基于单片机的智能窗帘多模式控制设计

基于单片机的智能窗帘多模式控制设计

李建文

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摘要

随着社会的进步和人们生活水平的持续提升，智能家居产品逐渐成为现代生活的一部分。人们对家居的品质和舒适性有了更高的期望。在这样的背景下，传统窗帘已经不能满足现代人对生活品质的追求。多模式智能窗帘应运而生，不仅大大提高了工作与学习的便捷性，还满足了人们多变的生活需求，克服了传统窗帘在功能和智能化方面的局限性，具有广阔的市场潜力和应用前景。

本文深入探讨了全自动窗帘的设计理念及实际效果，并详细描述了其硬件设计和软件调试过程。通过该控制电路，我们可以根据环境亮度快速实现各种控制模式，如自动控制、定时控制以及手动控制等。

关键词：智能窗帘；电路系统；单片机；设计理念；控制模式

第1章  引言

随着人民生活水平的不断提高，以及智能化家居产品的产生与广泛应用，广大人民群众对生活品质的要求逐步提升，传统窗帘现在已不能有效满足广大居民对人们对舒适生活水平的标准。

说到智能窗帘，主要是欧美等发达国家的最新产品，采用的是一层薄薄的隔板，从内部到外部，形成一个连续的隔音管道，所以隔音效果非常好。美国开发了一种新型的高效折叠帘子，由高强度聚酯纤维织物和带有反射功能的铜薄膜构成，通过在金属薄片上添加一道保护膜，从而实现了能源节约。另外，窗帘和窗帘之间的气流也会减少，特别是安装了一套太阳能发电站，将阳光直接照射到窗帘上，再利用能量转化技术，将阳光转化成窗帘所需的电力，在阳光充足的时候，窗帘可以发出5 W的电量。这能保持房间里的凉意，同时也能欣赏窗外的景色。本世纪之交，一间英国的大公司研发出一款结合电脑及感应技术的幕布，可以为使用者量身定做各种不同的特性，例如远程操控、计时控制等。

在智能化行业，自动化智能窗帘可以说是一个正在快速发展的行业。因为其实用价值高，在很少的时候就可以达到多种不同的性能，同时其人性化的控制系统已经得到了越来越多的用户的认可，并且在未来的发展中，很有希望超过外国技术。事实上，中国很多工厂都会制造全自动的窗帘，并且中国的工业发展和其它工业有着很大的区别。现在，智能门帘正在逐渐进入中国的家庭，并且在未来的某一天，它会更加普遍。

窗帘是各个家庭现实生活都会利用到的必须品之一，其主要作用是为了更好地维护每个个体的隐私以及在一定程度上遮蔽阳光，除去灰尘等一系列功能。然而，我们现实生活中普通的窗帘却往往需要利用手动进行开闭，特别是现如今人们喜爱落地窗，配置的大窗帘又长又笨重，用时需要很大的力才能开关窗帘，很不方便。

而多模式操控智能窗帘的使用，可以使生产生活更加方便快捷，这种多模式操控智能窗帘不但可以灵活参照周围的光照强度自主对窗帘进行灵活把控，同时相应的功能按键对窗帘的收缩也可以进行自由控制，可以满足人们不同的需求。同时可以应用到教室，办公室，工厂等学习工作场景。

因此，多模式操控智能窗帘很好地解决了普通窗帘功能简单不齐全，智能化缺乏等一些问题，所以从某种程度上来说存在特定的现实价值以及应用范围。

而智能窗帘在我国的发展起步相对比较晚，同时发展速率也一直不高。由于科学技术与经济的快速可持续发展，普通民众的生活水平逐步获得提升，因此对智能家具的现实要求和标准表现出一种快速上升的发展势头。由于广大普通居民的认识的不断深入，广泛的运用，使得这种发展慢慢变得丰富多元化、质量更好、产品性能更加优越等发展趋势。

第2章  系统总体方案设计

2.1  设计要求与标准

运用C语言编码工程项目文件；全方位利用所选优选单片机的系统组织结构，以及调试设备的关键方式；设计建立基于单片机的最小电路系统，实行一系列硬件电路系统的设计；了解基础智能窗帘的具体工作机制同时掌握合适的方法。

2.2  方案选择和研究

2.2.1  单片机的科学选取

由于采用了微处理器在各种电器上的方便而得到了普遍的青睐，因此在自动化窗帘的控制中，采用了两个方案：

两者之间的区别在于探测设备的选用，第一种方式是采用温度传感器和声波传感器来探测，通过设置的温度和声音来探测到打开的帘子，这样就可以降低光线对房间的温度的影响，使用语音来进行调节，但是会产生很大的偏差。第二种方式是使用时钟和照明装置，设置照明数值来调节百叶窗的开启和闭合，达到日出开启和关掉的目的，并根据设置的时间来调节百叶窗的开启和闭合。

2.2.2  显示方案的优化选择

第一种方法：采用点阵型数字管来表示，这种数字管由8排8排 LED构成。至于那些用大字体写的告示，则是比较合适的。比如，在展示智慧幕布时，成本较高，能耗较高。

第二种方法：利用 LED数码管进行快速的运动扫瞄，虽然价格低廉、价格低廉、性能优良，并且在显示数值上也更具科学性。但是，由于采用74LS233移位式寄存器来实现对数字管内的动态扫描，使得此类器件在进行线路的测试中出现了一些问题。总之， LED数字管内没有选择。

2.2.3  时钟模块的选择

方案1：运用这种方案虽然可以在一定程度减少时钟芯片的运用效率，但是从另外一个角度而言可以节约许多投资费用。但是，一般会出现如下情况：时间误差大、同时计算相当复杂艰巨。所以排除这个设计方案。

方案2：运用DS1302时钟芯片实现时钟功能，它是一种高功能耗能少，性价比高，其可以科学对各级时间进行分类。其工作电压区间一般处于2.5V～5.5V范围以内。它的特点是：运用串行数据进行快速传输，而且具有关闭充电的性能。

综上所述，本研究中选择方案2的DS1302作为时钟模块。

2.2.4  电机的选择

方案1：利用直流电机来组成执行结构，从而实现窗帘运动的自主开闭。这种方法的优势在于电机转动速率较快，可以有效完成窗帘的迅速开合。它的不足之处在于电机运行速率太大，传输停转信息以后，一般会由于惯性而继续产生运转，窗帘所以可以继续运动。

方案2：科学运用步进电机作为系统运行结构，从而迅速实现窗帘运动的自动化控制。这种方法的优势在于提供相应的停转信号之后，会迅速停转，不会对窗帘框架构成一定损坏，同时可以快速带动窗帘运动；其不足之处为价格相对昂贵。

全面来说，选择方案2作为系统的实施结构，能够迅速完成窗帘运动的自主开闭过程。

2.3  整体方案设计

2.3.1  系统简要概述

整个控制电路以STC89C52为核心部件，并结合有关的电容器、晶体振荡等相关知识，构成了最细小的微处理器。此外，还可以依托于最少的片式设备进行扩展。我们通常使用DS1413的时钟，在完成了初始化之后，就会开始计算。采用感光电阻器、 ADC晶片，以数码方式显示模数；采用步进马达代替仿真幕布，并安装 LED显示；该系统还专门为五个键作为操作的输入设备而设计，能够迅速、高效地设定精确的定时；最后使用的是 USB 5 V USB。按键是人类与微处理器之间进行交流的重要装置。从系统的设计来看，仅仅是对键盘进行扫描，还远远不够，还有许多问题要解决。否则的话，很可能会出现一些差错。

参考文献

1张思佳.基于单片机的智能窗帘的设计[J].信息通信,2021(11):2.

2杨雅涵,于佐军.基于单片机的温控光控智能窗帘设计[J].控制工程,2021(10):4.

3周宁,郑颖.基于单片机的温控光控智能窗帘设计探讨[J].南方农机,2021,50(4):1.

4何康旭,张婧婧.基于单片机的智能窗帘控制系统的设计与实现[J].现代计算机:上下旬,2021,50(28):101.