智能窗控制系统详解.ppt

本设计用ATmega16单片机为系统的控制芯片，可通过BC7281键盘实现窗帘自动和手动控制，并能够通过LCD液晶屏来显示菜单，从而使用户能够根据需求选择窗帘的工作模式。通过检测外界光照强度，并运用A/D转换将其送给ATmega16单片机，单片机将其与设置的光强进行比较从而控制直流机正反转，实现窗帘的开关。单片机通过采集有无雨水和风速来控制窗户的开和关。1.功能要求与关于项目的选择2.方案论证3.系统的基本方案及框架图4.系统硬件电路的设计5.程序流程图6.硬件清单7.心得与体会1.功能要求（1）利用四个按键来控制窗帘的四种开度，通过按下不同的按键来使窗帘达到相应的开度。（2）利用光敏电阻，根据不同的环境下的光照强度不同从而实现窗帘的开启与关闭。（3）示教复现功能：按照基本要求第（1）项的遥控控制方式，顺序实现窗帘的“全关—位置1—位置2—全开—位置2—位置1—全关”，每两种开度操作之间可任意移动，然后可重复这一过程；（4）增加风力、雨水传感器，自动实现窗的开关。1.1关于项目的选择在还没有确定项目的时候，组内成员对选择项目有很多想法。有的想新奇一些选择木棒测量这一项目，也有想弄些有难度的像智能机械手，还有想弄一些实用的，如温控系统。但经过热烈的讨论，以及实际情况（组内没有参加过此类项目设计的组员）限制，我们最后还是选择了相比之下，较为简单的窗帘自动控制系统。2.1单片机的选择方案一：采用传统的89C51芯片为控制核心。具有4KB的程序存储器，128KB的数据存储器，64KB的片外存储器寻址能力，64KB的片外数据存储器寻址能力，32根输入/输出线，1个全双工异步串行口，2个16位定时/计数器，5个中断源，2个优先级。但数学处理能力差，没有ISP下载线及SPI接口，功能单一，运算速度慢，控制过程比较烦琐。方案二：采用Atmega16芯片为控制核心。具有高性能、低功耗以及运算速度快的8位AVR微处理器，32个8位通用工作寄存器，全静态工作，16KB的系统内可编程Flash,内存大、数学处理能力强，上电复位以及可编程的掉电检测，支持扩展的片内调试功能，32个可编程I/O口，功耗小。可通过ISP下载线写入程序，其SPI接口可用于对无线通讯模块的控制，也可以通过SPI口扩展内存。由于Atmega16芯片的程序存储器比较大，接口丰富，扩展功能强，具有可与PTR8000连接的SPI口，且运行速度快。故采用方案二。2.2电机的选择方案一：采用普通直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现无级调速。但直流电机控制要求较高,特别是在低速时,很容易出现超调,引起整个系统的震荡.方案二：采用步进电机。步进电机能够快速的启动和反转，也能够快速的停止，转换精度更高，控制更加灵活。但其体积比较大，且需要交步进机驱动器来驱动，价格也比较昂贵。由于本项目已经明确要求不得使用步进电机，根据实际条件我们选用直流电机。直流电机体积小,安装方便,且不需驱动器,连接一个驱动电路即可控制电机的正反转,抑制在低速时引起的超调。所以我们选择方案一。3.1系统的基本方案（1）用L298电路驱动直流机，用直流机控制窗帘的上升、下降及停止，实现窗帘的四种位置的控制。（2）由于缺少风力传感，只得添加一个风扇来担当；当风扇转动时默认为刮大风，窗帘关闭，反之这窗帘保持在原来的位置。（3）自制一个水槽，在水槽的底端固定两个探针，在没有雨水时探针是断开的；当检测到有雨水落下时，两个探针导通，窗户自动关闭。（4）自制一个光照强度模拟装置，通过控制发光二极管的亮灭来模拟光照的强弱，从而实现窗帘的开关。3.2系统框架图本系统主要由单片机、液晶显示、键盘、电动机及传感电路等部分组成。其基本框架图如右图所示。4.1ATmega16部分与ATmega16单片机相连的有传感检测电路、BC7281键盘显示系统电路、LCD液晶显示电路等几部分框架图如下图。本电路结构将实现数据的接收和采集以及窗户的开和关、窗帘的四种位置控制。4.2直流机驱动部分电路及速度控制电源部分电路4.3L298驱动部分恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N。L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管