红外遥控感光智能窗帘控制系统的设计

[16]。图3-14步进电机驱动电路原理图3.4.3遥控器模块红外遥控器是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的遥控设备。遥控器作为红外发射端，负责获取按键信息将红外信号发送到红外接收端。红外接收端作为单片机的输入部分，负责将信号放大、滤波和解调。单片机获取经过放大滤波和解调的红外信号，进行内部处理，控制步进电机，通过遥控器上的左右按键控制窗帘。遥控器模块采用NEC编码的红外遥控器与红外接收头VS1838B配套使用，红外遥控距离8-9米。

第四章软件设计完整的智能窗帘控制系统由硬件部分和软件部分组成。为了系统的功能能够完整地实现出来，系统硬件需要软件支持。软件设计分为主程序设计、按键函数程序设计、处理函数程序设计三个部分。本设计所使用的编程环境是Keil5，相对于其他软件编程环境，Keil5更加的轻便快捷，操作更加的简单，深受广大嵌入式软件开发者的喜爱。Keil5支持多种芯片，包括51单片机、STM32、HC32、NXP等。Keil5编译有三种，一种是单编，一种是部分编译，还有一种是全部编译，这样给开发人员更多的选择，并且编译的结果，显示在界面的最下方，供开发者查找错误。4.1主程序设计在主程序中，系统先进行初始化，接着进入While主循环。在主循环中，进入第一个函数按键函数，按键函数可以扫描取得用户按下的按键值，然后根据已知的按键值，接着下一步的执行工作，可以变更界面、开关窗帘和设置时间等。进入到第二个函数监测函数，该函数能够获取时钟模块和光照检测模块的时间、光照强度。第三个函数是显示函数，每一个确定的标记位对应一个确定的界面，第一界面的内容有时间和光照强度，第二界面的内容是设置时间。进入到最后一个函数是处理函数，该函数的功能是依据显示的第一界面或第二界面，执行下一步的工作，先判断是否在界面0，如果在界面0，则先判断光照强度是否符合设定的光控阈值条件，再打开或关闭窗帘。然后判断设定的定时时间，打开或关闭窗帘，也可根据红外遥控控制窗帘。另外主程序还需要应用到延时函数，按键函数、监测函数等函数的扫描时间相应延迟。程序总体流程图如4-1所示。图4-1程序总体流程图4.2按键函数程序的设计按键函数子程序流程框图如图4-2所示。按键函数先进行按键扫描，判断有键按下，再获取按键键值，如无按键按下则结束。按键为1则切换界面；按键为2，先判断界面为0，则打开窗帘。若界面不为0即界面为1/2/3/4/5/6/7,表示“+”键，设置年/月/日/时/分/秒/日期+1；按键为3，先判断界面为0，则打开窗帘。若界面不为0即界面为1/2/3/4/5/6/7,表示“-”键，设置年/月/日/时/分/秒/日期+1。按键函数流程图如图4-2所示。图4-2按键函数流程图4.3处理函数程序的设计处理函数子程序流程框图如图4-3所示。处理函数部分，首先进行初始化，再判断界面0；若为界面0，先判断光照强度进行处理，其次再判断时间进行处理。判断光照强度时，光照强度大于70lx窗帘 被拉开，光照强度小于30lx时，窗帘被合上。然后判断时间，如果时间处于早上7点，打开窗帘，时间处于晚上22点则关闭窗帘。也可根据红外遥控控制，如按下遥控按键右则打开窗帘；若按下遥控按键左则关闭窗帘。处理函数流程图如图4-3所示。图4-3处理函数流程图4.4红外遥控程序的设计红外遥控程序流程图如图4-4所示。图4-4红外遥控程序流程图4.5光照检测程序的设计光照检测程序流程图如图4-5所示。图4-5光照检测程序流程图

第五章系统测试5.1测试环境及工具测试环境：室内。准备器件：一个台灯。测试方法：观察步进电机转动及显示屏显示。5.2系统功能测试在智能窗帘的硬件平台中，第一测试对象是步进电机，观察步进电机能否左右旋转，检测驱动功能是否正常实现。智能窗帘接入电源之后，按下一个手动按钮，步进电机进行正转或者反转时，说明步进电机能完成驱动功能。然后依次对红外遥控功能、光控功能、定时功能、手动控制功能进行测试。系统连接5V电源之后，系统启动和初始化正常，能读出当前环境光照强度以及时间和日期显示，时钟模块正常运行。系统初始化状态如图5-1所示。图5-1系统初始化状态5.2.1红外遥控功能第一个模式为遥控模式,实现红外控制功能。用户在使用遥控器的过程中，按下遥控按钮的同时，遥控器发送出的红外信号会进入到红外接受器，单片机就会根据相应信号做出处理。进行遥控模式,单片机会依据红外信号信息来使步进电机正转或者反转。红外遥控器选择加号键和减号键控制智能窗帘。在用户使用红外遥控器的过程中，加号键表示“开”的功能，减号键表示“关”功能。加号键控制步进电机顺时针方向旋转，即电机正转，窗帘处于打开的状态。减号键控制步进电机逆时针方向旋转，即电机反转，窗帘处于关闭的状态。进行了红外遥控模块的两次功能测试，检测智能窗帘能否被打开或关闭。遥控功能测试记录数据如表5-1所示。由测试结果可知，红外控制功能可正常实现，能有效控制步进电机，红外控制功能也能顺利被应用到智能窗帘系统中。表5-1遥控功能测试次数按键步进电机状态智能窗帘状态1“4”号键正转打开2“6”号键反转关闭5.2.2光控功能智能窗帘系统处于光线较弱的室内环境时,光照强度小于设定值30lx时,步进电机发生反转,窗帘自动关闭；当打开台灯时,光照强度大于设定值70lx,步进电机发生正转,窗帘自动打开。系统的光控功能实现。暗环境光控功能测试结果如图5-2所示，亮环境下光控功能测试结果图5-3所示。图5-2暗环境下光控功能测试图5-3亮环境下光控功能测试5.2.3定时功能智能窗帘上电之后，用户使用按键键盘设置显示屏中的时间和日期，按键共有三个按键，左边第一个按键为界面切换，第二个按键为加号键，第三个按键为减号键。智能窗帘的定时开关窗帘时间通过程序设定，早上七点到晚上22点处于开窗阶段，当把时间设置接近7点时，屏幕时间为7点，窗帘被打开；当把时间设置接近22点时，屏幕时间为22点，窗帘被关闭。此次调试实现了智能窗帘的定时控制功能。定时模式为优先级，在晚上22点以后的这段时间，系统不受光控、红外遥控和手动控制功能控制。系统的定时控制功能实现。设置时间的界面如图5-4所示。图5-4时间设置界面5.2.4手动控制功能在手动功能测试中，按键键盘的第二个按钮表示“ON”，第三个按钮表示“OFF”。当“ON”键按下，步进电机进行正转，拉开窗帘，当“OFF”键按下，合上窗帘。5.3测试结果分析在上面的功能测试中，智能窗帘可以按照系统给定的光照强度和设定时间的信息打开或者关闭窗帘。按下两个独立的按钮后，窗帘会自动打开或者关闭。红外遥控过程中，按下红外遥控器按钮可以打开或者关闭窗帘。因此，智能窗帘系统可以很好地实现光控、定时、手动控制和红外遥控功能。在系统的自动控制模式下，即光控制模式和定时控制模式下，优先顺序为光线>时间。自动控制模式独立于手动控制和红外遥控。天黑后，窗帘会根据光线的减弱自动关闭。晚上22点以后，它们会处于定时模式，智能窗帘不会受到光控模式、手动模式和红外遥控模式的控制。通过设定步进电机的最大转数，使步进电机只能在正反两个方向交替运行，从而防止窗帘被卷拢。缺点是驱动电路有延时误差，步进电机没有立即正反转，所以反应慢。

第六章总结与展望智能窗帘控制系统作为此次的毕业设计的作品，其首要功能包括红外遥控功能和感光功能，此外还有定时控制功能和手动按键控制功能。STC89C52单片机是该系统的控制中心，还需结合光敏传感器、红外信号发送和接收电路、DS1302定时时钟加上电机驱动，这样系统的功能就能完整地实现。系统的控制中心对输入的模拟信号或数字信号进行分析变换，然后再综合处理转变成另一种信号再输出，以此来控制其他器件，控制输入部分和输出部分，使智能窗帘控制系统的各个部件能正常运行。AT89C52单片机的最大优势是降低了硬件的复杂程度。光敏传感器接收外界环境的光信号，经过转换后向单片机发出电信号。经过单片机处理后，步进电机正转或反转代表窗帘的开和闭状态。在实现光控功能下，又添加了DS1302时钟电路，能够实现定时控制功能，使窗帘的自动化性能得到进一步提升。独立按键电路在所设计的电路中，按下按钮的同时，窗帘就会打开或者关闭。光敏电阻对光照强弱变化比较敏感是它的一大特征，同时还具有手动、光控、和遥控等多种工作方式去控制步进电机。系统能在室外温度较低或者环境比较恶劣的情况下正常工作。此次的设计任务结束让我系统的认识和掌握了单片机技术、传感器、自动控制技术的知识，学会了在电路仿真中，合理排列电子元器件以及在万用板中焊接电路，理解并学会了应用课本中的理论知识，动手操作能力也逐步提升。在询问老师的相关问题和同学们的讨论中，发现了学过的一些知识没有理解透彻，像程序编写和编译的能力有待提高，编译经常出现错误，出现错误了，自己就会在网上查找资料或者问同学，自己去学习思考如何应用知识。通过这次设计，在实验室的学习期间，每次遇到困难都会有老师的帮助和指导，还有同学们的鼓励和支持，成功设计出毕业设计作品。把以前不明白的知识弄明白了，提升了自己的综合能力。

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