1、I目 录第 一章 引言 .11.1 课题背景 .11.2 国内外概况 .11.3 课题的研究分析及其特点 .21.4 总体方案设计图 .2第二章 核心芯片结构原理介绍 .42.1 STC89C52 单片机 .42.2 红外线接收模块 TOSP1838 .62.3 时钟芯片 DS1302.82.4 AD 转换器 ADC0809.82.5 液晶显示器 LCD1602.102.6 ULN2003 简介 .10第三章 硬件部分系统设计 .123.1 电源部分硬件电路设计 .123.2 显示部分硬件电路设计 .123.3 时钟部分硬件电路设计 .133.4 红外接收部分硬件电路设计 .143.5 光控电
2、路测光部分电路设计 .143.6 电机驱动部分电路设计 .153.7 电机控制部分的设计 .16第四章 系统软件设计 .194.1 红外线解码的设计 .194.2 LCD1602 显示程序 .204.3 遥控控制部分 .21结论与体会 .23主要参考材料 .241第一章 引言1.1 课题背景单片机控制的自动启闭窗帘控制系统，既能解决每天手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。除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、
3、医院等各种公共场所，因此该产品具有广阔的市场前景。自动启闭光控窗帘系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。1.2 国内外概况 在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。在 10 年前，电动窗帘就已经进入我国，可一直没有大的推广，这两年，随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，电动窗帘热才又卷土重来。据了解，全国共有 170 多种电动窗帘器获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要 500 块。尽管自动启闭光控窗帘系统在国内是一个新兴的行业，但是，它也正以不可抵挡之势迅速崛起。自动启闭光控窗帘系统走进中国以
4、来，在短短四年的时间里，自动启闭光控窗帘系统生产商由最初的几家公司增加到如今的百余家企业。目前，我国自动启闭光控窗帘系统生产厂商、分销商、集成商与装饰公司都形成了相当规模，不少国内知名企业纷纷涉足遥控自动窗帘系统行业，如青岛海尔、清华同方、TCL 等，并涌现出一些较具影响力的智能家居专业厂商，如上海索博智能电子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居电子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自动窗帘产品已开始走进中国的家庭。具报道，我国 2004 年售出商品房 1.9 亿 m,如果每 20 m需要一套窗帘架产品，仅此一项就可以年新增窗帘架产品近千万套加上。年新增窗帘架产品市场需
5、求将不低于 2000 万套。如果单片机控制的遥控自动窗帘，销售占市场的 5%左右，就可实现年产值上亿元。21.3 课题的研究分析及其特点 现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控等，其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好，这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等电器综合控制系统中，睡在床上就能控制窗帘的开闭。利用触摸开关，实现全自动断电，既安全又节能，但最重要的一点就是没有实现完全的自动化，没的摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能
6、完全断电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。窗帘机的控制方式大体上有三种：声控、光控、时控，声控和遥控属于半自动类；而光控虽属全自动式，但因光敏器件的灵敏度，冬夏等不同季节的光照度的不同，以及人们对起闭窗帘在时间上的要求不同，而难以实施和普及 8。因此，时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化；有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定；有些虽然实现了完全的自动化，且性能还可以，但价格昂贵不适合普通消费者使用。所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、时钟芯片、单片机作为主要控制器件，来完成该系统的设计。该
7、系统主要有如下几方面的特点：（1）发射红外线的发射装置采用一般彩色电视机的遥控器，这样既方便又实惠。（2）时间控制开关窗帘。通过对 DS1302 芯片的设定，让用户可以随自己的生活习惯方便的自动开关窗帘，无需手动。（3）采用红外遥控方式，不会干扰其它电器的正常工作，也不会影响邻近的无线设备。超距离遥控，可达 89m。（4）能根据光照的强度来自动调整窗帘打开的程度。（5）美观。以往的遥控电动窗帘都是向一边拉或向上拉，而本设计用的窗帘为百叶窗。（6）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。 1.4 总体方案设计图3图 1.1 总体方案图时钟部分红外部分光敏部分STC89C52电
8、源部分步进电机4第二章 核心芯片结构原理介绍2.1 STC89C52 单片机2.1.1 STC89C52 的特点STC89C52RC 具有以下几个特点：STC89C52RC 与 MCS-51 系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有 4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器；32 位双向输入输出线；两个十六位定时器/计数器；五个中断源,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口；2.1.2 STC89C52 的主要引脚功能P0 口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器。读/写操作。P0 口也用以输出外部存储器的低 8 位地图 1 址。由于是分时输出, 应在外部加锁存
9、器将此地址数据锁存，地址锁存,信号用 ALE。P1 口是专门供用户使用的 I/O 口,是准双向口。P2 口是从系统扩展时作高 8 位地址线用。不扩展外部存储器时,P2 口也可以作为用I/O 口线使用,P2 口也是准双向口。P3 口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一 I/O 功能或第二 I/O 功能。作为第一功能使用时操作同 P1 口。P3 口的第二功能如表 2.1 所示。5表 2.1 P3 口第二功能端口引脚 各个功能P3.0 RXD（串行口输入端）P3.1 TXD（串行口输出端）P3.2 Error!(外部中断 0 请求输入端，低电平有效)P3.3 Error!(外部中断 1 请求
10、输入端，低电平有效)P3.4 T0（定时器/计数器 0 计数脉冲输入端）P3.5 T1（定时器/计数器 1 计数脉冲输入端）P3.6 Error!(外部数据存储器写选通信号输入端,低电平有效)P3.7 Error!（外部数据存储器读选通信号输入端，低电平有效）2.1.3 STC89C52 的时钟电路和复位电路（1）时钟产生电路本电路选用的电容为 30pF，晶振频率为 12MHz，振荡周期 s12，机器周期sSm，指令周期 s41。XTAL1 和 XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又
11、会产生交变电场。石英晶振起振后要能在 XTAL2 线上输出一个 3V 左右的正弦波，以便使 STC89C52RC 片内的 OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡，如图 2.1 所示。6图 2.1 时钟电路（2）单片机复位电路图 2.2 为单片机复位电路。单片机在开机时都需要复位，以便中央处理 CPU 以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲（2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。STC89C52RC 单片机的 RST 引脚是复位信号的输入端。
12、图 2.2 复位电路2.2 红外线接收模块TOSP1838近年来，随着信息技术的飞速发展,无线通信技术正在向各个领域渗透,特别是利用红外线进行通信无论从小型化、轻量化、还是从安全性等方面考虑,其可行性都比较高。红外数据通讯实际是利用红外线作为通讯载体,由红外发射器和红外接收器来完成信号的无线收发。在发射端,对发送的数字信号经适当的调制后,送入电光变换电路,驱动红外发光二极管发射红外光脉冲;在接收端,红外接收器对收到的红外信号进行光电变换,并进行解调后,恢复出原信号。在红外数据通讯中,红外接收器件的选择是红外数据通讯中至关重要的因素。2.2.1 红外线一体化接收头TSOP1838 系列是 Tem
13、ic 公司推出的一体化红外线接收模块,集红外线接收、放大、解7调于一体,不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作；而体积只有普通三极管大小一样，适合各种红外线遥控和红外线数据传输,其传输距离大于 4 米。 红外线接收模块 TSOP1838 系列的管脚分布如图 2.3 所示，1、2 分别为电源和地,3为信号输出端,其输出电平和 TTL 电平兼容。TSOP1838 系列的特性如下：多种接收频率可供选择:30KHz、33KHz、36KHz、36.7K Hz、38KHz、40KHz、56KHz；大范围工作电压:(3-6) V；遥控距离:大于 4m。图 2.3 T
14、SOP1838 引脚图TSOP1838 系列红外线模块接收器的受光面一侧为黑色环氧聚焦滤波透镜，此透镜消除了可见光对它的干扰,对于提高可靠性及滤除光噪声至关重要。模块内含红外线 PIN 接收管、前置放大器和解调器。当红外线发射器发出的信号经空间传送到 TSOP1838系列模块时,模块内部 PIN 红外线接收管将红外光转换为电信号,该信号经前置放大、解调后由 3 脚输出与 TTL 电平兼容的电信号,该信号能直接送入到微控器等要求 TTL 电平信号输入的芯片中。2.2.2 红外线发射码组成要使用红外线一体化接受头接受遥控器发射的红外线,再通过单片机解码，那就，必须先了解红外线发射器所发射的红外线码
15、的组成。一般的彩电、VCD 遥控器的编码采用的格式为 1913、9012、1621 格式；要识别一个遥控器的格式很简单,只要把遥控器拆开,看它所用的集成块型号就知道,比如uPD1621、SAA3010,其格式就是 1621、3010 格式。这种格式以 1621 为例,当按下遥控器8上的某个按键时,遥控器将发射出一帧数据,帧数据的编码格式由三部分组成：引导码（Lead code） 、客户码(Custom code)和数据码（Data code） ，对于一个遥控器来说,每个按键所发射的帧数据的客户码总是一样的,有区别的只是数据码。其中 9012 和1913、1621 格式的唯一区别就是引导码的高电
16、平宽度不一样，9012 格式为 4.5ms,1913和 1621 格式为 9ms。帧结构中的客户码和数据码各有两个字节,第一个字节和第二个字节互为按位取反,其中客户码的高 4 位与低 4 位又互为按位取反。 0码由 0.56ms 高电平和 0.565ms 低电平组合而成、 1码由 0.56ms 高电平和 1.69ms 低电平组合而成。码元的高电平信号采用 38kHz 矩形波(载波)调制发射，载波占空比(Duty)为 1/3，低电平无信号发射。2.3 时钟芯片DS1302DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分
17、、秒进行计时,具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。2.3.1 DS1302 简介DS1302 的引脚排列,其中 Vcc1 为后备电源，VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。X1 和 X2 是振荡源，外接 32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化,允许对
18、 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止此次数据传送,I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc2.0V 之前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端(双向)。SCLK 为时钟输入端。 下图 2.4 为 DS1302 的引脚功能图：9图 2.4 DS1302 引脚功能图2.4 AD 转换器 ADC0809 2.4.1 ADC0809 的内部逻辑结构模数转换部分主要由 ADC0809 芯片负责，读入模拟信号的管脚我们选用的是 IN0，输出数字信号是 D0D7，与单片机相连接 ADC0809
19、 是带有 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 由图 2.5 可知，ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。图 2.5 ADC0809 功能引脚图ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A，B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换
