基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计 毕业设计

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1、 毕 业 设 计 说 明 书毕 业 设 计 说 明 书 设计题目设计题目: : 基于单片机的光控自动窗帘控制系统设计 专业班级：专业班级：机械设计制造及其自动化（专升本）机械设计制造及其自动化（专升本）10011001 班班 1 目录 1. 1. 背景意义背景意义 . 3 1.11.1 光控自动窗帘系统的背景、意义光控自动窗帘系统的背景、意义 3 1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状 4 2.2.方案论述方案论述 8 2.12.1 方案设计说明方案设计说明 . 8 2.22.2 方案选择说明方案选择说明 . 8 3.3.硬件设计硬件设计 . 10 3.13.1 光电传感器信号采集模块设计

2、光电传感器信号采集模块设计 . 10 3.23.2 单片机信号处理模块设计单片机信号处理模块设计 14 3.33.3 执行单元模块设计执行单元模块设计 18 4 4. .软件设计软件设计 . 24 4.14.1 程序流程程序流程 . 24 4.24.2 程序设计程序设计. 25 5. 5. 总体设计总体设计 27 PROTELPROTEL 总电路图总电路图相对湿度: 90MAX;安装位置:轴水平或垂直安装 绕组直流电阻(20) 3010 绕组电感 32mH20 定位转矩 11.8mN.m REF 保持转矩 210mN.m(I=0.4A) 最大空载起动频率 2000pps 最大空载运行频率 30

3、00pps 温升(两相同时通以额定 电压 12V) 80 K； 步距角精度 1.8 0.09 转动惯量 38g.cm2 重量 0.20Kg REF 轴向间隙 0.08mm 径向间隙 0.02mm 轴伸径向图跳动 0.025mm 安装配合面垂直度 0.03mm 安装配合面同心度 0.05mm 电机定子铁芯与接线端子间冷态绝缘电阻应大于 100M(用 DC500V 兆欧表测量)； 3.3.3 执行单元模块电路连接 23 （1）电机驱动电路连接 本文主要采用 L298，通过单片机的 I/O 输入改变芯片控制端的电平，改变绕组脉冲信号的顺 序即可对电机实现正反转。 L298 的输入引脚与单片机的 P1

4、.0P1.3 口分别相连，IN1IN4 引脚从单片机输入控制电平， 控制步进电机的正反转，OUT1OUT4 分别接步进电机的四个相线，ENA、 ENB 接控制使能端 控制步进电机的转、停。当 ENA、 ENB 同时接高电平时 L298 芯片是工作的，即使能端有效， 控制IN1IN4引脚电平的频率即可控制步进电机的转速。 芯片的输出引脚分别接2个续流二极管， 起到保护电路作用。芯片的 VCC 和 VSS 引脚与地必须连接 100nF 电容器，图中 0.1F 和 100 F 电容并联即为 100nf。 对本自动系统的设计还必须满足用户想要窗帘停的某一位置停下来的需求，为此设计了步进 电机停止开关，

5、 为简化程序， 更加利用 L298 芯片本身的功能， 本文采用了一个单刀双掷开关 SW1， 开关一端接使能端 ENA、 ENB，另两端一段接+5V 的电源，为芯片使能端提供高电平，另外一 端接地，限制使能端的使用，当开关接到地时，两个使能端接地，L298 芯片不再起作用，电机停 止运动，由此达到停止的目的。 电机控制窗帘的两个极限位置-窗帘的两端，要能使电机停下来，这一问题的解决有两 种方案，一种是计算步进电机在窗帘开合长度中所要转的圈数，根据步进电机本身的步长计算电 机转数，写入程序里进行控制，还有一种是利用行程开关进行控制，当窗帘走到极限位置时会碰 到行程开关，使行程开关闭合，这里的行程开

6、关是接地和使能端的，开关闭合就是关闭使能端， 电机停止转动，分析比较这两种方案，认为后一种较为简便且使居室的严密性得到保证，因为受 限于步进电机本身的精确度和丢步失步现象，电机难免不会在某一时刻出现丢步，是窗帘在还没 完全拉合的状态下停止。 行程开关控制步进电机极限位置停止：天亮时，光敏传感器接受到高电平，依程序所设步进 电机正转，顺时针转动，窗帘以某一速度被慢慢拉开，走到极限位置时，窗帘碰到右端的行程开 关 SW3，开关闭合使能端关闭，电机停止转动。当天暗时，光敏传感器输出低电平，电机要逆时 针转动了，窗帘打开，障碍物去除，开关断开，使能端打开，电机反转，同样电机反转碰到左边 的行程开关 SW4 时，开关闭合，使能端关闭，电机停止转动。 鉴于上述考虑，我的设计电路图如下所示： 24 图 12 L298 控制电机电路 图 13 行程开关电路部分 4 4 软件设计软件设计 4.14.1 程序流程程序流程 51 单片机的