d=30mm，內(nèi)徑=mm，熱處理為對(duì)軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。此轉(zhuǎn)軸大致圖形如圖4.2所示。</p><p><b>　　圖4.2 轉(zhuǎn)軸圖</b></p><p>　　4.3 聯(lián)軸器的選型計(jì)算</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p><b>　　( 4—13 )</b

69、></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　T——公稱轉(zhuǎn)矩，N·m;</p><p><b>　　——工作情況系數(shù):</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及所選的聯(lián)軸器類型，按照的條件由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中選定聯(lián)軸器型號(hào)。式中為該型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。輸入軸的最小

70、直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑d，為了使所選的軸直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）》表17-3，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則</p><p>　　=1.3*408.24=14.6N·mm ( 4—14 )</p><p>　　查《聯(lián)軸器選型手冊(cè)》表4-1，</p><p>　　選膜片型彈性

71、聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為55N·m，而電動(dòng)機(jī)軸的直徑為20mm,轉(zhuǎn)軸直徑為25mm,所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取d1=20mm.d2=25mm。聯(lián)軸器型號(hào)為KL3-C56-1925WP，如圖2.9所示。</p><p><b>　　載荷計(jì)算</b></p><p>　　T= =14.6N·m ( 4—15 )</

72、p><p><b>　　已知</b></p><p>　　=18.9N·m ( 4—16)</p><p>　　膜片型彈性聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為25N·m，許用轉(zhuǎn)速為6000r/min。特點(diǎn)：高靈敏度，高扭矩剛性，零回轉(zhuǎn)間隙，順時(shí)針和逆時(shí)針回轉(zhuǎn)特性完全相同，不銹鋼膜片補(bǔ)償徑向、角向和軸向偏差。

73、利用夾緊螺絲固定。如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3膜片型彈性聯(lián)軸器 </p><p><b>　　4.4 安裝板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　安裝板是自動(dòng)窗簾整體結(jié)構(gòu)與墻面進(jìn)行固定，以保證自動(dòng)窗簾處于平穩(wěn)的狀態(tài)進(jìn)行工作。我選用材料Q235A，（Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱作A3鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼－普板是一種鋼材的材質(zhì)）厚度10m

74、m。并用4個(gè)直徑為12mm的孔，用4個(gè)M12的六角頭全螺紋螺栓：螺栓 GB/T5783 M1280。如下圖4.4所示：</p><p><b>　　圖4.4 安裝板</b></p><p><b>　　4.5左右安裝座</b></p><p>　　左右兩個(gè)安裝座將聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)軸和步進(jìn)電機(jī)等主要工作部件于安裝板相連，固定在窗

75、戶上面。安裝座材料也選用Q235A。其中右安裝座是固定電機(jī)和自身固定在安裝板，中間的孔鏈接電機(jī)與聯(lián)軸器。右安裝座如下圖4.5所示；左安裝座自身與安裝板鏈接，在通過中間孔與滾動(dòng)軸承過盈配合鏈接，軸承鏈接在轉(zhuǎn)軸左側(cè)并固定。左安裝座如下圖4.6所示；滾動(dòng)軸承選用常見深溝球軸承。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，表15-1。選用滾動(dòng)軸承 6005 GB/T 276。</p><p><b>　　圖4-5 右安裝座<

76、;/b></p><p><b>　　圖4.6 左安裝座</b></p><p><b>　　5控制部分設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1系統(tǒng)硬件分析設(shè)計(jì)</p><p>　　總體硬件包括單片機(jī)外圍電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)調(diào)理電路、檢測(cè)電路、鍵盤/顯示接口電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路等模塊。

77、單片機(jī)外圍電路提供各種模塊所需的5V電源和時(shí)鐘模塊；信號(hào)檢測(cè)后是模擬信號(hào)，經(jīng)過調(diào)理放大進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。</p><p>　　5.1.1系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖</p><p>　　根據(jù)光照和溫度來(lái)開閉窗簾的

78、主要原理是用光敏電阻采集外界的光強(qiáng)度，從光傳感器采集的信號(hào)利用信號(hào)校正電路放大，濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，由于A/D轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，一旦在短時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)偏差，所以在轉(zhuǎn)換期應(yīng)該采用采樣保持電路。傳入的信號(hào)是由AT89C52單片機(jī)來(lái)控制，并且做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示時(shí)間以及自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)。鍵盤作為輸入設(shè)備，通過不同按鍵來(lái)控制顯示模塊的顯示內(nèi)容和控制單片機(jī)的各種運(yùn)

79、轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p><b>　　5.2單片機(jī)選型</b></p><p>　　單片機(jī)自70年代問世以來(lái)都以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，通過廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)得到了蓬勃發(fā)展，單片機(jī)功能也日漸完善。由于單片機(jī)的應(yīng)用，使許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度都大大提高，可以不夸張的說當(dāng)今世界正在經(jīng)受著一場(chǎng)以單片機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命浪潮沖擊。主

80、要的單片機(jī)類型如下：</p><p>　?。?）MCS-51系列單片機(jī)</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)主要指Intel公司生產(chǎn)的以51位內(nèi)核的單片機(jī)芯片，具有8位CPU、4K字節(jié)的ROM、128字節(jié)的RAM、同時(shí)可擴(kuò)展外部64K字節(jié)RAM和ROM、兩個(gè)16位的定時(shí)器、四個(gè)8位并行I/O口、一個(gè)全雙工串行I/O口、21字節(jié)專用寄存器、五個(gè)中斷源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部

81、件。</p><p>　?。?）AT89C52單片機(jī)</p><p>　　AT89C52是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器，俗稱為單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用了ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造

82、，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在了單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，外形及引腳的排列如圖5-2所示：</p><p>　　圖5.2 AT89C52單片機(jī)外形及引腳排列</p><p>　　AT89C52單片機(jī)主要的特性如下：</p><p>　　和MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；&

83、lt;/p><p>　　4K字節(jié)在線編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫周期；</p><p>　　工作電壓范圍4.0～5.5V ；</p><p>　　全靜態(tài)工作模式：0～33MHz ；</p><p>　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖內(nèi)部RAM128×8字節(jié)；</p><p>　　三十二個(gè)可編程I/O口線兩個(gè)16位定時(shí)/

84、計(jì)數(shù)器；</p><p><b>　　六個(gè)中斷源；</b></p><p>　　全雙工串行UART通道；</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式；</p><p>　　中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)；</p><p>　　看門狗（WDT）和雙數(shù)據(jù)指針；</p><p>　　掉電

85、標(biāo)識(shí)和快速編程的特性；</p><p>　　具有掉電狀態(tài)下中斷恢復(fù)功能；</p><p>　　靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁(yè)寫模式）；</p><p>　　因?yàn)锳T89C52單片機(jī)片內(nèi)有4K字節(jié)的在線編程Flash存儲(chǔ)器，而且可以擦寫1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下中斷恢復(fù)功能，對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)非常實(shí)用。所以選用AT89C52單片機(jī)作為自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的控制單片

86、機(jī)。</p><p>　　針對(duì)單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的自動(dòng)化要求，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的方案： </p><p>　　方案基于溫度檢測(cè)以及聲控檢測(cè)器件的自動(dòng)控制。系統(tǒng)框圖如圖5.3所示。</p><p>　　圖5.3方案的原理框圖</p><p>　　這方案都是基于單片機(jī)控制的，采用電機(jī)控制以及液晶顯示器，不同的設(shè)計(jì)部分在于檢測(cè)器件的選取上。

87、通過光照來(lái)控制窗簾的開閉，以減少光照對(duì)室內(nèi)的溫度影響，且手動(dòng)控制不容易出現(xiàn)誤差。綜合考慮以上因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用方案。</p><p><b>　　5.3控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　52系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳

88、送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見。52系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理(作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為OOH～7FH)，使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過程中會(huì)遇到很多分支，因而需建

89、立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理(包括前面所有的位功能)，只需用一條位操作指令即可。</p><p>　　52系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即MuL AB(兩個(gè)乘

90、數(shù)分別在累加器A和寄存器B中。積的低位字節(jié)在累加器A中，高位字節(jié)在寄存器B中)。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。</p><p>　　在52系列中，還有一條二進(jìn)制一十進(jìn)制調(diào)整指令DA，能將二進(jìn)制變?yōu)锽CD碼，這對(duì)于十進(jìn)制的計(jì)量十分方便。而在其他的單片機(jī)中，則也需調(diào)用專用的子程序才行。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)的引腳排列如圖5.4所

91、示：</p><p>　　圖5.4 AT89C52單片機(jī)的引腳排列圖</p><p><b>　　5.3.1晶振電路</b></p><p>　　電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾能力，所以，石英晶體震蕩器的用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生震蕩電流，

92、向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30μF左右，該電容的大小會(huì)影響震蕩電路頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性和奇珍的快速性。晶體震蕩頻率的范圍通常在1.2~12MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過來(lái)，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，

93、以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C52常選擇震蕩頻率12MHz的石英晶體。</p><p>　　單片機(jī)晶振電路圖如圖5.5所示：</p><p>　　圖5.5 單片機(jī)晶振電路圖</p><p><b>　　5.3.2復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需要給89C52的

94、復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘震蕩周期）的高電壓就可以使89C52復(fù)位。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為0000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤（如程序跑飛）或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位鍵使RST引腳為高電平，使89C52擺脫“跑飛”或者“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。復(fù)位電路圖如圖5.6所示。</p><p>　　圖5.6 復(fù)位電路圖</p&

95、gt;<p><b>　　5.4檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　自動(dòng)窗簾要根據(jù)光照和是否有雨的情況而自動(dòng)開關(guān)窗簾，因而需要用到光傳感器和溫度傳感器。</p><p>　　5.4.1光敏傳感器</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，光敏電阻與碳膜電阻不同，它對(duì)光的變化非常敏感，在光的照射下，阻值會(huì)明顯變小，所以叫他

96、光導(dǎo)器件。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫、多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛

97、應(yīng)用于照相機(jī)、太陽(yáng)能庭院燈、石英鐘、迷你小夜燈、光聲控開關(guān)、路燈自動(dòng)開關(guān)以及各種光控玩具、光控?zé)麸棥艟叩裙庾詣?dòng)開關(guān)控制領(lǐng)域。光敏電阻的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該電路中的光敏器件選用的LDR1。光敏傳感器根據(jù)是否有無(wú)窗簾來(lái)，有無(wú)窗簾是由兩個(gè)紅外接近傳感器來(lái)確定。然后將得到的兩組電壓值進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)后，將數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)處理后輸出命令控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)通過光照和窗簾的開關(guān)功能。如圖5.7所示：</p><

98、p>　　圖5.7 光敏傳感器電路圖</p><p>　　5.4.2溫度傳感器</p><p>　　溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度，并將信號(hào)傳送給單片機(jī)的顯示部分，給用戶提供室內(nèi)的溫度。溫度傳感器選用。傳感如圖5.8所示：</p><p>　　圖5.8 溫度傳感器電路圖</p><p>　　5.5 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)</p><p&

99、gt;　　本設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)是FL110BYG3A210型混合式步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)方式如表5.1：</p><p>　　表5-1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　紅線接電源5V，橙色電線接PL3口，黃色電線接PL42口，粉色電線接PL5口，</p><p>　　由于單片機(jī)接口信號(hào)不夠大需要通過LM298。放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口。電機(jī)控制系統(tǒng)電路如圖5.9所示：

100、</p><p>　　圖5.9 進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　5.6鍵盤/顯示接口電路</p><p>　　鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是將溫度傳感器傳送到單片機(jī)上的信號(hào)顯示出來(lái)。按鍵部分由三個(gè)按鍵，分別是P20，P21,P22。P20是自動(dòng)和手動(dòng)轉(zhuǎn)換的按鍵，P21是電機(jī)正轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾的開啟，P22是將電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾

101、關(guān)閉。按鍵接口電路如圖5.10示：</p><p>　　圖5.10鍵盤接口電路圖</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。</p>

102、<p>　　數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。</p><p>　　體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多</p><p>　　低功耗：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。</p>

103、<p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。本設(shè)計(jì)采用的液晶顯示器為1602字符型液晶顯示器。</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)字符；</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V；&l

104、t;/p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)；</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。</p><p>　　1602液晶顯示器引腳接口說明：</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。<

105、;/p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共

106、同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>

107、　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖5.11示：</p><p>　　5.11 1602液晶顯示器尺寸圖</p><p>　　液晶顯示器電路圖如圖5.12所示：</p><p>　　圖5.1

108、2 液晶顯示器電路圖</p><p><b>　　6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序構(gòu)成無(wú)限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化，關(guān)中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵控制，電機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí)等功能。主程序軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6-1所示。</p><p>　　圖6.1 主程序軟件設(shè)計(jì)

109、流程圖</p><p>　　6.2系統(tǒng)軟件子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：</p><p>　?。?） 判斷旋轉(zhuǎn)方向；</p><p>　?。?） 按順序傳送控制脈沖；</p><p>　?。?） 判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。</p><p>　　電機(jī)工作流程圖如

110、6-2所示。</p><p>　　圖6.2 電機(jī)工作流程圖</p><p><b>　　7 測(cè)試和調(diào)試</b></p><p><b>　　7.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本檢測(cè)儀器（萬(wàn)用表、示波器）等，檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障.</p><

111、;p>　　硬件調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行：</p><p><b>　?。?）靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。步驟如下：</p><p>　　第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷電。</p><p>　　第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)

112、中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與接地線之間是否有短路現(xiàn)象。</p><p>　　第三步：加電檢測(cè)。給電路板加電，家呢所有的硬件的電源是夠符合要求的值。</p><p>　　第四步：聯(lián)機(jī)檢查。在整個(gè)系統(tǒng)連接好以后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。</p><p><b>　?。?）動(dòng)態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系

113、統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)，由分到合。</p><p>　　7.1.1 步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)FL110BYG3A210型四相八拍電機(jī)，當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過