自动窗帘的设计与实现
近年来，社会经济的不断发展，科学技术不断进步，人民对于生活用品的要求也越来越高，这就为自动窗帘的设计与制作提供了技术支持。基于此，本文将自动窗帘的设计与实现作为研究对象，通过对自动窗帘控制设计进行研究，进而将自动窗帘的实现进行了理论的设计和制作。本文设计的自动窗帘主要是利用单片机来实现的，将光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等作为自动窗帘的外围电路，整个设计在不同模块的作用下实现自动控制，各模块之间利用计算机程序语言相互连接。本文针对自动窗帘的设计工作对自动控制的设计流程、软硬件的选择、调试以及应用等方面展开了研究，为自动窗帘的设计提供理论基础，为自动窗帘的实现提供一些参考意见。
目 录
前言 1
一、 自动窗帘总电路设计 1
（一） 设计方案的选择 1
（二） 总电路具体的设计方案 2
二、 窗帘硬件设计分析 3
（一） 电源电路设计 3
（二） 单片机电路设计 4
三、 窗帘软件程序设计分析 9
（一） 系统软件主程序设计 9
（二） 软件子程序设计 9
四、 自动窗帘系统的调试 11
（一） 硬件调试 11
（二） 软件调试 13
（三） 系统总调试 13
致谢 15
参考文献 16
引言
随着信息化技术的发展，人民对于生活的质量和效率提出了更高的要求，对于窗帘的应用也提出了更高的要求，为了满足人民群众的需求，自动窗帘的研发开始得到重视。智能电子产品自动窗帘的设计和应用使人民的生活质量日益提高，智能化产品设计和应用同时改变了人民的生活方式，尤其是居家生活电子产品的应用，其智能化电子产品利用电子信息的快速交换实现了自动控制工作，提高了生活效率，改善了居家环境。自动窗帘控制设计弥补了传统窗帘的不足，凭借着单片机元件的应用实现自动控制功能，可以对外界光照调节以及天气状况及时的作出反应，而对于智能电子居家产品设计工作而言，其主要是利用单片机来实现的，单片机凭借着小体积、轻质量、省电、高度的可靠性等特征在家电、医疗、航天等领域设备上的应用十分的广泛，对此，本文采用了单片机对自动窗帘进行设计和制作， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
针对不同人民的不同要求设计自动窗帘电路控制系统，提高自动窗帘的应用性能。
自动窗帘总电路设计
设计方案的选择
本文选用的单片机为Intel公司开发的MCS51系列的AT89C51单片机，本身具备4K字节的存储器，是一种性能高、电压低的CMOS 8位微处理器的单片机，其本身带有的2K字节的闪存功能，能够实现编程、擦除只读存储器功能，能够反复擦除1000次，这种单片机的在嵌入式控制系统中的应用十分广泛，其外形和引脚排列形式如图11所示。
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图11 AT89C51单片机外形及其引脚排序形式示意图
本文针对单片机控制下的自动窗帘的设计提出了两种方案以供选择：
第一种方案：自动控制功能是在温度检测、声控检测的基础上设计的，其他元件选择相同，其系统设计如图12所示[1]。该方案系统主要是通过采集温度和进行声音检测来实现温度和声音控制窗帘的开闭的，这种控制方式的误差度相对比较大。
第二种方案：自动控制功能是在光照强度、湿度检测的基础上设计的，其他元件选择相同，其系统设计如图13所示。该方案系统主要是通过时钟+手动来实现窗帘的开闭的，这种控制方式的误差不易出现。
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图12 方案一控制系统示意图
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图13 方案二控制系统示意图
总电路具体的设计方案
自动控制系统功能
本系统是在光照和定时基础上对窗帘的开关进行操作的，系统的功能主要分为：一是手动控制功能，这种功能是在基于用户的个性化需求设计的，利用按键实现窗帘的开关；二是光敏控制功能，通过对室外阳光强弱的判断实现窗帘的开关；三是雨滴传感自动控制功能，室外雨滴落入到窗帘传感器上会使窗帘自动关闭，水干后会窗帘会自动打开；四是时间自动控制功能，用户根据系统时间设定功能对窗帘的开关进行自行的设置[2]。
总体结构的设计工作
窗帘的自动控制系统如图14所示，系统主要是利用光敏、雨滴等传感器收集光照、雨水信号，再将信号通过信号校正电力扩大滤波后传输到A/D转换器中，传入的信号在单片机的控制下做出反应，实现电机的正转、反转以及停止等功能，而显示模块则主要是用于显示时间和控制器的状态的[3]。键盘模块主要是利用不同的按键来对显示的内容以及单品机的不同运作情况进行控制的。
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图14 窗帘自动控制系统流程图
窗帘硬件设计分析
电源电路设计
单片机正常使用的电压处于5V，为单片机提供电压的电源电路如图21所示，利用三段集成稳压器为单片机提供直流电压，该稳压器共有3条引脚，分为输入、输出以及接地端这三条引脚，这种稳压器的外围元件少、使用方便可靠，其内部的电力结构如图22所示[4]。
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图21 为单片机提供电压的电源电路示意图
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图22 三端集成稳压器内部电路结构示意图
单片机电路设计
单片机电路主要由晶振电路、复位电路、时钟电路、键盘电路、显示电路、A/D转换电路、光敏传感器、步进电机以及信号校正电电路这几种电路构成。
1.在晶振电路中,凭借着抗干扰性强和频率稳定性好的石英晶体振荡器来产生基准频率,以控制电路频率的正确性,同时凭借着产生的振动电流实现时钟信号的传输,如图23所示的晶振电路，内部电路与外部元件形成一个时钟生产电路，在时钟脉冲的作用下CPU的全部工作共同开展，这里的C1和C2指的是反馈电容，标准值处于30pF，本研究的电路选择的是30pF，晶振频率选择的是12MHz[5]。
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图23 晶振电路示意图
2.复位电路中，该电路主要是用于初始化单片机的，在复位引脚上添加大于两个机器周期的高电平就可以实现单片机的初始化功能，初始化后的复位单片机为0H，然后开展程序操作，复位电路通过为单片机提供复位信号来稳定电源，电源稳定一段时间后就可以撤销复位信号，如图24为复位电路示意图。
目 录
前言 1
一、 自动窗帘总电路设计 1
（一） 设计方案的选择 1
（二） 总电路具体的设计方案 2
二、 窗帘硬件设计分析 3
（一） 电源电路设计 3
（二） 单片机电路设计 4
三、 窗帘软件程序设计分析 9
（一） 系统软件主程序设计 9
（二） 软件子程序设计 9
四、 自动窗帘系统的调试 11
（一） 硬件调试 11
（二） 软件调试 13
（三） 系统总调试 13
致谢 15
参考文献 16
引言
随着信息化技术的发展，人民对于生活的质量和效率提出了更高的要求，对于窗帘的应用也提出了更高的要求，为了满足人民群众的需求，自动窗帘的研发开始得到重视。智能电子产品自动窗帘的设计和应用使人民的生活质量日益提高，智能化产品设计和应用同时改变了人民的生活方式，尤其是居家生活电子产品的应用，其智能化电子产品利用电子信息的快速交换实现了自动控制工作，提高了生活效率，改善了居家环境。自动窗帘控制设计弥补了传统窗帘的不足，凭借着单片机元件的应用实现自动控制功能，可以对外界光照调节以及天气状况及时的作出反应，而对于智能电子居家产品设计工作而言，其主要是利用单片机来实现的，单片机凭借着小体积、轻质量、省电、高度的可靠性等特征在家电、医疗、航天等领域设备上的应用十分的广泛，对此，本文采用了单片机对自动窗帘进行设计和制作， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
针对不同人民的不同要求设计自动窗帘电路控制系统，提高自动窗帘的应用性能。
自动窗帘总电路设计
设计方案的选择
本文选用的单片机为Intel公司开发的MCS51系列的AT89C51单片机，本身具备4K字节的存储器，是一种性能高、电压低的CMOS 8位微处理器的单片机，其本身带有的2K字节的闪存功能，能够实现编程、擦除只读存储器功能，能够反复擦除1000次，这种单片机的在嵌入式控制系统中的应用十分广泛，其外形和引脚排列形式如图11所示。
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图11 AT89C51单片机外形及其引脚排序形式示意图
本文针对单片机控制下的自动窗帘的设计提出了两种方案以供选择：
第一种方案：自动控制功能是在温度检测、声控检测的基础上设计的，其他元件选择相同，其系统设计如图12所示[1]。该方案系统主要是通过采集温度和进行声音检测来实现温度和声音控制窗帘的开闭的，这种控制方式的误差度相对比较大。
第二种方案：自动控制功能是在光照强度、湿度检测的基础上设计的，其他元件选择相同，其系统设计如图13所示。该方案系统主要是通过时钟+手动来实现窗帘的开闭的，这种控制方式的误差不易出现。
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图12 方案一控制系统示意图
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图13 方案二控制系统示意图
总电路具体的设计方案
自动控制系统功能
本系统是在光照和定时基础上对窗帘的开关进行操作的，系统的功能主要分为：一是手动控制功能，这种功能是在基于用户的个性化需求设计的，利用按键实现窗帘的开关；二是光敏控制功能，通过对室外阳光强弱的判断实现窗帘的开关；三是雨滴传感自动控制功能，室外雨滴落入到窗帘传感器上会使窗帘自动关闭，水干后会窗帘会自动打开；四是时间自动控制功能，用户根据系统时间设定功能对窗帘的开关进行自行的设置[2]。
总体结构的设计工作
窗帘的自动控制系统如图14所示，系统主要是利用光敏、雨滴等传感器收集光照、雨水信号，再将信号通过信号校正电力扩大滤波后传输到A/D转换器中，传入的信号在单片机的控制下做出反应，实现电机的正转、反转以及停止等功能，而显示模块则主要是用于显示时间和控制器的状态的[3]。键盘模块主要是利用不同的按键来对显示的内容以及单品机的不同运作情况进行控制的。
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图14 窗帘自动控制系统流程图
窗帘硬件设计分析
电源电路设计
单片机正常使用的电压处于5V，为单片机提供电压的电源电路如图21所示，利用三段集成稳压器为单片机提供直流电压，该稳压器共有3条引脚，分为输入、输出以及接地端这三条引脚，这种稳压器的外围元件少、使用方便可靠，其内部的电力结构如图22所示[4]。
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图21 为单片机提供电压的电源电路示意图
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图22 三端集成稳压器内部电路结构示意图
单片机电路设计
单片机电路主要由晶振电路、复位电路、时钟电路、键盘电路、显示电路、A/D转换电路、光敏传感器、步进电机以及信号校正电电路这几种电路构成。
1.在晶振电路中,凭借着抗干扰性强和频率稳定性好的石英晶体振荡器来产生基准频率,以控制电路频率的正确性,同时凭借着产生的振动电流实现时钟信号的传输,如图23所示的晶振电路，内部电路与外部元件形成一个时钟生产电路，在时钟脉冲的作用下CPU的全部工作共同开展，这里的C1和C2指的是反馈电容，标准值处于30pF，本研究的电路选择的是30pF，晶振频率选择的是12MHz[5]。
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图23 晶振电路示意图
2.复位电路中，该电路主要是用于初始化单片机的，在复位引脚上添加大于两个机器周期的高电平就可以实现单片机的初始化功能，初始化后的复位单片机为0H，然后开展程序操作，复位电路通过为单片机提供复位信号来稳定电源，电源稳定一段时间后就可以撤销复位信号，如图24为复位电路示意图。
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