基于單片機(jī)的智能遙控窗簾設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　基于單片機(jī)的智能遙控窗簾設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子信息工程 </p&

2、gt;<p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

3、　隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)，智能系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于我們工作、生活的各個(gè)領(lǐng)域。其中包括環(huán)境照明系統(tǒng)，家庭影院影音系統(tǒng)，安防監(jiān)控系統(tǒng)，公共廣播/背景音樂系統(tǒng),會(huì)議系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)等一系列日常生活中的智能系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入我們的視線。這些智能系統(tǒng)的飛速發(fā)展，標(biāo)志著人們對(duì)家庭生活舒適性的需求越來越強(qiáng)烈，而窗簾作為智能家居系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，也需要滿足人們對(duì)更舒適性、更智能化、更現(xiàn)代化的需求。</p><p>

4、;　　本次課題提出了一個(gè)基于單片機(jī)的智能遙控窗簾設(shè)計(jì)，以AVR單片機(jī)作為控制核心，并配以各種外設(shè)比如傳感器以及電機(jī)，采用軟硬件結(jié)合的方法，初步實(shí)現(xiàn)窗簾的智能控制。其中硬件部分包括硬件電路的設(shè)計(jì)及制板調(diào)試，軟件部分包括各個(gè)功能模塊的流程圖設(shè)計(jì)，及滿足系統(tǒng)的測試、控制要求的程序編寫。該方案具有功耗低，集成度高，擴(kuò)展方便，使用方便，便于升級(jí)等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能系統(tǒng)，智能家居，遙控窗簾，AVR單片機(jī)

5、</p><p>　　A Design of Intelligent Remote Control Curtain Based On MCU</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of modern control techn

6、ology and the gradual realization of traditional industrial transformation, intelligent system has been applied in every field of our life, such as ambient lighting system, home theater system, security monitoring system

7、, public broadcasting system, background music system, conference system, air-conditioning system and so on. A series of intelligent systems in everyday life have come into sight. The rapid development of intelligent sys

8、tems is a </p><p>　　This paper proposed a design of intelligent remote control for curtains based on single chip. With AVR single chip as control core, matched with various peripherals such as sensors and mo

9、tors, it preliminarily realizes intelligent control of curtains by combining hardware and software design methods. The hardware section includes hardware design and system board debugging. The software section includes a

10、 flowchart design of each functional module, and a writing program that meets the system test</p><p>　　Keywords: Intelligent systems, intelligent home, remote control curtains, AVR microcontroller</p

11、><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p&g

12、t;　　1.2課題的意義1</p><p>　　1.3智能家居國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3.1 智能家居在國外的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3.2智能家居在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.3 智能窗簾的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容3

13、</p><p>　　1.4.1 主要內(nèi)容3</p><p>　　1.4.2 論文結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1智能遙控窗簾系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)5</p><p><b>　　2.2方案評(píng)價(jià)5</b></p><p&g

14、t;　　2.3智能遙控窗簾系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.4主要元器件的功能、介紹7</p><p>　　2.4.1 ATmega16單片機(jī)7</p><p>　　2.4.2 7805穩(wěn)壓芯片8</p><p>　　2.4.3驅(qū)動(dòng)芯片L298N9</p><p>　　2.4.4無線模塊10<

15、/p><p>　　2.5 PCB繪制12</p><p>　　2.5.1 PCB繪制要點(diǎn)12</p><p>　　2.5.2 PCB繪制中出現(xiàn)的問題及解決方法14</p><p>　　2.6本章小結(jié)14</p><p>　　3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1智能遙控窗簾系統(tǒng)的

16、軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)流程圖17</p><p>　　3.2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3 AD程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.1 AD流程圖18</p><p>　　3

17、.3.2 AD程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.4本章小結(jié)20</p><p>　　4設(shè)計(jì)與問題說明21</p><p>　　4.1光敏元件問題的說明21</p><p>　　4.1.1靈敏度問題21</p><p>　　4.1.2如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)停機(jī)21</p><p>　　4.1

18、.3解決電機(jī)誤動(dòng)作22</p><p>　　4.2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的說明22</p><p>　　4.3無限模塊選擇問題的說明22</p><p>　　4.3.1計(jì)劃方案23</p><p>　　4.3.2最終方案23</p><p>　　4.4本章小結(jié)24</p><p><b&

19、gt;　　結(jié)論25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄27</b></p><p>　　附錄圖1 PCB圖27</p><p>　　附錄圖2 實(shí)物圖正面

20、28</p><p>　　附錄圖3實(shí)物圖背面29</p><p>　　附錄圖4原理圖30</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)，智能系統(tǒng)已

21、經(jīng)應(yīng)用于我們生活工作的各個(gè)領(lǐng)域。其中包括有環(huán)境照明系統(tǒng)，家庭影院影音系統(tǒng)，安防監(jiān)控系統(tǒng)，公共廣播/背景音樂系統(tǒng),會(huì)議系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)等一系列日常生活中的智能系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入我們的視線。這些智能系統(tǒng)的飛速發(fā)展，標(biāo)志著人們對(duì)家庭生活舒適性的需求越來越強(qiáng)烈，而窗簾作為智能家居系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，更作為每個(gè)家庭的家居必須用品，自然也需要滿足人們對(duì)更舒適性、更智能化、更現(xiàn)代化的需求。</p><p><b>　　1.2課題

22、的意義</b></p><p>　　窗簾的基本作用是保護(hù)業(yè)主的個(gè)人隱私，遮陽擋塵以及裝飾房間。但由于傳統(tǒng)的窗簾必須由人手動(dòng)拉動(dòng)操作，特別是別墅或復(fù)式房的落地窗簾，往往笨重寬大，需要很大的力量才能進(jìn)行操作，非常不方便。于是各種智能窗簾系統(tǒng)在近幾年得到迅速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于智能大廈、高級(jí)公寓、酒店和別墅等場所，只要輕按一下開關(guān)，窗簾就能自動(dòng)開合，非常方便。</p><p>　　現(xiàn)代

23、人所需求的智能遙控窗簾系統(tǒng)，要求安裝簡單方便，具有良好的可維護(hù)性，以及較高的性價(jià)比。除了能應(yīng)用于酒店、智能大廈、高級(jí)公寓、別墅等各個(gè)場所外，還需要應(yīng)用于普通家庭、商務(wù)樓層、溫室花園等場所，并實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開關(guān)，遠(yuǎn)程控制等高級(jí)控制功能。真正讓窗簾與居室的表現(xiàn)力息息相關(guān),在家居軟裝飾設(shè)計(jì)中恰到好處，成為現(xiàn)代家居的一道亮麗風(fēng)景線。目前這項(xiàng)系統(tǒng)仍然需要進(jìn)一步的完善，使之更加的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)并且智能化。</p><p>　　1

24、.3智能家居國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 智能家居在國外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　20世紀(jì)80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化（HE,Homen Electronics）出現(xiàn)。80年代中期，將家用電器、通信設(shè)備與安保消防設(shè)備各自獨(dú)立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動(dòng)化概念（HA,Home Automation）。至80年代末，由于通信與信息技術(shù)

25、的發(fā)展，出現(xiàn)了對(duì)住宅中各種安保、通信、家電設(shè)備通過總線技術(shù)進(jìn)行管理與控制的商用系統(tǒng)，這在美國稱為Smart Home，也就是現(xiàn)如今智能家居的原型。</p><p>　　1984年，世界上第一幢智能建筑在美國出現(xiàn)之后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居的方案。這種以以太網(wǎng)、公共電話網(wǎng)、現(xiàn)場總線、HFC、無線網(wǎng)等的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場總線為應(yīng)用

26、操作平臺(tái)，構(gòu)成的一個(gè)完整的集家庭通信、居家安全防范、家電設(shè)備自動(dòng)控制等功能于一體的控制系統(tǒng)就迅速的發(fā)展起來，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　在新加坡1998年5月舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國際展覽會(huì)”上，通過在場內(nèi)模擬“未來之家”，市場上又推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括環(huán)境自動(dòng)控制、安防報(bào)警功能、全方位家庭娛樂、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、家庭信息服務(wù)、自動(dòng)維護(hù)功能、始終在

27、線的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等，這種“未來之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場真正啟動(dòng)尚需時(shí)日?，F(xiàn)在在新加坡已經(jīng)有將近20%的社區(qū)（住宅小區(qū)），近萬戶的家庭采用了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)”，而美國則已有近四萬戶家庭安裝了 “家庭智能化系統(tǒng)”，結(jié)合當(dāng)前市場形勢來看，將會(huì)有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。截至目前，美國占據(jù)市場主流的產(chǎn)品X-10，其銷售已超過1億個(gè)，其設(shè)計(jì)戶型多為單體公寓與別墅，而應(yīng)用多為舊房改造以及用戶升級(jí)，僅在美國就有超過400萬個(gè)家

28、庭在使用。但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并且整體價(jià)格昂貴，不適合在我國照搬使用。</p><p>　　1.3.2智能家居在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　智能家居進(jìn)入中國發(fā)展已經(jīng)有十幾年的時(shí)間了，近兩年可以說進(jìn)入了智能家居行業(yè)的快速發(fā)展階段。由于國外智能家居產(chǎn)品發(fā)展的時(shí)間較早，技術(shù)產(chǎn)品各方面相對(duì)成熟，而國內(nèi)在由最初引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品后，經(jīng)過不斷完善提升，大有后來者居上之勢，應(yīng)該說現(xiàn)在的智

29、能家居產(chǎn)品發(fā)展已經(jīng)到了各有所長的階段，然而最終決定產(chǎn)品需求的是消費(fèi)者，而消費(fèi)者的需求又受價(jià)格、功能、大小等因素影響。</p><p>　　結(jié)合國內(nèi)的生活水平、居民消費(fèi)能力以及生活消費(fèi)觀念，國內(nèi)的智能家居發(fā)展模式與國外產(chǎn)生很大的區(qū)別。</p><p>　　智能家居一體化的應(yīng)用模式在國內(nèi)被分割成了多個(gè)模塊，主要分有自動(dòng)照明控制系統(tǒng)、智能溫控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、家庭通訊系統(tǒng)等。各大廠商雖然對(duì)智能家居

30、系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)皆有所涉及，但更多的是專注于某一個(gè)子系統(tǒng)或者子系統(tǒng)中的某一塊，產(chǎn)品五花八門。目前國內(nèi)比較有名的公司包括有，廣州市安居寶科技有限公司，主要以其產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字終端作為技術(shù)優(yōu)勢；青島海爾家居集成股份有限公司，海爾對(duì) “多媒體娛樂、環(huán)境檢測、故障反饋”等功能研究較多產(chǎn)品多樣化；深圳市普力特科技有限公司，普力特產(chǎn)品包括燈光控制、電器控制、窗簾控制、無線遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制、智能安防，智能遙控等等。</p><p&

31、gt;　　1.3.3 智能窗簾的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p><b>　?。?）可靠性</b></p><p>　　目前，市場上不少產(chǎn)品依舊采用紅外遙控技術(shù)，產(chǎn)品有著通訊距離短，通訊過程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷等缺點(diǎn)。而且紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，其功能較單一，擴(kuò)展性差。另外由于傳感器件的靈敏度問題，存在著許多的誤操作現(xiàn)象。<

32、;/p><p>　　加上產(chǎn)品的集成度較低、規(guī)范性差、沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性、維修性、互換性均難以達(dá)到理想效果和規(guī)范要求。</p><p><b>　?。?）適應(yīng)性</b></p><p>　　現(xiàn)在，市場上出售的智能窗簾產(chǎn)品功能單一、結(jié)構(gòu)固定，其主要的缺點(diǎn)是適應(yīng)性能較差，不能適應(yīng)用戶對(duì)產(chǎn)品多變性的要求，所以很難被廣大居民所接受。由于一個(gè)類

33、型的產(chǎn)品不能適應(yīng)某些特殊建筑或是建筑的某個(gè)部分，雖然產(chǎn)品多樣，分有電動(dòng)開合簾、電動(dòng)卷簾、電動(dòng)垂直簾、電動(dòng)羅馬簾、電動(dòng)百葉簾、電動(dòng)百褶簾等等類別，但擁有這種多樣性選擇的同時(shí)，也造成了產(chǎn)品不能統(tǒng)一，進(jìn)而導(dǎo)致維修的不便。</p><p><b>　?。?）可擴(kuò)展性</b></p><p>　　現(xiàn)在國內(nèi)一些專業(yè)生產(chǎn)智能窗簾系統(tǒng)的廠家有限，而且大多數(shù)與其生產(chǎn)的窗簾產(chǎn)品相互綁定，

34、對(duì)于已經(jīng)安裝了窗簾的環(huán)境需要拆除再安裝，不便于普通用戶的改裝使用。而且其產(chǎn)品選用的控制芯片功能有限，其可擴(kuò)展性不能適用于智能家居一體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。</p><p>　　智能家居是一個(gè)居住環(huán)境，是以住宅為平臺(tái)安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實(shí)施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。而智能窗簾產(chǎn)品在今后將更緊密的集成于其中，所以對(duì)它的可擴(kuò)展性要求將越來越高。</p><p>　　1.

35、4課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1.4.1 主要內(nèi)容</p><p>　　本課題提出了一個(gè)基于單片機(jī)的智能遙控窗簾設(shè)計(jì)，系統(tǒng)以AVR單片機(jī)作為控制核心，并配以各種外設(shè)比如光電傳感器、無線模塊以及電機(jī)，采用軟硬件結(jié)合的方法，初步實(shí)現(xiàn)窗簾的智能控制。其中硬件部分包括硬件電路的設(shè)計(jì)及制板調(diào)試，軟件部分包括各個(gè)功能模塊的流程圖設(shè)計(jì)，及滿足系統(tǒng)的測試、控制要求的程序編寫。最后對(duì)本文工作做出

36、總結(jié)，提出存在的問題及展望。</p><p>　　1.4.2 論文結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　全文的結(jié)構(gòu)如下：</b></p><p>　　第一章 緒論。本章主要介紹智能家居及智能窗簾的相關(guān)背景。首先討論智能家居在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及存在的問題。然后介紹智能窗簾系統(tǒng)的概念、特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r。</p><p>　　第二章

37、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。本章主要從硬件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，介紹各個(gè)硬件模塊在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意到事項(xiàng)及選擇的依據(jù)。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。本章主要從軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，介紹了各個(gè)軟件模塊在設(shè)計(jì)中的配置方式、重要參數(shù)設(shè)計(jì)及收發(fā)程序設(shè)計(jì)，及主控模塊和傳感器模塊的軟件程序及相應(yīng)的流程圖。</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)與問題說明。本章主要介紹在實(shí)際制作和具體應(yīng)用中的光敏元

38、件問題，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制及無限模塊選擇問題的說明。</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望。本章是對(duì)本文所做的工作進(jìn)了總結(jié)，說明了系統(tǒng)的特點(diǎn)和不足。</p><p>　　2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1智能遙控窗簾系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-1設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　智能

39、遙控窗簾系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖2-1所示，當(dāng)光電傳感器或無線模塊有信號(hào)輸入時(shí)，通過控制器對(duì)信號(hào)分析處理，控制指示燈和電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從而控制窗簾轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窗簾的智能控制。</p><p><b>　　2.2方案評(píng)價(jià)</b></p><p>　　方案采用的ATMEGA16單片機(jī)作為控制器，使用龍信達(dá)公司生產(chǎn)的LXD8516光敏電阻作為光電傳感器，以ZGA25RP直流減速

40、電機(jī)做為窗簾的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力源。具有集成度高，反映靈敏，適應(yīng)性強(qiáng)，可擴(kuò)展性高，安裝方便以及兩種模式相互切換等特點(diǎn)。</p><p>　　2.3智能遙控窗簾系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）硬件設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　硬件設(shè)計(jì)是智能遙控窗簾系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。硬件設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的性能、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大的影響。</p><p

41、>　　硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：</p><p><b>　　硬件總體布局設(shè)計(jì)；</b></p><p>　　選擇元件并確定元件主要參數(shù)；</p><p>　　繪制原理圖以及PCB板；</p><p><b>　　焊接元器件；</b></p><p><b>　　

42、硬件調(diào)試。</b></p><p>　　（2）硬件總體布局設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件總體布置的基本要求主要有：</p><p><b>　　元器件的合理選擇；</b></p><p>　　PCB板連線的流暢和簡潔；</p><p>　　充分考慮產(chǎn)品系列化的發(fā)展，預(yù)留擴(kuò)展接口；<

43、;/p><p>　　布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、層次分明；</p><p>　　操作、維修、調(diào)整方便；</p><p><b>　　外形美觀小巧；</b></p><p>　　考慮元器件之間的電器干擾問題；</p><p><b>　　實(shí)用性、便捷性。</b></p>&l

44、t;p>　　（3）主要元器件的確定</p><p>　　控制器：ATmega16單片機(jī)；</p><p>　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N；</p><p>　　金屬殼玻璃封裝光敏電阻￠8.5系列(型號(hào):LXD8516)；</p><p><b>　　7805穩(wěn)壓芯片；</b></p><p>　

45、　光電藕和器 TLP521-1 DIP4 ；</p><p>　　ZGA25RP直流減速電機(jī)。</p><p>　　2.4主要元器件的功能、介紹</p><p>　　2.4.1 ATmega16單片機(jī)</p><p>　　圖2-2 ATmega16單片機(jī)實(shí)物圖 圖2-3 ATmega16原理圖</p&g

46、t;<p>　　ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，如圖2-2所示。由于其具有的先進(jìn)指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率最高可達(dá)到1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。而且AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元 (ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種

47、結(jié)構(gòu)極大的提高了代碼效率，相比普通的CISC微控制器，最高可達(dá)到較之10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。</p><p>　　如圖2-3所示，ATmega16有如下特點(diǎn):16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash， 512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，32個(gè)通用I/O口線，32個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起

48、始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益 (TQFP封裝)的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。工作于空閑模式時(shí)CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；而在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)

49、時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時(shí)終止CPU 和除了異步定時(shí)器與ADC以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的</p><p>　　本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。其片內(nèi)ISP Flash允許程序存儲(chǔ)器通過ISP串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以

50、通過運(yùn)行于 AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程，使得其可擴(kuò)展性大大的增強(qiáng)。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)(ApplicationFlash Memory)。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW操作。通過將8位 RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)，ATmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制

51、應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。</p><p>　　ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C語言、編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評(píng)估板。</p><p>　　2.4.2 7805穩(wěn)壓芯片</p><p>　　圖2-4 7805穩(wěn)壓芯片實(shí)物圖 圖2-5 7805原理圖</p><

52、p>　　主要參數(shù)如表2-1：</p><p>　　表2-1 7805主要參數(shù)</p><p>　　7805三端穩(wěn)壓芯片，由于它組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，并且價(jià)格便宜等特點(diǎn)，經(jīng)常被使用在電子制作中。</p><p>　　如圖2-4，從正面看引腳至左向右分別為，①腳高電位、②腳接地、③腳接輸出。分

53、別對(duì)應(yīng)附圖2-5所示的VIN、GND、VOUT。7805集成穩(wěn)壓器在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路如下圖2-6所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2為輸入端的濾波電容，C3為輸出端濾波電容，R2為負(fù)載電阻，JP4表示5V穩(wěn)壓電源。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。</p><p>　　圖2-6 7805應(yīng)用電路 </p><p>　　2.4.3驅(qū)

54、動(dòng)芯片L298N</p><p>　　圖2-7 L298N實(shí)物圖 圖2-8 L298N原理圖</p><p>　　L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的就是15腳Multiwatt封裝的L298N，如圖2-7所示。其內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或者一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　由于L298N芯片

55、可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，其輸出電壓最高可達(dá)到50V，并且可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓，加上它可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)，故電路比較簡單，使用比較方便。</p><p>　　如圖2-8所示，L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4.5V～7V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2.5～46 V。輸出電流可達(dá)2.5A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射

56、極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，使之形成電流傳感信號(hào)。L298N可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本課題中我們采用它同時(shí)控制2個(gè)直流減速電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　2.4.4無線模塊</b></p><p>　　圖2-9 無線模塊實(shí)物圖 </p><p>　　四

57、鍵遙控器和超再生固定碼接收模塊所組成四路無線發(fā)射接收電路，如圖2-9，其遙控器的四位數(shù)據(jù)碼對(duì)應(yīng)模塊的四路輸出，可以方便的組成無線遙控發(fā)射接收電路，該產(chǎn)品廣泛適用于廣大電子愛好者的家庭、工業(yè)遙控類電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，可很好的作為單片機(jī)的信號(hào)輸入源，特別適合大中院校學(xué)生電子電路設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的遙控電路部分。超再生帶解碼四路遙控接收模塊可以和發(fā)射器組成四路無線發(fā)射接收電路。使該模塊廣泛適用于廣大電子愛好者對(duì)家庭、工業(yè)遙控類電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和

58、開發(fā)，可很好的作為單片機(jī)的信號(hào)輸入源。接收模塊有自鎖、非鎖、互鎖三種型號(hào)。</p><p>　　非鎖、自鎖、互鎖三種工作方式說明：</p><p>　　非鎖型輸出又稱點(diǎn)動(dòng)輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制，有遙控信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)腳是高電平，遙控信號(hào)消失時(shí)數(shù)據(jù)腳立即恢復(fù)為低電平，適用于如電動(dòng)門、電動(dòng)門鎖、與單片機(jī)對(duì)接等只需要一個(gè)高電平的電路等電路等。&

59、lt;/p><p>　　自鎖型輸出的數(shù)據(jù)腳能實(shí)現(xiàn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)工作邏輯，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。自鎖型四路相互獨(dú)立互不影響，可同時(shí)遙控四路，如燈具的控制等。</p><p>　　互鎖型輸出就是任意一路收到信號(hào)則該路就能一直保持對(duì)應(yīng)的高電平狀態(tài)，接收到任意其它路的數(shù)據(jù)則恢復(fù)到原始狀態(tài)，四路互鎖只能有一路接通，實(shí)際應(yīng)用如電風(fēng)扇檔位開關(guān)電路等。</

60、p><p><b>　　接收板主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　工作頻率：315M</b></p><p><b>　　工作電壓：DC5V</b></p><p>　　工作電流：≤3mA(5.0VDC)</p><p><b>　　工

61、作原理：超再生</b></p><p><b>　　調(diào)制方式：ASK</b></p><p>　　編碼芯片：SC2272（PT2272、PT2294），芯片兼容</p><p>　　靈敏度：優(yōu)于-105dBm(50Ω)</p><p>　　輸出信號(hào)：非鎖（M）</p><p>　　遙控

62、距離：20～50米以上（開闊地）</p><p>　　腳位及使用說明如表2-2：</p><p>　　表2-2接收模塊管腳說明</p><p>　　接收模塊一共有八個(gè)外部接口，上面有英文表示?！?V”表示接電源正極，“ D0、D1、D2、D3”表示輸出，“GND”表示接電源負(fù)極，“ANT”表示接天線端</p><p>　　接收模塊的七根引腳分

63、別為D3、D2、D1、D0、GND、VT、VCC，其中VCC為DC5V的供電端，GND為接地端，VT端為解碼有效輸出端，只要發(fā)射器的數(shù)據(jù)碼有輸出，VT都能同步輸出高電平；D3、D2、D1、D0是2262解碼芯片的四位數(shù)據(jù)輸出端，有信號(hào)時(shí)能輸出5V左右的高電平，驅(qū)動(dòng)電流約2mA，與發(fā)射器的四位數(shù)據(jù)碼輸出一一對(duì)應(yīng)。接收模塊不焊天線也能接收信號(hào)，為提高接收靈敏度，可以用一根長度約為23厘米的軟導(dǎo)線直接焊接到天線孔處。發(fā)射器可以用固定碼四鍵遙控

64、器或者帶編碼四路發(fā)射模塊。 </p><p><b>　　2.5 PCB繪制</b></p><p>　　PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是電子設(shè)計(jì)制作中重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，也是電子元器件電氣連接的提供者。因?yàn)樗遣捎秒娮佑∷⑿g(shù)制作的，所以又被叫做“印刷”電路板。</p>

65、<p>　　出于成本、美觀和方便性的考慮，本次設(shè)計(jì)采用雙層板（Double-Sided Boards）， 這種電路板的兩面都可以布線，加上合理使用導(dǎo)孔（via），使布線可以互相交錯(cuò)，并且印制價(jià)格還單層板相差無幾。</p><p>　　制作PCB板首先要設(shè)計(jì)圖紙大小，圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，一個(gè)合適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步。然后再設(shè)置Protel 99的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格

66、點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，這里參數(shù)我選擇使用系統(tǒng)默認(rèn)值。再其次是旋轉(zhuǎn)并放置零件，導(dǎo)入預(yù)先生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)表，對(duì)整體布局有一個(gè)初步的規(guī)劃。然后就是根據(jù)實(shí)際需要布線，以及調(diào)整線路和元件之間的位置。</p><p>　　2.5.1 PCB繪制要點(diǎn)</p><p>　?。?）開關(guān)電源PCB排版基本要點(diǎn)</p><p>　　旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應(yīng)該盡量

67、的小，多個(gè)電容并聯(lián)能改善電容的阻抗特性；電解電容器一般都有很大的電容量和很大的等效串聯(lián)電感。由于它的諧振頻率很低，所以只能使用在低頻濾波上。為了改善電容的高頻特性，多個(gè)不同特性的電容器可以并聯(lián)起來使用；</p><p>　　電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)該盡量的小，電感引腳焊盤之間的距離應(yīng)越遠(yuǎn)越好；</p><p>　　盡量避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線；</p><p>

68、;　　開關(guān)電源中有許多由功率器件所組成的高頻環(huán)路，如果對(duì)這些環(huán)路處理得不好的話,將會(huì)對(duì)電源的正常工作造成很大影響。為了減小高頻環(huán)路所產(chǎn)生的電磁波噪音，高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能的減?。?lt;/p><p>　　過孔放置遵循不破壞高頻電流在地層上的路徑的原則；必須避免在高頻電流返回路徑上放置過多過孔。否則，地層上高頻電流走線會(huì)遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過孔的話，過孔之間應(yīng)留出一些空間使高頻電流可以順利通過；

69、</p><p>　　系統(tǒng)板上不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過單點(diǎn)與電源接地層相連接；</p><p>　　開關(guān)電源功率電路和控制信號(hào)電路元器件需要連接到不同的接地層，這二個(gè)地層一般都是通過單點(diǎn)相連接。 </p><p>　?。?）單片機(jī)PCB板的設(shè)計(jì)原則需要遵循的如下原則：　</p><p>　　1） 在元器件的布局方

70、面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得近一些，例如時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都容易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們相對(duì)靠近些。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電大電流電路、開關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的存儲(chǔ)電路和邏輯控制電路，減小噪聲干擾。如果可能的話，可以將這些電路另外制成PCB，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。</p><p>　　2）盡量在關(guān)鍵元件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實(shí)際上，

71、印制電路板走線、引腳連線和接線等都可能出現(xiàn)較大的電感效應(yīng)。而較大的電感可能會(huì)在Vcc走線上引起嚴(yán)重的開關(guān)噪聲尖峰。在VCC與電源地之間安放一個(gè)0.1uF的電子去耦電容來防止Vcc走線上開關(guān)噪聲尖峰。并且最好是使用瓷片電容，這是因?yàn)檫@種電容具有較低的靜電損耗（ESL）和高頻阻抗，另外瓷片電容溫度和時(shí)間上的介質(zhì)穩(wěn)定性也很不錯(cuò)。在安放去耦電容時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　在印制電路板的電源輸入端跨接100u

72、F左右的電解電容，如果體積允許的話，電容量應(yīng)該盡量的大。</p><p>　　對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲(chǔ)元件，應(yīng)該在電源線（Vcc）和地線之間接入去耦電容。</p><p>　　原則上每個(gè)集成電路芯片的旁邊都需要放置一個(gè)0.01uF的瓷片電容，如果電路板的空隙太小而放置不下，可以在每10個(gè)芯片左右放置一個(gè)1～10的鉭電容。</p><

73、p>　　電容的引線不能太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。</p><p>　　3）在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線的種類有很多，有系統(tǒng)地、邏輯地、模擬地等，地線是否布局合理，將在很大程度上決定電路板的抗干擾能力。在設(shè)計(jì)地線和接地點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)問題:</p><p>　　邏輯地和模擬地要分開布線，不能合用，將它們各自的地線分別與相應(yīng)的電源地線相連。在設(shè)計(jì)時(shí)，模擬地線應(yīng)盡量加粗，而

74、且盡量加大引出端的接地面積。一般來講，對(duì)于輸入輸出的模擬信號(hào)，與單片機(jī)電路之間最好通過光耦進(jìn)行電器隔離。</p><p>　　地線應(yīng)盡可能的粗。假如地線很細(xì)的話，那么地線電阻將會(huì)較大，造成接地電位隨電流的改變而改變，致使信號(hào)電平不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致電路的抗干擾能力下降。在布線空間允許的情況下，要保證主要地線的寬度至少在2～3mm以上，元件引腳上的接地線應(yīng)該在1.5mm左右。</p><p>　

75、　在設(shè)計(jì)邏輯電路的PCB板時(shí)，其地線應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式，以提高電路的抗干擾能力。</p><p>　　2.5.2 PCB繪制中出現(xiàn)的問題及解決方法</p><p>　　做好PCB之后要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，因?yàn)橹谱饕粋€(gè)PCB板的成本較貴，而且修改也比較麻煩，如果出現(xiàn)重大錯(cuò)誤甚至?xí)筆CB板完全作廢。在經(jīng)過認(rèn)真的檢查和修改后，課題最終制作出來的PCB板出現(xiàn)了以下幾個(gè)錯(cuò)誤：</p><

76、;p>　　標(biāo)注不全：為了方便檢查布線可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，將標(biāo)注去掉，簡潔PCB，最后卻忘記補(bǔ)回關(guān)鍵標(biāo)注，導(dǎo)致焊接時(shí)元件擺放位置不能清晰的辨認(rèn)。</p><p>　　解決方法：結(jié)合原理圖和PCB圖進(jìn)行元器件的焊接。</p><p>　　鏡像操作錯(cuò)誤：在畫PCB圖時(shí)，對(duì)光耦進(jìn)行了錯(cuò)誤的‘X鏡像’操作，導(dǎo)致需要將光耦焊到背面，與初衷不符。</p><p>　　解決方法：

77、影響較小，直接焊在背面。</p><p>　　封裝錯(cuò)誤：自己繪制的L298N封裝焊盤孔徑過小。</p><p>　　解決方法：用工具刀小心將焊盤擴(kuò)大，并且焊接時(shí)注意用足量的焊錫，保證L298N引腳與PCB良好導(dǎo)通。</p><p><b>　　2.6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)從硬件入手，分析比較了ATm

78、ega16單片機(jī)、7805穩(wěn)壓芯片、驅(qū)動(dòng)芯片L298N和無線模塊，并始終把實(shí)用性作為考慮的重要比較因素之一。詳細(xì)分析了PCB的制作過程和注意事項(xiàng)，通過對(duì)硬件上各功能模塊設(shè)計(jì)要求的了解，為正確編寫相應(yīng)模塊的測試與應(yīng)用程序打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1智能遙控窗簾系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p>&l

79、t;p>　　（1）軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)是智能遙控窗簾系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的另一個(gè)主要任務(wù)。它是把許多事物和問題抽象起來，并且抽象它們不同的層次和角度。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)計(jì)要比硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜和困難，大部分情況下工作量都較大，特別是對(duì)那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。</p><p>　　在考慮一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目時(shí)，就需先分析該系統(tǒng)在完成任務(wù)時(shí)軟硬件所需要承擔(dān)哪些工

80、作。本系統(tǒng)中的一些任務(wù)可用軟件完成，同時(shí)也可以用硬件構(gòu)成，考慮到ATmega16單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)的功能優(yōu)勢：虛定義各輸入/輸出（I/O）的功能、數(shù)據(jù)的傳輸交換形式、與外部設(shè)備接口及它們的地址分配、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的使用區(qū)域、主程序子程序使用的空間、數(shù)據(jù)暫存區(qū)的選擇等等因素。本章介紹的功能將由軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)將很大程度上決定系統(tǒng)的能否正確反應(yīng)和反應(yīng)速度并影響使用者的用戶

81、體驗(yàn)。</p><p>　?。?）軟件設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　設(shè)計(jì)對(duì)于分析模型應(yīng)該是可跟蹤的：軟件的模塊應(yīng)該可以被映射到多個(gè)需求上； </p><p>　　不要把設(shè)計(jì)直接當(dāng)成編寫程序；</p><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的模擬實(shí)際情況；</p><p>　　設(shè)計(jì)應(yīng)該表現(xiàn)出一致性與可重復(fù)性；</p&

82、gt;<p>　　評(píng)審設(shè)計(jì)以減少語義性的錯(cuò)誤。</p><p><b>　　（3）系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖3-1所示，現(xiàn)說明其具體工作過程：按鍵C、D分別控制電機(jī)1和電機(jī)2，通過它可以分別切換兩個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，指示燈顯示為暗，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)處于遙控狀態(tài)時(shí)，指示燈顯示為亮，此時(shí)通過按

83、鍵A、B可以分別控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)；當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，指示燈閃爍顯示，此時(shí)控制器將根據(jù)外界光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使室內(nèi)處于一個(gè)最適宜的光照環(huán)境。</p><p>　　圖3-1：系統(tǒng)流程圖</p><p>　　3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，直流減速電機(jī)需要正確的辨別信號(hào)，并及時(shí)作出相應(yīng)的動(dòng)作：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)。&l

84、t;/p><p>　　3.2.1電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)流程圖</p><p>　　系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)流程圖如圖3-2所示，當(dāng)PD4、5使能時(shí)，判斷PC0～3的端口輸出值，當(dāng)輸出值為0101或1010時(shí)，電機(jī)分別正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖3-2：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)流程圖</p><p>　　3.2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)系

85、統(tǒng)處于遙控狀態(tài)時(shí)，分別判斷PD4、PD5口是否使能，即電機(jī)1與電機(jī)2是否處于激活狀態(tài)，然后通過KEY-A鍵和KEY-B鍵控制PC0～PC3口的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的停轉(zhuǎn)、正傳以及反轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制時(shí)，首先判斷PD4、PD5口是否使能，再將接受到的電壓變化進(jìn)行相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換，控制PC0~PC3口的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。</p><p>　　3.3 AD程序設(shè)

86、計(jì)</p><p>　　通過ATMEGA16單片機(jī)內(nèi)置的ADC和外置光電傳感器，當(dāng)外部光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，通過單片機(jī)內(nèi)置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而控制PD0~PD3的輸出。</p><p>　　3.3.1 AD流程圖</p><p>　　AD流程圖如圖3-3所示，控制器將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，輸出相應(yīng)的電信號(hào)。&l

87、t;/p><p>　　圖3-3：AD流程圖</p><p>　　3.3.2 AD程序設(shè)計(jì)</p><p>　　ATmega16具有10位精度、0.5 LSB的非線性度、±2 LSB的絕對(duì)精度、65 - 260 µs的轉(zhuǎn)換時(shí)間、最高分辨率時(shí)采樣率高達(dá)15kSPS等特點(diǎn)的10位的逐次逼近型ADC。</p><p>　　ADC與一個(gè)

88、8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對(duì)來自端口A的8路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。單端電壓輸入以0V（GND）為基準(zhǔn)。器件還支持16路差分電壓輸入組合。兩路差分輸入（ADC1、ADC0與ADC3、ADC2）有可編程增益級(jí)，在A/D轉(zhuǎn)換前給差分輸入電壓提供0dB（1x）、20dB（10x）或46dB（200x）的放大級(jí)。七路差分模擬輸入通道共享一個(gè)通用負(fù)端（ADC1），而其他任何ADC輸入可做為正輸入端。如果使用1x或10x增益，可得到8位分辨率。如

89、果使用200x增益，可得到7位分辨率。</p><p>　　ADC包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定。</p><p>　　ADC由AVCC 引腳單獨(dú)提供電源。</p><p>　　轉(zhuǎn)換結(jié)束后（ADIF為高），轉(zhuǎn)換結(jié)果被存入ADC結(jié)果寄存器（ADCL, ADCH）。</p><p>　　單次轉(zhuǎn)換的結(jié)果如式3-1

90、：</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　式中，VIN 為被選中引腳的輸入電壓，VREF為參考電壓。0x000代表模擬地電平，0x3FF代表所選參考電壓的數(shù)值減去1LSB。</p><p>　　如果使用差分通道，結(jié)果如公式3-2：</p><p><b>　?。ㄊ?-2）<

91、/b></p><p>　　式中，VPOS為輸入引腳正電壓，VNEG 為輸入引腳負(fù)電壓，GAIN 為選定的增益因子，且VREF 為參考電壓。結(jié)果用2的補(bǔ)碼形式表示，從0x200 （-512d）到0x1FF（+511d）。如果用戶希望對(duì)結(jié)果執(zhí)行快速極性檢測，它充分讀結(jié)果的MSB（ADCH中ADC9）。如果該位為1，結(jié)果為負(fù)；該位為0，結(jié)果為正。圖3-4給出了差分輸入域的解碼。</p><p

92、>　　圖3-4：差分輸入域解碼</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)詳細(xì)分析了軟件設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容和原則，并對(duì)其中的各個(gè)功能模塊，包括電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊和ADC（Analog-to-Digital Converter）模塊的功能實(shí)現(xiàn)過程，尤其是AD轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)，既給出了詳細(xì)的配置方式及重要的參數(shù)的設(shè)置，又給出了功能實(shí)現(xiàn)的程序流

93、程圖。</p><p><b>　　4設(shè)計(jì)與問題說明</b></p><p>　　4.1光敏元件問題的說明</p><p>　　4.1.1靈敏度問題 </p><p>　　設(shè)計(jì)選用的光敏電阻如圖4-1。內(nèi)置微信號(hào)CMOS放大器、高精度電壓源和修正電路，具有輸出電流大，工作電壓范圍寬，溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn) 。結(jié)合實(shí)

94、際測量得到光敏電阻在不同光照強(qiáng)度下的阻值，通過調(diào)節(jié)與其串聯(lián)的電阻阻值，實(shí)現(xiàn)靈敏度和精確度的最大化。光敏電阻主要參數(shù)如表4-1所示。</p><p><b>　　圖4-1：光敏電阻</b></p><p>　　表4-1：光敏電阻主要參數(shù)</p><p>　　4.1.2如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)停機(jī) </p><p>　　解決如何停機(jī)的問

95、題。在設(shè)計(jì)過程中使用巧妙的停機(jī)方法：</p><p>　　由于我們采用的無線模塊是非鎖型，所以當(dāng)檢測到的輸入信號(hào)為0時(shí)，通過相應(yīng)的軟件程序控制，電機(jī)就能停止運(yùn)轉(zhuǎn)；</p><p>　　當(dāng)處于光感自動(dòng)控制時(shí)，通過單片機(jī)的AD測量比較，當(dāng)電機(jī)的電壓變化小于一定值時(shí)，電機(jī)就能停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　4.1.3解決電機(jī)誤動(dòng)作 </p><p>

96、;　　解決電機(jī)的誤動(dòng)作。相對(duì)于不同的個(gè)人，在室內(nèi)所需求的光照強(qiáng)度可能會(huì)有所不同，這里對(duì)不同的人群做相應(yīng)的調(diào)查并結(jié)合實(shí)地測量結(jié)果，如表4-2所示：</p><p>　　表4-2：相應(yīng)光照強(qiáng)度下的電機(jī)動(dòng)作</p><p>　　當(dāng)外部光線過暗或者外界環(huán)境為夜晚時(shí)，電機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。由于電阻值一直大于40k，電機(jī)將一直處于上升動(dòng)作，所以需要用光敏電阻對(duì)外部環(huán)境的光線進(jìn)行多次檢測，比較電壓當(dāng)前值與前

97、一次值，當(dāng)電壓變化小于一定值，則表明室內(nèi)外亮度一致，電機(jī)停止上升動(dòng)作。</p><p>　　4.2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的說明</p><p>　　系統(tǒng)所使用的電機(jī)是額定電壓為12 V的小功率電機(jī)，通過計(jì)算，驅(qū)動(dòng)電路完全能夠驅(qū)動(dòng)該電機(jī)。</p><p>　　系統(tǒng)采用了L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，只要調(diào)節(jié)L298N的IN1~4之間的輸入信號(hào)，就可以分別改變OUT1~4的輸出狀態(tài)，方

98、便實(shí)現(xiàn)2個(gè)電機(jī)的分別正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　在窗簾的控制的實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)速問題也是其中重要一環(huán)，設(shè)計(jì)所采用的電機(jī)力矩較大，高達(dá)1.4kg.cm，可以容易拖動(dòng)日常所使用的窗簾。而且可以通過使用外部的機(jī)械設(shè)計(jì)來解決其轉(zhuǎn)速問題。如通過齒輪控制來調(diào)整轉(zhuǎn)速。</p><p>　　4.3無限模塊選擇問題的說明</p><p>　　無線模塊通常包含兩個(gè)部分，包

99、括手持發(fā)射器和控制終端接收器。通過按鍵操作使用手持發(fā)射端發(fā)出命令，信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算變換，并行、串行程序控制和誤差修正糾錯(cuò)等信號(hào)處理，形成的數(shù)字碼載波經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出無線電波。并由控制終端接收讀取，通過載波信號(hào)變送器和解調(diào)譯碼操縱內(nèi)容為代表的數(shù)字信號(hào)處理、放大驅(qū)動(dòng)繼電器控制發(fā)布的信號(hào)。</p><p>　　現(xiàn)代意義上的無線遙控是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的非接觸遙遠(yuǎn)控制，在航空航天、工業(yè)控制、家電生活領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。無線遙控和無線傳

100、輸系統(tǒng)相比有線和紅外設(shè)備具有更高的移動(dòng)自由度。由此使無線遙控裝置和無線傳輸系統(tǒng)在家電領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。相對(duì)電線連線的優(yōu)點(diǎn)在于安裝成本低，提高了靈活性并降低了維護(hù)成本。目前無線遙控系統(tǒng)在工業(yè)界和大工業(yè)環(huán)境中都有著巨大的應(yīng)用。在工業(yè)中如機(jī)器控制、裝置控制、轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、壓力機(jī)控制、地面和空中傳送系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)倉儲(chǔ)等。在廠房公用設(shè)施方面如工業(yè)用門、門形框架、升降柜、工業(yè)照明和電機(jī)平臺(tái)控制等。而它在生活家居上的應(yīng)用也越來越廣泛，如家庭安全防范系統(tǒng)、

101、室內(nèi)照明控制、遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)等等。</p><p><b>　　4.3.1計(jì)劃方案</b></p><p>　　使用nRF24L01無線模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)的遙控功能。nRF24L01是一款全球性，免許可證的2.4GHz SM單片射頻收發(fā)器件。其成本低，設(shè)計(jì)融合了高通信(高達(dá)2 Mbit/s)與低功耗(接收器電流僅為12.5 mA)的特點(diǎn)。并且內(nèi)置頻率合成器、功率

102、放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行相應(yīng)的配置。</p><p>　　nRF24L01功耗很低,當(dāng)其以-6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9mA;接收時(shí)，工作電流只有12.3mA，這種多低功率工作模式使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。如內(nèi)置模式的省電模式(電流400nA)和待機(jī)模式(130μs，開機(jī)時(shí)32μA)，可以輕松實(shí)現(xiàn)能耗的顯著降低。但與SC2

103、272相比，發(fā)送時(shí)需要加一個(gè)單片機(jī)進(jìn)行編碼，考慮到成本和難易程度，并結(jié)合到窗簾控制所需要的功能比較簡單，最終放棄了此方案。</p><p><b>　　4.3.2最終方案</b></p><p>　　使用遙控解碼電路 SC2272。</p><p>　　SC2272是與SC2262配對(duì)使用的一塊遙控解碼專用集成電路。采用CMOS工藝制造，最大擁

104、有12位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)531441（或312）個(gè)地址的代碼編寫。其多地址編碼的特性極大的減少了碼間沖突，以及非法對(duì)編碼進(jìn)行掃描以使之錯(cuò)誤匹配的可能性。內(nèi)部電路如圖4-1所示。</p><p>　　SC2272具有以下幾點(diǎn)特性</p><p>　　很寬的工作電壓范圍，可以在2V到13V之間的Vcc下工作；</p><p>　　外接一個(gè)電阻的振蕩器；<

105、/p><p>　　高達(dá)12位的三態(tài)地址管腳或6位數(shù)據(jù)管腳；</p><p>　　很低的功耗和較強(qiáng)的噪聲抑制能力；</p><p>　　具有鎖存型和瞬態(tài)輸出型兩種狀態(tài)。</p><p>　　圖4-1 SC2272內(nèi)部電路圖</p><p><b>　　4.4本章小結(jié)</b></p><

106、;p>　　本章節(jié)詳細(xì)分析了光電傳感和電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問題，并對(duì)具體問題提出了相應(yīng)的解決方法。在無線模塊的選擇上，分析對(duì)比了兩個(gè)方案的特點(diǎn)，最終選出最優(yōu)方案，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的研究。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　無線遙控智能控制已經(jīng)成為當(dāng)前智能家居領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本次課題提出了一個(gè)基于單片機(jī)的智能遙控窗簾設(shè)計(jì)，

107、系統(tǒng)以AVR單片機(jī)作為控制核心，并配以各種外設(shè)比如光電傳感器、無線模塊以及電機(jī)，采用軟硬件結(jié)合的方法，初步實(shí)現(xiàn)窗簾的智能控制。其中硬件部分包括硬件電路的設(shè)計(jì)及制板調(diào)試，軟件部分包括各個(gè)功能模塊的流程圖設(shè)計(jì)，及滿足系統(tǒng)的測試、控制要求的程序編寫。最后，結(jié)合所設(shè)計(jì)的方案，研究了高效高擴(kuò)展性智能窗簾的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　本文的主要工作如下：</p><p>　　通過查閱相關(guān)

108、領(lǐng)域的文獻(xiàn)資料，了解智能家居的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并結(jié)合目前國內(nèi)外智能窗簾產(chǎn)品的特點(diǎn)，提出現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)與不足之處，通過對(duì)各個(gè)硬件模塊的分析，完成了應(yīng)用于智能家居的智能窗簾系統(tǒng)的開發(fā)，包括軟硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)測試。</p><p>　　根據(jù)選擇的ATMega16單片機(jī)，設(shè)計(jì)各個(gè)應(yīng)用模塊的工作方式，并編寫相應(yīng)的測試程序，實(shí)現(xiàn)遙控控制的功能，并通過采集光電傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后做相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控。</p>

109、<p>　　分析了單片機(jī)內(nèi)置AD的處理功能，提出通過AD轉(zhuǎn)化結(jié)合光電模塊，通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能控制電機(jī)的方法。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容已經(jīng)完成，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能。但是將來還可以通過更進(jìn)一步的研究，使其更加的完善。</p><p>　　硬件上需要加入液晶顯示、定時(shí)芯片等擴(kuò)展的接入，由于時(shí)間和前期考慮不周全的原因，故將這些作為擴(kuò)展模塊，有待進(jìn)一步探討開發(fā)。<

110、/p><p>　　ATMEGA16功能強(qiáng)大，本設(shè)計(jì)中只是使用了其中部分功能，還有諸多端口可以進(jìn)行擴(kuò)展。下一步工作主要圍繞端口功能擴(kuò)展進(jìn)行，研究智能遙控窗簾其他功能的實(shí)現(xiàn)：包括網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)采集、記憶功能、能耗優(yōu)化等。</p><p>　　在智能遙控系統(tǒng)中，低功耗設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要、非常具有實(shí)際意義的工作。但目前對(duì)智能家居系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)尚處在不完善階段，對(duì)其系統(tǒng)性的研究也較少。因此，未來需要對(duì)

111、低功耗軟硬件設(shè)計(jì)作更深入研究，實(shí)現(xiàn)智能家居的高性能低功耗目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　代巖峰.淺談室內(nèi)設(shè)計(jì)中窗簾的軟裝飾意義[J].科教文匯(上旬刊)，2009-12</p><p>　　Brad A. Myers.Using handhelds for wireless remote control

112、 of PCs and appliances[J]. January 2004</p><p>　　S. S. Sonavane, V. Kumar and B. P. Patil. Component Choice for Low Power Wireless Sensor Networks Node. International Journal of Computer, Information Technol