1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 基于单片机的智能遥控窗帘设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 随 着现代控制技术的快速发展和传统工业改造的逐步实现，智能系统已经应用于我们工作、生活的各个领域。其中包括 环境照明系 统，家庭影院影音系统，安防监控系统，公共广播 /背景音乐系统 ,会议系统， 空调系统等一系列 日常生活中的智能系统已经进入我们的视线。这些智能系统的飞速发展，标志着 人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈， 而 窗帘作为 智能家居系统中的一个子系统 ，也需要满足人们 对 更舒适性 、更智能化、更现代化 的需求
2、 。 本次课题提出了一个基于单片机的智能遥控窗帘设计，以 AVR单片机作为控制核心，并配以各种外设比如传感器以及电机，采用软硬件结合的方法，初步实现窗帘的智能控制。其中硬件部分包括硬件电路的设计及制板调试，软件部分包括各个功能模块的流 程图设计，及满足系统的测试、控制要求的程序编写。该方案具有功耗低，集成度高，扩展方便，使用方便，便于升级等特点。 关键词： 智能系统，智能家居 ， 遥控窗帘， AVR单片机 II A Design of Intelligent Remote Control Curtain Based On MCU Abstract With the rapid developm
3、ent of modern control technology and the gradual realization of traditional industrial transformation, intelligent system has been applied in every field of our life, such as ambient lighting system, home theater system, security monitoring system, public broadcasting system, background music system
4、, conference system, air-conditioning system and so on. A series of intelligent systems in everyday life have come into sight. The rapid development of intelligent systems is a sign of peoples growing demand for comfort in family life. As a subsystem, curtains need to meet peoples needs of more comf
5、ortable, more intelligent and more modern. This paper proposed a design of intelligent remote control for curtains based on single chip. With AVR single chip as control core, matched with various peripherals such as sensors and motors, it preliminarily realizes intelligent control of curtains by com
6、bining hardware and software design methods. The hardware section includes hardware design and system board debugging. The software section includes a flowchart design of each functional module, and a writing program that meets the system test and control demands. The project features low power cons
7、umption, high integration, good expansibility, easy upgrading. Keywords: Intelligent systems, intelligent home, remote control curtains, AVR microcontroller III 目录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 课题的来源 . 1 1.2 课题的意义 . 1 1.3 智能家居国内外发展现状 . 1 1.3.1 智能家居在国外的研究现状 . 1 1.3.2 智能家居在国内的研究现状 . 2 1.3.3 智能窗帘的
8、研究现状及发展趋势 . 3 1.4 课题研究 的主要内容 . 3 1.4.1 主要内容 . 3 1.4.2 论文结构 . 4 2 系统总体方案设计和硬件设计 . 5 2.1 智能遥控窗帘系统的方案设计 . 5 2.2 方案评价 . 5 2.3 智能遥控窗帘系统的硬件设计 . 5 2.4 主要元器件的功能、介绍 . 7 2.4.1 ATmega16 单片机 . 7 2.4.2 7805 稳压芯片 . 8 2.4.3 驱动芯片 L298N . 9 2.4.4 无线模块 . 10 2.5 PCB 绘制 . 12 2.5.1 PCB绘制要点 . 12 2.5.2 PCB绘制中出现的问题及解决方法 .
9、14 2.6 本章小结 . 14 3 系统的软件设计 . 15 3.1 智能遥控窗帘系统的软件设计 . 15 3.2 电机转动程序设计 . 16 3.2.1 电机转动流程图 . 17 3.2.2 电机转动程序设计 . 17 3.3 AD 程序设计 . 18 3.3.1 AD 流程图 . 18 3.3.2 AD 程序设计 . 18 3.4 本章小结 . 20 IV 4 设计与问题说明 . 21 4.1 光敏元件问题的说明 . 21 4.1.1 灵敏度问题 . 21 4.1.2 如何实现电机停机 . 21 4.1.3 解决电机误动作 . 22 4.2 电机转动控制的说明 . 22 4.3 无限模块
10、选择问题的说明 . 22 4.3.1 计划方案 . 23 4.3.2 最终方案 . 23 4.4 本章小结 . 24 结论 . 25 参考文献 . 26 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 27 附录图 1 PCB图 . 27 附录图 2 实物图正面 . 28 附录图 3实物图背面 . 29 附录图 4原理图 . 30 基于单片机的智能遥控窗帘设计 1 1 绪论 1.1 课题的来源 随着现代控制技术的快速发展和传统工业改造的逐步实现，智能系统已经应用于我们生活工作的各个领域。其中包括有 环境照明系统，家庭影院影音系 统，安防监控系统，公共广播 /背景音乐系统 ,会议系统， 空调系统等一系
11、列 日常生活中的智能系统已经进入我们的视线。这些智能系统的飞速发展，标志着 人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈， 而 窗帘作为 智能家居系统中的子系统，更作为每个家庭的家居必须用品，自然也需要满足人们 对 更舒适性 、更智能化、更现代化 的需求 。 1.2 课题的意义 窗帘的 基本 作用是保护业主的个人隐私 ， 遮阳挡尘 以及装饰房间。 但 由于 传统的窗帘必须 由人 手动拉动 操作 ，特别是别墅或复式房的 落地 窗帘， 往往笨 重 宽大 ，需要很大的力量才能 进行操作 ， 非常 不方便 。 于是 各种智能 窗帘 系统 在近几年得到迅速 的 发展，广泛应用于智能大厦、高级公寓、酒店和别墅等
12、场所 ，只要轻按一下 开关 ，窗帘就 能 自动开合， 非常 方便 。 现代人所需求的智能遥控窗帘系统，要求安装简单方便，具有良好的可维护性，以及较高的性价比。除了能应用于酒店、 智能大厦、高级公寓 、 别墅 等各个场所外，还需要应用于普通家庭、商务楼层、温室花园等场所，并 实现窗帘 的自动 开关， 远程 控制等高级控制功能 。 真正让窗帘 与 居室的表现力息息相关 ,在家居软装饰设计中恰到好处 ， 成为现代家居的一道亮丽风景线。 目前这项系统仍然需要进一步的完善，使之更加的实用、经济并且 智能化。 1.3 智能家居国内外发展现状 1.3.1 智能家居在国外的研究现状 20世纪 80年代初，随着
13、大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（ HE,Homen Electronics）出现。 80年代中期，将家用电器、通信设备与安保 消防 设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（ HA,Home Automation）。 至 80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种安保 、 通信、家电设备通过总线技术进行管理与控制的商用系统，这在美国称为Smart Home，也就是现 如今 智能家居的原型 。 基于单片机的智能遥控窗帘设计 2 1984年，世界上第一幢智能建筑在美国出现之后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案
14、。这种以以太网、公共电话网、现场总线、 HFC、无线网等的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成的一个完整的集家庭通信、居家安全防范、家电设备自动控制等功能于一体的控制系统就迅速的发展起来，广泛应用于各个领域。 在新加坡 1998年 5月举办的 98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会上，通过在场内模拟未来之家，市场上又推出了新加坡模式的家庭智 能化系统。它的系统功能包括 环境自动控制 、安防报警功能、 全方位家庭娱乐 、监控中心功能、家电控制功能、 家庭信息服务 、 自动维护功能 、 始终在线的网络服务 等，这种未来之家家庭智能化系统，市场真正启动尚需时日。
15、现在在新加坡已经有将近 20%的社区（住宅小区），近万户的家庭采用了这一类的家庭智能化系统，而美国则已有近四万户家庭安装了 家庭智能化系统，结合当前市场形势来看，将会有更多的住宅安装上这一类高科技智能化系统产品。截至目前，美国占据市场主流的产品 X-10，其销售已超过 1亿个，其设计户型多为单体公寓与别墅， 而应用多为旧房改造以及用户升级，仅在美国就有超过 400万个家庭在使用。但这些产品技术限制较多，并且整体价格昂贵，不适合在我国照搬使用。 1.3.2 智能家居在国内的研究现状 智能家居进入中国发展已经有十几年的时间了，近两年可以说进入了智能家居行业的快速发展阶段。 由于 国外智能家居产品发
16、展的时间较早，技术产品各方面相对成熟，而国内在由最初引进国外先进技术与产品后，经过不断完善提升，大有后来者居上之势，应该说现在的智能家居产品发展已经到了各有所长的阶段，然而最终决定产品需求的是消费者， 而 消费者的需求又受 价格、功能、 大小等 因素影响 。 结合国内的生活水平、居民消费能力以及生活消费观念，国内的智能家居发展模式与国外产生很大的区别。 智能家居一体化的应用模式在国内被分割成了多个模块，主要分有自动照明控制系统、智能温控系统、安防系统、家庭通讯系统等。各大厂商虽然对智能家居系统的所有环节皆有所涉及，但更多的是专注于某一个子系统或者子系统中的某一块，产品五花八门。目前国内比较有名
17、的公司包括有， 广州市安居宝科技有限公司 ，主要以其产品网络化、数字终端作为技术优势； 青岛海尔家居集成股份有限公司 ，海尔 对 “ 多媒体娱乐、环境检测、故障反馈 ” 等功能 研究较多产品多样化； 深圳市普力特科技有限公司 ， 普力特产品包括灯光控制、基于单片机的智能遥控窗帘设计 3 电器控制、窗帘控制、无线远程控制、定时控制、智能安防，智能遥控等等。 1.3.3 智能窗帘的研究现状及发展趋势 （ 1）可靠性 目前，市场上不少产品依旧采用红外遥控技术，产品有着 通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断 等缺点。而且 红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输， 其 功能 较
18、 单一，扩展性差 。另外由于传感器件的灵敏度问题，存在着许多的误操作现象。 加上产品的集成度较低、规范性差、没有统一标准，所以导致系统的可靠性 、维修性、互换性均难以达到理想效果和规范要求。 （ 2）适应性 现在，市场上出售的智能窗帘产品功能单一、结构固定，其主要的缺点是适应性能较差，不能适应用户对产品多变性的要求，所以很难被广大居民所接受。由于一个类型的产品不能适应某些特殊建筑或是建筑的某个部分，虽然产品多样，分有 电动开合帘、电动卷帘、电动垂直帘、电动罗马帘、电动百叶帘、电动百褶帘 等等类别，但拥有这种多样性选择的同时，也造成了产品不能统一，进而导致维修的不便。 （ 3）可扩展性 现在国内
19、一些专业生产智能窗帘系统的厂家有限，而且大多数与其生产的窗帘产品 相互绑定，对于已经安装了窗帘的环境需要拆除再安装，不便于普通用户的改装使用。而且其产品选用的控制芯片功能有限，其可扩展性不能适用于智能家居一体化、网络化、智能化的要求。 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 而智能窗帘产品在今后将更紧密的集成于其中，所以对它的可扩展性要求将越来越高。 1.4 课题研究的主要内容 1.4.1 主要内容 本课题提出了一个基于单片机的智能遥控窗帘设计，系统以 AVR 单片机作为控制核心，并配以各种外设比如光电传感器 、无线模块以
20、及电机，采用软硬件结合的方法，初步实现窗帘的智能控制。其中硬件部分包括硬件电路的设计及制板调试，软件部分包括各个功能模块的流程图设计，及满足系统的测试、基于单片机的智能遥控窗帘设计 4 控制要求的程序编写。最后 对本文工作做出总结，提出存在的问题及展望。 1.4.2 论文结构 全文的结构如下： 第一章 绪论。本章主要介绍智能家居及智能窗帘的相关背景。首先讨论智能家居在国内外的发展状况及存在的问题。然后介绍智能窗帘系统的概念、特点及发展状况。 第二章 系统总体方案设计和硬件设计。本章主要从硬件设计的特点出发，介绍各个硬件模块在设计过 程中应注意到事项及选择的依据。 第三章 系统的软件设计。本章主
21、要从软件设计的特点出发，介绍了各个软件模块在设计中的配置方式、重要参数设计及收发程序设计，及主控模块和传感器模块的软件程序及相应的流程图。 第四章 设计与问题说明。本章主要介绍在实际制作和具体应用中的光敏元件问题，电机转动控制及无限模块选择问题的说明。 第五章 总结与展望。本章是对本文所做的工作进了总结，说明了系统的特点和不足。 基于单片机的智能遥控窗帘设计 5 2 系统总体方案设计和硬件设计 2.1 智能遥控窗帘系统的方案设计 图 2-1设备总体设计方案 智能遥控窗帘系统的总体设计如图 2-1 所示，当光电传感器或无线模块有信号输入时，通过控制器对信号分析处理，控制指示灯和电机进行相应的调节
22、，从而控制窗帘转动，实现窗帘的智能控制。 2.2 方案评价 方案采用的 ATMEGA16单片机作为控制器，使用龙信达公司生产的 LXD8516光敏电阻 作为光电传感器，以 ZGA25RP 直流 减速电机 做为窗帘的转动动力源。具有集成度高，反映灵敏，适应性强，可扩展性高，安装方便以及两种模式相互切换等特点。 2.3 智能遥控窗帘系统的硬件设计 （ 1） 硬件设计 的内容 硬件设计是智能遥控窗帘系统整体设计的主要任务之一。硬件设计对系统的性能、外形、质量及生产成本具有重大的影响。 硬件设计的主要内容有： 1) 硬件总体布局设计； 2) 选择元件并确定元件主要参数； 控 制 器 光耦驱动 光耦驱动 无线信号输入 减速电机 减速电机 窗帘 窗帘 光电传感器 指示灯
