基于单片机的智能窗帘系统设计
基于单片机的智能窗帘系统设计[20200406140252]
摘 要
本设计通过单片机对不同传感器模块的控制，以步进电机为动力源，实现对窗帘开合的控制。控制模块包括光控模块、温度、湿度控制模块。通过各个模块对光照强度、温度、湿度的检测，将对应的物理量通过模数转换输送到单片机，单片机再根据相应的数据对窗帘的开合实现智能控制。本设计还有遥控和定时功能，可以实现通过遥控器控制窗帘开合，或者预先设定时间，到时单片机自动控制窗帘关闭。为了使相应的数据更加的直观，本设计中采用LCD液晶显示屏对相应的数据进行显示，能够让用户直观的观察到传感器采集到的各物理量的数据，从而方便用户根据实际的需要进行设定不同的模式控制窗帘的开合。
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关键字:单片机步进电机遥控液晶显示
目 录
第一章 引 言 1
1.1 设计背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本设计研究内容 2
1.4 论文结构 2
第二章 智能窗帘系统总体设计方案 3
2.1智能窗帘系统实现原理 3
2.2系统总体架构 3
2.2.1系统各模块 3
2.2.2本设计系统框图 4
第三章 系统各模块硬件设计方案 5
3.1 系统硬件接线图 5
3.2 MCU模块 6
3.3 光线控制模块 6
3.3.1模块总体介绍 6
3.3.2 模数转换芯片ADC0832 7
3.4 温度湿度控制模块 7
3.5 遥控模块 8
3.6 液晶显示模块 10
3.7 步进电机控制模块 11
第四章 系统模块软件设计方案 13
4.1 软件总体设计方案 13
4.4.1编译环境介绍 13
4.4.2 软件总体设计介绍 13
4.1 显示模块软件设计 13
4.2 模数转换软件设计 15
4.3 温度和湿度采集软件设计 16
4.4 步进电机软件设计 17
第五章 总结与展望 19
5.1本设计完成的工作 19
5.2本设计的不足 19
5.3 本设计未来拓展空间 19
参考文献 20
附 录 21
致 谢 25
第一章 引 言
1.1 设计背景及意义
在当今这个人们的生活水平日益提高，各种科技争相取得突破的社会背景下，智能化电器的发展已经让人们尝到了甜头。随之而来的是智能家居的不断发展，人们对于日常生活中的家居要求也不断的提高，人们的要求主要是对家居的便利性，智能性有了更高的要求，普通家居已经难满足人们的要求。智能家居的发展解决了人们的需求问题。智能窗帘则是智能家居系统中的一部分，当然是帮助人们升级自己的窗帘，让窗帘的开合不在是靠手拉，而是根据实际的环境情况自动开合，大大的方便人们的生活。
智能窗帘不仅仅可以应用于家庭，还可以应用于会议室、写字楼等公共场所，有些公共场所甚至需要很多很大的窗帘，又宽又高，这样的窗帘要是利用人工开合的很不方便，而且公共场所的窗帘可能需要根据实际的情况定时的开关等，智能窗帘的恰好可以解决这一问题，所以，智能窗帘的应用前景还是很广阔的。像有些会议室有很多的窗帘，如果人工的一个个的去开合的话还是非常麻烦的。智能窗帘的控制系统还可以根据实际需要将其应用于舞台幕布的开合升降等。这些只需要将智能窗帘的控制系统在安装时配以相应的幕布或者窗帘，将电机的安装方式改一下，水平的开合就可以变成升降了，所以智能窗帘系统的实用性也非常强。
1.2 国内外发展现状
社会在发展，人们的想法自然也随之在不断的革新当中。人们对于现代社会生活质量要求不断提高，人们对于居住的环境也有了更高的要求，相应的，人们日常生活所接触到的家居也就成了人们要进行“革命”的对象之一。人们要求智能家居不仅仅具有传统的功能，更多的是能够代替人们智能地去行使一些职能，让人们的生活得更加的舒适，更加的方便。
随着各种新兴技术的不断发展，对于人们日常生活中的环境监测的传感器也不断的被设计出来，并且越来越集成化，更加方便设计人员的设计，因而各种集成度很高的传感器的发展也是推动现代的智能化发展的重要因素。有了这些模块，开发设计人员也能够在同一个系统中集成更多的功能，因而开发出来的智能系统功能也更加的完善，也更加的符合人们的实际生活，更加的能够满足人们的实际需要。
智能家居系统主要是通过各种平台构成的一种满足人们需要的系统。这其中的平台包括物理、技术、操作平台等。传输网络是其中的重要角色。传输网络主要包括以太网、公共电话网、现场总线等，技术操作平台主要是计算机技术。
当然，现在的智能家居系统还没有进入普通用户家庭，主要的原因包括该系统的造价要高于一般的家居系统，安装也不如普通家居方便。如果智能家居系统能够像普通的家居那样，用户能够随时购买，安装快速简便，操作起来也很简单，而不是有一大堆的按键及模式要去分辨，系统也比较可靠，系统的维护与更换可以很方便，用户可以根据自己的意愿快速简单的去设定或者更改的话，智能家居系统应该会逐渐找到它的市场。相应的，该系统的也会很快速的发展起来，毕竟市场也是该系统发展的动力，有市场才会有动力。市场哪来？只有靠最普通的用户，如果要能够打动最普通的用户，该系统就得不断的克服它于普通家居相比之下的劣势，同时不断的发展自己的优势去吸引最普通的用户。
1.3 本设计研究内容
本设计主要研究的是智能系统中的一部分——智能窗帘系统。本设计的主控器件是89C52单片机，本设计是智能家居系统中的一部分——智能窗帘系统。本设计是通过单片机对不同的传感器的检测数据进行运算，然后根据已经设定的模式进行相应的控制，控制步进电机转动模式，模拟窗帘的开合动作。从而能满足人们的需要，方便人们的生活。
1.4 论文结构
第一章，引言：主要介绍本设计的设计背景及意义和本设计目前的发展状况，还介绍了本设计主要的研究内容。
第二章，系统设计总体方案：主要说明智能窗帘设计的总体方案与宏观结构以及本设计的系统总体架构。
第三章，系统各模块硬件设计方案：主要说明本设计中各个模块的硬件设计，包括MCU模块、光线控制模块、温度湿度控制模块、遥控模块、液晶显示模块和步进电机模块。
第四章，系统模块的程序设计方案：主要说明智能窗帘系统各模块的控制程序设计，程序模块包括液晶显示程序设计、模数转换程序设计、、温度和湿度采集程序设计和步进电机程序设计。
第五章，总结与展望：对本设计进行总结并对智能窗帘系统的未来发展进行展望。
第二章 智能窗帘系统总体设计方案
智能窗帘系统总体设计方案是根据设计要求，确定系统的总体架构，本章从系统的实际功能出发，阐明了智能窗帘系统实现的原理，规划了系统设计的总体结构，确定了系统设计所要包括的模块以及系统设计的结构框图。
2.1智能窗帘系统实现原理
智能窗帘的实现主要是通过89C52单片机对其控制的各种传感器收集的环境数据进行处理，并根据事先设定模式进行运算，再发出相应的控制命令，控制步进电机的正反转，模拟实现窗帘的开合。
本设计主要是通过光敏电阻对光线的采集、DHT11温度湿度传感器对环境湿度及温度的采集实现对周围环境的检测，根据环境的变化，单片机做出相应的指令控制窗帘的开合。当然，本设计还设计了两个独立按键，可以在任何模式情况下对窗帘的开合实现一键控制。本系统中还设计有红外接收模块，可以通过遥控器对窗帘的开合实现控制。根据实际的需要，本设计增加了定时功能，即可以事先设定窗帘的开合时间，到时间后，单片机的同样会自动控制窗帘的开合。
2.2系统总体架构
2.2.1系统各模块
本设计主要需要包括以下模块：MCU模块、光线控制模块、温度湿度控制模块、遥控模块、液晶显示模块和步进电机模块。
MCU模块主要采用89C52单片机构成；89C52单片机作为一种微控制器，它在功耗很低的同时具有很高的性能。此款单片机在51单片机的基础上，增加了闪存以及随机存取存储器和只读存储器的容量。此外还增加了监测单片机程序运行的电路，防止程序运行跑飞。52单片机还可以通过串行端口直接下载等。
摘 要
本设计通过单片机对不同传感器模块的控制，以步进电机为动力源，实现对窗帘开合的控制。控制模块包括光控模块、温度、湿度控制模块。通过各个模块对光照强度、温度、湿度的检测，将对应的物理量通过模数转换输送到单片机，单片机再根据相应的数据对窗帘的开合实现智能控制。本设计还有遥控和定时功能，可以实现通过遥控器控制窗帘开合，或者预先设定时间，到时单片机自动控制窗帘关闭。为了使相应的数据更加的直观，本设计中采用LCD液晶显示屏对相应的数据进行显示，能够让用户直观的观察到传感器采集到的各物理量的数据，从而方便用户根据实际的需要进行设定不同的模式控制窗帘的开合。
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关键字:单片机步进电机遥控液晶显示
目 录
第一章 引 言 1
1.1 设计背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本设计研究内容 2
1.4 论文结构 2
第二章 智能窗帘系统总体设计方案 3
2.1智能窗帘系统实现原理 3
2.2系统总体架构 3
2.2.1系统各模块 3
2.2.2本设计系统框图 4
第三章 系统各模块硬件设计方案 5
3.1 系统硬件接线图 5
3.2 MCU模块 6
3.3 光线控制模块 6
3.3.1模块总体介绍 6
3.3.2 模数转换芯片ADC0832 7
3.4 温度湿度控制模块 7
3.5 遥控模块 8
3.6 液晶显示模块 10
3.7 步进电机控制模块 11
第四章 系统模块软件设计方案 13
4.1 软件总体设计方案 13
4.4.1编译环境介绍 13
4.4.2 软件总体设计介绍 13
4.1 显示模块软件设计 13
4.2 模数转换软件设计 15
4.3 温度和湿度采集软件设计 16
4.4 步进电机软件设计 17
第五章 总结与展望 19
5.1本设计完成的工作 19
5.2本设计的不足 19
5.3 本设计未来拓展空间 19
参考文献 20
附 录 21
致 谢 25
第一章 引 言
1.1 设计背景及意义
在当今这个人们的生活水平日益提高，各种科技争相取得突破的社会背景下，智能化电器的发展已经让人们尝到了甜头。随之而来的是智能家居的不断发展，人们对于日常生活中的家居要求也不断的提高，人们的要求主要是对家居的便利性，智能性有了更高的要求，普通家居已经难满足人们的要求。智能家居的发展解决了人们的需求问题。智能窗帘则是智能家居系统中的一部分，当然是帮助人们升级自己的窗帘，让窗帘的开合不在是靠手拉，而是根据实际的环境情况自动开合，大大的方便人们的生活。
智能窗帘不仅仅可以应用于家庭，还可以应用于会议室、写字楼等公共场所，有些公共场所甚至需要很多很大的窗帘，又宽又高，这样的窗帘要是利用人工开合的很不方便，而且公共场所的窗帘可能需要根据实际的情况定时的开关等，智能窗帘的恰好可以解决这一问题，所以，智能窗帘的应用前景还是很广阔的。像有些会议室有很多的窗帘，如果人工的一个个的去开合的话还是非常麻烦的。智能窗帘的控制系统还可以根据实际需要将其应用于舞台幕布的开合升降等。这些只需要将智能窗帘的控制系统在安装时配以相应的幕布或者窗帘，将电机的安装方式改一下，水平的开合就可以变成升降了，所以智能窗帘系统的实用性也非常强。
1.2 国内外发展现状
社会在发展，人们的想法自然也随之在不断的革新当中。人们对于现代社会生活质量要求不断提高，人们对于居住的环境也有了更高的要求，相应的，人们日常生活所接触到的家居也就成了人们要进行“革命”的对象之一。人们要求智能家居不仅仅具有传统的功能，更多的是能够代替人们智能地去行使一些职能，让人们的生活得更加的舒适，更加的方便。
随着各种新兴技术的不断发展，对于人们日常生活中的环境监测的传感器也不断的被设计出来，并且越来越集成化，更加方便设计人员的设计，因而各种集成度很高的传感器的发展也是推动现代的智能化发展的重要因素。有了这些模块，开发设计人员也能够在同一个系统中集成更多的功能，因而开发出来的智能系统功能也更加的完善，也更加的符合人们的实际生活，更加的能够满足人们的实际需要。
智能家居系统主要是通过各种平台构成的一种满足人们需要的系统。这其中的平台包括物理、技术、操作平台等。传输网络是其中的重要角色。传输网络主要包括以太网、公共电话网、现场总线等，技术操作平台主要是计算机技术。
当然，现在的智能家居系统还没有进入普通用户家庭，主要的原因包括该系统的造价要高于一般的家居系统，安装也不如普通家居方便。如果智能家居系统能够像普通的家居那样，用户能够随时购买，安装快速简便，操作起来也很简单，而不是有一大堆的按键及模式要去分辨，系统也比较可靠，系统的维护与更换可以很方便，用户可以根据自己的意愿快速简单的去设定或者更改的话，智能家居系统应该会逐渐找到它的市场。相应的，该系统的也会很快速的发展起来，毕竟市场也是该系统发展的动力，有市场才会有动力。市场哪来？只有靠最普通的用户，如果要能够打动最普通的用户，该系统就得不断的克服它于普通家居相比之下的劣势，同时不断的发展自己的优势去吸引最普通的用户。
1.3 本设计研究内容
本设计主要研究的是智能系统中的一部分——智能窗帘系统。本设计的主控器件是89C52单片机，本设计是智能家居系统中的一部分——智能窗帘系统。本设计是通过单片机对不同的传感器的检测数据进行运算，然后根据已经设定的模式进行相应的控制，控制步进电机转动模式，模拟窗帘的开合动作。从而能满足人们的需要，方便人们的生活。
1.4 论文结构
第一章，引言：主要介绍本设计的设计背景及意义和本设计目前的发展状况，还介绍了本设计主要的研究内容。
第二章，系统设计总体方案：主要说明智能窗帘设计的总体方案与宏观结构以及本设计的系统总体架构。
第三章，系统各模块硬件设计方案：主要说明本设计中各个模块的硬件设计，包括MCU模块、光线控制模块、温度湿度控制模块、遥控模块、液晶显示模块和步进电机模块。
第四章，系统模块的程序设计方案：主要说明智能窗帘系统各模块的控制程序设计，程序模块包括液晶显示程序设计、模数转换程序设计、、温度和湿度采集程序设计和步进电机程序设计。
第五章，总结与展望：对本设计进行总结并对智能窗帘系统的未来发展进行展望。
第二章 智能窗帘系统总体设计方案
智能窗帘系统总体设计方案是根据设计要求，确定系统的总体架构，本章从系统的实际功能出发，阐明了智能窗帘系统实现的原理，规划了系统设计的总体结构，确定了系统设计所要包括的模块以及系统设计的结构框图。
2.1智能窗帘系统实现原理
智能窗帘的实现主要是通过89C52单片机对其控制的各种传感器收集的环境数据进行处理，并根据事先设定模式进行运算，再发出相应的控制命令，控制步进电机的正反转，模拟实现窗帘的开合。
本设计主要是通过光敏电阻对光线的采集、DHT11温度湿度传感器对环境湿度及温度的采集实现对周围环境的检测，根据环境的变化，单片机做出相应的指令控制窗帘的开合。当然，本设计还设计了两个独立按键，可以在任何模式情况下对窗帘的开合实现一键控制。本系统中还设计有红外接收模块，可以通过遥控器对窗帘的开合实现控制。根据实际的需要，本设计增加了定时功能，即可以事先设定窗帘的开合时间，到时间后，单片机的同样会自动控制窗帘的开合。
2.2系统总体架构
2.2.1系统各模块
本设计主要需要包括以下模块：MCU模块、光线控制模块、温度湿度控制模块、遥控模块、液晶显示模块和步进电机模块。
MCU模块主要采用89C52单片机构成；89C52单片机作为一种微控制器，它在功耗很低的同时具有很高的性能。此款单片机在51单片机的基础上，增加了闪存以及随机存取存储器和只读存储器的容量。此外还增加了监测单片机程序运行的电路，防止程序运行跑飞。52单片机还可以通过串行端口直接下载等。
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