1、20120394：基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统2012 年“盛群杯”重庆大学生单片机应用设计竞赛复赛报告基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统参赛编号: 20120394重庆科技学院 电气与信息工程学院指导老师：葛继科参赛队员：张 鹏刘 媛徐小彬郭小艳E-mail Address: 日期:2012 年 5 月 12 日摘要随着人民生活水平的不断提高，人们对家庭生活舒适度的需求越来越强烈，窗帘作 为每个家庭生活中最必须的家居用品之一，自然也需要 满足人们更具舒适度的需求。窗帘最基本的作用无非是保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘等功能，但 传统的窗帘必须手动去开关，每天早开晚关很
2、麻烦，特别是别墅或复式房的大窗帘，不仅长，而且重，用时需要很大的力才能开闭窗帘，特别不方便。 针对这一问题设计了一个不仅能手动控制窗帘的开闭，还能智能控制 和定时控制窗帘开闭 的智能窗帘系统。本设计采用单片机HT46RU232作为窗帘检测和控制的核心，具有智能控制、定时控制和手动控制三种控制方式。采用直流步进电机 35BYJ-412B，用L298N来驱动电 机转动，并且通 过此单片机接收和处理光强信号、温度信号、红外信号和 红外人体信号等,同时根据获得的信息向电机控制器发出指令,控制直流步进电动机的转动，并利用齿轮传动 技术,实现窗帘的开闭。 该系 统能够根据室内外在环境的变化，智能的实现窗帘
3、的遮光和避荫功能，即节 省了人为操作过程，又改善了室内环境。由于采用的芯片都是较成熟的芯片，可靠性高，价格低，经济实惠，具有很大的使用价 值。关键词：HT46RU232、红外遥控、 温度、光强、 警报1. 前言家具的自动化与智能化早已深入千家万户，给人们带来了极大的方便，提高了了人 们的生活质量，促 进了社会的发展。随着自动化在家居领域的运用越来越普及，遥控电动窗帘在最近几年被广泛应用于高级公寓，只要遥控器 轻按一下，窗帘就自动开合，非常方便。但是，这种窗帘的开闭需要人为及时的控制，不能根据室内外 环境的变化，智能的自动开闭，浪费了人力。如果采用智能窗帘控制系统可以实现窗帘的定时控制和智能控制
4、，那么让窗帘将真正成为现代家居的一道亮丽“风景线“。本创新项目面向的对象是居家日常生活设备-智能窗帘。1.1 创作动机随着生活的发展水平的提高，我 们对于生活的要求已经涉及到方方面面了。很多 东西动转向了电动化，智能化。不是有人说过 么？接下来的生活中，家里的东西很多都将被智能化控制的。窗帘，在从远古的时代的兽皮，到接下来的纸质后来的布质的我们经过了很长时间的发展，同时，我们随着时间的推移，我们是不是要向智能化发展。其实现在的窗帘已经出 现了电动的了。 电动窗帘的产生，对于我们生活带 来了很多的方便。试想，清晨醒来，不用下床点击遥控，窗帘缓缓打开，第一缕阳光照进自己屋子，那是一种什么样的感觉呢
5、？很爽！那么接下来， 电动窗帘我们带来了什么呢？它会不会代替手动呢？我们来分析下。安全方面：窗帘驱动设备装有可靠的安全设防保护装置，用户可放心使用。兼容性：该系统备有手动、定时 控制。适用性：不同的场合都可以使用。智能化：系统定时控制器能预先在 24 小时内进行多次自动开启与关闭的设置。如遇您外出，系统会按照您的习惯在每天同一时间自动开启及关闭窗帘，确保安全。另外，通过遥控器及专用位置码接受器一并设定，该系统设备 能单独或同时控制不同的窗帘系统。“智能家居一体化” 是时下流行的理念，人们对居家生活条件有了更高的要求。 基于以上的原因，我们团队决定 设计了一个基于 HT46RU232 的智能窗帘
6、控制系统。1.2 创作目的这是一款多功能的智能窗帘，它能智能的根20120394：基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统据周围环境的相关情况，比如：光 线、温度等来自动调节窗帘的开闭。环境光强、温度的变化作为控制电机智能调节窗帘开闭的信号， 实现了窗帘的控制智能化。用户还可以红外遥控 设置窗帘的状态，从而达到最适室内环境，等等。本控制系统使用起来方便快捷，操作简单，实用性强，适合于不同环境使用，如办公室，教室，食堂等。具有小型化、低功耗、智能化程度高的优点。2 工作原理本设计方案采用 HT46RU232 作为主控芯片，主要包括数据 LCD 模块、温度模 块、光 强模块、实时时钟、电机模块
7、、报警模块六个部分组成，实现窗帘的智能控制。2.1 作品工作原理本设计方案是基于 HT46RU232 单片机的智能窗帘控制系统主要由 LCD 模块、温度模 块、光强模块、实时时钟、电机驱动模块、报警模块六个部分组成。利用传感器技术完成 红外线、温度和光强数据的采集, 红外遥控部分由 VS1838 接收完成, 按键部分主要完成人工手动控制功能。 驱动电机采用直流步进电机 35BYJ-412B ,L298N 作为转动驱动电路。使用按键和红外遥控器作 为系统的按键输入,通过液晶 LCD 输出系统信息。中央控制单元采用 HT46RU232 单片机,完成对接收到的数据进行处理,并控制直流步进电机完成对窗
8、帘的控制。1. LCD 模块是采用 12864 液晶显示屏。HT6RU232 通过串行方式把需要显示的数据显示出来。2. 温度模块采用 18B20 数字温度传感器。只用一根线与单片机相连，减少了外部硬件 电路，具有低成本和易使用的特点。通 过与 232 的引脚进行数据交换，从而得到当前温度。3. 光强模块用光敏电阻，通过 分压原理，把 电压信号转化为数字信号，传给单片机。4. 实时时钟模块则是通过 DS1302 时钟芯片工件。DS1302 的使用之前必 须要 设置时间。通过三根线与 HT46RU232 进行数据交换。5. 红外遥控模块是用 VS1838 一体化红外接收器，TC9012 作为发送
9、器。通过引导码+客户码1+客户码 2+操作码+操作反码，从而使 232 得到发送的数据。6. 电机驱动模块是通过 L298 驱动电机转动的，由于单片机自身引脚电流不够，因此选用L298 来驱动电机转动。7. 报警模块是通过红外人体感应检测红外强度，达到设定值则会把信号发给单片机，从而控制喇叭工作。2.2 基本功能基于 HT46RU232 单片机的智能窗帘控制系统与传统的窗帘相比，其具有的新功能如下：1.环境光线、温度的变化作为控制 电机自动调节窗帘开闭的信号，实现了窗帘的控制自 动化。2.个性化设置。假如用户对此时 的室内环境感到不满意，可以用遥控器设置窗帘的状 态，从而达到最适室内环境。3.
10、 报警功能。假如有小偷从窗 户进入房间，由于人体会发出红外线，在窗户 两端放置红外线接收装置，当接收到的量与人体发出的大致一样时， 报警装置就会工作，发出警报。本系统和传统的窗帘相比，其创 新之处如下：1） 液晶显示屏，超大数字显示，读取清晰。2） 显示日期、时间、温度、光照强度，可随 时了解到室内的环境。3）定时开关功能，按照用户的习惯 在每天同一时间自动开启及关闭窗帘。4） 报警功能。防止小偷从窗户进 入室内，确保室内安全。5） 简单实用，节省人力物力。2.3 HT46RU32 主要核心功能本设计方案适用到 HT46RU232 芯片的核心功能有：12864 显示模块；2、DS1302 时钟
11、模块；3、温度 18B20 模块；4 电机模块；5 红外感应模块。而且，在进 行程序调试以及检测的 过程中，都 发现所利用的 HT46RU232 的核心功能都能成功运行，没出现异常。1.作品结构（画图未完成）本系统主要包括 12864 模块，温度 18B20 模块， 电机模 块， DS1302 实时时钟模块， 红外遥控模块。 拥有窗帘自动控制，红外控制，定时控制等功能。图 1：整体框架3.1 硬件部分: 该窗帘控制系统电路分为 8 个部分：电源、LED 显示、温度 检测、电机驱动、 红外接收、 报警检测、 单 片机主控器件。其中，电源部分通过外接插座输入直流 12V15V 电压供 电， 经过三
12、端集成稳压器稳压后输出 5V 电压，为红 外接收电路、 显示电路提供电源。1. 电源设计：(图 2)系统的稳压电路采用LM2596、AMS117、LM2941 芯片输出稳定的5V、3.3V 电压，其中 5V 电压供给盛群 HOLTEK 20120394：基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统MCU、LM386 功率放大器、LCD、温度模块、报警模块；3.3V 电源用作 LCD 背光电源。图 2：5V 稳压电路图2. LCD 显示设计：(图 3)本系统显示采用 12864 显示，通 RS,R/W,E 分别与单片机的 pc2,pc3,pc4 口相连，当 PSB 上的电压为 0，表示 LCD
13、的显示数据的方式是串行方式，而串行方式的优点是能够节省单片机资源，使用方便。图 3：LCD 显示电路图3. 温度模块的设计：(图 4)温度检测采用 18B20, 温度模块采 DS18B20直接采集温度。DS18B20 耐磨耐碰，体积小，使用方便。测 温范围 55+125 ，固有 测温分辨率 0.5。本系统中温度模块辅 助光强完成对电机的控制，从而实现智能的控制。图 4：温度检测电路图4. 时钟电路的设计：（图 5）实时时钟采用的是 DS1302 芯片，它是一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒 进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V5.5
14、V。采用三 线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的 时钟信号或 RAM 数据。图 5：实时时钟电路图5. 红外遥控设计：（图 6）红外遥控由两部分组成，用 TC9012 发送信号并用 VS1838 接收信号。图 6：红外接收电路图6. 电机驱动设计：（图 7）电机采用 L298 驱动芯片，单片机 I/O 口的电流可能不能够驱动电机转动，因此 L298 相当于是增大了驱动电流。图 7：电机驱动电路图3.2 软件部分软件可分为三部分，即三种窗帘控制模式。分别是智能模式、定时模式、手动模式。在智能模式下，系统由光强检测模块，温度检测模块实现以光照为主，温度为辅的智能控制，
15、实时检测室内光强，温度智能控制窗帘开闭，从而使室内环境处于最佳状态。同时以人体红外感应模块，保证室内安全。其控制流程图如（图 20120394：基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统8） 。图 8： 智能模式流程图在定时模式下，用户可通过设 置定时开关时间，当系统时间过到设定的开闭时间 ，电机工作，使得窗帘开闭，其流程图如（图 9）。 图 9： 定时模式流程图手动模式主要是通过红外遥控器来控制，从而达到窗帘的开闭。同时为了以防万一，如遥控器没电等因素，还设置了三个按键，从而保证手动模式能在任何时候都能工作。流程图如（图 10） 。图 10：手动模式流程图4.测试方法4.1 测量方法为了体
16、现智能窗帘的使用方便、快捷、易掌握，系统可靠性高、性价高等特点。在 设计方面充分考虑到不同人群的使用。因此，本智能窗帘测试方法简单，操作 简单、方便快捷。测量方法如下：本系统的默认工作方式是智能模式。可通 过按键或遥控器修改。智能模式下，需要控制环境温度和光 强，使系统检测到信号，发送给单片机，从而控制窗帘开闭。定时模式下，可用用遥控器修改系 统的开闭时间，当 实时时间与开闭时间一致 则控制电机开闭窗帘。手动模式下，通过“开” 按键打开窗帘， “关”键关闭窗帘。4.2 测试条件本系统的智能模式对环境的依赖程序较大，因此要测试此功能必须在特定的环境下。而手 动模式和定时模式则不用，这两个模式在任
17、意 环境下都可测试。4.3 测量结果经过测试，本系统的所有模 块及功能都已实现。 设定光强范围（0-255）, 强 光（0-40）,白天（45-220），晚上（225-255）。智能模式测试结果如下：表 1：学校校医血压计测量结果光照 温度 窗帘状态 LCD 显示0-40 任意 关 正常45-220 任意 开 正常225-255 28 开 正常225-255 26 关 正常定时模式测试结果如下：表 2：定时模式测量结果定时时间 窗帘状态 LCD 显示 是否正确6：30：00 打开 正常 正确13：30：00 关闭 正常 正确14：00：00 打开 正常 正确21：00：00 关闭 正常 正确5 76 81 118手动模式测试结果如下：20120394：基于 HT46RU232 的智能窗帘控制系统表 3：手动模式测量结果按键 窗帘状态 LCD 显示 是否正确“开” 打开 正常 正确“关” 关闭 正常 正确通过测试表，可以看出本系统已 经实现了其所有功能。参考文献1何希才，薛永毅。 传感器及其运用 实例M.机械工业出版社，2004.2瞿贵荣.电动窗帘红外遥感电路J.家庭电子3郭成林.智能遥控窗帘系统设计J.山西电子技术4胡汉才， 单片机原理及其接口技术M.北京：清华大学出版社5吴爱萍，黄振 兴.基于 AT89S52 的智能窗帘群控系统J. 科技 资讯
