检测系统设计与应用
课程报告
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智能电动窗帘控制器设计
摘要：
本设计根据办公和生活环境需要，采用 AT89C51 单片机控制系统，利用 P3
口的特殊功能与 P1 口的空闲模式和掉电模式，实现窗帘的半自动控制、自动控
制、定时控制、亮度控制模式之间的转换。该设计包括光电开关电路、系统主控
模块、电源转换电路、保护电路等模块，可实现窗帘的自动升降。
关键词：
单片机；定时控制；光电开关；步进电机
目录
0、引言.....................................................................................................................................1
1、电动窗帘简介 .....................................................................................................................2
1.1、工作原理
[1]
...................................................................................................................2
1.2、结构
[2]
...........................................................................................................................2
1.3、特点
[3]
...........................................................................................................................2
2、总体方案设计 .....................................................................................................................3
2.1、控制器智能项目 ..........................................................................................................3
2.2、系统总体结构 ..............................................................................................................3
3、系统硬件设计 .....................................................................................................................5
3.1、89C51 单片机与相关电路 ...........................................................................................5
3.2、步进电机 ....................................................................................................................12
3.3、键盘显示/接口电路...................................................................................................13
3.4、传感器 ........................................................................................................................15
3.5、信号调理电路 ............................................................................................................17
4、系统软件设计 ...................................................................................................................22
4.1、主程序软件设计 ........................................................................................................22
4.2、主要功能子程序软件设计 ........................................................................................22
5、展望及结语 .......................................................................................................................26
附录：（系统总原理图） .....................................................................................................27
参考文献 .................................................................................................................................28
1
0、引言
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。智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。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。与普通家居相
比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生
活空间。还将原来被动静止的结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信
息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，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，甚至为各种能源费用节约资金。系
统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内
外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等
多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。智能家居因控制系统布线简单、
功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。
现代智能化离不开运算和控制单元，在设计本系统时，面对各种检测对象和
大量控制单元，需要利用各种接口标准与MCU进行连接，再经过MCU 进行数据处
理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现智能家居控制不仅具有采集控制方
便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高各模块的协调性，从而大大提高系
统的可利用性。
本系统采用89C51作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件
由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口
电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制
功能的各种工作程序和管理程序组成。在单片机应用系统开发的过程中，应不断
调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件和软件
紧密配合、协调一致，就可以组成高性能的单片机应用系统。本课题完成了单片
机应用系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，
相互协调、交叉、有机的进行。本文是从智能家居的一个项目——智能电动窗帘
的设计开始的。
本设计采用步进电机作为执行元件，以光敏电阻作为检测元件，89C51单片
机作为控制芯片，辅助键盘和显示，最终实现了电动窗帘控制器的多项智能项目。
2
1、电动窗帘简介
1.1、工作原理
[1]
电动窗帘通过一个电机来带动窗帘沿着轨道来回运动，或者通过一套机械装
置转动百叶窗，并通过控制电机的正反转来实现的。其核心就是：电机，现在市
场上电机的品牌和种类很多，但最终就是两大类：交流电机和直流电机。直流
电机一般采用内置或外置电源变压器，安全低能耗，运作时间长电机也不
发热，为国际标准。且驱动功率一般较大，能负载的布帘可以达到 40-100
公斤，噪音比较小，特别是负载后比空转声音更小，另外其控制电路比较
简单，一般都是内置接收器，不需要单独外接接收器。交流电机驱动方式
可直接使用 220V 电源，控制电路比较复杂，一般都需外接接收器，且不太
安全；虽驱动功率较大，但电机容易发热而影响使用寿命。
1.2、结构
[2]
电动窗帘由三部分组成：
一、控制窗帘开、闭的智能控制器系统。
二、操作和设置主控制器的红外遥控器。
三、拉动窗帘的执行机构―电机和拉动机构。主机控制电机的正、反
转动，通过滑轮拉动窗帘自动闭合或者打开。
也可以使红外遥控器可以直接遥控窗帘的开闭，用遥控器对主控制器
进行自动功能的设置，一旦设置并开启自动控制功能，主控制器将按设定
功能自动完成控制。
主控制器是电动窗帘控制系统中的关键部分。本次设计就是针对主控
制器而言的。
1.3、特点
[3]
1、适用性：具有多种不同档的开启和关闭速度，不同的场合可选用不同的速度。
断电时，可手动开启及关闭系统。
2、安全性：窗帘驱动设备装有可靠的安全设防保护装置，用户可放心使用。
3、兼容性：该系统备有手动、智能线控按钮、遥控器。当窗帘完全开启或关闭.
时，驱动器能及时停止工作。
4、智能化：系统定时控制器能预先在 24 小时内进行多次自动开启与关闭的设置。
如遇户主外出，系统会按照他的习惯在每天同一时间自动开启及关闭窗帘，确保
安全。另外，通过系统专用遥控器及专用位置码接受器一并设定，该系统设备能
单独或同时控制不同的窗帘系统。
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