单片机智能遥控窗帘系统的设计与实现
目 录
一、引 言 3
二、方案研究探讨 3
（一）设计系统方案 3
（二） 设计要求 4
（三）该设计的新特点 4
三、核心部件简介 4
（一）单片机设计及简介 4
（二）控制部分设计 5
（三）遥控器简介 6
（四）红外接收器件简介 7
四 硬件设计 7
（一） 电源模块设计 7
（二）单片机MCU最小系统设计 8
（三）光控模块设计 9
（四）电机模块设计 10
（五）按键模块设计 11
（六）窗帘结构设计 11
（七）红外模块设计 12
（八）系统总电路 12
五、程序设计 14
（一）主程序设计 14
（二）光控部分设计 14
（三）ULN2003A部分设计 15
六、系统测试 15
（一）硬件测试 15
（二） 系统功能调试 16
(三)元器件清单 18
（三）实物图 19
七、结束语 20
参考文献 21
谢辞 22
附录： 23
一、引 言
在这个科技爆炸的时代，科技和生活是相辅相成的。在现在的这个设计，人们不再满足于过去随遇而安的生活状态，而是不断对我们生活的环境进行人性化的改造。计算机技术的爆炸性发展，使得人们设计出来理想的产品来生活居住，其中对家庭的装饰更是人们孜孜不倦的追求，试想一下，把我们的想法植入家居里面，让家里的家具都可以自动“思考”下一步该做什么，这是不是对生活质量的一个飞跃 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
呢？为了实现人们生活的一个更便捷的方式，本文设计了一个能自己“思考”的窗帘。它可以“思考”外面的光线和家里的光线的对比，然后根据这个特点来开关窗帘，也可以人为地按下按键来控制。起初听起来这个觉得似乎不可思议，但是我们可以这样：用光敏电阻来收集光线信号，不断传入单片机，单片机再根据这个信号来控制窗帘的开闭。这个就是我这个设计要做到的第一个功能。第二个功能则是红外控制，红外线接收端架设到单片机上，对单片机进行编程，这样就能接受红外信号的功能。红外线信号传到单片机后，单片机将根据我们的操作来控制系统的下一步动作。这个设计我们可以命名为窗帘机，这个窗帘机有手动控制、自动控制和遥控控制三种功能，具备了这三种功能也算得上是一个智能家居了。这个设计简单实用，适合绝多大数的家庭使用。
二、方案研究探讨
（一）设计系统方案
单片机是一个小型的计算机，我们将程序录入之后，这个小芯片就具有了我们要它有的功能，具体怎么设计下文会详细说明的。要达到集自动控制、手动控制和遥控于一身的智能化，需要对自动控制探讨一下。
方案（一）：温控和声控联合作用。
方案（二）：光控控制。
以上的两个方案都可以实现设计的要求。两个方案不同的就在于是温度和声音控制还是光照控制。方案（一）之所以要用到温度和声音这两个物理量是因为：窗帘是可以遮挡阳光的，当房间内外的温差过大的时候就要自动打开窗帘；声控已经进入到我们生活的各个方面当中，所谓声控就是利用声控技术来进行相应的动作。方案（二）基于光敏电阻，也就是基于光照强度，窗帘的作用就是调节光照，通过使用光敏电阻来自动控制。对比两个方案，方案一很人性化，但是制作复杂，还要检测温度，误差较大，不合适。第二个设计思路在各个方面的优点都要强于第一个。最后，决定选用方案（二）。系统设计框图如图2-1所示：
图2-1 设计框图
（二）设计要求
（1）由遥控器来控制电机的正转、反转启动和停止，起到控制窗帘的作用。
（2）可以手动控制。
（3）设计一个光控系统，使其能自动控制电机的启动与否。
（三）该设计的新特点
目前市场上有很多的智能窗帘器，但是要达到本次设计的三个功能于一体的比较少。所以，本次设计的目标很明确，既需要克服市场上产品的缺陷，又需要达到完全智能的目的。这个设计的其他部分将会在下面介绍。
三、核心部件简介
（一）单片机设计及简介
单片机对于我们来说都不再陌生。目前技术来说，功能最强大的单片机系统集成了图像、声音、网络等复杂的输入输出设备全部集成在一块小小的芯片上。只要了解其引脚的功能，即可对单片机进行编程实现我们需要的效果。
这次设计用到是STC89C52，市面上最常见的单片机型号。选用STC系列单片机而不是用公司规模更大的AT公司，主要是因为我手上有的开发板是STC系列开发板，只能将HEX文件烧录到STC单片机中，如果用的是AT公司的单片机，程序是烧录不进去的，导致实物实现不了。但由于STC公司的规模较小，在仿真软件中不收录STC系列的单片机，所以本次设计实物用的是STC，而仿真用的是AT。为了能存取更多的hex文件，这次设计使用的是STC89C52单片机。
单片机功能强大主要是在于引脚上，40个引脚各有其不同的功能。了解了单片机的40个引脚之后就可以对其进行编程，将其使用到出神入化的境界。
其引脚及其功能作如下简介：首先介绍的是单片机的输入/输出（I/O）引脚，P0口、P1口、P2口及P3口?
P0口（39脚～22脚）：P0共有8个端口。P00~P07，这8个端口用途很广，不过一般我们是用来当做I/O口使用，其他功能不做介绍。
P1口（1脚～8脚）：P1口共有8个端口（P10~P17），一般作为I/O口使用。
P2口（21脚～28脚）：P2口共有8个端口（P20~27），P2口也是一个I/O口，也可以作为双功能口使用。
P3口（10脚～17脚）：P3口共有8个引脚（0~7）。也是双功能口。P3口也是一个双功能口，除了作为普通额I/O口使用之外，P3口用的最多的就是中断或者定时计数功能了。P3的功能还有很多，在此不做过多介绍。
VCC：电源端，接上+5V。
GND：接地GND。???
XTAL1（19脚）：和18脚一起接到晶振。
XTAL2（18脚）：8脚和19脚是相对应的，一般我们在这两个脚接上的是12M的晶振。在晶振外部串联一个20~30pF的电容作为滤波，即可达到单片机晶振电路设计。
RST/VPD（9脚）：复位端口，在这个引脚要接上按键，电容电阻等，和上面介绍的晶振电路一起组成单片机的最小系统。
能驱动步进电机的芯片有很多，比如L298N、ULN2003等，本次设计采用ULN2003，ULN2003A内部结构有一个能消除反电动势的二极管。ULN2003A的输出端允许通过IC 电流大约200mA，饱和压降约是1V左右，耐压大概是36V。步进电机的启动需要较大的电流，而从单片机出来的电流是很小的，从ULN2003A出来的电流较大，这也是为什么需要使用驱动电路的原因。单片机每发出一个PWM波，ULN2003A接收到这个信号输出大电流，驱动步进电机的转动。
一、引 言 3
二、方案研究探讨 3
（一）设计系统方案 3
（二） 设计要求 4
（三）该设计的新特点 4
三、核心部件简介 4
（一）单片机设计及简介 4
（二）控制部分设计 5
（三）遥控器简介 6
（四）红外接收器件简介 7
四 硬件设计 7
（一） 电源模块设计 7
（二）单片机MCU最小系统设计 8
（三）光控模块设计 9
（四）电机模块设计 10
（五）按键模块设计 11
（六）窗帘结构设计 11
（七）红外模块设计 12
（八）系统总电路 12
五、程序设计 14
（一）主程序设计 14
（二）光控部分设计 14
（三）ULN2003A部分设计 15
六、系统测试 15
（一）硬件测试 15
（二） 系统功能调试 16
(三)元器件清单 18
（三）实物图 19
七、结束语 20
参考文献 21
谢辞 22
附录： 23
一、引 言
在这个科技爆炸的时代，科技和生活是相辅相成的。在现在的这个设计，人们不再满足于过去随遇而安的生活状态，而是不断对我们生活的环境进行人性化的改造。计算机技术的爆炸性发展，使得人们设计出来理想的产品来生活居住，其中对家庭的装饰更是人们孜孜不倦的追求，试想一下，把我们的想法植入家居里面，让家里的家具都可以自动“思考”下一步该做什么，这是不是对生活质量的一个飞跃 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
呢？为了实现人们生活的一个更便捷的方式，本文设计了一个能自己“思考”的窗帘。它可以“思考”外面的光线和家里的光线的对比，然后根据这个特点来开关窗帘，也可以人为地按下按键来控制。起初听起来这个觉得似乎不可思议，但是我们可以这样：用光敏电阻来收集光线信号，不断传入单片机，单片机再根据这个信号来控制窗帘的开闭。这个就是我这个设计要做到的第一个功能。第二个功能则是红外控制，红外线接收端架设到单片机上，对单片机进行编程，这样就能接受红外信号的功能。红外线信号传到单片机后，单片机将根据我们的操作来控制系统的下一步动作。这个设计我们可以命名为窗帘机，这个窗帘机有手动控制、自动控制和遥控控制三种功能，具备了这三种功能也算得上是一个智能家居了。这个设计简单实用，适合绝多大数的家庭使用。
二、方案研究探讨
（一）设计系统方案
单片机是一个小型的计算机，我们将程序录入之后，这个小芯片就具有了我们要它有的功能，具体怎么设计下文会详细说明的。要达到集自动控制、手动控制和遥控于一身的智能化，需要对自动控制探讨一下。
方案（一）：温控和声控联合作用。
方案（二）：光控控制。
以上的两个方案都可以实现设计的要求。两个方案不同的就在于是温度和声音控制还是光照控制。方案（一）之所以要用到温度和声音这两个物理量是因为：窗帘是可以遮挡阳光的，当房间内外的温差过大的时候就要自动打开窗帘；声控已经进入到我们生活的各个方面当中，所谓声控就是利用声控技术来进行相应的动作。方案（二）基于光敏电阻，也就是基于光照强度，窗帘的作用就是调节光照，通过使用光敏电阻来自动控制。对比两个方案，方案一很人性化，但是制作复杂，还要检测温度，误差较大，不合适。第二个设计思路在各个方面的优点都要强于第一个。最后，决定选用方案（二）。系统设计框图如图2-1所示：
图2-1 设计框图
（二）设计要求
（1）由遥控器来控制电机的正转、反转启动和停止，起到控制窗帘的作用。
（2）可以手动控制。
（3）设计一个光控系统，使其能自动控制电机的启动与否。
（三）该设计的新特点
目前市场上有很多的智能窗帘器，但是要达到本次设计的三个功能于一体的比较少。所以，本次设计的目标很明确，既需要克服市场上产品的缺陷，又需要达到完全智能的目的。这个设计的其他部分将会在下面介绍。
三、核心部件简介
（一）单片机设计及简介
单片机对于我们来说都不再陌生。目前技术来说，功能最强大的单片机系统集成了图像、声音、网络等复杂的输入输出设备全部集成在一块小小的芯片上。只要了解其引脚的功能，即可对单片机进行编程实现我们需要的效果。
这次设计用到是STC89C52，市面上最常见的单片机型号。选用STC系列单片机而不是用公司规模更大的AT公司，主要是因为我手上有的开发板是STC系列开发板，只能将HEX文件烧录到STC单片机中，如果用的是AT公司的单片机，程序是烧录不进去的，导致实物实现不了。但由于STC公司的规模较小，在仿真软件中不收录STC系列的单片机，所以本次设计实物用的是STC，而仿真用的是AT。为了能存取更多的hex文件，这次设计使用的是STC89C52单片机。
单片机功能强大主要是在于引脚上，40个引脚各有其不同的功能。了解了单片机的40个引脚之后就可以对其进行编程，将其使用到出神入化的境界。
其引脚及其功能作如下简介：首先介绍的是单片机的输入/输出（I/O）引脚，P0口、P1口、P2口及P3口?
P0口（39脚～22脚）：P0共有8个端口。P00~P07，这8个端口用途很广，不过一般我们是用来当做I/O口使用，其他功能不做介绍。
P1口（1脚～8脚）：P1口共有8个端口（P10~P17），一般作为I/O口使用。
P2口（21脚～28脚）：P2口共有8个端口（P20~27），P2口也是一个I/O口，也可以作为双功能口使用。
P3口（10脚～17脚）：P3口共有8个引脚（0~7）。也是双功能口。P3口也是一个双功能口，除了作为普通额I/O口使用之外，P3口用的最多的就是中断或者定时计数功能了。P3的功能还有很多，在此不做过多介绍。
VCC：电源端，接上+5V。
GND：接地GND。???
XTAL1（19脚）：和18脚一起接到晶振。
XTAL2（18脚）：8脚和19脚是相对应的，一般我们在这两个脚接上的是12M的晶振。在晶振外部串联一个20~30pF的电容作为滤波，即可达到单片机晶振电路设计。
RST/VPD（9脚）：复位端口，在这个引脚要接上按键，电容电阻等，和上面介绍的晶振电路一起组成单片机的最小系统。
能驱动步进电机的芯片有很多，比如L298N、ULN2003等，本次设计采用ULN2003，ULN2003A内部结构有一个能消除反电动势的二极管。ULN2003A的输出端允许通过IC 电流大约200mA，饱和压降约是1V左右，耐压大概是36V。步进电机的启动需要较大的电流，而从单片机出来的电流是很小的，从ULN2003A出来的电流较大，这也是为什么需要使用驱动电路的原因。单片机每发出一个PWM波，ULN2003A接收到这个信号输出大电流，驱动步进电机的转动。
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