1、毕业设计开题报告 电子信息工程 基于单片机的智能遥控窗帘设计 1 选题的背景、意义 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 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 的需求 。 窗帘的 基本 作用无非是保护业主的个人隐私 、 遮 阳挡尘 以及装饰房间 ，但传统的窗帘必须 由人
2、手动拉动，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开关窗帘，很不方便 。 于是 各种智能 窗帘 系统 在最近几年得到迅速发展， 它可以 广泛应用于智能大厦、高级公寓、酒店和别墅等 场所 ，只要轻按一下 开关 ，窗帘就 能 自动开合，非常方便 。 目前市场上出现的智能遥控窗帘设计，大部分能够根据使用者的要求进行一定的智能调节。这其中又分为遥控控制和自动控制这两种模式。现代人所需要的智能遥控窗帘系统，它要求安装简单方便，可维护性好，性价比高。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、商务楼层等场所，并 实现窗帘 的自动
3、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 1。 由此可见，基于无线模块和传感器的智能设备将在市场上越来越普及，包括智能窗帘在内，其市场竞争也将越来越激烈。 2 相关研究的最新成果及动态 2.1 nRF24L01无线模块 无线遥控系统一般由两部分组成，其中包括手持端发射器和控制端接收器。手持端通过按键操作发射操作人员所发出的指令，经过并行、串行变换、信号程序控制、纠错信号等处理形成数字码，经过载波调制后用无线电波发射出去。控制端接收由发射器发出的电波，读取发射器发出的载波信号并解调译码为代表操纵内容的数字
4、信号，经过驱动放大等处理后发出继电器控制信号 2。近年来nRF24L01无线模块被普遍应用与各个无线遥控系统中。 现代意义上的 无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制 3，在航空航天、工业控制、家电 生活 领域应用广泛。无线遥控和无线传输系统 相比 有线和红外设备 具有更高的 移动自由度。由此使无线遥控装置和无线传输系统在 家电 领域的应用越来越 广泛 。相对电 线 连线的优 点在于安装成本低 (无需布线、 无需重新装潢 )，提高了灵活性并降低了维护成本。 nRF24L01是一款全球性，免许可证的 2.4 GHz ISM单片射频收发器件。其成本低，设计融合了高通信 (高达 2 Mbit/s
5、)与低功耗 (接收器电流仅为 12.5 mA)的特点 4。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块 ,并融合了增强型 ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低 ,在以 -6 dBm的功率发射时，工作电流也只有 9 mA;接收时，工作电流只有 12.3 mA，多种低功率工作模式使节能设计更方便。 如内置模式的省电模式 (电流 400nA)和待机模式 (130 s，开机时 32 A)，可以轻松实现能耗的显著降低 5。 目前 无线遥控系统在工业界和大工业环境中有着 巨大 的应用。在厂房公用设施方面如工业用门、门形框架、升降柜、照明和平
6、台的控制等。在工业中如机器控制、装置控制、转运装置、压力机控制、地面和空中传送系统、动态仓储等 6。而它在生活家居上的应用也越来越广泛，如家庭 安全防范 系统、照明控制、远程温控系统以及智能窗帘系统等。 2.2 光电传感器 光电传感器 则 是采用光电元件 作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成 光信号 的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号 7，由此可以实现智能系统随环境光的变化而进行开关。 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此 ，光电传感器 在检测和控制中应用非常广泛。咨询公司 INTECHNOCONSULT
7、ING的传感器市场报告显示， 2008年全球传感器市场容量为 506亿美元， 今后将逐年大幅增加 。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传 感器市场分布最大的地区。 近观未来传感器的发展趋势，光电 传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈 。 光电传感器具有 检测距离长 、 对检测物体的限制少 、 响应时间短 、 分辨率高 、可实现非接触的检测 、 可实现颜色判别 、 便于调整 等特点。由于这些特点，光电传感器被广泛应用于 工业自动化装置和 智能家居设备中。 2.3 AVR单片机
8、 现代计算机技术的产业革命，将世界经济从资本经济带入到知识经济时代。在电子世界领域，从 20世纪中的无线电时代也进入到 21世纪以计算机技术 为中心的智能化现代电子系统时代 8。现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统 )， 它将计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制 9。而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。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。用单片机可以构成形式多样的 智能 控制系统、数据采集系统。现代的单片机普遍具备 各种 接口，可以很方便地与 外设 进行数据 信号交换 ，为在计算机网络和 电机 设备间的应用提供了极好
9、的物质条件，现在的 智能 设备基本上都 用到 单片机 实现 控制 10，从 DVD、汽 车 、打印机 、 航天飞机 、 导弹的制导系统 、再到日常工作中随处可见的 MP3， 手机 等。在单片机选择上，这里选择了 性价比表现突出 的 ATmega16单片机，它 是基于增强的 AVR RISC结构的低功耗 8位 CMOS微控制器 ， 由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间， 它 的数据吞吐率高达 1 MIPS/MHz。 AVR单片机是 1997年由 ATMEL公司研发出的增强型内置 Flash的 RISC精简指令集高速 8位单片机。高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位一直是衡量单片机的重
10、要指标，而 AVR单片机是典型高性能单片机 11，相 比 51单片机，它的速度是后者的 12倍到 24倍。自从它面市之后，利用它开发出的产品就层出不穷，被应用到各种，虽然 目前 AVR的市场占有率还是不如 PIC与 51，但 AVR的优点使得 AVR的市场占有一直在扩展， 其 年用量也一直在上涨 。本课题所研究的系统将以 AVR单片机为控制核心，以 nRF24L01无限模块作为收发信号的枢纽，通过遥控信号和光电信号来控制电机，从而实现窗帘的智能控制。单片机在使用时处于测控系统的核心地位 12,实现程序的拓展存储，并配以外部接口电路，实现对外围设备的控制 13。 3 课题的研究内容及拟 采取的研
11、究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 3.1 研究的内容及方法： 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。 3.2 研究难点： (1) 硬件选择上，包括核心芯片、无线模块和控制电机的选择。硬件设施的选择要坚持高效可靠、价廉低耗的原则，并且要考虑设备的可扩展性能，以及是否方 便维护。 ATmega16单片机和 nRF24L01无线模块在这方面是很好的选择
12、。 (2) 整体性能。 通常 意义上 的性能，实际上是指产品的功能和质量两个方面。功能是构成竞争力的首要要素 14。质量 则 是指产品能实现其功能的程度和在使用期内功能的保持性，质量可以定义为 “ 实现功能的程度和持久性的度量 15” ，使它在设计中便于参数化和赋值。 在本系统的设计中要兼顾功能和质量两方面。 (3) 整体环境中的应用。虽然一个系统不能做到适应于任何环境，但设计时如果能让它具有良好的可扩展性及可靠性，就能够方便的改装并使之能很快的使用到各个环境中 ，实现所需要的功能。 3.3 预期达到的目标： 完成电路板的绘制，实现系统的基本功能，如自动光感调节和手动遥控窗帘。如有时间，则在此
13、基础上继续拓展其它功能，如定时控制、速度调节，并增加其对环境的兼容性。 4 研究工作详细进度和安排 2010 年 11 月 23 日 2010 年 12 月 5 日 布置毕业设计任务，讲解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关文献资料； 2010 年 12 月 6 日 2011 年 1 月 10 日 初步拟定系统采取的研究方法、设计路线，完成文献综述、外文翻译的撰写； 2011年 1月 11日 2011年 3月 5日 整理相 关资料，确定系统完成的主要功能，绘制系统的流程图。完成开题报告； 2011 年 3 月 5 日 2011 年 4 月 8 日 进行详细的系统分析，完成电路的设计，每周汇总情
14、况、问题和进度一次，各人随时可通过电话、 ICQ 或 E-MAIL 联系。开始撰写论文大纲及初稿； 2011 年 4 月 9 日 2011 年 5 月 3 日 系统开发、代码设计、系统调试、修改及优化阶段； 2011 年 5 月 4 日 2011 年 5 月 26 日 完成毕业论文并提交； 2011 年 5 月 27 日 2011 年 5 月 29 日 毕业论文答辩； 5 参考文献 1 代岩峰 .浅谈室内设计中窗帘的软装饰意义 .科教文汇 (上旬刊 )， 2009-12 2 陈富强，李浩宾 .一种采用无线遥控系统的葫芦行车遥控的设计 . 河南省信息化电器重点实验室， 2010-04 3 Bra
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