1、毕业设计文献综述电气工程与自动化多通道遥控窗帘机控制器设计前言随着国民经济的发展和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、控制技术的迅猛发展，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化、安全化发展。家居智能化在这种情势下应运而生。本文就讨论目前智能家居中应用最为广泛的一种“遥控智能窗帘”。众所周知，传统的窗帘必须手动去开关，特别是像别墅、高档写字楼、展览馆、大型会议室的窗帘既重又多，需要很大的力气才能开合。基于传统窗帘的这些不便，于是人们就开发出了使用单片机控制的智能遥控窗帘。正文一、整体设计原理现今大多数遥控智能窗帘都由两个部分组成一是遥控器部分，主要完成发送编码信号的功能；二是控制器部分
2、，其功能是用单片机对接收到的信号进行解调，然后根据解调出来的不同的码值对继电器进行相应的操作，以控制电机的正反转或停止，以实现窗帘的打开、关闭和停止。其系统结构框图如下所示。图1系统整体结构框图二、现阶段各类无线遥控技术比较目前最为主流的无线技术大概可以分成以下几种，分别是红外、FM、蓝牙、RF、24G和KLLER。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一应用的特别要求；或建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。在智能家居设计中应用最广泛的是红外遥控技术和无线射频遥控技术。打开键关闭键停止键单片机发射路电接
3、收路电单片机继电器电机1IRDA（红外）技术红外线数据协会IRDAINFRAREDDATAASSOCIATION成立于1993年。起初，采用IRDA标准的无线设备仅能在1M范围内以1152KB/S速率传输数据，很快发展到4MB/S以及16MB/S的速率。IRDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网PAN的技术。目前它的软硬件技术都很成熟，在小型移动设备，如PDA、手机上广泛使用。事实上，当今每一个出厂的PDA及许多手机、笔记本电脑、打印机等产品都支持IRDA。IRDA的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接
4、方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。IRDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而该技术只能用于2台非多台设备之间的连接。所以IRDA目前的研究方向是如何解决视距传输问题及提高数据传输率。下图为基于单片机控制的红外遥控器的电路图。图2红外遥控器电路图（发射端）图3红外遥控器电路图（接收端）2无线射频技术（RF）射频RADIOFREQUENCY，简称RF。其实就是射频电流，它是是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。它采用的
5、是一种扩展窄带信号频谱的数字编码技术，通过编码运算增加了发送比特的数量，扩大了使用的带宽，使得带宽上信号的功率谱密度降低，从而大大提高了系统抗电磁干扰、抗串话干扰的能力，使得无线数据传输更加可靠；所以RF射频技术在无线通信领域具有广泛而不可替代的作用。图3无线射频（RF）遥控器（发射端）图4无线射频（RF）遥控器（接收端）三、无线编码技术1曼彻斯特编码曼彻斯特编码（于1949年第一次发布）是一种同步时钟编码技术，它多应用于物理层来完成一个位数据的时钟和信号的同步。在这个技术中，二进制码在介质中实际上不是以1和0的形式传播的（就如（NRZ）技术所说）。取而代之的，位数据在传播形式上做了些许改变，
6、但是比纯粹以二进制编码传播多出许多优点。曼彻斯特编码遵循以下规则原始数据发送数据逻辑00变1（在中心点上升跳变）逻辑11变0（在中心点下降跳变）在一些情况下你可能会看到编码反转，比如0有一个01的跳变。这两种定义已经存在很多年了。以太网蓝皮书IEEE（10MBPS）这样描述此方法逻辑0是一个01的转变，逻辑1是一个10的转变（在介质中0以较小的负电压表示）。由于许多物理层使用转换线来使二进制编码转换为电信号，所以电线上的信号其实是编码信号的反转。不同的物理层对反转容忍程度不同。下图是一个典型的二进制码（1,1,0,1,0,0）对应的曼彻斯特编码。该曼彻斯特编码波形带载了顺序的二进制信息（1,1
7、,0,1,0,0）在曼彻斯特编码中，逻辑0可以表示为在为数据中间的一个0到1的跳变，逻辑1可以表示为在数据中间的一个1到0的跳变。但是在信号的边界（两个信号的交界处）处这种跳变不经常发生，但是在一个信号的内部总是会有跳变发生。（由于大多数的线路驱动器都会将信号反转，所以你通过示波器看到的信号都是反的）曼彻斯特编码可被视为一个交替的相位编码，每个编码由一个正90度相变，或一个负90度相变。曼彻斯特码因此有时被称为一个双相的编码。一个曼彻斯特编码包含时常发生的跳变信号使接收端能正确提取时钟信号并利用数字锁相环计数来正确的对每一个位信号解码。为了可靠的使用数字锁相环技术，必须要保证传输信号的密度。曼
8、彻斯特编码允许通过正确使用时钟信号使用数字锁相环技术。曼彻斯特编码的弊端是比原来的信号消耗了更多的带宽，对于一个10M的局域网，信号的长度在5到20MHZ之间。曼彻斯特编码用于以太网物理层，在这里额外的带宽可以忽略不计。这种两相二进制编码可以消耗大约原始信号（20MHZ）2倍的带宽，这点在同轴电缆中不需多加考虑，但是对于CAT5E（100MHZ）传输中就要更高效的编码方法4B/5BMLT编码。这种方法使用了三种信号电平，这样就使得100MBPS的信号只占用31MHZ左右的带宽。千兆以太网用了五种信号电平的编码方法8B/10B编码，可以更高效的利用带宽（用100MHZ的带宽发送1GBPS的数据）
9、。曼彻斯特编码应用举例形如“01111001”的二进制码经编码后变为“0110101010010110”。另一个奇怪的现象是二进制码“10101ETC”可以编码为“1001100110ETC”，也可以被看作“1001100110”。因此，对于10MHZ的以太网来说，要先把信号编为5MHZ的方波信号（换言之，即占01MS的半个周期）。2红外遥控编码格式用于遥控的控制代码大都以不同的编码标准调制在38KHZ左右的载波频率之上,再以串行格式通过红外载波的通断进行发送。下面简介三种常见的编码标准。PULSE编码脉冲的长度根据表示的数据“0”、“1”而不同。SONY的遥控器用此种编码。SPACE编码与脉
10、冲编码正好相反,它是以脉冲之间间隔的长度不同来表示数据的。PANASONIC的遥控器用的就是这种编码。SHIFT编码此种编码用电平转换的方向表示数据,因此所有的位都有着连续的时段。PHILIPS就用该编码方式。四、主控芯片单片机的比较单片机从1971年诞生以来，以其集成度高、系统结构简单、可靠性高、处理速度快等特性，取得了飞速的发展。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构
11、成的一个小而完善的计算机系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。单片机发展至今，已经有许多家世界化的大公司，其产品各具特点。STC单片机STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快812倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强。PIC
12、单片机是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。ATMEL单片机51单片机ATMEL公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列,AT89系列是8位FLASH单片机,与8051系列单片机相兼容,静态时钟模式；AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程FLASH的单片机,也叫AVR单片机。TI公司单片机51单片机德州仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机。TMS370系列单片机是8位CMOS单片机,具有多种存储模式、多种外
13、围接口模式,适用于复杂的实时控制场合；MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合。松翰单片机（SONIX）是台湾松翰公司的单片，大多为8位机，有一部分与PIC8位单片机兼容，价格便宜，系统时钟分频可选项较多，有PMWADC内振内部杂讯滤波。缺点RAM空间过小，抗干扰较好。总结本文主要介绍了智能遥控窗帘设计原理和应用前景。通过阅读和比较前人的设计方案，我发现虽然方案繁多，但是都有各自的不足之处。硬件的选择极大程度上的决定了产品所需的成本和功能。比如通信模块，相比于红外通信模块，无线射频通信模块无论在通信距离还是方向性上都占有绝对优势，但在
14、价格方面却要略高于红外通信模块。所以说要根据设计目的合理的选择电路硬件。而通信协议则决定了数据传输的快慢和传输可靠性。综上所述，我认为智能窗帘的设计必须向硬件单一、功能丰富、价格低廉的方向改进，才能够满足现代家庭对新型家居自动化的要求。参考文献1李文江,马荣兵单片机数据采集远距离无线传送的研究J医疗卫生装备,2007,134362瞿贵荣电动窗帘红外遥控电路J家庭电子,2005,2233郭成林智能遥控窗帘系统设计J山西电子技术，2006,632334胡汉才单片机原理及其接口技术M北京清华大学出版社,19965吴爱萍，黄振兴基于AT89S52的智能窗帘群控系统J科技资讯，20076陈伯事运动控制系统M北京机械工业出版社，20067顾牧君智能家居设计与施工M上海同济大学出版社，20038SNARENDRAINTELLIGENTCONTROLSYSTEMSCIENCEJYALEUNIVERSITYNEWHAVEN1990,54245
