达方智能窗帘系统的设计与实现(源码)
淮安达方智能窗帘系统能够根据用户要求自动调节起居室的光线环境。本系统由单片机、传感器技术、无线通信原理等技术设计而成。整个系统由上位机和下位机两部分组成，下位机包含光强检测模块，电源模块，单片机模块，步进电机模块以及无线通讯模块。网页部分显示光照强度值。智能窗帘系统中步进电机能够根据光度值的不同进行相应的正转、反转或停止。无线通信将检测到的光强数据通过串口传输到数据库中，最后用户能够在网页上查看光强数据。关键词 智能窗帘，单片机，光强检测，无线通信目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 课题的国内外发展状况 1
1.3 课题相关关键技术 2
1.4 本章小结 2
2 需求分析 3
2.1 可行性分析 3
2.2 基本目标 3
2.3 本章小结 4
3 系统总体设计 5
3.1 硬件总体设计 5
3.2 软件总体设计 6
3.3 本章小结 7
4 系统详细设计 7
4.1 硬件详细设计 7
4.2 软件详细设计 13
4.3 本章小结 21
5 系统调试 21
5.1 硬件调试 21
5.2 软件调试 24
5.3 本章小结 26
总 结 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 部分代码 30
1 绪论
1. 1 课题的研究背景与意义
随着科技的迅速发展和社会的不断进步，人们的生活质量正不断提高，对于住宅的舒适度要求也越来越高。“智能家居”这一概念逐渐走入人们的生活。智能家居就是利用计算机技术，网络技术和控制技术对传统的家居设备进行统一的管理[1]。这种更人性化、更便捷、更智能的生活环境受到大家的青睐。智能化体现在家居的自动控制，室内环境的自动调节，实时监控安防等方面。随着技术的不断更进，住宅自控等问题已经不再是不可能的事[2]。其中，智能窗帘作为智能家居中的一部分，在室内光线调节方面起着不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
于住宅的舒适度要求也越来越高。“智能家居”这一概念逐渐走入人们的生活。智能家居就是利用计算机技术，网络技术和控制技术对传统的家居设备进行统一的管理[1]。这种更人性化、更便捷、更智能的生活环境受到大家的青睐。智能化体现在家居的自动控制，室内环境的自动调节，实时监控安防等方面。随着技术的不断更进，住宅自控等问题已经不再是不可能的事[2]。其中，智能窗帘作为智能家居中的一部分，在室内光线调节方面起着不容忽视的作用。
传统窗帘通过人为的拉动来打开或者关闭窗帘，这种方式不仅不方便，而且容易引起窗帘的损坏。即使是传统的电动窗帘，功能相对来说比较基本，窗帘的智能化程度很低[3]。而光控智能窗帘根据室外的光线强度来控制窗帘的开关，能够解决传统窗帘智能化程度低的问题，使住宅环境更舒适，满足人们对智能化的要求。
1. 2 课题的国内外发展状况
当今社会，互联网的快速发展产生了许多新的产业，结合了传感器技术以及自动化技术后，物联网技术应运而生。智能家居结合物联网技术后得到了更好的发展。目前的智能家居主要研究对于家电的控制，包括照明、常用电器、温湿度平衡，智能化的安防以及监控等方面。
第一幢智能家居于1984年在美国建成，它引起了世界各国的广泛关注。它被称为“Smart Home”，是智能家居的原型。一些经济发达国家先后提出了智能家居的设计方案，例如欧美国家以及东南亚国家[4]。目前智能家居在欧美等发达国家的应用较为广泛。美国的智能家居注重舒适感和豪华体验，主要以数字技术改造，但这种方式比较耗能。日本的智能家居平衡了以人为本、环境保护与可持续发展等几个方面，专注于功能，而且在施工时主要采用新技术和新材料。日本的智能家居大多应用于规模化的集团中。在德国，智能家居的开发除了注重基本功能外，还专注于某一功能的开发。在韩国，政府为了让智能家居走进人们的生活，颁布了许多政府支持政策，鼓励在行政规定的新建的生活小区必须具备智能家居体系[5]。在新加坡有许多社区和用户的家庭采用了“家庭智能化系统”，在美国有更多的用户也安装了这类系统[6] 。
我国的智能家居在经历了十几年的探索阶段之后，智能家居系统出现在家电市场上，同时，智能家居行业得到了各大城市的政府部门的大力支持，这也大大促进了智能家居行业的发展。我国的智能化住宅小区被定义为集成多元化的信息服务和管理，着重物业管理和安防以及住宅的智能化，为用户提供一个即安全又舒适的居家环境[7]。智能家居进入我国后，引起了媒体的关注，许多房地产开发商也将智能家居作为一个开发的亮点，因此消费者对其也产生了越来越浓厚的兴趣。智能窗帘已成为人们关注的一个亮点[8]。我国的智能家居起步较晚，在产品技术方面不够成熟，多数借鉴国外的技术。但国内也有一些单位推出了自己的产品。例如清华同方的e-Home数字家园、海尔的“e家庭”、科龙的“现代家居信息服务集散控制系统”、合肥工业大学的“智能家居与家居服务器”等[9]。另外各大厂商也在研发更合理的家居解决方案。
在国内智能窗帘行业中，近几年随着电控技术的不断提高以及价格不断下降，电动窗帘才热门起来。但市场上的窗帘价格差别很大，而技术方面却仍是大同小异。目前市场上的窗帘除了普通的布艺窗帘，还有偏向现代感的手动百叶窗，其窗帘轨道是钢丝手控式以及滑轨式。而自动化的窗帘大多都是电动遥控轨道，而且大多都是面向一部分高收入的家庭，价格相对来说较昂贵[10]。目前市场上的智能窗帘可以分为机械传动部分以及控制这两部分[11]。机械部分主要通过不同的牵引方式使窗帘转动，控制部分通过检测光强控制机械部分的运作。总之，目前的智能窗帘已进入市场，被越来越多的人关注，但是由于价格普遍昂贵，普通家庭无力消费，因此成本低廉、功能齐全的智能窗帘更能得到市场的欢迎。光控智能窗帘控制系统能够让起居室保持合理的光照强度，为用户带来更好的居家体验。
1. 3 课题相关关键技术
要实现窗帘的智能化，主要是实现窗帘自动控制的功能。光控部分运用传感检测技术采集光照强度。通过IIC总线与单片机连接进行数据传输，步进电机驱动部分由ULN2003驱动实现电机的转动。光强数据的显示部分首先通过无线通信技术将测得的光照强度传输至无线接收端，再通过串口传输至数据库。网站主要功能是查询实时光强数据。网站设计使用visual studio2010开发环境，绑定系统参数数据库，编写C#语言实现查询功能。
1. 4 本章小结
在智能家居迅速发展的大环境下，智能窗帘的开发设计也纷纷涌向家居市场。但通过对国内外的发展情况对比分析，除了传统窗帘外，多数都为电动遥控窗帘。而真正意义上的智能化窗帘，其成本较高，面向高收入家庭，普通消费者无力负担。但是一直以来，人们对智能窗帘有着浓厚的兴趣，因此本系统旨在设计一款成本较低，具有实用功能的智能窗帘来迎合市场需求。
2 需求分析
2. 1 可行性分析
为了
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 课题的国内外发展状况 1
1.3 课题相关关键技术 2
1.4 本章小结 2
2 需求分析 3
2.1 可行性分析 3
2.2 基本目标 3
2.3 本章小结 4
3 系统总体设计 5
3.1 硬件总体设计 5
3.2 软件总体设计 6
3.3 本章小结 7
4 系统详细设计 7
4.1 硬件详细设计 7
4.2 软件详细设计 13
4.3 本章小结 21
5 系统调试 21
5.1 硬件调试 21
5.2 软件调试 24
5.3 本章小结 26
总 结 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录 部分代码 30
1 绪论
1. 1 课题的研究背景与意义
随着科技的迅速发展和社会的不断进步，人们的生活质量正不断提高，对于住宅的舒适度要求也越来越高。“智能家居”这一概念逐渐走入人们的生活。智能家居就是利用计算机技术，网络技术和控制技术对传统的家居设备进行统一的管理[1]。这种更人性化、更便捷、更智能的生活环境受到大家的青睐。智能化体现在家居的自动控制，室内环境的自动调节，实时监控安防等方面。随着技术的不断更进，住宅自控等问题已经不再是不可能的事[2]。其中，智能窗帘作为智能家居中的一部分，在室内光线调节方面起着不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
于住宅的舒适度要求也越来越高。“智能家居”这一概念逐渐走入人们的生活。智能家居就是利用计算机技术，网络技术和控制技术对传统的家居设备进行统一的管理[1]。这种更人性化、更便捷、更智能的生活环境受到大家的青睐。智能化体现在家居的自动控制，室内环境的自动调节，实时监控安防等方面。随着技术的不断更进，住宅自控等问题已经不再是不可能的事[2]。其中，智能窗帘作为智能家居中的一部分，在室内光线调节方面起着不容忽视的作用。
传统窗帘通过人为的拉动来打开或者关闭窗帘，这种方式不仅不方便，而且容易引起窗帘的损坏。即使是传统的电动窗帘，功能相对来说比较基本，窗帘的智能化程度很低[3]。而光控智能窗帘根据室外的光线强度来控制窗帘的开关，能够解决传统窗帘智能化程度低的问题，使住宅环境更舒适，满足人们对智能化的要求。
1. 2 课题的国内外发展状况
当今社会，互联网的快速发展产生了许多新的产业，结合了传感器技术以及自动化技术后，物联网技术应运而生。智能家居结合物联网技术后得到了更好的发展。目前的智能家居主要研究对于家电的控制，包括照明、常用电器、温湿度平衡，智能化的安防以及监控等方面。
第一幢智能家居于1984年在美国建成，它引起了世界各国的广泛关注。它被称为“Smart Home”，是智能家居的原型。一些经济发达国家先后提出了智能家居的设计方案，例如欧美国家以及东南亚国家[4]。目前智能家居在欧美等发达国家的应用较为广泛。美国的智能家居注重舒适感和豪华体验，主要以数字技术改造，但这种方式比较耗能。日本的智能家居平衡了以人为本、环境保护与可持续发展等几个方面，专注于功能，而且在施工时主要采用新技术和新材料。日本的智能家居大多应用于规模化的集团中。在德国，智能家居的开发除了注重基本功能外，还专注于某一功能的开发。在韩国，政府为了让智能家居走进人们的生活，颁布了许多政府支持政策，鼓励在行政规定的新建的生活小区必须具备智能家居体系[5]。在新加坡有许多社区和用户的家庭采用了“家庭智能化系统”，在美国有更多的用户也安装了这类系统[6] 。
我国的智能家居在经历了十几年的探索阶段之后，智能家居系统出现在家电市场上，同时，智能家居行业得到了各大城市的政府部门的大力支持，这也大大促进了智能家居行业的发展。我国的智能化住宅小区被定义为集成多元化的信息服务和管理，着重物业管理和安防以及住宅的智能化，为用户提供一个即安全又舒适的居家环境[7]。智能家居进入我国后，引起了媒体的关注，许多房地产开发商也将智能家居作为一个开发的亮点，因此消费者对其也产生了越来越浓厚的兴趣。智能窗帘已成为人们关注的一个亮点[8]。我国的智能家居起步较晚，在产品技术方面不够成熟，多数借鉴国外的技术。但国内也有一些单位推出了自己的产品。例如清华同方的e-Home数字家园、海尔的“e家庭”、科龙的“现代家居信息服务集散控制系统”、合肥工业大学的“智能家居与家居服务器”等[9]。另外各大厂商也在研发更合理的家居解决方案。
在国内智能窗帘行业中，近几年随着电控技术的不断提高以及价格不断下降，电动窗帘才热门起来。但市场上的窗帘价格差别很大，而技术方面却仍是大同小异。目前市场上的窗帘除了普通的布艺窗帘，还有偏向现代感的手动百叶窗，其窗帘轨道是钢丝手控式以及滑轨式。而自动化的窗帘大多都是电动遥控轨道，而且大多都是面向一部分高收入的家庭，价格相对来说较昂贵[10]。目前市场上的智能窗帘可以分为机械传动部分以及控制这两部分[11]。机械部分主要通过不同的牵引方式使窗帘转动，控制部分通过检测光强控制机械部分的运作。总之，目前的智能窗帘已进入市场，被越来越多的人关注，但是由于价格普遍昂贵，普通家庭无力消费，因此成本低廉、功能齐全的智能窗帘更能得到市场的欢迎。光控智能窗帘控制系统能够让起居室保持合理的光照强度，为用户带来更好的居家体验。
1. 3 课题相关关键技术
要实现窗帘的智能化，主要是实现窗帘自动控制的功能。光控部分运用传感检测技术采集光照强度。通过IIC总线与单片机连接进行数据传输，步进电机驱动部分由ULN2003驱动实现电机的转动。光强数据的显示部分首先通过无线通信技术将测得的光照强度传输至无线接收端，再通过串口传输至数据库。网站主要功能是查询实时光强数据。网站设计使用visual studio2010开发环境，绑定系统参数数据库，编写C#语言实现查询功能。
1. 4 本章小结
在智能家居迅速发展的大环境下，智能窗帘的开发设计也纷纷涌向家居市场。但通过对国内外的发展情况对比分析，除了传统窗帘外，多数都为电动遥控窗帘。而真正意义上的智能化窗帘，其成本较高，面向高收入家庭，普通消费者无力负担。但是一直以来，人们对智能窗帘有着浓厚的兴趣，因此本系统旨在设计一款成本较低，具有实用功能的智能窗帘来迎合市场需求。
2 需求分析
2. 1 可行性分析
为了
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