智能遥控窗帘系统设计

智能遥控窗帘系统设计摘要随着电子技术和自动化技术的发展，人们对生活质量的要求越来越高。

家用电器产品也在不断的更新换代。

从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。

此次要设计的就是红外遥控窗帘。

它是采用89C2051单片机的最小系统设计，控制一个220V的可逆、直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。

关键词：遥控，红外线，编码，抗干扰，智能，串行口1引言当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。

其中单片机问世不久，然而体积小、廉价、功能强，其销售额每年近80%的速度增长。

它的性能不断提高，适用范围越来越宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位【1】。

近几年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高，城市建设步伐的加快，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆拔地而起。

进入寻常百姓的家用电器品种与数量愈来愈多，这些家用电器有的能减轻人们的家务、有的能丰富人们的文娱生活，有的则能提高人们的生活质量……为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品性能也在不断的更新挽代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。

与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。

但价格相当昂贵，不能普及。

所以设计的目标就是实现功能全、造价省。

能够进入大众生活。

一款使用微电脑管理的、红外遥控器控制的多功能窗帘，控制器符合当今的发展趋势。

该窗帘控制器采用89C2051单片机的最小系统设计，控制一个220V的可逆、直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。

窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远程手动开、手动关和手动停控制；可以执行事先输入的开启时间和关闭时间进行时间控制；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。

三种工作方式可以方便地进行选择，当选择时间控制的方案时，数码管还能显示当时小时和分钟时间，不过时间数据只能顺序显示，显示一遍后，略等片刻再显示下一遍时间。

另外、电机拉动窗帘的工作的时间长度，电机工作的时候是否有鸣响提示，以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置【16】。

2 概述随着电子科学技术的发展，遥控技术在高科技研究、工农业生产、通讯技术、军事技术、家用电器等诸多领域得到了广泛地应用，特别是随着各类遥控专用集成电路的不断问世，使得各类遥控设备的性能也更加优越可靠，功能更加完善【3】。

遥控种类繁多，有声控、无线电控制、红外线控制等。

其中还包含着各种不同类型的控制。

我在本次设计中主要研究的是利用单片机的智能红外线遥控电路的设计。

2.1选题背景随着科学的发展，社会的进步，人民生活水平的提高，工作压力也越来越大，人人都希望回到家或是在办公室都有一个舒适的环境。

能得到很好的休息，这就使得自动化技术快速发展。

当今，遥控已经很普遍。

但不是说就没有他的研究价值，为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品性能也在不断的更新挽代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。

红外线遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。

由于红外线遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。

因此，彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃以及遥控汽车路牌等其它小型装置上也纷纷采用红外线遥控。

与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。

但价格相当昂贵，不能普及。

所以，现在的重点是如何研制出功能全、造价省的家用自动控制装置【13】。

同时，单片机也有它突出的优点。

从1974年开始，单片机就以它的体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等特点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家电电器、医用设备、航天航空、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

单片机的发展经历了四个阶段。

可预见单片机的发展趋势将是向大容量、高性能话、外围电路内装化等方面发展，也就是对CPU、存储器、片内I/O的改进，低功耗，特别是系统的单片机是目前单片机发展的重要趋势。

而从目前国内对单片机的需求来看：在未来几年里，8位、16位单片机将是单片机的发展主流，它的新发展表现在：（1）CPU功能的增加（2）内部资源的增多（3）引脚的多功能化（4）低电压、低功耗。

正因为单片机有着如此多的优点，单片机在工业控制中和家用电器等上的应用中独占鳌头，故又称为微控制器（Microcontroller）（1）因为它具有“小、轻、廉、省”的特点，尤其耗电少，又可使供电电源的体积小、重量轻，所以特别适用于“电脑型产品”，在家电、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品上得到应用。

（2）适用于仪器仪表，不仅能完成测量，还具有处理、监控等功能，易于实现数字化和智能化。

（3）广泛应用于打印机、绘图仪等许多计算机外围设备，特别是用于智能终端，可大大减轻主机负担。

（4）用于各种工业控制，如温度控制、液面控制、生产线顺序控制等【2】。

上述的归纳还不够完整，但已知单片机的应用已渗透到国民经济的各个领域，极大地推动了计算机技术的普及，而且可以预见，随着单片机性能的进一步提高，它的应用将更趋广泛。

它对我国许多产品的升级换代、工厂企业的设备更新都将起着十分巨大的作用。

所以利用单片机可以实现较多的功能的前提下降低设计、生产成本。

2.2设计思路2.1.1主要任务课题设计的主要任务就是实现红外信号的发射和接收。

保证发射出的信号要有足够的强度，在传播过程中要能有防止其他无线电信号的干扰能力。

同时接收机要能够在足够远的距离上接收到准确的控制信号，起到控制电路工作的作用。

2.1.2工作原理和用电磁波用作无线电遥控的信号传播媒介一样，在红外遥控电路中用红外线作为红外线遥控的信号传播媒介。

借助于红外线具有直线传播的特性，利用专用的红外传感器具有灵敏度高，响应快和光谱范围窄的性能，制成灵敏度高，抗干扰性能良好的红外遥控装置。

利用单片机控制的红外遥控电路，它是利用单片机的异步通讯口，用红外发射口和红外接收来实现发射和接收点信号功能。

2.1.3设计方案单通道遥控开关电路的红外线发射控制电路是利用脉冲发生器产生的高频脉冲方波驱动红外发光管，使其发射出一系列等幅的红外方波脉冲。

方波的占空比用1：1或1比几。

其目的是在一定的电源电压下，达到尽可能高的脉冲峰值，提高发射机的效率，以增大控制距离，而且节省电源。

例如：一个峰值电流为3A的脉冲，占空比为1：3，它的平均消耗电流只有1A。

这对于使用干电池作电源的发射机是很有实用价值的。

在接收机方面，由光电二极管或光电三极管将接收到的红外脉冲信号转换成微弱的脉冲电信号，由电压放大级将这个微弱的信号加以放大，使其能够可靠地出发双稳态电路的翻转，有的电路还加以限幅放大，以削去干扰尖脉冲。

最后将双稳态电路输出的控制信号进行功率放大并驱动继电器，达到控制开关的目的。

其结构如图2.1图2.1 红外遥控的基本原理由于一般的遥控电路，其控制距离都不超过10米。

这不仅是由于发射机的发射功率一般都小的原因，而更重要的是因为红外线具有可见光的散射特性，在经过一段距离后它的发射面积增大，使控制信号的能量分散，单位面积上的能量强度减弱，因而失去控制功能。

如果在增大发射机发射功率的同时，又将发射光或接收光聚焦，则控制距离可大大增加。

本次设计的要求是控制距离为40-50米，所以，一般的遥控电路不能满足要求。

所以就要求我们能设计出能适用于中远距离遥控的电路。

3 红外遥控电路原理及编码解码3.1电路原理3.1.1基本电路原理通常红外遥控系统由发射和接收两部分组成，应用编/解码电路专用集成电路芯片来进行控制操作，如图3.1所示，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。

接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。

红外发送每次编码的发送是一个键值，即一个十六进制的数据。

为了达到一次能发送一组数据（如车次号，通常为三位十进制数），我们可以采用89C2051的软件编码/解码的方法，先一次性输入一组车号，按下发送键后，全部发送出；同时在接收时，用连续接收方法，一次性解码所有数据【6】。

图3.1 控制系框图3.1.2 遥控发射器及其编码现在专用的发射与接收器件越来越多，在这就不做过多的介绍。

下面介绍一款用AT89C2051单片机来实现的遥控装置。

滤波或整形工作原理：图3.2为红外线发射电路原理图，K0至K7为遥控按钮，单片机P3.4端口控制红外线的发射。

T1作为发射时间控制器，T0作为红外线发射频率控制器。

当有按键按下时，控制软件启动定时器T0、T1， T0定时溢出，中断程序使P3.4端口状态反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就可得到不同的发射频率。

T1定时溢出，中断程序关闭T0定时器，停止红外线发射。

程序见清单。

软件设计参数为：T1定时时间为100ms，K0至K7按钮所对应的红外线发射频率分别为300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400 Hz【21】。

图3.2红外线发射电路原理图下面介绍一种编码方法：遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。

当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。

这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图3.3所示。

图3.3 波形图上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。

然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图图 3.4所示。

图3.4图3.5发射波形图UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。

该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。

UPD6121G最多额128种不同组合的编码。

遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为100ms。

一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图3.5为发射波形图。

当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。