論文名稱(chēng)基于單片機(jī)的智能窗簾設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展人們生活水平的越來(lái)越高，智能化家居也越來(lái)越被人們所關(guān)注，智能窗簾等也隨著科技發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)悄然興起，它不但具備普通窗簾優(yōu)雅美觀的特點(diǎn)，而且還能提供智能化的自動(dòng)服務(wù)，可以使人們的家居生活更加舒適，溫馨與貼心。本文的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的智能化窗簾，它具備定時(shí)關(guān)閉開(kāi)啟，光感，紅外遙控，房?jī)?nèi)溫度顯示等等智能化功能。該窗簾為了方便用戶(hù)使用提供了按鍵來(lái)控制窗簾的關(guān)合，同時(shí)還增設(shè)了定時(shí)關(guān)閉開(kāi)啟模塊，用戶(hù)可以根據(jù)自身的需求對(duì)某段時(shí)間來(lái)設(shè)置窗簾的關(guān)閉開(kāi)啟程度。當(dāng)時(shí)間到達(dá)后，窗簾自動(dòng)切換到光感智能模式，以實(shí)現(xiàn)窗簾根據(jù)外界的光明強(qiáng)度的變化來(lái)控制房?jī)?nèi)窗簾開(kāi)啟關(guān)閉，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線(xiàn)，同時(shí)，還可以選擇增設(shè)溫度顯示，使得用戶(hù)可以隨時(shí)了解知道室內(nèi)外的溫度狀況。關(guān)鍵詞：智能窗簾，單片機(jī)，紅外線(xiàn)遙控，光感控制目錄摘要………………2關(guān)鍵詞……………2

一概述…………4二本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及存在的主要問(wèn)題……52..1設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容…………5

2.2整體功能的實(shí)現(xiàn)………52.2.1光感功能的實(shí)現(xiàn)……………………52.2.2遙控功能的實(shí)現(xiàn)……………………6三總體方案設(shè)計(jì)……………………63.1總控制系統(tǒng)………………63.2單片機(jī)的選擇……………63.3窗簾結(jié)構(gòu)的安裝和電機(jī)的選擇…………73.3.1窗簾結(jié)構(gòu)的安裝………73.3.2電機(jī)的選擇………8四硬件的設(shè)計(jì)選擇………84.1方案選擇…………………84.2光電傳感器模塊…………94.3單片機(jī)模塊………………104.4執(zhí)行單元模塊……………13五軟件設(shè)計(jì)……………15六參考文獻(xiàn)……………18七致謝…………………19

附錄硬件電路圖………201.概述在如今的21世紀(jì)，隨著科技的發(fā)展，信息化時(shí)代的到來(lái)，人們經(jīng)濟(jì)水平的日漸提高，各種以電子，通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合創(chuàng)造出來(lái)的產(chǎn)物———智能家居應(yīng)時(shí)代出現(xiàn)。這種新型智能家居的普遍將使得人們的生活變得更加快捷，舒適，方便，安全，有效。其中智能窗簾在智能家居中就是“名列前茅”的一員。在現(xiàn)在的生活中，對(duì)于室內(nèi)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，窗簾也是必不可少的，它不僅有遮光的功能更有美化房間的作用，他不僅可以協(xié)調(diào)房間內(nèi)的色彩搭配，而且還可以柔滑房?jī)?nèi)空間的造型線(xiàn)條，營(yíng)造出仍任溫馨愜意的環(huán)境。現(xiàn)在的窗簾大部分都是手動(dòng)拉軌式，而且智能家居窗簾的造價(jià)相當(dāng)昂貴，因此在普通老百姓的家里還不會(huì)普遍廣泛的出現(xiàn)，目前只會(huì)在一些高檔的別墅和住宅出現(xiàn)?，F(xiàn)在社會(huì)由于普通住宅和公司辦公樓的越來(lái)越多，窗戶(hù)的尺寸大小也發(fā)展的越來(lái)越大，比較以前的窗戶(hù)尺寸，現(xiàn)在的窗戶(hù)雖然采光很好但是也因?yàn)檫@個(gè)帶來(lái)了一些不便，比如說(shuō)手動(dòng)窗簾已經(jīng)不適用于如此大尺寸的窗戶(hù)了，但是在樓盤(pán)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有考慮到這些問(wèn)題，使一些高檔住宅反而因?yàn)榇皯?hù)的尺寸太大了而帶來(lái)生活上的不方便。因此如何提高智能窗簾的性?xún)r(jià)比，使得他可以改善人們的生活，給予人們?nèi)粘Ｉ钌系母蟮姆奖恪２⑶易詣?dòng)控制智能窗簾系統(tǒng)和許多產(chǎn)業(yè)有關(guān)，而且生產(chǎn)單片機(jī)控制的智能窗簾也將會(huì)面向大眾化普及，它的應(yīng)用市場(chǎng)是很有前途的，一定會(huì)吸引大量的企業(yè)家的目光從而牽動(dòng)很大一批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。本文就是基于單片機(jī)控制的智能窗簾的設(shè)計(jì)。2本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及存在的主要問(wèn)題2.1智能窗簾設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容智能窗簾的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容在于窗簾結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，關(guān)于系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)和硬件的選擇與布局選擇不同的設(shè)計(jì)。窗簾結(jié)構(gòu)在現(xiàn)在這個(gè)社會(huì)的審美觀念中，人們大多都追求的是整體的可觀性，并且窗簾是作為整體房間1環(huán)境的重要一環(huán)，他的結(jié)構(gòu)還有尺寸的大小也有收到一些限制。為了不顯笨重，在我們的設(shè)計(jì)里面，我們大多會(huì)采用質(zhì)量輕盈，并且硬度也高的鋁合金材料來(lái)作為窗簾的框架制作材料。關(guān)于系統(tǒng)控制軟件為了可以根據(jù)實(shí)時(shí)室外的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉調(diào)節(jié)光線(xiàn)對(duì)于人們?cè)诠ぷ骰蛘呤覂?nèi)休息時(shí)產(chǎn)生的影響。當(dāng)人們?cè)诠ぷ骰蛐菹r(shí)，如果外界的光線(xiàn)強(qiáng)烈，很可能會(huì)給室內(nèi)的用戶(hù)造成眼睛上的不適，時(shí)間長(zhǎng)了可能會(huì)造成一些眼睛過(guò)度疲勞，而窗簾的光控可以根據(jù)單片機(jī)事先設(shè)置好的光感強(qiáng)度在收到光線(xiàn)后，程序就可以根據(jù)這個(gè)光線(xiàn)的強(qiáng)度而調(diào)節(jié)窗簾的開(kāi)啟關(guān)閉，從而改變房間內(nèi)的光線(xiàn)強(qiáng)度，給房間內(nèi)的人們一個(gè)舒適的環(huán)境生活。也可以根據(jù)房間主人的實(shí)際要求進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉開(kāi)啟。而且智能窗簾還有一個(gè)定時(shí)功能，可以提供在任何時(shí)候定時(shí)12個(gè)小時(shí)，并在定時(shí)功能完成后，自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)到光感模式，當(dāng)然用戶(hù)也可以在定時(shí)還沒(méi)結(jié)束前重新開(kāi)啟光感模式操作窗簾開(kāi)合。且窗簾自身也帶有溫度檢測(cè)系統(tǒng)，可以時(shí)時(shí)刻刻提醒擁護(hù)注意外界的溫度變化。窗簾布局的設(shè)計(jì)則是根據(jù)智能窗簾的兩個(gè)光感模塊還有它的限位開(kāi)關(guān)從而達(dá)到控制智能窗簾光感模式的目的的。對(duì)于不同種類(lèi)尺寸的窗簾，可以根據(jù)房間的實(shí)際情況來(lái)改變限位開(kāi)關(guān)之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)控制這一目的。2.2整體功能的實(shí)現(xiàn)2.2.1光感功能的實(shí)現(xiàn)關(guān)于智能窗簾的光感部分可以把他區(qū)分成兩個(gè)部分分別是光感接收檢測(cè)和光感執(zhí)行兩部分。光感接受檢測(cè)是依據(jù)于光電導(dǎo)探測(cè)器的接受反饋。光電導(dǎo)探測(cè)器又稱(chēng)為光敏電阻，可以分成兩個(gè)部分分別是暗電流和亮電流這兩個(gè)部分。暗電流：光敏電阻器在一定的外加電壓下，處于房間內(nèi)沒(méi)有入射光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流就是暗電流再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間測(cè)量到的電阻值，就叫做暗電阻。亮電流：光敏電阻器在一定的外加電壓下，處于某一入射光的照射下流過(guò)的電流就是光電流，而外加電壓和光電流的比則就是光電阻。光敏電阻器是一種利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，并且光敏電阻器的暗電阻如果越大，則亮點(diǎn)阻越小這樣的光敏電阻器性能就越好。也可以這樣理解，暗電流越小則光電流就越大，而這樣的光敏電阻器的靈敏度就會(huì)越高。在本設(shè)計(jì)的光感電路中我們會(huì)在里面加入一個(gè)滑動(dòng)電阻，這樣我們的用戶(hù)就可以根據(jù)因地區(qū)不同所帶來(lái)的光線(xiàn)不同而改變光感元件對(duì)入射光不同的敏感程度，從而達(dá)到完美的控制目的。在此設(shè)計(jì)中我們的光感執(zhí)行部分主要是包括一個(gè)直流電機(jī)還有三個(gè)限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的控制目的。當(dāng)光電導(dǎo)探測(cè)器通過(guò)入射光判斷光線(xiàn)強(qiáng)度改變的時(shí)侯，此直流電機(jī)按照相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。以光線(xiàn)程度變?nèi)鯙槔?，直流電機(jī)向窗簾開(kāi)啟的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繞繩碰到某一個(gè)限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候電機(jī)會(huì)停止繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，再進(jìn)入另一個(gè)光電導(dǎo)探測(cè)器的判斷，如果還是沒(méi)有達(dá)到設(shè)定好的位置，電機(jī)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到碰到行程開(kāi)關(guān)后停止。2.2.2遙控功能的實(shí)現(xiàn)在如今的21世紀(jì)遙控器的使用已經(jīng)很普遍了，遙控器的使用極為便利，并且功能也較多。目前已經(jīng)廣泛的用在了很多家用電器上了，而且價(jià)格也很親民，在市場(chǎng)上很常見(jiàn)。雖然遙控器內(nèi)預(yù)支了多種編碼，但是如果我們可以將遙控器的代碼調(diào)用方式進(jìn)行選擇，用作單片機(jī)系統(tǒng)的輸入，這樣我們就可以解決因?yàn)槌Ｒ?guī)矩陣鍵盤(pán)柔性電路板過(guò)大，布線(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，占用輸入輸出端口過(guò)多的短處了。而且使用遙控器可以使用戶(hù)更加方便的使用無(wú)需在固定一處操作控制。當(dāng)然我們選擇遙控器還有一個(gè)原因就是因?yàn)樗募t外線(xiàn)發(fā)送控制信息，紅外線(xiàn)在我們的生活中隨處可見(jiàn)，并且在現(xiàn)在的技術(shù)中生產(chǎn)紅外線(xiàn)是很容易的，還有重要的一點(diǎn)就是生產(chǎn)價(jià)格成本很低。其次它是一種肉眼不可見(jiàn)的光，是太陽(yáng)光譜的一部分，且只要是有熱量的物體就會(huì)發(fā)射紅外線(xiàn)，所以我們也需要采取一些行動(dòng)來(lái)防止紅外線(xiàn)沖突，而導(dǎo)致的控制信號(hào)受到干擾，采取調(diào)制的話(huà)就可以讓我們的控制信號(hào)免受干擾。通過(guò)把遙控器的紅外線(xiàn)和別的紅外線(xiàn)使用不同的特殊頻率發(fā)射，然后再將紅外線(xiàn)接收器的頻率調(diào)試到統(tǒng)一來(lái)接收信號(hào)，以此來(lái)避免信號(hào)紊亂受到干擾。3總體方案設(shè)計(jì)3.1總控制系統(tǒng)單片機(jī)又被稱(chēng)作單片微型計(jì)算機(jī)，是典型的嵌入式微控制器，它不是只用來(lái)完成某一個(gè)邏輯功能的集成電路，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都集成到一塊集成電路上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備幾個(gè)部分組成的相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)并且價(jià)格便宜，體積更適合攜帶，質(zhì)量也很輕盈，為學(xué)習(xí)，應(yīng)用和開(kāi)發(fā)都提供了很大的便利條件。在目前這個(gè)社會(huì)，單片機(jī)應(yīng)用廣泛，幾乎和我們形影不離，已經(jīng)根深蒂固的融入了我們的生活里。在很多方面都給我們帶來(lái)了便利和舒適，也在穩(wěn)步地提高這我們的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量品質(zhì)。3.2單片機(jī)的選擇在國(guó)內(nèi)外單片機(jī)的發(fā)展也越來(lái)越迅速，我們也根據(jù)先進(jìn)性和穩(wěn)定性后深思熟慮制定下了這個(gè)單片機(jī)的選擇就是STC公司的stc89系列單片機(jī)。Stc89系列單片機(jī)是采用8051內(nèi)核的新一代ISP在系統(tǒng)可編程芯片，相較于以前的單片機(jī)更為強(qiáng)勁它的最高工作時(shí)鐘頻率可達(dá)到80MHz，芯片內(nèi)含8kBytes的反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，并且它還兼容了MCS-51指令系統(tǒng)和80C51的引腳結(jié)構(gòu)，更是在芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，使得單片機(jī)具備了可以編程的特性，配合電腦就可以獎(jiǎng)項(xiàng)要輸入的東西下載進(jìn)去，這樣就省去了需要特定通用編程器的費(fèi)用和時(shí)間，速度較以前更快，且成本偏低，所以這是一個(gè)很好的選擇。單片機(jī)引腳圖3.3窗簾結(jié)構(gòu)的安裝和電機(jī)的選擇3.3.1窗簾結(jié)構(gòu)的安裝窗簾作為家居裝飾中較為重要的一個(gè)因素，窗簾安裝一直是一個(gè)比較者的關(guān)注的問(wèn)題，并且對(duì)于智能窗簾來(lái)說(shuō)，它需要的不僅僅只有外表美觀，它還需要穩(wěn)定和降噪。所以我們?cè)诎惭b的時(shí)候會(huì)在滑線(xiàn)部位上安裝一些能夠長(zhǎng)期保持磁性的硬磁體，與之相對(duì)應(yīng)的有單只或多只磁性材料制成的吊環(huán)，且滑線(xiàn)在封閉的簾桿中運(yùn)行工作，這樣這種智能窗簾的滑線(xiàn)就不會(huì)露出，并且不會(huì)有灰塵和互相纏繞。窗簾結(jié)構(gòu)圖如下3.3.2電機(jī)的選擇關(guān)于脈沖電機(jī)它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代的數(shù)字信號(hào)控制系統(tǒng)中的主要組成部分，應(yīng)用面非常廣泛。當(dāng)脈沖驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)它就會(huì)驅(qū)動(dòng)脈沖電機(jī)按照設(shè)定好的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以步距角一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，這樣可以使定位更加的準(zhǔn)確。且脈沖電機(jī)還可以控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到調(diào)速的任務(wù)。而這次我們的設(shè)計(jì)選擇的是一種12v的直流脈沖電機(jī)，以下是關(guān)于12v的直流脈沖電機(jī)的信息。型號(hào)峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（N。m）電流（v）電壓（A）功率（W）最大空轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）GW31ZY-637.51.51218634硬件的設(shè)計(jì)選擇在這個(gè)方案中決定它成功與否的就在于硬件的設(shè)計(jì)好壞，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，電路越簡(jiǎn)易越好，因?yàn)檫@樣的話(huà)系統(tǒng)也就越可以穩(wěn)定運(yùn)行。本文的設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C52為主要核心控制系統(tǒng)，通過(guò)光電傳感器采集數(shù)字信號(hào)，而后經(jīng)單片機(jī)來(lái)控制直流脈沖電機(jī)，并根據(jù)光線(xiàn)變化來(lái)調(diào)整窗簾的位置。4.1提案的選擇本文也考慮了一些外界因素，關(guān)于智能窗簾的成本和市場(chǎng)價(jià)值。我們也提出了一種提案，使用光的控制原理工作，光強(qiáng)就自動(dòng)打開(kāi)，光弱就自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)光控窗簾的設(shè)計(jì)，這個(gè)系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本價(jià)格低有利于推廣和具有強(qiáng)抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足用戶(hù)需求，有很好的發(fā)展空間。設(shè)計(jì)框圖如下：在我們此次的設(shè)計(jì)里，選AT89C52單片機(jī)作為核心控制系統(tǒng)，光線(xiàn)則由ULN3330光電傳感器收集，隨后由L293D芯片驅(qū)動(dòng)直流脈沖電機(jī)調(diào)整它轉(zhuǎn)動(dòng)的角度問(wèn)題。關(guān)于直流脈沖電機(jī)我們會(huì)選用較易調(diào)整的步進(jìn)脈沖電機(jī)，而它和單片機(jī)之間我們使用L293D驅(qū)動(dòng)芯片連接，因?yàn)樗且环N專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。4.2關(guān)于光電傳感器模塊普通的光電傳感器輸出信號(hào)有兩種類(lèi)型：使用開(kāi)關(guān)型和模擬型的。使用開(kāi)關(guān)類(lèi)的被用于轉(zhuǎn)速測(cè)量等而模擬型則被用于光電比色等。光電檢測(cè)必須要有的：被測(cè)物，光電元件和光源。下列是關(guān)于傳感器uln3330的介紹因?yàn)閭鞲衅鱱ln3330會(huì)直接輸出數(shù)字信號(hào)，所以和連接電路中間不需要模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。以下是ULN3330和單片機(jī)的連線(xiàn)圖片及仿真（1）ULN3330的輸出端口2接在了AT89C52的P3.0口，輸出端的電平就會(huì)留到單片機(jī)，電源端口接上+12v的直流電壓，剩下的vss端口接地。當(dāng)外界變亮，ULN3330受到大于50勒克斯的時(shí)候，就會(huì)輸出高電平，然后經(jīng)過(guò)AT89C52由L293D驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，隨后窗簾開(kāi)啟，當(dāng)外界光線(xiàn)變?nèi)跣∮?5勒克斯時(shí)，則輸出低電平使電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉。下圖是電路連接圖：（2）使用開(kāi)關(guān)模擬ULN3330接在AT89C52的P3.0口，另一端口則是接地端口，AT89C52通電后它的端口是高電平，所以當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)候，P3.0口是高電平，窗簾為開(kāi)啟狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟的時(shí)候開(kāi)關(guān)接地，則此端口是低電平，窗簾為關(guān)閉狀態(tài)。4.3單片機(jī)信號(hào)模塊單片機(jī)的全名叫做單片微型計(jì)算機(jī)，根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)，知道了它是一種集成了計(jì)算機(jī)部分主要功能的集成芯片。隨著世界科技的越來(lái)越昌盛單片機(jī)等的出現(xiàn)是大家期待的，比如我們這次選擇的AT89C52單片機(jī)。單片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是由中央處理單元，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，只讀內(nèi)存等計(jì)算機(jī)需要的基本功能的大規(guī)模集成電路。以下是AT89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和引腳圖以下是它的引腳功能介紹：4.4執(zhí)行單元模塊電機(jī)與行程開(kāi)關(guān)部分;芯片采用L293D芯片，它的內(nèi)部邏輯圖功能引腳模塊與說(shuō)明：L293D芯片功能引腳介紹在本文我們選用的行程開(kāi)關(guān)是自動(dòng)式行