基于MSP430单片机窗帘控制系统

 2022-01-17 11:01

论文总字数:16200字

目 录

1 绪论 1

1.1 课题应用背景 1

1.2 单片机的一般硬件特性 2

1.3 课题的研究内容 2

2 系统方案设计 3

2.1 系统总体方案设计 3

2.2 系统各模块的功能与设计 3

2.2.1.单片机模块 3

2.2.2 光强检测模块 4

2.2.3 显示模块 4

2.2.4 时钟模块 4

2.2.5 驱动模块 4

2.2.6 红外接收模块 4

2.2.7 按键模块 4

3 硬件设计 5

3.1 MSP430单片机简介 5

3.2 各个功能模块电路 7

3.2.1 光强检测电路 7

3.2.2 红外接收电路 8

3.2.3 万年历电路 8

3.2.4 晶振电路 9

3.2.5 显示电路 9

4 系统软件设计 12

4.1 软件开发环境介绍 12

4.2 主程序设计 13

4.3 步进电机程序设计 13

4.4 时间程序设计 15

4.5 延时程序设计 15

5调试与检测 16

5.1 硬件的焊接 16

5.2 实物调试 16

5.3 实验结果 18

6 总结与展望 19

6.1 总结 19

6.2 展望 19

参考文献: 20

附录 总体电路连接图 21

致谢 22

基于MSP430单片机窗帘控制系统的设计

王闻震

, China)

Abstract: This design is a kind of equipment with MSP430 microcontroller to control the curtain. This equipment is divided into two files: automatic gear and manual gear. When choosing automatic gear, the equipment will be tested through the detection of light components to the external light intensity, and according to the size on the strength of the external light to control the motor to drive the opening and closing of the curtain. When selecting manual gear, you can press the time button, set the required time to make the system timing open and close the curtain. You can also control the position of the curtain manually by using infrared ray remote control. Microcontroller through the collected signals analyzes and judges to control the rotation of the stepper motor to achieve different states to realize the open and close of the curtains, and through the LED lights shows the different working conditions. The whole design of the circuit structure is simple, practical and strong. The welding of debugging results reflect the motor operates smoothly with high reliability, and no problems appear in working long hours. The overall performance of the curtain controller is good.

Key words: Microcontroller; MSP430; Intelligent curtain controller; Infrared; Stepping motor.

1 绪论

1.1 课题应用背景

在二十一世纪期间,各类科学技术的成长速度非常之快,在越来越多的领域,单片机的使用率也在不断提升。在这种快速发展的科学氛围下,各类新型科技产物层出不穷,单片机的作用也更加重要。单片机的优点有性价比高、高集成、体积小、可靠性高、控制功能强、低功耗、耐用等等。因为它拥有优秀的性能,所以它普遍应用于各种产业方面的控制,智能家居,汽车与自动化,智能小区,现代医学器材等多个领域。在当今社会中,各类点钞机、刷卡系统、监视系统等也使用到了单片机技术。

当今社会上的科学技术发展趋势下,电路系统有着一个高度集成的发展方向[1]。制造芯片的技术,也朝着高集成、低成本、适用性发展。这些发展变化的相当迅猛。记得在这世纪初时,手机还是稀缺货,像砖头那么大,功能还少的可怜,但是十年后的现在,手机价格不仅越来越便宜,功能越来越多,体积还变得十分小巧。由此可以看出,单片机技术的重要性得到了肯定,在越来越广泛的领域使用。单片机学习起来也相对容易,要有一些基础知识才能开展单片机系统的设计,要用专门的软件进行编程,其中就要求能够灵活运用归纳知识。

随着社会的进步与经济的发展,人们生活水平在不断改善,让人们在选择家居用品时有一个更高的标准,都期望自己能享受一个更加舒适、便捷的生活环境。与此同时,日常生活中人们的家居设备肯定要有窗帘,它能帮人们挡住烈日的照射,同时也能很好的保护大家的隐私生活。所以对于现代家居以及建筑来说,自然高规格的窗帘的一天比一天更受欢迎,智能窗帘便首当其冲,因为其既能解决有时忘记开关窗帘的麻烦,又可以彰显自己的生活的品位。而且这种系统不仅仅能运用在居民家中,也可以大规模应用到宾馆酒店、图书馆等各种大型场所。简而言之,这是一个非常有潜力的市场,值得开发。

图1-1 简单的自动窗帘模型 图1-2 现代的自动窗帘

我国的科技虽然已经在飞速发展,但其实相对于某些发达国家来说我国还只是刚刚起步,有些技术产业免不了落后于发达国家。人民群众口袋里的钱多了起来,能够追求高层次的生活,因此具有很高格调的智能窗帘的发展前景十分光明。这类设备能够提供人们高效、舒适、便捷的居住环境,同时也可以带动其他产业的发展。大家的生活理念随着科学技术的进步也在进步和改变。智能窗帘系统在某些发达国家已投入大规模使用,相比之下国内的使用率还是偏低,有进一步发展的趋势。

单片机的运行依靠的是不一样的程序,所以单片机有着广泛的应用。如果要编写一个单片机程序,那就先要在特定的编程软件上码好代码,然后通过程序的编译功能测试是否正确并生成文件,再通过专业的下载器将程序载入到单片机中[2]。各种程序能控制不同的单片机进行不一样的操作。学好单片机的编程技术即可把实际生活中一些事物交给智能单片机去运行,这样一来节省了时间也节省了成本[3]

总的来说,以前传统的窗帘还是太过麻烦,需要手动开关,耗时耗力,尤其是别墅区、写字楼、博物馆、高级会议室等地方,需要的窗帘多,如果人力开关的话确实耗费太大,也极度麻烦。使用智能窗帘系统之后即可轻松惬意一键搞定。

1.2 单片机的一般硬件特性

(1) 单片机一般有中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、两个十六位定时/计数器、四个八位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP[4]

(2) 本身构造较为基础,能用于多重领域;

(3) 运行时较稳定,能够持续正常工作很长一段时间;

(4) 反应能力好运转速度快,能够参与计算;

(5) 耗能低,需要的工作环境容易得到;

(6) 能够在某些特殊场合代替人工作,节省成本并降低安全隐患。

1.3 课题的研究内容

本设计是一种利用单片机MSP430来控制窗帘的设备。这个设备分为自动档位和手动档位两档。本设计具体内容如下:

(1)熟练掌握要制作的单片机原理,熟练运用特定程序编程技术,编写出需要的程序;

(2)设计符合方案的系统,并选择合适的各个模板元件;

(3)将单片机与各个元件按照计划焊接起来;

(4)把程序下载到单片机中,通电后可以运行并能达到预期目标。

2 系统方案设计

2.1 系统总体方案设计

这个设计以单片机为主要核心,连接着电源模块、光明检测模块、红外模块、时钟芯片、晶振电路、步进电机驱动等模版。在系统运行时,会将检测到的光强数据收集并量化,经过处理通过转化成数字信号输送到单片机内,并以此决定步进电机的驱动。

2.2 系统各模块的功能与设计

2.2.1.单片机模块

这里选用德州仪器公司生产的MSP430f149型号单片机,它具有功能好耗能低的优点。相比于51单片机,它成本略微高了一点,但是性价比较高[5]。51单片机随着时代的发展,其自身的局限性也慢慢展现出来,它的自身元件落后,各种配置都比现在的其他种类单片机要来的简陋。而且, 51单片机的输入输出口较少,无法拓展到现在高强度高集成的领域使用。而对于MSP430f149这一款具有十六位的单片机来说,应对复杂数据的能力强,功能比51单片机更为强大,它内部的线路构造使运行代码的速度大大加快,它更有十六个输入输出口具有中断能力,自带包括定时器的各种元件。根据要制作的方案,所以最终选择MSP430单片机。如图2-1为MSP430单片机引脚图。

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