智能窗帘自动化功能
【】每个时代的发展的脚步不一样，所以呈现出来的东西也不同。从以往的体型笨重功能单一向着便捷智能发展，从晶体管到电子管，从模拟到数字，从机械到智能，在目前市场上各式各样的产品都打着智能的口号想从这一风口分一杯羹。例如智能插座、智能台灯等，但是这些产品大部分功能单一且价格昂贵，所以，针对这一现象，我们设计出一种多功能、低成本、低功耗的自动化窗帘此设计论文从多方面阐述可实现自动化功能窗帘的设计理念，重点介绍了智能窗帘的六个组成部分，由STC51系列系统模块、阳光检测模块、外部时钟电路、电机控制电路、按键电路以及外围电路组成。整个系统在程序的控制下实现各个模块间相互传输通信，响应STC89C52芯片的 控制以实现预期功能，在软件层面上，本设计使用KEil5编写代码，在AD 09上绘制原理图并进行仿真。最终实现以下功能根据光照强度实现自动开关窗帘；并具有定时开关窗帘；可选择手动/自动模式；能够显示实时的时间。
目录
一、前言 1
（一）课题研究的背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 设计思想与基本要求 1
二、 系统总体方案设计 2
（一） 整体设计方案 2
（二） 方案的选择与论证 2
1.单片机的选择 2
2.显示方案的选择 2
3.时钟模块的选择 2
4.电机的选择 3
三、 系统的硬件设计 3
（一）STC89C52最小系统 3
1. STC89C52芯片 3
2. 时钟电路 4
3. 复位电路 4
4. 电源电路 5
（二）LCD屏幕显示电路 5
（三） 外部时钟模块电路 6
（四） 光照采集模块电路 6
（五） 步进电机驱动模块电路 7
（六） 按键输入模块电路 7
四、 单片机程序设计 8
（一） 单片机选型 8
1. STC89C52RC单片机简介： 8
2. DS1302芯片简介： 9
3. ULN2003芯片简介： 10
4. ADC0832芯片简介： *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
10
（二） 单片机程序概述 10
1. 主程序设计 10
2. 子程序设计 11
五、 硬件组装调试及功能演示 14
（一） 硬件组装 14
（二） 硬件调试 14
（三） 功能演示 15
1.屏幕及面板介绍： 15
3. 手动模式演示： 16
3.定时模式演示： 16
4.自动模式演示： 17
总结 18
参考文献 19
附录一 单片机程序 20
附录二 单片机原理图 38
附录三 电路PCB图 39
39
一、前言
（一）课题研究的背景
伴随着时代的发展和科学技术的进步，人们对生活水平的要求越来越高，窗帘是每一个家庭的必需品，自然也要向着智能化发展，传统的窗帘结构简单，功能也十分单一，依靠人们手动去开关窗帘十分不方便，每天早上晚上都要去开关窗帘，窗帘不拉上可能会造成隐私泄露，窗帘不拉开又会错过大好的阳光，让人后悔沮丧。不便创造了需求，需求引导这市场，所以对窗帘进行智能化的改造势在必行。实现窗帘晴天自动打开，让温暖的阳光照进房间，夜晚或阴雨天自动拉上，保护隐私给用户安全感，每天早上打开，晚上关闭，手动打开也不能缺少，但是用户只需要按一下按钮即可打开窗帘，而不是用传统方式费时费力的去用手把窗帘拉开。
近年来，单片机发展十分迅速，目前单片机的性能已经十分强大，这也使使用单片机作为智能窗帘的控制芯片成为可能，配合光照传感器，步进电机，LCD屏幕等一些配件，去实现窗帘的智能化。
国内外发展现状
目前国内智能家居产品百花齐放，颇有战国时期不同学派百家争鸣之势，例如小米的智能插座，可实现远程开关电源，智能网关；智能遥控器等。西门子、海尔、华为等传统电器通信领域的霸主纷纷在此领域投资。有着较好的发展趋势。
设计思想与基本要求
本设计有着传统窗帘的功能，同时为用户提供三种模式：手动模式；自动模式；定时模式，使用按键K1切换。以STC89C52芯片为控制核心，使用光照强度传感器配合ADC0832使用，将传感器采集到的光照模拟量转化为数字量发送给控制核心，判断当前天气情况以及白天或是夜间。使用DS1302芯片与外部晶振搭配，使用纽扣电池供电，实现主芯片掉电仍可保持时钟正常运行。使用ULN2003芯片与步进电机搭配，作为执行机构来开或关闭窗帘。使用LCD1602液晶显示屏实时显示日期时间和光照值；当前模式；设置日期；定时等功能。
手动模式：用户通过两个按键来控制窗帘的闭合，此功能可使窗帘停在开或闭的任一状态。
自动模式：系统根据采集到的光照强度判断天气情况，天气晴朗时自动打开窗帘，让阳光照入室内，天气阴暗时自动关闭窗帘。
定时模式：用户可自行设定窗帘开闭的时间，指定时间窗帘自动拉开或闭合。
系统总体方案设计
整体设计方案
本设计以STC89C52为控制核心，由光照传感器模块；外部晶振模块；步进电机模块；按键模块；LCD液晶屏模块组成，系统框图如图2.1所示：
图2.1 系统框图
方案的选择与论证
1.单片机的选择
方案一：使用STM32系列作为微控制单元，STM32F103C8T6是一款基于ARM内核STM32系列的32位的微控制器，运行速度快，可采用8MHZ晶振，倍频到72HZ，较52相比运行速度快，编程相对简单，外围设备丰富，功能强大。但是其成本与52相比较高。
方案二：使用STC51系列作为微控制单元，STC89C52RC是一种8位微控制器，功耗极低并且运行速度快，STC89C52使用经典的MCS51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统的方法51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有8 位CPU 和在系统可编程Flash。其成本极低，完全满足本设计所需的硬件需求。
从以上对比分析得出，选择方案二采用STC89C52作为控制芯片。
2.显示方案的选择
方案一：使用LED数码管动态扫描显示，LED数码管虽然价钱合适，满足使用需求，但需要使用74LS164移位寄存器进行移位，在调试的过程中有诸多不便。
方案二：使用LCD屏幕进行显示，液晶屏幕的显示功能强大，一块LCD屏幕可显示几块LED数码管，数据显示直观，价格适中，调试方便。
从以上对比分析得出，选择方案二使用LCD屏幕作为显示方案。
3.时钟模块的选择
方案一：使用内部晶振，直接采用单片机定时计数器提供信号，实现单片机年；月；日；秒计时，可降低成本和系统复杂程度。但是时间误差大，实现复杂，无法避免掉电后日期时间丢失。
目录
一、前言 1
（一）课题研究的背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 设计思想与基本要求 1
二、 系统总体方案设计 2
（一） 整体设计方案 2
（二） 方案的选择与论证 2
1.单片机的选择 2
2.显示方案的选择 2
3.时钟模块的选择 2
4.电机的选择 3
三、 系统的硬件设计 3
（一）STC89C52最小系统 3
1. STC89C52芯片 3
2. 时钟电路 4
3. 复位电路 4
4. 电源电路 5
（二）LCD屏幕显示电路 5
（三） 外部时钟模块电路 6
（四） 光照采集模块电路 6
（五） 步进电机驱动模块电路 7
（六） 按键输入模块电路 7
四、 单片机程序设计 8
（一） 单片机选型 8
1. STC89C52RC单片机简介： 8
2. DS1302芯片简介： 9
3. ULN2003芯片简介： 10
4. ADC0832芯片简介： *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
10
（二） 单片机程序概述 10
1. 主程序设计 10
2. 子程序设计 11
五、 硬件组装调试及功能演示 14
（一） 硬件组装 14
（二） 硬件调试 14
（三） 功能演示 15
1.屏幕及面板介绍： 15
3. 手动模式演示： 16
3.定时模式演示： 16
4.自动模式演示： 17
总结 18
参考文献 19
附录一 单片机程序 20
附录二 单片机原理图 38
附录三 电路PCB图 39
39
一、前言
（一）课题研究的背景
伴随着时代的发展和科学技术的进步，人们对生活水平的要求越来越高，窗帘是每一个家庭的必需品，自然也要向着智能化发展，传统的窗帘结构简单，功能也十分单一，依靠人们手动去开关窗帘十分不方便，每天早上晚上都要去开关窗帘，窗帘不拉上可能会造成隐私泄露，窗帘不拉开又会错过大好的阳光，让人后悔沮丧。不便创造了需求，需求引导这市场，所以对窗帘进行智能化的改造势在必行。实现窗帘晴天自动打开，让温暖的阳光照进房间，夜晚或阴雨天自动拉上，保护隐私给用户安全感，每天早上打开，晚上关闭，手动打开也不能缺少，但是用户只需要按一下按钮即可打开窗帘，而不是用传统方式费时费力的去用手把窗帘拉开。
近年来，单片机发展十分迅速，目前单片机的性能已经十分强大，这也使使用单片机作为智能窗帘的控制芯片成为可能，配合光照传感器，步进电机，LCD屏幕等一些配件，去实现窗帘的智能化。
国内外发展现状
目前国内智能家居产品百花齐放，颇有战国时期不同学派百家争鸣之势，例如小米的智能插座，可实现远程开关电源，智能网关；智能遥控器等。西门子、海尔、华为等传统电器通信领域的霸主纷纷在此领域投资。有着较好的发展趋势。
设计思想与基本要求
本设计有着传统窗帘的功能，同时为用户提供三种模式：手动模式；自动模式；定时模式，使用按键K1切换。以STC89C52芯片为控制核心，使用光照强度传感器配合ADC0832使用，将传感器采集到的光照模拟量转化为数字量发送给控制核心，判断当前天气情况以及白天或是夜间。使用DS1302芯片与外部晶振搭配，使用纽扣电池供电，实现主芯片掉电仍可保持时钟正常运行。使用ULN2003芯片与步进电机搭配，作为执行机构来开或关闭窗帘。使用LCD1602液晶显示屏实时显示日期时间和光照值；当前模式；设置日期；定时等功能。
手动模式：用户通过两个按键来控制窗帘的闭合，此功能可使窗帘停在开或闭的任一状态。
自动模式：系统根据采集到的光照强度判断天气情况，天气晴朗时自动打开窗帘，让阳光照入室内，天气阴暗时自动关闭窗帘。
定时模式：用户可自行设定窗帘开闭的时间，指定时间窗帘自动拉开或闭合。
系统总体方案设计
整体设计方案
本设计以STC89C52为控制核心，由光照传感器模块；外部晶振模块；步进电机模块；按键模块；LCD液晶屏模块组成，系统框图如图2.1所示：
图2.1 系统框图
方案的选择与论证
1.单片机的选择
方案一：使用STM32系列作为微控制单元，STM32F103C8T6是一款基于ARM内核STM32系列的32位的微控制器，运行速度快，可采用8MHZ晶振，倍频到72HZ，较52相比运行速度快，编程相对简单，外围设备丰富，功能强大。但是其成本与52相比较高。
方案二：使用STC51系列作为微控制单元，STC89C52RC是一种8位微控制器，功耗极低并且运行速度快，STC89C52使用经典的MCS51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统的方法51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有8 位CPU 和在系统可编程Flash。其成本极低，完全满足本设计所需的硬件需求。
从以上对比分析得出，选择方案二采用STC89C52作为控制芯片。
2.显示方案的选择
方案一：使用LED数码管动态扫描显示，LED数码管虽然价钱合适，满足使用需求，但需要使用74LS164移位寄存器进行移位，在调试的过程中有诸多不便。
方案二：使用LCD屏幕进行显示，液晶屏幕的显示功能强大，一块LCD屏幕可显示几块LED数码管，数据显示直观，价格适中，调试方便。
从以上对比分析得出，选择方案二使用LCD屏幕作为显示方案。
3.时钟模块的选择
方案一：使用内部晶振，直接采用单片机定时计数器提供信号，实现单片机年；月；日；秒计时，可降低成本和系统复杂程度。但是时间误差大，实现复杂，无法避免掉电后日期时间丢失。
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