自动启闭光控窗帘的设计与实现
摘 要本文选择了“自动启闭光控窗帘”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，实现了预期设立的性能指标，实现了对窗帘的人工控制和光线强度自动控制两种模式，在人工模式下用户可通过按键或者红外遥控来手动启闭窗帘，在自动模式下当光线强度较强是自动将窗帘关闭，光线较弱时自动将窗帘开启，本系统突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了智能窗帘控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款智能窗帘控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能窗帘的发展背景 1
（二） 智能窗帘系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） 步进电机简介 5
（四） 红外遥控介绍 5
（五） 光敏传感器模块介绍 6
（六） LCD1602型液晶屏介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 智能窗帘系统的系统结构框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） 窗帘电动启闭电路设计 9
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 10
（五） 光敏传感器电路设计 10
（六） 液晶屏电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 智能窗帘系统的软件工作流程设计 12
（二） 窗帘启闭工作流程图设计 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 14
（四） 光敏传感器工作流程设计 15
（五） 液晶屏显示流程设计 15
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1. 写指令流程 16
2. 写数据流程 16
五、 实物制作与安装 18
（一） 硬件调试 18
（二） 问题总结 18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 程序 23
引言
智能窗帘的发展背景
本文将要介绍一种通过51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能窗帘控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。智能窗帘系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择，通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的智能窗帘控制系统已经具有了一些简单的电动启闭窗帘等基本功能，摆脱了人力拉动的启闭方式，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能窗帘控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。在这一现状下，智能窗帘控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在智能窗帘控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得智能窗帘控制系统具有了一定程度的智能意义，不但能够通过检测室外的天气因素实现对窗帘的自动关闭和开启，还能够实现一些无线遥控功能，并且随着智能家居概念的不断深入人心，窗帘结合其他家用电器组成一个整体的家庭智能系统。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现智能窗帘控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
智能窗帘系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能窗帘控制系统产品，但一些具有高端性能的智能窗帘产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对智能窗帘控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能窗帘系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统智能窗帘系统的发展基础上，设计出一款能够实现智能窗帘功能的智能智能窗帘控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对智能窗帘系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，下面为本课题将要实现的功能指标：
1、采用STC89C51单片机作为主控器件，实现单片机最小系统电路的设计，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、采用步进电机来实现窗帘的传动，实现精确角度转动。
4、采用红外遥控来实现遥控功能。
5、采用液晶屏来实现显示功能
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后，最终选出了STC89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象，由于这两款主控器芯片对于本文所设计的系统来说都具有足够的适合性，因此下面对这两款芯片分别作介绍。
如果选用STC89C51单片机来作为本文所设计系统的主控器芯片，那么将为本系统引入三大优势，首先在单片机的性能方面，由于这款单片机推向市场的时间较TMS320系列DSP来说要早三十年左右的时间，无论是学校图书馆还是网络上都遍布着大量的关于STC89C51单片机的学习资料以及各种开发过程中容易遇到的问题的解决方法，因此如果选用STC89C51单片机来作为主控器，那么能为本次毕业设计道路铲除很大的障碍，对于毕业设计的顺利完成能够起到保驾护航的重大作用；而第二大优势更加重要，由于目前市面能够很容易买到直插封装的STC89C51单片机，这对于实物电路的PCB电路布局非常方便，不用单芯紧密的贴片形式引脚带来的难于焊接以及电路绘制等难题，而TMS320F28335芯片全是贴片封装，紧密排列的贴片引脚在100Pin以上，这需要耗费巨大的经历以及耐心才能绘制无误，非常不利于短暂的毕业设计的顺利完成；第三大优势是STC89C51单片机相对于TMS320F28335来说在成本上至少是后者的二十分之一，目前市面上STC89C51单片机的平均价格在3元每片左右，而TMS320F28335每片在60元以上，因此这对于构建高性价比的设计目标来说是非常不利的。
目录
一、 引言 1
（一） 智能窗帘的发展背景 1
（二） 智能窗帘系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） STC89C51单片机简介 4
（三） 步进电机简介 5
（四） 红外遥控介绍 5
（五） 光敏传感器模块介绍 6
（六） LCD1602型液晶屏介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 智能窗帘系统的系统结构框图设计 8
（二） STC89C51单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） 窗帘电动启闭电路设计 9
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 10
（五） 光敏传感器电路设计 10
（六） 液晶屏电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 智能窗帘系统的软件工作流程设计 12
（二） 窗帘启闭工作流程图设计 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 14
（四） 光敏传感器工作流程设计 15
（五） 液晶屏显示流程设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1. 写指令流程 16
2. 写数据流程 16
五、 实物制作与安装 18
（一） 硬件调试 18
（二） 问题总结 18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 程序 23
引言
智能窗帘的发展背景
本文将要介绍一种通过51单片机作为主要控制器来实现的一款智能型智能窗帘控制系统，这款系统的实现将突破目前市面上相关产品的平均性能，并且在功能上将得到较大的扩展。智能窗帘系统已经在人们的生产生活中出现了较长一段时间，起初在单片机技术还未成熟并推向使用前，逻辑电路以及cpld等一些具有逻辑运算功能的芯片在控制届大行其道，是大多数控制系统的首要选择，通过这些具有简单运算功能的芯片能够实现一些常见的按键检测、报警器驱动以及数码管显示等功能，这一时期的智能窗帘控制系统已经具有了一些简单的电动启闭窗帘等基本功能，摆脱了人力拉动的启闭方式，但是离今天以单片机等微处理器作为主控器的智能窗帘控制系统还具有相当大的一段距离，无论是在功能还是用户使用体验上，都不能最大满足用户的需求。在这一现状下，智能窗帘控制系统的设计师们意识到只有采用更高性能并且集成度更高的控制器芯片才能够设计出具有突破意义的产品来，因此在二十世纪九十年代当单片机生产技术和使用方法得到大规模的普及之后，各行各业的电子设计师们开始了对单片机系统的开发，其中在智能窗帘控制系统领域，设计师们将以往的逻辑门电路或者cpld等一些主控器进行剔除，接着将微处理器芯片进行嵌入，通过程序代码的编写和编译并烧写，这样就使得智能窗帘控制系统具有了一定程度的智能意义，不但能够通过检测室外的天气因素实现对窗帘的自动关闭和开启，还能够实现一些无线遥控功能，并且随着智能家居概念的不断深入人心，窗帘结合其他家用电器组成一个整体的家庭智能系统。另外通过单片机等微处理器的嵌入，能够更好的实现智能窗帘控制系统与用户之间的交互，由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，因此能够实现更多模块的驱动。本次毕业设计就将以C51单片机来作为主控器，设计一款能够突破现有产品性能，改进目前相关产品所存在的普遍缺点，并且能够通过软硬件的不断优化，将控制系统的功耗降到最低。
智能窗帘系统的国内外发展现状
国内外大多数企业已经普遍掌握了生产制造中高以上性能的智能窗帘控制系统产品，但一些具有高端性能的智能窗帘产品只占有很少的比例，这些顶尖技术只有世界上一些少有国家或者研究团队掌握，因此生产成本非常高，导致这些高端产品并不能够在市面上进行普及。许多科研单位和研究小组为了打破这种局面，开始着重开始对智能窗帘控制系统进行研究，不但在硬件上更在软件上寻找突破口，使用更高性能的传感器和更先进的处理器来构建智能窗帘系统的整体框架，相信这种少有高端技术垄断的局面在不久的将来很快会被打破。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统智能窗帘系统的发展基础上，设计出一款能够实现智能窗帘功能的智能智能窗帘控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对智能窗帘系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，下面为本课题将要实现的功能指标：
1、采用STC89C51单片机作为主控器件，实现单片机最小系统电路的设计，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、采用步进电机来实现窗帘的传动，实现精确角度转动。
4、采用红外遥控来实现遥控功能。
5、采用液晶屏来实现显示功能
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后，最终选出了STC89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象，由于这两款主控器芯片对于本文所设计的系统来说都具有足够的适合性，因此下面对这两款芯片分别作介绍。
如果选用STC89C51单片机来作为本文所设计系统的主控器芯片，那么将为本系统引入三大优势，首先在单片机的性能方面，由于这款单片机推向市场的时间较TMS320系列DSP来说要早三十年左右的时间，无论是学校图书馆还是网络上都遍布着大量的关于STC89C51单片机的学习资料以及各种开发过程中容易遇到的问题的解决方法，因此如果选用STC89C51单片机来作为主控器，那么能为本次毕业设计道路铲除很大的障碍，对于毕业设计的顺利完成能够起到保驾护航的重大作用；而第二大优势更加重要，由于目前市面能够很容易买到直插封装的STC89C51单片机，这对于实物电路的PCB电路布局非常方便，不用单芯紧密的贴片形式引脚带来的难于焊接以及电路绘制等难题，而TMS320F28335芯片全是贴片封装，紧密排列的贴片引脚在100Pin以上，这需要耗费巨大的经历以及耐心才能绘制无误，非常不利于短暂的毕业设计的顺利完成；第三大优势是STC89C51单片机相对于TMS320F28335来说在成本上至少是后者的二十分之一，目前市面上STC89C51单片机的平均价格在3元每片左右，而TMS320F28335每片在60元以上，因此这对于构建高性价比的设计目标来说是非常不利的。
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